Лучи видимого спектра биология егэ

Спектральная зависимость чувствительности рецепторов цветного зрения человека

Спектральная зависимость чувствительности рецепторов цветного зрения пчелы

Спектральная зависимость чувствительности рецепторов цветного зрения птицы

Видимое излучение  — это электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом. Цвет, воспринимаемый нашим зрением, определяется длиной волны электромагнитного излучения. Длина световой волны измеряется в нанометрах (нм). Видимый человеком свет находится в диапазоне 380–780 нм. Излучение с длиной волны выше 780 нм называют инфракрасным, ниже 380 нм  — ультрафиолетовым. За восприятие цвета у человека отвечает три вида рецепторов с частично перекрывающимися спектрами восприятия излучения, стимуляция которых в различных сочетаниях обеспечивает восприятие всех возможных оттенков. Максимальную чувствительность рецепторы человека имеют при длинах волн 424, 530 и 560 нм, что отображено на спектре, где каждому пику соответствует один тип рецепторов; по горизонтальной оси отложена длина волны (нм), по вертикальной оси  — чувствительность рецептора. Проанализируйте спектры рецепторов цветного зрения пчелы и птицы. Какое излучение, помимо видимого человеку, способны различать пчёлы и птицы? Сколько видов рецепторов цветного зрения, исходя из приведённых данных, имеют пчёлы и птицы? В какой части глаза человека находятся световые рецепторы? Какие рецепторы у человека отвечают за цветное зрение, а какие  — за чёрно-белое? Какое преимущество рецепторы чёрно-белого зрения имеют по сравнению с рецепторами цветного зрения?

Биология ЕГЭ Задание 24 проверяет умение анализировать биологическую информацию на всех уровнях организации живого. Чтобы выполнить такое задание, необходимо уметь работать с текстом, определять, о каком биологическом объекте (структуре, процессе, явлении) идёт речь, находить ошибки и формулировать верные утверждения грамотно, чётко, обоснованно.

Выбрать другое задание
  Вариант ЕГЭ с пояснениями
  Кодификатор ЕГЭ

Линия 24 ЕГЭ по Биологии. Задание на анализ биологической информации. Коды проверяемых элементов содержания (КЭС): 2.1–7.5. Уровень сложности: В (высокий). Максимальный балл: 3. Примерное время выполнения: 15 мин. Средний % выполнения: 35,2.

Задание представляет собой текст, в котором допущены три биологические ошибки. В ответе надо указать номера ошибочных предложений и написать верные утверждения.

Алгоритм выполнения задания № 24:

1. Внимательно прочитайте задание и текст к нему.
2. Проанализируйте, о каком биологическом объекте (структуре, процессе, явлении) идёт речь.
3. Определите предложения, в которых допущены ошибки.
4. Запишите в ответе номер каждого ошибочного предложения и верное утверждение.

Обратите внимание: в задании надо найти три ошибки. При исправлении ошибок нельзя пользоваться простым отрицанием, нужно составить своё верное утверждение, демонстрирующее ваши знания в данной области.

Задание 24 (пример выполнения с пояснением)

Линия 24. Пример № 1.
 Найдите три ошибки в приведённом тексте «Глаз человека». Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их. Дайте правильную формулировку.

(1) Глаз человека имеет эллипсоидную форму. (2) Состоит из фиброзной, сосудистой, сетчатой оболочек и внутренних структур. (3) К фиброзной оболочке относятся прозрачная роговица и радужная оболочка. (4) Проходя через роговицу, лучи света преломляются и попадают внутрь глаза. (5) Радужная оболочка обеспечивает защитную и каркасную функции. (6) Сосудистая оболочка состоит из множества мелких сосудов, несущих глазу кровь, богатую питательными веществами и кислородом. (7) Через роговицу можно видеть радужку, которая определяет цвет глаз.

Правильный ответ: Ошибки в предложениях:

1. (1) — глаз человека имеет не эллипсоидную, а шаровидную форму;
2. (3) — к фиброзной оболочке относятся прозрачная роговица и непрозрачная склера, а радужка входит в состав переднего отдела сосудистой оболочки глаза;
3. (5) — защитную и каркасную функцию обеспечивает склера, а функция радужки — регулировать поступление светового потока внутрь глазного яблока.

Тренировочные задания

Выполните самостоятельно примеры задания № 24 и сверьте свой ответ с правильным (спрятан в спойлере).

Пример № 2.
 Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

(1) В спектре солнечного света выделяют три области, различные по своему биологическому действию. (2) Рентгеновские лучи в небольших дозах необходимы живым организмам, так как оказывают бактерицидное действие, стимулируют рост и развитие клеток, синтез витамина D и т.д. (3) В больших дозах губительны из-за способности вызывать рахит. (4) Видимые лучи — основной источник жизни на Земле, дающий энергию для хемосинтеза. (5) Инфракрасные лучи — основной источник тепловой энергии.

Пример № 3.
 Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

(1) Вакуоли — двумембранные органоиды. (2) Присутствуют только в растительных клетках. (3) Внутреннее содержимое вакуолей называется стромой. (4) Вакуоли в растительных клетках участвуют в создании тургорного давления. (5) Входят в состав единой мембранной системы клетки.

Пример № 4.
 Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

(1) Неполное доминирование — явление, когда доминантный ген полностью подавляет работу рецессивного гена. (2) В результате развивается доминантный признак. (3) Расщепление по фенотипу во втором поколении: 3:1. (4) Является результатом взаимодействия аллельных генов. (5) Примером является наследование окраски цветков ночной красавицы.

Пример № 5.
 Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

(1) Моллюски занимают второе место по числу видов после членистоногих. (2) Большинство моллюсков являются паразитами. (3) Моллюски имеют мягкое несегментированное тело. (4) У брюхоногих моллюсков голова отсутствует. (5) Кровеносная система замкнутая.

Пример № 6.
 Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

(1) Кодоминирование — явление, когда в формировании признака у гетерозиготного организма участвуют обе аллели. (2) В результате в гетерозиготном состоянии каждый из аллельных генов вызывает развитие контролируемого им признака. (З) Расщепление по фенотипу у гетерозигот во втором поколении: 3:1. (4) Является результатом взаимодействия неаллельных генов. (5) Примером является наследование резус-фактора у человека.

Реальные задания ЕГЭ
с ответами выпускников и оценкой экспертов

Линия 24. Тема «Клетка как биологическая система».

Пример № 7.
Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их.
(1) Белки — это нерегулярные биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. (2) Остатки мономеров соединены между собой пептидными связями. (3) Последовательность мономеров, удерживаемая этими связями, формирует первичную структуру белковой молекулы. (4) Следующая структура — вторичная, удерживается слабыми гидрофобными связями. (5) Третичная структура белка представляет собой скрученную молекулу в виде глобулы (шара). (6) Удерживается такая структура водородными связями. (7) Четвертичная структура представлена комплексом глобул, находящихся в третичной структуре.

Пример № 8.
Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, и объясните их.
(1) Быстрое протекание химических реакций в организме обеспечивают ферменты. (2) Один фермент катализирует несколько разных реакций. (3) Так, например, фермент, расщепляющий белки, может расщеплять и жиры. (4) По химической природе ферменты — это только белковые молекулы. (5) Они (ферменты) не изменяются по своему химическому составу в результате реакции. (6) Каждая молекула фермента может осуществлять несколько тысяч операций в минуту. (7) Активность ферментов зависит от его количества, температуры, и рН-среды.

Линия 24. Тема «Метаболизм — энергетический и пластический обмен веществ, фотосинтез».

Пример № 9.
Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их.
(1) Клетки зеленых растений, используя энергию солнечного света, способны синтезировать органические вещества. (2) Исходными веществами для фотосинтеза служат углекислый газ и азот атмосферы. (3) Процесс фотосинтеза как в прокариотических, так и в эукариотических клетках происходит в хлоропластах. (4) В световой стадии фотосинтеза происходит синтез АТФ и разложение воды — фотолиз. (5) В темновой стадии фотосинтеза образуются глюкоза и кислород. (6) Энергия АТФ, запасенная в световой стадии, расходуется на синтез углеводов.

Вы смотрели: Биология ЕГЭ Задание 24. Что нужно знать и уметь, план выполнения, примеры с ответами и пояснениями (комментариями) специалистов, анализ типичных ошибок.

Выбрать другое задание
  Вариант ЕГЭ с пояснениями
  Кодификатор ЕГЭ

Биология ЕГЭ Задание 24

Типы питания

По типу питания живые организмы делятся на автотрофы, гетеротрофы и миксотрофы. Автотрофы (греч. αὐτός — сам + τροφ — пища)
— организмы, которые самостоятельно способны синтезировать органические вещества из неорганических. Гетеротрофы (греч. ἕτερος
— иной + τροφή — пища) — организмы, использующие для питания готовые органические вещества.

Наконец, миксотрофы (греч. μῖξις — смешение + τροφή — пища) — организмы, которые могут использовать как гетеротрофный, так и
автотрофный способ питания. К примеру, эвглена зеленая на свету начинает фотосинтезировать, а в темноте питается гетеротрофно.

Фотосинтез

Фотосинтез (греч. φῶς — свет и σύνθεσις — синтез) — сложный химический процесс преобразования энергии квантов света в
энергию химических связей. В результате фотосинтеза происходит синтез органических веществ из неорганических.

Этот процесс уникален и происходит только в растительных клетках, а также у некоторых бактерий. Фотосинтез осуществляется при участии хлорофилла (греч. χλωρός — зелёный и φύλλον — лист) — зеленого пигмента, окрашивающего органы растений в
зеленый цвет. Существуют и другие вспомогательные пигменты, которые вместе с хлорофиллом выполняют светособирающую
или светозащитную функции.

Ниже вы увидите сравнение строения хлорофилла и гемоглобина. Обратите внимание, что в центре молекулы хлорофилла находится
ион Mg.

В высшей степени гениально значение процесса фотосинтеза подчеркнул русский ученый К.А. Тимирязев: «Все органические вещества,
как бы они ни были разнообразны, где бы они ни встречались, в растении ли, в животном или человеке, прошли через лист, произошли
от веществ, выработанных листом. Вне листа или, вернее, вне хлорофиллового зерна в природе не существует лаборатории, где бы выделялось
органическое вещество. Во всех других органах и организмах оно превращается, преобразуется, только здесь оно образуется вновь
из вещества неорганического»

Более подробно мы обсудим значение фотосинтеза в завершение этой статьи. Фотосинтез состоит из двух фаз: светозависимой (световой)
и светонезависимой (темновой). Я рекомендую использовать названия светозависимая и светонезависимая, так как они способствуют
более глубокому (и правильному!) пониманию фотосинтеза.

Светозависимая фаза (световая)

Эта фаза происходит только на свету на мембранах тилакоидов в хлоропластах. В ней принимают участие различные ферменты,
белки-переносчики, молекулы АТФ-синтетазы и зеленый пигмент хлорофилл.

Хлорофилл выполняет две функции: поглощения и передачи энергии. При воздействии кванта света хлорофилл теряет электрон,
переходя в возбужденное состояние. С помощью переносчиков электроны скапливаются с наружной поверхности мембраны тилакоидов,
тем временем внутри тилакоида происходит фотолиз воды (разложение под действием света):

H₂O —> H⁺ + OH^—

Гидроксид-ионы отдают лишний электрон, превращаясь в реакционно способные радикалы OH, которые собираются вместе и образуют молекулу воды и свободный кислород (это побочный продукт, который в дальнейшем удаляется в ходе газообмена).

4OH —> 2H₂O + O₂↑

Образовавшиеся при фотолизе воды протоны (H⁺) скапливаются с внутренней стороны мембраны тилакоидов, а
электроны — с внешней. В результате по обе стороны мембраны накапливаются противоположные заряды.

При достижении критической разницы, часть протонов проталкивается на внешнюю сторону мембраны через канал АТФ-синтетазы.
В результате этого выделяется энергия, которая может быть использована для фосфорилирования молекул АДФ:

Протоны, попав на поверхность мембраны тилакоидов, соединяются с электронами и образуют атомарный водород, который
используется для восстановления молекулы-переносчика НАДФ (никотинамиддинуклеотидфосфат). Благодаря этому окисленная
форма — НАДФ⁺ превращается в восстановленную — НАДФ∗H₂.

Предлагаю создать квинтэссенцию из полученных нами знаний. Итак, в результате светозависимой фазы фотосинтеза образуются:

• Свободный кислород O₂ — в результате фотолиза воды
• АТФ — универсальный источник энергии
• НАДФ∗H₂ — форма запасания атомов водорода

Кислород удаляется из клетки как побочный продукт фотосинтеза, он совершенно не нужен растению. АТФ и НАДФ∗H₂
в дальнейшем оказываются более полезны: они транспортируются в строму хлоропласта и принимают участие в светонезависимой
фазе фотосинтеза.

Светонезависимая (темновая) фаза

Светонезависимая фаза происходит в строме (матриксе) хлоропласта постоянно: и днем, и ночью — вне зависимости от
освещения.

При участии АТФ и НАДФ∗H₂ происходит восстановление CO₂ до глюкозы C₆H₁₂O₆.
В светонезависимой фазе происходит цикл Кальвина, в ходе которого и образуется глюкоза. Для образования одной молекулы глюкозы
требуется 6 молекул CO₂, 12 НАДФ∗H₂ и 18 АТФ.

Таким образом, в результате темновой (светонезависимой) фазы фотосинтеза образуется глюкоза, которая в дальнейшем может быть преобразована
в крахмал, служащий для запасания питательных веществ у растений.

Значение фотосинтеза

Значение фотосинтеза невозможно переоценить. Уверенно утверждаю: именно благодаря этому процессу жизнь на Земле приобрела такие
чудесные и изумительные формы, какие мы видим вокруг себя: удивительные растения, прекрасные цветы и самые разнообразные животные.

В разделе эволюции мы уже обсуждали, что изначально в составе атмосферы Земли не было кислорода: миллиарды лет назад его начали вырабатывать
первые фотосинтезирующие бактерии — сине-зеленые водоросли (цианобактерии). Постепенно кислород накапливался, и со временем на Земле
стало возможно аэробное (кислородное) дыхание. Возник озоновый слой, защищающий все живое на нашей планете от губительного ультрафиолета.

Говоря о роли фотосинтеза, выделим следующие функции, объединяющиеся в так называемую космическую роль растений. Итак, растения за счет фотосинтеза:

• Синтезируют органические вещества, являющиеся пищей для всего живого на планете
• Преобразуют энергию света в энергию химических связей, создают органическую массу
• Растения поддерживают определенный процент содержания O₂ в атмосфере, очищают ее от избытка CO₂
• Способствуют образованию защитного озонового экрана, поглощающего губительное для жизни ультрафиолетовое излучение

Хемосинтез (греч. chemeia – химия + synthesis — синтез)

Хемосинтез — автотрофный тип питания, который характерен для некоторых микроорганизмов, способных создавать органические
вещества из неорганических. Это осуществляется за счет энергии, получаемой при окислении других неорганических соединений
(железо- , азото-, серосодержащих веществ).

Хемосинтез был открыт русским микробиологом С.Н. Виноградским в 1888 году. Большинство хемосинтезирующих бактерий относится
к аэробам, для жизни им необходим кислород.

При окислении неорганических веществ выделяется энергия, которую организмы запасают в виде энергии химических связей.
Так нитрифицирующие бактерии последовательно окисляют аммиак до нитрита, а затем — нитрата. Нитраты могут быть усвоены
растениями и служат удобрением.

Помимо нитрифицирующих бактерий, встречаются:

• Серобактерии — окисляют H₂S —> S ⁰ —> (S⁺⁴O₃)^2- —> (S⁺⁶O₄)^2-
• Железобактерии — окисляют Fe⁺² —>Fe⁺³
• Водородные бактерии — окисляют H₂ —> H⁺¹₂O
• Карбоксидобактерии — окисляют CO до CO₂

Значение хемосинтеза

Хемосинтезирующие бактерии являются неотъемлемым звеном круговорота в природе таких элементов как: азот, сера, железо.

Нитрифицирующие бактерии обеспечивают переработку (нейтрализацию) ядовитого вещества — аммиака. Они также обогащают
почву нитратами, которые очень важны для нормального роста и развития растений.

Усвоение нитратов происходит за счет клубеньковых бактерий на корнях бобовых
растений, однако важно помнить, что клубеньковые (азотфиксирующие) бактерии, в отличие от нитрифицирующих бактерий, питаются гетеротрофно.

Свет наиболее важен для растений. Он поставляет энергию для фотосинтеза. Фотосинтез фактически активирует процессы в большинстве экосистем. Солнце является источником света. В рамках солнечного спектра выделяют следующие варианты.

1.     Коротковолновое ультрафиолетовое излучение, источник мутагенеза.  Это излучение мало проходит на Землю, отражается озоновым слоем, и его, например, могут различать насекомые. 
2.     Видимая часть светового спектра преобладает и обеспечивает эффективную работу органов зрения.

3.     Инфракрасные, или тепловые
волны имеют максимальную длину волны, могут использоваться некоторыми бактериями для фотосинтеза. 

Выделяют три основные группы растений по отношению к свету

1.     Светолюбивые растения (обитают на открытых местах).

2.     Теневыносливые (деревья леса).

3.     Тенелюбивые (лесные травы, мхи). 

Среди гетеротрофов для некоторых губителен свет (бактерии), для большинства он необходим для ориентации в пространстве. Длина светового дня может изменяться, поэтому существуют суточные ритмы. В соответствии с ними организмы синхронизируют свою активность. Растения цветут строго при определённой продолжительности дня, что определило их разделение на две группы. 

1.     Короткодневные — цветут при коротком дне.

2.     Длиннодневные — для цветения им требуется световой день более 14 часов. 

Признаки светолюбивых растений (гелиофитов)

1.     Часто укороченные побеги, сильно рассечённые листья, развитая механическая и запасающая ткань (василёк луговой, ковыль, полынь).

2.     Цветки поворачиваются к свету. Они же любят свет!

3.     У листьев растений открытых мест светлая окраска, т. к. содержат меньше хлорофилла.

Признаки теневыносливых растений (факультативные гелиофиты)

1.     Растут на свету, но выдерживают и его недостаток. 

2.     В глубине кроны — теневые листья, на периферии — световые. 

3.     Имеют более тёмную окраску, так как содержат больше хлорофилла. 

4.     Цветки у теневыносливых растений часто белые для привлечения насекомых в тени. 
5.     Хлоропласты крупные. 
6.     Примеры — сирень, липа сердцелистная, земляника лесная. 

Тенелюбивые растения (сциофиты)

1.     Растения нижних ярусов лесов, глубоких водоёмов.

2.     Используют лишь 0,1—0,2 процента падающего света, плохо переносят освещение прямыми солнечными лучами.

3.     Вытянутые побеги, листья тёмно-зелёные, крупные и тонкие, в них плохо развита механическая ткань.
4.     К ним относятся мхи, плауны, кислица обыкновенная, красные и бурые водоросли.

Животные по отношению к свету делятся на

1.     Дневные (белка европейская). 

2.     Сумеречные (майский жук). 

3.     Ночные (серый ушан). 

Цель урока: выяснить роль света в жизни
организмов

Задачи урока:

• выяснить особенности морфологического и
  анатомического строения растений разных
  экологических групп относительно света;
• приобрести знания по управлению процессами
  жизнедеятельности растений в практической
  деятельности.

Техническое обеспечение: компьютерный класс,
презентация

— Какое значение свет имеет в жизни
растений?

Источником света для Земли является
Солнце. Солнечное излучение служит основным
источником энергии для всех процессов,
происходящих на Земле. Растения используют
энергию Солнца для синтеза органических веществ.
Свет является источником тепла, от которого
зависит активность жизни. Свет служит сигналом,
определяющим активность процессов
жизнедеятельности. Световые условия в природе
имеют отчетливую суточную и сезонную
периодичность, которая обусловлена вращением
Земли.

— Почему в темноте растение
вытягивается?

Растение всю свою энергию направляет
на достижение одной цели: выйти из темной зоны.
Если растению это не удается, оно погибает. Без
света невозможен фотосинтез.

В спектре солнечного излучения выделяются три
области, различные по биологическому действию:
ультрафиолетовая, видимая и инфракрасная.

Ультрафиолетовые лучи с длиной
волны 0,290мкм губительны для всего живого. Это
коротковолновое излучение задерживается
озоновым слоем атмосферы. До земли доходит лишь
небольшая часть более длинных ультрафиолетовых
лучей. Большие дозы повреждают клетки.

Видимые лучи (0,400 – 0,750 мкм) –
большая часть энергии солнечного излучения,
достигающего земной поверхности, имеют особенно
большое значение для организмов. Зеленые
растения синтезируют органическое вещество и
пищу для всех остальных организмов за счет
энергии видимых лучей.

Инфракрасные лучи (более 0,750
мкм) – важный источник внутренней энергии. Ими
особенно богат прямой солнечный свет.

— Какими свойствами обладает видимый свет?

Солнечный свет, попадая в земную
атмосферу, начинает расщепляться, и по всему небу
разливается синий и голубой свет. Это происходит
потому, что верхние слои атмосферы содержит
частицы газа и пыли той же величины, что и длина
волны голубого света. В результате голубой свет
отражается от них. Ближе к поверхности Земли
атмосфера становится плотнее, и свет, проходя
через нее, все больше рассеивается. При этом
больше всего рассеиваются цвета с более
короткими волнами, то есть опять же голубой,
синий и фиолетовый. На закате или на рассвете
солнечный свет вынужден преодолевать гораздо
большую часть атмосферы прежде, чем достичь
ваших глаз. К тому времени, как он попадает в
нижние слои атмосферы, большинство составляющих
его цветов уже рассеивается. Остаются только
красный и оранжевый.

— Какие процессы жизнедеятельности растений,
связаны со светом? (фотосинтез, фотопериодизм,
фотонастии, фототропизмы, транспирация)

Фотосинтез – синтез органических
соединений из неорганических (вода, углекислый
газ, минеральные вещества), идущий за счет
энергии солнечного излучения.

Для фотосинтеза используется 1-5%
падающего света. Пучок света улавливается
фотосинтезирующим пигментом – хлорофиллом-а,
находящимся на внутренних мембранах пластид.
Свет необходим и для синтеза хлорофилла.
Молекулы хлорофилла возбуждаются квантами
синего и красного света. Активность фотосинтеза
зависит от количества углекислого газа,
освещенности. При очень большой интенсивности
света иногда начинается обесцвечивание
хлорофилла, и это замедляет фотосинтез, однако в
природе растения, находящиеся в таких условиях,
защищаются (толстая кутикула, опушенные листья).
Растения отличаются между собой эффективностью
поглощения углекислого газа из атмосферы.
Растения, более эффективно использующие
углекислоту и по этой причине дающие более
высокие урожаи, называют “С4 – растения”
(С3-растения менее эффективно используют
углекислый газ). Оптимальной температурой для
фотосинтеза у растений умеренного климата
является +25? С. При температуре, превышающей + 35? С,
происходит денатурация белков-ферментов и
фотосинтез тормозится.

Лимитирующим фактором для фотосинтеза
является недостаток воды. По этой причине в
засушливые годы резко падает урожайность.

Рассмотрев график зависимости
скорости фотосинтеза от длины волны, можно
прийти к выводу, что для фотосинтеза
используются синий и красный спектр видимого
света.

Приспособление клеток растений против
повышения освещенности. У высших растений
хлоропласты имеют эллиптическую форму. В
зависимости от освещенности листа хлоропласты
меняют свое расположение, что защищает их от
перегрева (выстраиваются вертикально друг под
другом, уменьшая площадь соприкосновения со
светом).

Настии – это ненаправленное
движение части растения в ответ на внешний
раздражитель. Направление перемещения
определяется структурой соответствующего
органа. Движение происходит в результате роста
или же изменения тургора; при этом ничтожное
смещение отдельных клеток обычно приводит к
значительному движению органа благодаря
специфическому положению этих клеток. “Сонные
движения” (никтинастия) некоторых цветков и
листьев, когда они раскрываются или закрываются
в ответ на изменение освещенности (фотонастия)
относятся к настическим потому, что внешние
стимулы только запускают их, а направление
зависит от внутренних факторов. Некоторые цветки
(например, у крокуса или тюльпана) закрываются
ночью потому, что лепестки снизу растут быстрее (гипонастия),
а открываются в результате того, что начинает
быстрее расти верхняя часть лепестков (эпинастия).
У многих растений, особенно у бобовых (например, у
клевера), в листьях и листочках имеются особые
структуры, называемые листовыми подушечками. Листовая
подушечка – это особое вздутие у основания
черешка или листочка, в котором находятся
крупные паренхимные клетки. Быстрое изменение
тургорного давления в таких клетках приводит к
тому, что листовая подушечка начинает работать
как шарнир, с помощью которого и происходит
движение.

Ростовая реакция, вызывающая
изгибание или искривление части растения в
сторону внешнего стимула, определяющего
направление движения, или от него, называется тропизмом.
Если движение направлено к стимулу, говорят о
положительном тропизме; если в обратную сторону
– об отрицательном. Ростовая реакция верхушек
побегов по направлению к свету называется фототропизмом.
Это обусловлено действием ауксина, вызывающего
растяжение клеток теневой стороны верхушки
побега, что приводит к искривлению побега.
Обеднение ауксином освещенной стороны побега
приводит здесь к торможению роста, а обогащение
ауксином затененной стороны – к стимуляции
роста. На фото изображен рост побега томата в
зависимости от его расположения относительно
источника света.

Гелиотропизм. Листья и цветки
многих растений в течение суток могут
поворачиваться, ориентируясь перпендикулярно
или параллельно солнечным лучам. В отличие от
фототропизма стебля движение листа
гелиотропного растения не является результатом
ассиметричного роста. В большинстве случаев в
движении участвуют подушечки у основания
листьев. Корзинка подсолнечника поворачивается
вслед за солнцем для равномерного освещения.

Туристам полезно знать пижму обыкновенную. Ее
листья всегда располагаются в меридиональной
плоскости, т.е. с севера на юг.

Фотопериодизм – это биологическая
реакция на изменения освещенности, происходящие
в 24-часовом суточном цикле, т.е. реакция на
продолжительность дня.

Заметна связь всех физиологических
явлений у растений с сезонным ходом температуры.
Но хотя она влияет на скорость жизненных
процессов, все же не служит главным регулятором
сезонных явлений в природе. Биологические
процессы подготовки к зиме начинаются еще летом,
когда температура высока. Главным фактором
регуляции сезонных циклов у большинства
растений является изменение продолжительности
дня.

Все растения можно разделить на три
основные группы: короткодневные, длиннодневные и
нейтральные к длине дня. Короткодневные цветут
ранней весной (например, крокус) или осенью
(например, хризантемы или георгины) и нуждаются
для этого в более короткой длине дня (8-12 ч), чем
критическая для них. Это растения тропических
широт или те, которые были завезены из
тропических стран. Длиннодневные растения
цветут главным образом летом (16-20 ч). Это растения
умеренных и приполярных широт. Нейтральные к
длине дня растения цветут вне зависимости от нее.
Примерами могут служить огурец, подсолнечник,
кукуруза, горох. Цветение длиннодневных растений
стимулируется красным спектром света, но
предотвращает цветение короткодневных растений.

Транспирация – испарение воды
растением. В основном транспирация
осуществляется через устьица.

У большинства видов устьица
открываются на свету и закрываются в темноте.
Такой режим работы устьиц связан с
использованием углекислого газа в процессе
фотосинтеза и транспирации. Однако свет
оказывает и более прямое действие на устьица.
Давно известно, что синий свет стимулирует
открывание устьиц независимо от концентрации
углекислого газа. Например, протопласты
замыкающих клеток лука набухают в присутствии К+
при освещении синим светом. Пигмент, поглощающий
(флавин) синий свет, стимулирует поглощение ионов
калия замыкающими клетками.

Хотя устьица большинства растений
открыты днем и закрыты ночью, это справедливо не
для всех растений. Разнообразные суккуленты, в
том числе и представители семейства
толстянковых (например, очиток едкий), открывают
устьица ночью, когда условия наименее
благоприятны для транспирации.

Светолюбивые растения (гелиофиты). К этому
типу относятся растения открытых, постоянно и
хорошо освещаемых местообитаний; в основном
растения аридных областей. К светолюбивым
растениям относятся травы эфемероидного типа
(фото), успевающие пройти основные фазы развития
в период до распускания листьев на деревьях и
кустарниках. Все растения лугов и степей –
гелиофиты.

Гелиофиты имеют листья обычно мелкие,
побеги сильно ветвящиеся, нередко листья имеют
восковой налет, в листьях в значительных
количествах содержатся пигменты. Часто листья
располагаются под углом (или ребром) к лучам
солнца, некоторых растений листья обладают
своеобразным движением в связи с защитой от
чрезмерного освещения (суточный ритм движения).

Растения степей или других открытых
мест часто имеют узкие листья с относительно
малой листовой поверхностью. Они получают
столько света, сколько могут использовать, но
постоянно находятся под угрозой чрезмерной
потери воды. Фотосинтезируют при достаточно
сильном освещении. Осмотическое давление
клеточного сока очень высокое.

В лесу гелиофиты – деревья верхнего
яруса. Растения, произрастающие в тенистом лесу,
где влажность обычно высока, щедро подставляют
солнцу обширную листовую поверхность. Поскольку
их основная проблема – получение достаточного
количества света, а не недостаток воды.

Светолюбивые деревья, выросшие на
открытом месте смолоду, никогда не бывают
высокими. Крона таких деревьев очень широка и
начинается почти от самой земли. Совершенно
иначе выглядит, например, дуб, выросший в лесу. Он
высокий, стройный, а его крона узкая, сжатая с
боков и начинается на довольно большой высоте.
Все это – следствие конкуренции за свет, которая
имеет место между деревьями в лесу. Когда деревья
стоят близко друг от друга, они сильно тянутся
вверх.

Тенелюбивые растения (сциофиты). Самые
темные леса – еловые. При остром дефиците света
растения здесь не только нормально растут в
глубокой тени, но даже цветут и плодоносят. Все
эти растения хорошо переносят также
сравнительную бедность почвы питательными
веществами и ее повышенную кислотность.
Тенелюбивые растения развиваются в условиях
довольно слабого освещения. При ярком освещении,
особенно в условиях конкуренции с другими
видами, они жить не могут. К тенелюбивым
растениям относятся виды, произрастающие в
нижних ярусах фитоценозов. Особенно много
тенелюбов в припочвенном слое темнохвойных и
широколиственных лесов.

Листовые пластинки тенелюбивых
растений обычно крупные, широкие, тонкие и
мягкие. Окраска листьев более темная, чем у
светолюбивых растений. Листья располагаются
перпендикулярно к падающему свету, образуют
листовую мозаику для полного улавливания света.
Наибольшая интенсивность фотосинтеза – при
умеренном освещении. Осмотическое давление
клеточного сока сравнительно небольшое.

Листовая мозаика — явление, при
котором листья так расположены в пространстве на
побегах одного растения, что их пластинки не
затеняют друг друга, что, в свою очередь,
позволяет растению более рационально
использовать падающий на него свет.

Практическая работа “Изучение особенностей
анатомического строения листа светолюбивых и
тенелюбивых растений”

Цель работы: выяснить различия в
анатомическом строении листьев светолюбивых и
тенелюбивых растений.

Ход работы

Изучите схему микроскопического строения
листа.

Сравните микроскопическое строение листьев
светолюбивого растения (Береза повислая) и
тенелюбивого растения (Крушина ломкая)

Сравните размеры клеток эпидермиса,
расположение клеток палисадной ткани
относительно друг друга, количество и размеры
хлоропластов губчатой ткани.

Заполните таблицу:

1. Рассмотрите схему, на которой показано
расположение центров происхождения культурных
растений. Выберите культурные растения, которые
можно отнести к группе растений для
жизнедеятельности требующих более короткий
день:

а) арбуз, кофе;
б) рис, соя;
в) капуста, оливковое дерево;
г) кукуруза, какао.

2. Ростовое движение по направлению к свету
называют:

а) фототропизмом;
б) фотонастией;
в) фототаксис;
г) фотопериодизм.

3. Какое значение свет имеет в жизни
растения?:

а) растения используют энергию Солнца
для синтеза органических веществ;
б) свет является источником тепла, от которого
зависит активность жизни;
в) свет служит сигналом, определяющим активность
процессов жизнедеятельности;
г) все верно.

4. Знание фотопериодической реакции
растений позволяет грамотным хозяйственникам
получать максимальные урожаи, снижая траты на
обработку и выращивание сельскохозяйственной
продукции. Какие высказывания верны?:

а) огурец при выращивании на коротком
световом дне (около 9 часов) не дает обильной
зеленой массы и уже при небольшом количестве
листочков начинает цвести и плодоносить;
б) редис при сравнительно коротком световом дне в
мае (а в условиях теплицы– апреле) и в августе –
сентябре дает превосходные сочные корнеплоды;
в) посадка редиса в июне – июле нерентабельна,
так как длинный световой день способствует
выгонке цветоноса, а корнеплоды вырастают
жесткие и волокнистые;
г) все верно.

5. Утверждают, что из листопадной березы можно
сделать вечнозеленое дерево. Для этого
необходимо:

а) создать летний температурный режим;
б) создать освещение, длительностью в 15 часов;
в) обеспечить необходимое количество влаги;
г) обеспечить все перечисленное.

6. В суровые зимы под фонарями деревья вымерзают
чаще, чем деревья, растущие в другом месте. Это
объясняется тем, что:

а) деревья воспринимали искусственный
свет фонарей как продолжающийся длинный летний
день и не подготовились к зиме;
б) фонари повышали ночную температуру, а для
деревьев это было сигналом продолжающегося лета;
в) в зимний период свет способствует образованию
кристаллов льда в цитоплазме, что приводит к
разрушению клеток и гибели деревьев;
г) при освещении в зимний период деревья
становятся более восприимчивыми к низким
температурам.

7. Какие из перечисленных организмов способны к
фотосинтезу?:

а) дрожжи и холерный вибрион;
б) ольха и цианобактерии;
в) инфузория и белая планария;
г) эвглена зеленая и вольвокс.

8. К какой группе растений относительно длины
светового дня относится комнатное растение
Пуансеттия?:

а) Пуансеттия – растение короткого дня;
б) Пуансеттия – растение длинного дня;
в) Пуансеттия – растение нейтральное к
продолжительности дня.

9. Какое травянистое растение является
сциофитом?:

а) Нивянник обыкновенный;
б) Хохлатка кавказская;
в) Лук беловатый;
г) Майник двулистный.

10. Какие лучи видимого света растениями
используются для фотосинтеза?:

а) красные и синие;
б) красные и зеленые;
в) зеленые и синие;
г) все.

Выберите правильные суждения:

1. Для фотосинтеза используются ультрафиолетовый
   свет.
2. Ростовое движение относительно источника
   света называется фотопериодизмом.
3. Волоски на верней поверхности листьев
   рассекают прямой солнечный свет, ослабляя
   радиацию.
4. В густом еловом лесу можно встретить в подросте
   метровые елочки, возраст которых 30-50 лет.
5. Сосенки под густым материнским пологом до
   такого возраста не доживают.
6. Для получения древесины дуба высокого качества
   (без сучков) рядом с ним выращивают другие породы
   (так называемый подгон).
7. Для пересадки молодых елей из леса в городском
   парке необходимо брать деревца из густого леса, а
   не с просеки.

Домашнее задание: стр. 524, подготовить
сообщения о значении света в жизни животных.

Презентация

Световые лучи.

Автор — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: прямолинейное распространение света.

Мы приступаем к изучению оптики — науки о распространении света. Нас ждут два раздела оптики: сравнительно простая геометрическая оптика и более общая волновая оптика.

Говоря о свете, мы всегда подразумеваем видимый свет, то есть электромагнитные волны в узком частотном диапазоне, непосредственно воспринимаемые человеческим глазом. Как вы помните, длины волн видимого света находятся в промежутке от 380 до 780 нм.

С точки зрения электродинамики Максвелла распространение света ничем не отличается от распространения других электромагнитных излучений — радиоволн, инфракрасного, ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения. В этом смысле оптика оказывается просто частью электродинамики.

Но ввиду той колоссальной роли, которую свет играет в жизни человека, оптические явления начали изучаться давным-давно. Все основные законы оптики были установлены задолго до создания электродинамики и открытия электромагнитных волн. И потому с тех давних пор оптика оформилась в самостоятельный раздел физики — со своими специфическими задачами, методами, экспериментами и приборами.

Главным природным источником света служит Солнце, и люди ставили много опытов с солнечными лучами. Отсюда в оптику вошло понятие светового луча. Впоследствии оно получило строгое определение.

Световой луч — это геометрическая линия, которая в каждой своей точке перпендикулярна волновому фронту, проходящему через эту точку. Направление светового луча совпадает с направлением распространения света.

Если данное определение осталось для вас не совсем понятным — ничего страшного: на первых порах вы можете представлять себе просто узкие пучки света наподобие солнечных лучей. Этого вполне хватит, чтобы уяснить все основные вещи и научиться решать задачи. Ну а время строгого определения придёт несколько позже — когда начнётся волновая оптика.

Законы геометрической оптики.

Геометрическая оптика изучает распространение световых лучей. Это исторически первый и наиболее простой раздел оптики. В основе геометрической оптики лежат четыре основных
закона.

1. Закон независимости световых лучей.
2. Закон прямолинейного распространения света.
3. Закон отражения света.
4. Закон преломления света.

Данные законы были установлены в результате наблюдений за световыми лучами и послужили обобщениями многочисленных опытных фактов. Они являются утверждениями, сформулированными на языке геометрии. Волновая природа света в них не затрагивается.

Законы геометрической оптики первоначально являлись постулатами. Они лишь констатировали: таким вот образом ведёт себя природа. Однако впоследствии оказалось, что законы геометрической оптики могут быть выведены из более фундаментальных законов волновой оптики.

Геометрическая оптика отлично работает, когда длина световой волны много меньше размеров объектов, присутствующих в данной физической ситуации. Можно сказать, что геометрическая оптика есть предельный случай волновой оптики при . Неудивительно поэтому, что сначала были открыты законы именно геометрической оптики: ведь размеры предметов, встречающихся нам в повседневной жизни, намного превышают длины волн видимого света.

Первый закон геометрической оптики совсем простой. Он говорит о том, что вклад каждого светового луча в суммарное освещение не зависит от наличия других лучей.

Закон независимости световых лучей. Если световые лучи пересекаются, то они не оказывают никакого влияния друг на друга. Каждый луч освещает пространство так, как если бы других лучей вообще не было.

Закон прямолинейного распространения света также очень прост, и мы его сейчас обсудим. Законам отражения и преломления будут посвящены следующие разделы.

Закон прямолинейного распространения света. В прозрачной однородной среде световые лучи являются прямыми линиями.

Что такое «прозрачная однородная среда»? Среда называется прозрачной, если в ней может распространяться свет. Среда называется однородной, если её свойства не меняются от точки
к точке. Равномерно прогретый воздух, чистая вода, стекло без примесей — всё это примеры прозрачных и оптически однородных сред.

Таким образом, закон прямолинейного распространения света означает, что в прозрачной однородной среде понятие светового луча совпадает с понятием луча в геометрии.

Данный закон не требует каких-либо дополнительных пояснений — он хорошо вам известен. Вам неоднократно доводилось видеть прямолинейные солнечные лучи, пронизывающие облака, или тонкий прямой луч, пробивающийся в запылённой комнате через щель в окне. Находясь под водой, можно наблюдать прямые солнечные лучи, идущие сквозь воду.

При нарушении однородности среды нарушается и закон прямолинейного распространения света. Например, на границе раздела двух прозрачных сред световой луч может разделиться на два луча: отражённый и преломлённый. Если оптические свойства среды меняются от точки к точке, то ход световых лучей искривляется. В этом состоит причина миражей: слой воздуха вблизи раскалённой земной поверхности нагрет больше, чем вышележащие слои; он имеет иные оптические свойства, и его действие оказывается подобным зеркалу. Обо всём этом мы поговорим позднее.

Геометрическая тень.

Вам хорошо известно, что различные предметы отбрасывают тень. На рис. 1 изображён точечный источник света и непрозрачный предмет — красный треугольник. На экране мы видим тень этого предмета в виде серого треугольника.

Откуда берётся тень? Дело в том, что если на пути световых лучей оказывается непрозрачный предмет, то происходит следующее.

1.Луч, идущий мимо предмета, продолжает распространяться в прежнем направлении — как если бы данного предмета вообще не было.

2. Луч, попадающий на предмет, не проникает внутрь предмета. Дальнейший ход такого луча в прежнем направлении пресекается.

Так возникает геометрическая тень, края которой чётко очерчены. Поскольку свет распространяется прямолинейно, форма геометрической тени оказывается подобной контуру предмета. Так, на рис. 1 серый треугольник подобен красному.

Граница реальной тени имеет более сложный вид: вмешивается дифракция света на краях предмета. Дифракция — это отклонение света от первоначального направления; данное явление обусловлено волновой природой света и не описывается в рамках геометрической оптики.

Рис. 1. Геометрическая тень