On les appelle les poumons de la planète. Pourquoi les forêts sont-elles appelées poumons verts ?

Le monde de la flore est diversifié. Nous sommes entourés de fleurs, d'arbustes, d'arbres, d'herbes de toutes les nuances, mais la prédominance Schéma de couleur est vert. Mais pourquoi les plantes sont-elles vertes ?

Raisons de la couleur verte

Les plantes sont appelées à juste titre poumons de la planète. En traitant le dioxyde de carbone nocif, ils donnent à l'humanité et environnement oxygène. Ce processus s’appelle la photosynthèse et le pigment qui en est responsable est la chlorophylle.

C'est grâce aux molécules de chlorophylle que matière organique devenir organique. Le plus important d’entre eux est l’oxygène, mais en même temps, au cours du processus de photosynthèse, les plantes produisent des protéines, du sucre, des glucides, des graisses et de l’amidon.

Il ressort du programme scolaire que le début réaction chimique est l’exposition de la plante au soleil ou à la lumière artificielle. La chlorophylle n'absorbe pas toutes les ondes lumineuses, mais seulement une certaine longueur d'onde. Cela se produit le plus rapidement du rouge au bleu-violet.

Le vert n’est pas absorbé par les plantes, mais il y est réfléchi. C'est ce qui est visible à l'œil humain, c'est pourquoi les représentants de la flore qui nous entourent sont verts.

Pourquoi vert ?

Depuis longtemps, les scientifiques se posent la question : pourquoi le spectre vert se reflète-t-il ? En conséquence, il s'est avéré que la nature ne gaspille tout simplement pas d'énergie en vain, car ces minuscules particules de lumière - les photos de cette couleur n'ont pas de qualités exceptionnelles, tandis que les photons bleus sont des sources d'énergie utile, les rouges contiennent le plus grand nombre. Comment ne pas se rappeler que rien dans la nature ne se fait comme ça.

D’où viennent les couleurs vives des plantes ?

Les biologistes affirment avec certitude que les plantes sont issues de quelque chose de similaire aux algues et que la chlorophylle est apparue sous l'influence de processus évolutifs.

Dans la nature, d’autres couleurs changent sous l’influence de la lumière. Lorsqu’il devient plus petit, les feuilles et les tiges commencent à mourir. La chlorophylle, responsable de la couleur vert vif, se décompose. Il est remplacé par d'autres pigments responsables des couleurs vives. Les feuilles rouges et jaunes indiquent que le carotène est devenu prédominant. Derrière jaune Le pigment xanthosine est également responsable. Si la couleur verte ne peut être trouvée dans une plante, c’est la « faute » des anthocyanes.

Travaux de scientifiques sur la photosynthèse et la chlorophylle

Comment la photosynthèse a-t-elle été découverte ?

La découverte du processus de conversion du dioxyde de carbone en oxygène s'est produite par hasard et a été réalisée par le chimiste anglais Joseph Priestley. Le scientifique cherchait un moyen de purifier « l’air vicié » (comme on appelait à l’époque le dioxyde de carbone). Et lors des expériences, une plante a été placée sous une cloche en verre, à la place d'une souris et d'une bougie qui, contrairement aux attentes, ont survécu. L'étape suivante consistait à placer une souris à côté de la fleur dans le pot. Et un miracle s'est produit : l'animal n'est pas mort d'étouffement. Ainsi, la conclusion a été tirée sur la possibilité de convertir le dioxyde de carbone en oxygène.

Le naturaliste russe Kliment Arkadyevich Timiryazev a consacré beaucoup d'attention et beaucoup de temps au rôle de la chlorophylle et au processus de photosynthèse. Ses principales réalisations scientifiques :

• la preuve de l'extension de la loi de conservation de l'énergie au processus de photosynthèse, ce qui a été nié par les chercheurs occidentaux ;
• établissant le fait que seuls les rayons lumineux absorbés par la plante participent à la photosynthèse.

Œuvres de K.A. Timiryazev a jeté des bases solides pour la doctrine de la transformation de l'eau et du dioxyde de carbone en matières organiques. matériel utile sous l'influence de la lumière. Maintenant que la science a fait un grand pas en avant, certaines études ont subi des changements (par exemple, le fait qu'un faisceau lumineux ne décompose pas le dioxyde de carbone, mais l'eau), mais on peut affirmer avec certitude que ce sont elles qui ont étudié les bases. Le livre "La vie d'une plante" vous permettra de vous familiariser avec le travail du scientifique - ce sont des faits fascinants et pédagogiques sur la nutrition, la croissance, le développement et la reproduction des plantes vertes.

La photosynthèse et la chlorophylle sont étroitement liées lorsqu’il s’agit de expliquer pourquoi les plantes sont vertes. Le faisceau lumineux possède plusieurs spectres dont certains sont absorbés et participent au processus chimique de conversion du dioxyde de carbone en oxygène. Le vert se reflète et donne sa couleur aux feuilles et aux tiges – et cela est visible à l'œil humain.

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Il existe une idée fausse qui s’est même retrouvée dans les manuels scolaires : les forêts sont le poumon de la planète. Les forêts produisent de l’oxygène et les poumons le consomment. Il s’agit donc plutôt d’un « coussin d’oxygène ». Alors pourquoi cette affirmation est-elle une idée fausse ? En fait, l’oxygène n’est pas produit uniquement par les plantes qui poussent dans la forêt. Tous les organismes végétaux, y compris les habitants des réservoirs et les habitants des steppes et des déserts, produisent constamment de l'oxygène. Les plantes, contrairement aux animaux, aux champignons et à d'autres organismes vivants, peuvent synthétiser elles-mêmes des substances organiques, en utilisant pour cela l'énergie lumineuse. Ce procédé est appelé photosynthèse. Grâce à la photosynthèse, de l'oxygène est libéré. C'est un sous-produit de la photosynthèse. Une grande quantité d’oxygène est libérée, en effet, 99 % de l’oxygène présent dans l’atmosphère terrestre est d’origine végétale. Et seulement 1 % provient du manteau, la couche sous-jacente de la Terre.

Bien sûr, les arbres produisent de l’oxygène, mais personne ne pense qu’ils le gaspillent également. Et pas seulement eux, tous les autres habitants de la forêt ne peuvent pas vivre sans oxygène. Tout d’abord, les plantes respirent par elles-mêmes, cela se produit dans l’obscurité lorsque la photosynthèse n’a pas lieu. Et nous devons utiliser d'une manière ou d'une autre les réserves de substances organiques qu'ils ont créées pendant la journée. Autrement dit, nourrissez-vous. Et pour manger, il faut dépenser de l'oxygène. Une autre chose est que les plantes dépensent beaucoup moins d’oxygène qu’elles n’en produisent. Et c'est dix fois moins. Cependant, il ne faut pas oublier que dans la forêt il y a encore des animaux, ainsi que des champignons, ainsi que diverses bactéries qui ne produisent pas elles-mêmes d'oxygène, mais le respirent néanmoins. Une quantité importante d’oxygène produite par la forêt pendant la journée sera utilisée par les organismes vivants de la forêt pour soutenir la vie. Il restera cependant quelque chose. Et cela représente environ 60 % de ce que produit la forêt. Cet oxygène pénètre dans l’atmosphère, mais n’y reste pas très longtemps. Ensuite, la forêt elle-même prélève de l’oxygène, toujours pour ses propres besoins. À savoir la décomposition des restes d’organismes morts. En fin de compte, les forêts dépensent souvent 1,5 fois plus d’oxygène pour éliminer leurs propres déchets qu’elles n’en produisent. Après cela, on ne peut plus l’appeler l’usine à oxygène de la planète. Il est vrai qu’il existe des communautés forestières qui fonctionnent avec un bilan d’oxygène nul. Ce sont des célèbres forêts tropicales.

La forêt tropicale est généralement un écosystème unique ; elle est très stable, car la consommation de substances est égale à la production. Mais encore une fois, il ne restait plus aucun excédent. Ainsi, même les forêts tropicales peuvent difficilement être qualifiées d’usines à oxygène.

Alors pourquoi, après la ville, nous semble-t-il que la forêt est propre, Air frais qu'il y a beaucoup d'oxygène là-bas ? Le fait est que la production d’oxygène est un processus très rapide, mais sa consommation est un processus très lent.

Alors, que sont donc les usines à oxygène de la planète ? Il existe en réalité deux écosystèmes. Parmi les « terrestres », on trouve les tourbières. Comme nous le savons, dans un marais, le processus de décomposition des matières mortes est très, très lent, à la suite de quoi les parties mortes des plantes tombent, s'accumulent et des dépôts de tourbe se forment. La tourbe ne se décompose pas, elle est compressée et reste sous la forme d'une énorme brique organique. Autrement dit, lors de la formation de la tourbe, beaucoup d'oxygène n'est pas gaspillé. Ainsi, la végétation des marais produit de l’oxygène, mais en consomme elle-même très peu. En conséquence, ce sont les marécages qui fournissent exactement l'augmentation qui reste dans l'atmosphère. Cependant, il n'y a pas beaucoup de véritables tourbières sur terre et, bien sûr, il est presque impossible qu'elles maintiennent à elles seules l'équilibre de l'oxygène dans l'atmosphère. Et ici, un autre écosystème est utile, appelé l'océan mondial.

Il n'y a pas d'arbres dans les océans du monde, les herbes sous forme d'algues ne sont observées que près des côtes. Cependant, la végétation existe toujours dans l'océan. Et la majeure partie est constituée d’algues photosynthétiques microscopiques, que les scientifiques appellent phytoplancton. Ces algues sont si petites qu’il est souvent impossible de les voir à l’œil nu. Mais leur accumulation est visible par tous. Lorsque des taches rouge vif ou vert vif sont visibles sur la mer. C'est du phytoplancton.

Chacune de ces petites algues produit d’énormes quantités d’oxygène. Il consomme très peu lui-même. Du fait qu’ils se divisent rapidement, la quantité d’oxygène qu’ils produisent augmente. Une communauté phytoplanctonique produit 100 fois plus par jour qu'une forêt occupant le même volume. Mais en même temps, ils dépensent très peu d’oxygène. Car lorsque les algues meurent, elles tombent immédiatement au fond, où elles sont immédiatement mangées. Après cela, ceux qui les ont mangés sont mangés par d’autres organismes tiers. Et si peu de restes atteignent le fond qu’ils se décomposent rapidement. Il n’y a tout simplement pas de décomposition qui dure aussi longtemps que dans la forêt, dans l’océan. Le recyclage y est très rapide, de sorte que l'oxygène n'est pratiquement pas gaspillé. Et c’est ainsi que se produit le « gros profit » et qu’il reste dans l’atmosphère. Ainsi, les « poumons de la planète » ne devraient pas être considérés du tout comme les forêts, mais comme les océans du monde. C'est lui qui veille à ce que nous ayons de quoi respirer.

Il existe une opinion selon laquelle les forêts sont les « poumons de la planète », car on pense qu'elles sont les principaux fournisseurs d'oxygène dans l'atmosphère. Cependant, en réalité, ce n’est pas le cas. Les principaux producteurs d'oxygène vivent dans l'océan. Ces bébés ne peuvent être vus sans l’aide d’un microscope. Mais tous les organismes vivants sur Terre dépendent de leurs moyens de subsistance.

Bien entendu, personne ne prétend que les forêts doivent être préservées et protégées. Mais pas du tout car ce sont ces fameux « poumons ». Car en fait, leur contribution à l’enrichissement de notre atmosphère en oxygène est pratiquement nulle.

Personne ne niera le fait que l’atmosphère oxygénée de la Terre a été créée et continue d’être entretenue par les plantes. Cela s'est produit parce qu'ils ont appris à créer des substances organiques à partir de substances inorganiques, en utilisant l'énergie de la lumière du soleil (comme nous nous en souvenons du cours de biologie scolaire, un processus similaire est appelé photosynthèse). À la suite de ce processus, les feuilles des plantes libèrent de l’oxygène libre comme sous-produit de la production. Ce gaz dont nous avons besoin monte dans l’atmosphère et y est ensuite réparti uniformément.

Ainsi, selon divers instituts, environ 145 milliards de tonnes d'oxygène sont rejetées chaque année dans l'atmosphère de notre planète. De plus, la majeure partie est dépensée, sans surprise, non pas pour la respiration des habitants de notre planète, mais pour la décomposition des organismes morts ou, tout simplement, pour la décomposition (environ 60 pour cent de celle utilisée par les êtres vivants). Ainsi, comme vous pouvez le constater, l'oxygène nous donne non seulement la possibilité de respirer profondément, mais agit également comme une sorte de poêle pour brûler les déchets.

Comme nous le savons, tout arbre n’est pas éternel, donc le moment venu, il meurt. Lorsque le tronc d’un géant forestier tombe au sol, son corps est décomposé par des milliers de champignons et de bactéries sur une très longue période. Tous utilisent l’oxygène produit par les plantes survivantes. Selon les calculs des chercheurs, un tel « nettoyage du territoire » consomme environ quatre-vingts pour cent de l'oxygène de la « forêt ».

Mais les 20 pour cent d'oxygène restants n'entrent pas du tout dans le « fonds atmosphérique général » et sont également utilisés par les habitants de la forêt « sur le terrain » à leurs propres fins. Après tout, les animaux, les plantes, les champignons et les micro-organismes ont également besoin de respirer (sans oxygène, on s'en souvient, de nombreux êtres vivants ne seraient pas en mesure d'obtenir de l'énergie à partir de la nourriture). Étant donné que toutes les forêts sont généralement des zones très densément peuplées, ces résidus suffisent à peine à satisfaire les besoins en oxygène de leurs propres habitants. Il ne reste plus rien pour les voisins (par exemple, les habitants des villes où il y a peu de végétation indigène).

Qui est alors le principal fournisseur de ce gaz nécessaire à la respiration sur notre planète ? Sur terre, ce sont, curieusement... des tourbières. Tout le monde sait que lorsque les plantes meurent dans un marais, leurs organismes ne se décomposent pas, car les bactéries et les champignons qui effectuent ce travail ne peuvent pas vivre dans l'eau des marais - il existe de nombreux antiseptiques naturels sécrétés par les mousses.

Ainsi, les parties mortes des plantes, sans se décomposer, coulent au fond, formant des dépôts de tourbe. Et s’il n’y a pas de décomposition, l’oxygène n’est pas gaspillé. Ainsi, les marécages contribuent environ 50 pour cent de l’oxygène qu’ils produisent au fonds général (l’autre moitié est utilisée par les habitants de ces lieux inhospitaliers mais très utiles).

Néanmoins, la contribution des marécages au total " Organisation caritative l'oxygène" n'est pas très grand, car il n'y en a pas beaucoup sur Terre. Les algues océaniques microscopiques, que les scientifiques appellent ensemble phytoplancton, participent beaucoup plus activement à la « charité en oxygène ». Ces créatures sont si petites qu’il est presque impossible de les voir à l’œil nu. Cependant, leur nombre total est très important, s’élevant à des millions de milliards.

Le phytoplancton de la planète entière produit 10 fois plus d’oxygène qu’il n’en a besoin pour respirer. De quoi fournir du gaz utile à tous les autres habitants des eaux, et une grande quantité se retrouve dans l'atmosphère. Quant à la consommation d'oxygène pour la décomposition des cadavres, dans l'océan, elle est très faible - environ 20 pour cent de la production totale.

Cela est dû au fait que les organismes morts sont immédiatement mangés par les charognards, ce qui eau de mer une grande multitude vit. Ceux-ci, à leur tour, seront mangés par d'autres charognards après la mort, et ainsi de suite, c'est-à-dire que les cadavres ne reposent presque jamais dans l'eau. Les mêmes restes, qui n'intéressent plus personne, tombent au fond, où vivent peu de gens, et il n'y a tout simplement personne pour les décomposer (c'est ainsi que se forme le limon bien connu), c'est-à-dire dans dans ce cas, l'oxygène n'est pas consommé.

Ainsi, l’océan fournit à l’atmosphère environ 40 pour cent de l’oxygène produit par le phytoplancton. C'est cette réserve qui est consommée dans les zones où très peu d'oxygène est produit. Ces derniers, outre les villes et les villages, comprennent les déserts, les steppes et les prairies, ainsi que les montagnes.

Ainsi, curieusement, la race humaine vit et prospère sur Terre précisément grâce aux « usines à oxygène » microscopiques flottant à la surface de l’océan. Ce sont eux qu’il faudrait appeler « les poumons de la planète ». Et protégez-vous de toutes les manières possibles de la pollution pétrolière, des empoisonnements aux métaux lourds, etc., car s'ils arrêtent brusquement leurs activités, vous et moi n'aurons tout simplement plus rien à respirer.

Il existe un cliché journalistique selon lequel les forêts sont les poumons de la planète Terre. Mais que faire alors des données scientifiques, qui suggèrent que l'atmosphère d'oxygène est apparue sur notre planète bien avant la photosynthèse ?

En fait, les plantes terrestres et océaniques produisent à peu près autant d’oxygène par le processus de photosynthèse qu’elles en consomment lors de la respiration.

Initialement, l'atmosphère terrestre était généralement de nature réductrice : méthane + ammoniac + eau + dioxyde de carbone.

La croûte terrestre aurait également dû avoir un caractère réparateur : après tout, elle était en équilibre avec l'atmosphère.

Et aujourd'hui, nous savons que l'atmosphère contient 20 % d'oxygène libre, et la majorité rochers complètement oxydé et le système est en état d’équilibre (la composition de l’atmosphère n’a pas changé de manière significative depuis plusieurs centaines de millions d’années).

Afin d'oxyder toute l'atmosphère primaire et la lithosphère, une énorme quantité d'oxygène libre est nécessaire.

Les soldes ne s'additionnent pas

Selon l'hypothèse généralement admise, on pense que les organismes vivants sont responsables de la libération d'oxygène.

Mais ils ne conviennent pas à ce rôle, car malgré le fait que les plantes libèrent une quantité importante d'oxygène par unité de temps, la biosphère est en général assez stable - la circulation des substances s'y produit. La libération d'oxygène libre ne peut être obtenue que grâce à l'accumulation de résidus non décomposés (principalement sous forme de charbon). Autrement dit:
H2O + CO2 = biomasse (C + O + H) + O2 + C + CH4.

Considérant que la biomasse actuelle est faible par rapport à la masse d'oxygène même libre dans l'atmosphère (elle est environ cent fois inférieure), nous obtenons que pour que tout l'oxygène atmosphérique et lithosphérique (pour l'oxydation de la lithosphère primaire) se former, il est nécessaire de le stocker quelque part sur la Terre, il y aurait des réserves de masse similaires de charbon et d'hydrocarbures - et c'est une couche de plusieurs mètres uniquement pour l'oxygène atmosphérique, et pour l'oxygène lithosphérique, elle est d'un ordre de grandeur plus grande. Aucune réserve de ce type n'est observée (les réserves estimées de charbon et d'autres hydrocarbures correspondent approximativement à la biomasse totale).
Ainsi, nos bilans ne correspondent clairement pas.

Au soleil éclatant

A noter qu'une autre source d'oxygène est la dissociation des molécules d'eau sous l'influence du rayonnement solaire.

Comme on le sait, la vitesse des molécules dans un gaz obéit à la distribution de Maxwell. Selon cette répartition, il existe toujours une certaine proportion de molécules dont la vitesse dépasse la deuxième vitesse cosmique. Et ces molécules peuvent quitter la Terre librement. De plus, les gaz légers – l’hydrogène et l’hélium – sont les premiers à s’échapper de l’atmosphère. Les calculs montrent que le temps nécessaire à l'évaporation complète de l'hydrogène de l'atmosphère terrestre n'est que de quelques années. Mais l’hydrogène est toujours présent dans l’atmosphère. Pourquoi? Pour l’oxygène et les autres gaz, cette durée dépasse la durée de vie de la Terre. millions d'années. Dans l'atmosphère terrestre, l'hydrogène et l'hélium sont constamment renouvelés grâce à l'apport provenant de l'intérieur de la Terre et à un certain nombre de processus atmosphériques. L’hydrogène qui forme la « couronne » autour de la Terre est le produit de la dissociation des molécules d’eau sous l’influence du rayonnement ultraviolet et des rayons X du Soleil.

Les calculs montrent que sur une période d'environ dix millions d'années, une quantité d'oxygène égale à la valeur actuelle apparaît dans l'atmosphère en raison de la photodissociation.

On obtient donc :
1) Initialement, l'atmosphère, la lithosphère et tout le manteau terrestre sont de nature réductrice.
2) En raison de la photodissociation, l'eau (qui, soit dit en passant, provient du manteau à la suite de l'activité volcanique) se décompose en oxygène et en hydrogène. Ce dernier quitte la Terre.
3) L’oxygène restant oxyde la lithosphère primaire et l’atmosphère jusqu’à son état actuel.
4) Pourquoi l'oxygène ne s'accumule-t-il pas, puisqu'il est constamment fourni à la suite de la photodissociation (la quantité actuelle s'accumule en 10 millions d'années et l'âge de la Terre est de 4,5 milliards) ? Cela va vers l’oxydation du manteau. À la suite du mouvement des continents dans les zones de subduction, une nouvelle croûte se forme à partir du manteau. Les roches de cette croûte s'oxydent sous l'influence de l'atmosphère et de l'hydrosphère. Ces roches oxydées provenant des plaques océaniques situées dans les zones de subduction sont ensuite relâchées dans le manteau.

Statistiques de l'univers

Eh bien, qu’en est-il des organismes vivants, demandez-vous ? Ils jouent en réalité le rôle de figurants - il n'y avait pas d'oxygène gratuit, ils vivaient sans lui - au niveau primitif d'une seule cellule. Il est apparu - ils se sont adaptés et ont commencé à vivre avec - mais sous la forme d'organismes multicellulaires avancés.

Ainsi, qu’il y ait ou non des forêts sur Terre, cela n’affectera pas la teneur en oxygène de l’atmosphère de la planète. Une autre chose est que la forêt purifie l'air de la poussière, le sature de phytoncides, fournit un abri et de la nourriture à de nombreux animaux et oiseaux et procure aux gens un plaisir esthétique... Mais qualifier la forêt de « poumons verts », c'est, à tout le moins, analphabète.

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