ГДЗ: Параграф § 23 / Биология 10 класс

Сравнение Фотосинтеза и Хемосинтеза

Для решения задачи необходимо использовать внешние данные о глобальной продуктивности фотосинтеза, так как в параграфе учебника указана только локальная продуктивность (\( 1 \text{ г сахара на } 1 \text{ м}^{2} \text{ площади листа за } 1 \text{ час} \)).

Примерные общепринятые данные:

• Общая годовая продукция органических веществ (сухого вещества) в результате фотосинтеза: около \( 100 \times 10^{12} \) кг/год (100 миллиардов тонн/год).
• Число жителей Земли (по условию): \( 7,3 \times 10^{9} \) человек.

Расчетное количество органического вещества на одного человека:

\( \frac{100 \times 10^{12} \text{ кг/год}}{7,3 \times 10^{9} \text{ чел}} \approx 13,69 \times 10^{3} \text{ кг/год} \)

Таким образом, на каждого из 7,3 миллиарда жителей планеты приходится около 13,7 тонны органического вещества (в пересчете на сухое) в год, произведенного в результате фотосинтеза.

Ключевые элементы процесса фотосинтеза

Схема должна наглядно отображать взаимосвязь между двумя фазами и основными продуктами:

• Фотосинтез \( \rightarrow \) Протекает в Хлоропластах.
• Хлоропласт \( \rightarrow \) Состоит из Тилакоидов/Гран (место световой фазы) и Стромы (место темновой фазы).
• Световая фаза (на Гранах):
  • Исходные компоненты: Солнечный свет, \( H_{2}O \), Хлорофилл.
  • Процессы: Фотолиз \( H_{2}O \), Фотофосфорилирование.
  • Продукты: \( O_{2} \) (выделяется), АТФ (энергия), НАДФН (восстановительный эквивалент).
• Темновая фаза (в Строме, Цикл Кальвина):
  • Исходные компоненты: \( CO_{2} \), АТФ, НАДФН (из световой фазы).
  • Процесс: Фиксация \( CO_{2} \).
  • Продукт: Глюкоза (\( C_{6}H_{12}O_{6} \)) \( \rightarrow \) Крахмал (запас).

Правильная последовательность процессов фотосинтеза:

1. Б) Образование электронов хлорофилла в возбужденном состоянии. (Первый этап световой фазы – поглощение кванта света.)
2. А) Преобразование солнечной энергии в энергию АТФ. (Световая фаза – фотофосфорилирование.)
3. В) Фиксация углекислого газа. (Начало темновой фазы – присоединение \( CO_{2} \) к субстрату.)
4. Д) Преобразование энергии АТФ в энергию глюкозы. (Продолжение темновой фазы – восстановление \( CO_{2} \) до глюкозы с использованием АТФ и НАДФН.)
5. Г) Образование крахмала. (Конечный этап – полимеризация глюкозы в крахмал для запасания.)

Да, связь существует и является прямой. Фотосинтез – это единственный процесс, который в промышленных масштабах переводит неорганическое вещество (\( CO_{2} \) и \( H_{2}O \)) в органическое (\( C_{6}H_{12}O_{6} \)), являющееся основой питания для подавляющего большинства организмов, включая человека. Все продовольственные ресурсы, напрямую (растения) или косвенно (животные), зависят от первичной продукции фотосинтеза. Эффективность фотосинтеза и доступность сельскохозяйственных угодий прямо влияют на объем производимой пищи и, соответственно, на продовольственную безопасность населения планеты. Проблема продовольственного обеспечения не может быть решена без учета и оптимизации процессов фотосинтеза.