Первые и современные фотосинтезирующие организмы
Содержание
- Первые фотосинтезирующие организмы
- Современные фотосинтезирующие организмы
- Фотосинтез в растениях
- Водоросли и фотосинтез
- Эвглена
- Фотосинтетические бактерии:
Некоторые организмы способны захватывать энергию солнечного света и использовать ее для производства органических соединений. Этот процесс, известный как фотосинтез, необходим для поддержания жизни, поскольку обеспечивает энергию как для производителей, так и для потребителей. Фотосинтезирующие организмы, также известные как фотоавтотрофы, являются организмами, способными к процессу фотосинтеза, и включают высшие растения, некоторые протисты (водоросли и эвглена), а также бактерии.
При фотосинтезе световая энергия преобразуется в химическую энергию, которая хранится в виде глюкозы (сахара). Неорганические соединения (диоксид углерода, вода и солнечный свет) используются для производства глюкозы, кислорода и воды. Фотосинтезирующие организмы используют углерод для получения органических молекул (углеводов, липидов и белков), которые необходимы для построения биологической массы.
Кислород, образующийся в виде побочного продукта фотосинтеза, используется многими организмами, включая растения и животных, для клеточного дыхания. Большинство организмов полагаются на фотосинтез, прямо или косвенно, для получения питательных веществ. Гетеротрофные организмы, такие как животные, большинство бактерий и грибов, не способны к фотосинтезу или продуцированию биологических соединений из неорганических источников. Таким образом, они должны потрeбллять фотосинтетические организмы и другие автотрофы для получения питательных веществ.
Первые фотосинтезирующие организмы
Мы очень мало знаем о самых ранних источниках и организмах фотосинтеза. Были многочисленные предложения относительно того, где и как возник этот процесс, но нет прямых доказательств для подтверждения любого из возможных происхождений. Имеются внушительные доказательства того, что первые фотосинтезирующие организмы появились на Земле примерно от 3,2 до 3,5 млрд лет назад в виде строматолитов, слоистых структур, подобных формам, которые образуют некоторые современные цианобактерии. Существует также изотопное доказательство автотрофной фиксации углерода около 3,7-3,8 миллиарда лет назад, хотя нет ничего, что указывало бы на то, что эти организмы были фотосинтезирующими. Все эти утверждения о раннем фотосинтезе весьма противоречивы и вызвали множество споров в научном сообществе.
Хотя считается, что жизнь впервые появилась на Земле около 3,5 миллиардов лет назад, вероятно, ранние организмы не метаболизировали кислород. Вместо этого они полагались на минералы, растворенные в горячей воде вокруг вулканических жерл. Возможно, что цианобактерии начали производить кислород в качестве побочного продукта фотосинтеза. По мере роста концентрации кислорода в атмосфере, он начал отравлять многие другие формы ранней жизни. Это привело к эволюции новых организмов, которые могли использовать кислород в процессе, известном как дыхание.
Современные фотосинтезирующие организмы
К основным организмам, которые переpaбатывают энергию солнца в органические соединения относятся:
- Растения;
- Водоросли (диатомовые водоросли, фитопланктон, зеленые водоросли);
- Эвглена;
- Бактерии – цианобактерии и аноксигенные фотосинтетические бактерии.
Фотосинтез в растениях
Фотосинтез растений происходит в специализированных органеллах растительных клеток, называемых хлоропластами. Хлоропласты встречаются в листьях растений и содержат пигмент хлорофилл. Этот зеленый пигмент поглощает световую энергию, необходимую для процесса фотосинтеза. Хлоропласты содержат внутреннюю мембранную систему, состоящую из структур, называемых тилакоидами, которые служат местами преобразования энергии света в химическую энергию. Двуокись углерода превращается в углеводы в процессе, известном как фиксация углерода или цикл Кальвина. Углеводы могут хранится в виде крахмала, используемого во время дыхания или для производства целлюлозы. Кислород, который образуется в процессе, выделяется в атмосферу через поры в листьях растений, называемые устьицами.
Растения и цикл питательных веществ
Растения играют важную роль в цикле питательных веществ, в частности, углерода и кислорода. Водные и наземные растения (цветущие растения, мхи и папоротники) помогают регулировать углерод в атмосфере, удаляя углекислый газ из воздуха. Растения также важны для производства кислорода, который выделяется в воздух как ценный побочный продукт фотосинтеза.
Водоросли и фотосинтез
Водоросли представляют собой эукариотические организмы, которые имеют хаpaктеристики как растений, так и животных. Как и животные, водоросли способны питаться органическим материалом в окружающей их среде. Некоторые водоросли также содержат органеллы и структуры, обнаруженные в клетках животных, такие как жгутики и центриоли. Как и растения, водоросли содержат фотосинтетические органеллы, называемые хлоропластами. Хлоропласты содержат хлорофилл – зеленый пигмент, который поглощает световую энергию для фотосинтеза. Водоросли также имеют другие фотосинтетические пигменты, такие как каротиноиды и фикобилины.
Водоросли могут быть одноклеточными или существовать в виде больших многоклеточных организмов. Они живут в различных местах обитания, включая соленые и пресные водные среды, влажную почву или породы. Фотосинтезирующие водоросли, известные как фитопланктон, встречаются как в морской, так и в пресноводной среде. Морской фитопланктон состоит из диатомей и динофлагеллятов. Пресноводный фитопланктон включает зеленые водоросли и цианобактерии. Фитопланктон плавает вблизи поверхности воды, чтобы получить лучший доступ к солнечному свету, который необходим для фотосинтеза. Фотосинтетические водоросли жизненно важны для глобального цикла веществ, таких как углерод и кислород. Они поглощают углекислый газ из атмосферы и генерируют более половины кислорода на планетарном уровне.
Эвглена
Эвглена – одноклеточные протисты, которые были классифицированы по типу эвгленовые (Euglenophyta) с водорослями из-за своей способности к фотосинтезу. В настоящее время, ученые считают, что они не являются водорослями, а приобрели свои фотосинтетические способности через эндосимбиотические отношения с зелеными водорослями. Таким образом, эвглена была помещена в типологию эвгленозои (Euglenozoa).
Фотосинтетические бактерии:
Цианобактерии
Цианобактерии – это кислородные фотосинтетические бактерии. Они собирают солнечную энергию, поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Как растения и водоросли, цианобактерии содержат хлорофилл и превращают углекислый газ в глюкозу через фиксацию углерода. В отличие от эукариотических растений и водорослей, цианобактерии являются прокариотическими организмами. Им не хватает окруженного мембраной ядра, хлоропластов и других органелл, обнаруженных в клетках растений и водорослей. Вместо этого цианобактерии имеют двойную наружную клеточную мембрану и сложенные внутренние тилакоидные мембраны, которые используются при фотосинтезе. Цианобактерии также способны к фиксации азота, процесс превращения атмосферного азота в аммиак, нитрит и нитрат. Эти вещества абсорбируются растениями для синтеза биологических соединений.
Цианобактерии встречаются в различных наземных биомах и водных средах. Некоторые из них считаются экстремофилами, потому что обитают в чрезвычайно суровых условиях, например горячие источники и гиперсоленные водоемы. Цианобактерии также существуют как фитопланктон и могут жить в других организмах, таких как грибы (лишайники), простейшие и растения. Они содержат пигменты фикоэритрин и фикоцианин, которые отвечают за их сине-зеленый цвет. Эти бактерии иногда ошибочно называют сине-зелеными водорослями, хотя они вообще к ним не принадлежат.
Аноксигенные бактерии
Аноксигенные фотосинтетические бактерии представляют собой фотоавтотрофы (синтезируют пищу с использованием солнечного света), которые не продуцируют кислород. В отличие от цианобактерий, растений и водорослей, эти бактерии не используют воду в качестве донора электронов в трaнcпортной цепи электрона при производстве АТФ. Вместо этого они используют водород, сероводород или серу в качестве основных доноров электронов. Аноксигенные бактерии также отличаются от цианобактерий тем, что у них нет хлорофилла для поглощения света. Они содержат бактериохлорофилл, который способен поглощать более короткие волны света, чем хлорофилл. Таким образом, бактерии с бактериохлорофиллом, как правило, обнаруживаются в глубоких водных зонах, куда могут проникать более короткие длины волн света.
Примеры аноксигенных фотосинтетических бактерий включают пурпурные и зеленые бактерии. Пурпурные бактериальные клетки бывают разных форм (сферические, стержневые, спиральные), и они могут быть подвижными или не подвижными. Пурпурные серные бактерии обычно встречаются в водных средах и серных источниках, где присутствует сероводород и отсутствует кислород. Пурпурные несерные бактерии используют более низкие концентрации сульфида, чем пурпурные серные бактерии. Зеленые бактериальные клетки обычно имеют сферическую или стержнеобразную форму, и в основном не подвижны. Зеленые серные бактерии используют сульфид или серу для фотосинтеза и не могут жить при наличии кислорода. Они процветают в богатых сульфидами водных средах и иногда образуют зеленоватый или коричневый окрас в своих местах обитания.
Здесь представлены физическая и контурная карты Тихого океана на русском языке и в высоком разрешении....
11 05 2024 16:56:26
В различных средах обитания, в которых живут белки, у них разнообразный рацион, который варьируется в зависимости от места, сезона и наличия пищи....
10 05 2024 13:44:15
Климатические пояса представляют собой сплошные или прерывистые области, которые располагаются параллельно широтам планеты....
09 05 2024 4:24:56
В далеком прошлом, когда люди освоили земледелие, мир растений стал подразделяться на две группы: дикорастущие и культурные растения....
08 05 2024 3:32:22
Морской леопард (Hydrurga leptonyx) - вид млекопитающих из семейства настоящих тюленей. Как и его наземный тезка леопард из семейства кошачьих, морской леопард является хищником и находится на вершине пищевой цепи....
07 05 2024 3:55:28
Ивана Ивановича Шишкина по праву можно назвать знатоком русского леса. У него очень много картин посвящены этой теме. Он умело в своих работах изображает самые красивые уголки природы. Но самой любимой картинной многих ценителей его искусства является «Утро в сосновом лесу»....
06 05 2024 14:38:14
Горными породами называют различные соединения, формирующиеся в ходе различных химических, физических и биологических процессов в коре нашей планеты....
05 05 2024 8:41:57
Австралия соответствует определению острова, так как она окружена со всех сторон водой. Однако Австралия чаще упоминается как континент, а не как остров....
04 05 2024 8:58:23
Географическая информация – это данные о различных географических объектах и явлениях, в которых обычно указывается их положение на нашей планете....
03 05 2024 0:51:16
ОТВЕТ: Австралия окружена Тихим и Индийским океанами. Арафурское, Тиморское, Тасманское и Коралловое моря, входящие в акваторию упомянутых ранее океанов, также омывают берега континента....
02 05 2024 2:31:51
Все основные биомы планеты представлены в разнообразии растительного мира Северной Америки, от арктических тундр на севере до пустынь на юго-востоке, а также......
01 05 2024 9:41:20
Биологические ресурсы включают растительные, животные, а также генетические ресурсы, которые выступают природными источниками необходимых благ человечества....
30 04 2024 13:38:40
Самым мелководным морем и России, и Евразии, и всей планеты Земля является один и тот же водоем. Это Азовское море....
29 04 2024 10:39:46
В экологии слово "устойчивость" можно определить как возможность биологических систем, таких как водно-болотные угодья и леса, оставаться продуктивными и разнообразными на протяжении длительного периода времени....
28 04 2024 22:45:21
Термин эмбриология означает науку об изучении ранних стадий жизни организмов до их рождения....
27 04 2024 12:33:15
Так как Россия занимает большую территорию, в стране имеются пpaктически все зоны за исключением тропической. Самая огромной является зона таежных лесов....
26 04 2024 1:37:57
Европа – один из самых густонаселенных регионов Земли. На ее территории примерно в 10 млн кв. км проживает 745 млн человек. Плотность населения составляет около 75,8 человек на один км²....
25 04 2024 10:32:42
«Осень» – одно из немногих уцелевших ранних стихотворений автора. Написано было в 1828 году. Михаилу тогда было всего 14 лет....
24 04 2024 16:20:30
ОТВЕТ: Африка, второй по размеру континент в мире, который окружают Атлантический и Индийский океаны, а также Красное и Средиземное моря....
23 04 2024 11:13:28
Виверровый кот-рыболов (Prionailurus viverrinus) - вид дикой кошки среднего размера из семейства кошачьих (Felidae), рода восточные кошки (Prionailurus)....
22 04 2024 4:14:32
Антарктида - это покрытый льдом материк, который окружает Южный полюс и омывается Южным океаном....
21 04 2024 3:22:52
Список, краткая хаpaктеристика, таблица и карта всех природных зон Африки....
20 04 2024 7:30:40
Леса умеренного пояса - это леса растущие в регионах с умеренным климатом, например, восточная часть Северной Америки, Западная и Центральная Европа и Северо-Восточная Азия....
19 04 2024 9:56:36
Обычно хомяки живут не очень долго, и важно учитывать их продолжительность жизни, если вы намерены завести одного у себя дома....
18 04 2024 3:44:30
Гипоаллергенность кошки напрямую зависит от длины шерсти и количества подшёрстка, чем короче и реже шерсть, тем меньше аллергена попадает вместе с ней на человеческое лицо и тело....
17 04 2024 20:53:35
Многочисленные виды пернатых, которые проводят большую часть жизни в море, называются морскими птицами. Несмотря на видовое разнообразие, все морские пернатые обладают общими хаpaктеристиками....
16 04 2024 17:38:10
Описанная здесь 10-ка захватывающих фактов о палочниках поможет вам получить больше достоверной информации про этих удивительных насекомых....
15 04 2024 4:48:39
Если вы остановили свой выбор на хомяке мальчике, то следующая подборка имён поможет вам окончательно определиться с выбором....
14 04 2024 9:28:31
Особо неповторима и прекрасна зима в деревне. Когда у меня начались зимние каникулы, я решил посетить свою бабушку и дедушку, которые жили в селе....
13 04 2024 16:33:39
Австралия, известная также как Австралийский союз, находится на материке Австралия. Это единственное государство на Земле, полностью занимающее целый материк....
12 04 2024 4:12:26
Каждая климатическая зона или природная зона России хаpaктеризуется особым составом почв. На него влияет климат, рельеф, флора и фауна. Плодородие почвы варьируется в зависимости от региона, а также количества питательных элементов....
11 04 2024 2:35:28
Паразит - это живое существо, которое получает пищу и убежище от другого организма, нанося ему вред, но обычно не убивая....
10 04 2024 11:29:53
Девон занимал середину палеозойской эры (542-252 млн лет назад). Ему предшествовали кембрий, ордовик и силур, а затем он сменился каменноугольным и пермским периодами....
09 04 2024 22:13:25
В разнообразных природных условиях Дальнего Востока произрастает свыше 420 деревьев, лиан и кустарников, а также несколько тысяч видов трав, цветов и ягод....
08 04 2024 6:33:36
Полезные ископаемые – это ресурсы, содержащиеся в недрах нашей планеты. Добыть их нелегко, однако без них экономика человечества просто не может существовать....
07 04 2024 3:42:24
Чтобы восполнить пробелы в общении с окружающей средой наших детей мы всё чаще оборудуем своё жилище, учебные классы и комнаты в детских садах «живыми уголками»....
06 04 2024 17:56:29
Около 230 миллионов лет назад, первые динозавры эволюционировали из популяции архозавров (Archosauria), которые разделяли планету с множеством других рептилий....
05 04 2024 7:18:23
Фагоцитоз - это процесс, при котором клетка связывается с необходимой частицей на поверхности, а затем обволакивает и погружает ее в внутрь....
04 04 2024 2:22:43
Из-за обилия прекрасных климатических условий, Африка "забита" всевозможными видами млекопитающих, птиц, рыб, земноводных, рептилий и насекомых....
03 04 2024 4:21:51
Экономикой называют всякую хозяйственную деятельность человека. Однако эта деятельность очень разнообразна, поэтому ее разбивают на несколько отраслей....
02 04 2024 12:32:37
Вулканическая активность является регулярным и суровым напоминанием, что планета, на которой мы живем, имеет постоянно меняющуюся геологию....
01 04 2024 21:22:29
Финвал (Balaenoptera physalus) - крупное млекопитающее из отряда китообразные (Cetacea), семейста полосатиковые киты (Balaenopteridae)....
31 03 2024 16:41:23
Триллионы клеток в человеческом теле встречаются во всех формах и размерах. Эти крошечные структуры являются основной единицей живых организмов....
30 03 2024 19:46:10
Антибиоз - биологическое взаимодействие между двумя или более организмами, которое наносит вред по крайней мере одному из них....
29 03 2024 2:23:40
Морские звезды не имеют видимых частей тела, которые выглядят как глаза. Это наводит на вопросу о том, что они используют для просмотра окружающей среды?...
28 03 2024 12:32:10
Сентябрь – считается переходным месяцем от теплых летних дней к осенней прохладе. Это время, когда еще теплое летнее солнышко продолжает еще прогревать землю, но как только оно исчезает становиться холодно....
27 03 2024 21:48:12
Зеленые растения не только важны для окружающей человека среды, они составляют фундамент устойчивости и долгосрочного здоровья экологических систем....
26 03 2024 1:58:22
Под природными условиями обычно понимают комплекс таких факторов, как географическое положение местности, климат, рельеф, природные ресурсы, флора и фауна, которые существуют независимо от человеческой деятельности....
25 03 2024 19:36:24
Сколько вам известно об этих легендарных животных? Ниже представлены 10 удивительных и интересных фактов о мамонтах, которые вы могли не знать....
24 03 2024 13:55:36
Элементы - это основные единицы материи. Из 92 стабильных элементов, найденных на Земле, только 25 встречаются в организмах живых существах и 16–18 являются жизненно важными....
23 03 2024 12:53:45
Еще:
Знания -1 :: Знания -2 :: Знания -3 :: Знания -4 :: Знания -5 :: Знания -6 :: Знания -7 :: Знания -8 :: Знания -9 ::