Аңдатпа. Мақалада Жер бетіндегі тіршіліктің сақталуы мен дамуын қамтамасыз ететін маңызды биологиялық үдерістердің бірі – фотосинтездің табиғаттағы және адам өміріндегі рөлі қарастырылады. Фотосинтездің жүру механизмі, оған қажетті жағдайлар, өсімдік жасушасындағы хлоропластар мен хлорофиллдің қызметі, жарық және жарыққа тәуелсіз реакциялардың ерекшеліктері ғылыми тұрғыдан сипатталады. Сонымен қатар фотосинтездің атмосферадағы оттегі мен көмірқышқыл газының арақатынасын реттеудегі, органикалық заттарды түзудегі, қоректік тізбектердің негізін қалыптастырудағы және көміртек айналымына қатысудағы маңызы талданады. Фотосинтез қарқындылығына жарық, көмірқышқыл газының мөлшері, су, температура және өсімдіктің физиологиялық жағдайы сияқты факторлардың әсері түсіндіріледі. Биология сабақтарында фотосинтез тақырыбын тәжірибе, бақылау, зерттеу және заманауи технологиялар арқылы оқытудың мүмкіндіктеріне де назар аударылады. Фотосинтезді терең түсіну оқушылардың тірі табиғаттағы өзара байланыстар туралы ғылыми дүниетанымын қалыптастырып, өсімдіктерді қорғау мен экологиялық жауапкершіліктің маңызын ұғынуға мүмкіндік беретіні көрсетіледі.
Түйін сөздер: фотосинтез, өсімдік, хлорофилл, хлоропласт, күн энергиясы, оттегі, көмірқышқыл газы, органикалық зат, глюкоза, экожүйе, көміртек айналымы, биосфера.
Жер бетінде тіршіліктің пайда болуы, сақталуы және үздіксіз жалғасуы көптеген табиғи үдерістердің өзара байланысына негізделген. Солардың ішіндегі аса маңызды биологиялық құбылыстардың бірі – фотосинтез. Табиғаттағы тірі ағзалардың басым көпшілігі тікелей немесе жанама түрде фотосинтез нәтижесінде түзілген органикалық заттар мен энергияға тәуелді. Адамдар мен жануарлар қоректенетін өсімдіктер, өсімдікпен қоректенетін жануарлар, олармен қоректенетін жыртқыштар – барлығы біртұтас қоректік байланыстар жүйесін құрайды. Осы жүйенің бастапқы энергетикалық негізінде Күн сәулесін химиялық энергияға айналдыратын фотосинтез үдерісі жатыр. Сондықтан фотосинтезді жай ғана өсімдіктерде жүретін физиологиялық құбылыс деп емес, бүкіл биосфера қызметінің маңызды негіздерінің бірі ретінде қарастыру қажет.
Фотосинтез – жарық энергиясын пайдалану арқылы көмірқышқыл газы мен судан органикалық қосылыстар түзіліп, оттегі бөлінетін күрделі биохимиялық үдеріс. Жасыл өсімдіктерде бұл үдеріс негізінен жапырақ жасушаларындағы хлоропластарда жүзеге асады. Хлоропластарда жарық энергиясын сіңіретін хлорофилл пигменті орналасады. Хлорофилл өсімдікке жасыл түс беріп қана қоймай, Күн сәулесінің энергиясын қабылдап, оны фотосинтез реакцияларында пайдалануға мүмкіндік береді.
Фотосинтездің жалпы мағынасын қарапайым түрде көмірқышқыл газы мен судың жарық энергиясының қатысуымен органикалық затқа айналуы деп түсіндіруге болады. Бұл үдерістің нәтижесінде өсімдік өзіне қажетті органикалық қосылыстарды түзеді және қоршаған ортаға оттегі бөледі. Түзілген көмірсулар өсімдіктің тіршілік әрекеттеріне жұмсалады, қор ретінде жиналады немесе басқа органикалық заттардың түзілуіне қатысады. Осы тұрғыдан фотосинтез өсімдіктің қоректену тәсілі ғана емес, табиғаттағы энергия ағыны мен зат айналымының маңызды буыны болып саналады.
Өсімдік фотосинтез үшін қажетті суды негізінен тамыры арқылы топырақтан алады. Су тамыр жүйесінен сабақтағы өткізгіш ұлпалар арқылы жапырақтарға жеткізіледі. Ал атмосферадағы көмірқышқыл газы жапырақ бетінде орналасқан лептесіктер арқылы енеді. Күн сәулесі жапыраққа түскен кезде хлорофилл оның белгілі толқын ұзындықтарындағы энергиясын сіңіреді. Осы компоненттердің өзара әрекеттесуі нәтижесінде фотосинтез жүзеге асады. Сондықтан өсімдіктің тамыры, сабағы және жапырағы бір-бірінен тәуелсіз мүшелер емес, тұтас физиологиялық жүйенің бөліктері ретінде қызмет атқарады.
Фотосинтезді түсіну үшін жапырақтың құрылысына назар аудару маңызды. Жапырақтың жалпақ болуы жарықты тиімді қабылдауға мүмкіндік береді. Жапырақтың ішкі ұлпаларында көптеген хлоропластар орналасады. Лептесіктер арқылы газ алмасу жүреді, ал жүйкелер арқылы су мен минералды заттар жеткізіліп, түзілген органикалық қосылыстар өсімдіктің басқа бөліктеріне тасымалданады. Демек, жапырақтың құрылысы оның фотосинтездік қызметіне бейімделген.
Хлоропласт – фотосинтездің негізгі жасушалық құрылымы. Оның ішінде тилакоидтар деп аталатын мембраналық жүйе және оларды қоршаған строма болады. Фотосинтездің жарыққа тәуелді реакциялары тилакоид мембраналарында жүрсе, көмірқышқыл газын органикалық қосылыстарға айналдыруға қатысатын реакциялар стромада жүзеге асады. Мұндай кеңістіктік ұйымдасу фотосинтездің күрделі кезеңдерінің бір-бірімен үйлесімді жүруіне жағдай жасайды.
Фотосинтездің жарыққа тәуелді реакцияларында хлорофилл жарық энергиясын сіңіреді. Энергия электрондардың қозғалысына байланысты реакциялар тізбегін іске қосады. Су молекулаларының қатысуымен жүретін үдерістер нәтижесінде молекулалық оттегі түзіліп, сыртқы ортаға бөлінеді. Сонымен қатар жасуша кейінгі реакцияларда пайдалана алатын химиялық энергия тасымалдаушылары түзіледі. Яғни жарық энергиясы бірден глюкозаға айналмайды, алдымен жасушада пайдалануға болатын химиялық энергия түрлеріне ауыстырылады.
Фотосинтездің келесі реакцияларында атмосферадан алынған көмірқышқыл газы органикалық молекулалардың құрамына енгізіледі. Жарық реакцияларында жинақталған энергия көміртекті қосылыстарды түзуге жұмсалады. Нәтижесінде өсімдік көмірсулар синтездеуге қажетті аралық өнімдер алады. Бұл реакциялар жарықты тікелей пайдаланбағанымен, жарық реакцияларында түзілген энергия тасымалдаушыларына тәуелді. Сондықтан фотосинтездің барлық кезеңдері өзара тығыз байланысты.
Фотосинтезді сипаттағанда оның жалпы теңдеуін көрсету үдерістің мәнін түсінуді жеңілдетеді. Қарапайым түрде ол көмірқышқыл газы мен судан жарық энергиясының көмегімен көмірсу мен оттегінің түзілуі ретінде беріледі. Бұл теңдеу табиғаттағы ерекше құбылысты көрсетеді: өсімдік сыртқы ортадан қарапайым бейорганикалық заттарды алып, Күн энергиясын пайдалану арқылы энергияға бай органикалық заттар түзеді.
Фотосинтездің қарқындылығы қоршаған ортаның бірнеше факторына тәуелді. Олардың ішінде жарықтың қарқындылығы, көмірқышқыл газының мөлшері, судың қолжетімділігі мен температура маңызды орын алады. Алайда олардың біреуін ғана шексіз арттыру фотосинтез жылдамдығын үнемі жоғарылата бермейді. Белгілі бір жағдайда басқа фактор шектеуші факторға айналуы мүмкін. Мысалы, жарық жеткілікті болғанымен, су тапшы болса, фотосинтездің қалыпты жүруі қиындайды.
Жарық, су және көмірқышқыл газының фотосинтез қарқындылығына бірлескен әсерін интерактивті түрде салыстырып көруге болады:
Жарық фотосинтездің негізгі энергия көзі болып табылады. Жарық жеткіліксіз жағдайда фотосинтез қарқыны төмендейді. Жарық күшейген сайын белгілі бір шекке дейін фотосинтез қарқыны жоғарылауы мүмкін, бірақ одан кейін басқа факторлар шектеуші болады. Сонымен қатар өсімдіктердің жарыққа қажеттілігі бірдей емес. Кейбір өсімдіктер ашық, жарық мол ортада жақсы өссе, көлеңкеге бейімделген түрлер салыстырмалы түрде төмен жарық жағдайында тіршілік ете алады. Бұл өсімдіктердің эволюциялық бейімделу ерекшеліктерімен байланысты.
Көмірқышқыл газы фотосинтез үшін көміртектің негізгі көзі болып саналады. Өсімдік органикалық молекулалардың көміртек қаңқасын атмосферадағы көмірқышқыл газынан алады. Сондықтан көмірқышқыл газының қолжетімділігі фотосинтез жылдамдығына әсер етеді. Жылыжай шаруашылығында жарық, температура, су және көмірқышқыл газының мөлшерін реттеу арқылы өсімдіктің өсуіне қолайлы жағдай жасау тәжірибесі осы физиологиялық заңдылықтарға негізделеді.
Судың маңызы да ерекше. Су фотосинтез реакцияларына қатысумен қатар өсімдік жасушаларының қалыпты жағдайын сақтауға, минералдық заттарды тасымалдауға және көптеген физиологиялық үдерістерге қажет. Су тапшылығы кезінде өсімдік суды жоғалтуды азайту үшін лептесіктерін жабуы мүмкін. Бірақ лептесіктердің жабылуы жапыраққа көмірқышқыл газының енуін шектейді. Нәтижесінде фотосинтез қарқындылығы төмендейді. Осыдан өсімдіктегі су режимі мен көмірқышқыл газын қабылдау арасындағы тығыз байланысты көруге болады.
Температура фотосинтезге қатысатын ферменттердің белсенділігіне әсер етеді. Әр өсімдік түрінің фотосинтез тиімді жүретін температуралық аралығы болады. Температура тым төмен болған жағдайда биохимиялық реакциялар баяулайды. Шамадан тыс жоғары температура да жасушалық үдерістерге кері әсер етуі, судың жоғалуын күшейтуі және фотосинтездің төмендеуіне әкелуі мүмкін. Сондықтан климат жағдайының өзгеруі өсімдіктердің фотосинтездік белсенділігіне де ықпал етеді.
Фотосинтездің табиғаттағы ең айқын маңызының бірі – органикалық заттардың түзілуі. Өсімдіктер Күн энергиясын пайдаланып түзген органикалық заттар кейін көптеген тірі ағзалар үшін қорек көзіне айналады. Шөппен қоректенетін жануарлар өсімдіктерді пайдаланады, жыртқыштар сол жануарлармен қоректенеді, ал адам өсімдік және жануар текті тағамдарды тұтынады. Осы тұрғыдан қарағанда азық құрамындағы химиялық энергияның түпкі бастауы көп жағдайда Күн сәулесіне және оны байланыстыратын фотосинтезге барып тіреледі.
Қоректік тізбектерде жасыл өсімдіктер мен басқа фотосинтездеуші ағзалар продуценттер қызметін атқарады. Олар бейорганикалық заттардан органикалық қосылыстар түзе алатындықтан экожүйелердегі алғашқы өнімнің негізін қалыптастырады. Құрлықтағы ормандар, шалғындар мен дала өсімдіктері ғана емес, су экожүйелеріндегі балдырлар мен фитопланктон да фотосинтез арқылы органикалық зат түзеді. Сондықтан фотосинтез мұхиттарда, көлдер мен өзендерде де экологиялық жүйелердің қызметінде маңызды орын алады.
Фотосинтездің тағы бір маңызды нәтижесі – оттегінің бөлінуі. Оттегі көптеген тірі ағзалардың жасушалық тыныс алуына қажет. Жасушалық тыныс алу кезінде органикалық қосылыстардағы химиялық энергия ағзаның тіршілік әрекетіне қажетті қолжетімді энергияға айналады. Фотосинтез бен тыныс алу үдерістері биосферадағы заттар мен энергияның қозғалысында өзара байланысты болғанымен, оларды бір-бірінің жай ғана кері реакциясы деп қарастыру дұрыс емес. Екеуі де бірнеше кезеңнен тұратын күрделі метаболизмдік жүйелер.
Өсімдіктердің өздері де тыныс алады. Кейде оқушылар арасында «өсімдік күндіз оттегі бөледі, түнде ғана тыныс алады» деген қате түсінік кездеседі. Шын мәнінде өсімдік жасушаларында тыныс алу тәулік бойы жүреді. Жарық түскен уақытта фотосинтез де қатар жүреді және қолайлы жағдайда фотосинтез барысында түзілетін оттегінің мөлшері тыныс алуда жұмсалатын мөлшерден жоғары болуы мүмкін. Қараңғыда фотосинтездің жарық реакциялары жүрмейтіндіктен газ алмасудың жалпы көрінісі өзгереді.
Фотосинтез көміртек айналымының негізгі буындарының бірі болып табылады. Атмосферадағы көмірқышқыл газы фотосинтез кезінде органикалық заттардың құрамына енеді. Бұл көміртек өсімдік ұлпаларында сақталуы, жануарларға қорек арқылы берілуі немесе органикалық қалдықтардың құрамына өтуі мүмкін. Тыныс алу, ыдырау және жану сияқты үдерістер арқылы көміртек қайтадан қоршаған ортаға оралады. Осылайша фотосинтез көміртектің атмосферадан тірі жүйелерге өтуінің аса маңызды жолы болып саналады.
Ормандар мен басқа өсімдік қауымдастықтарының климаттық жүйедегі рөлі де осы көміртек айналымымен байланысты. Өсімдіктер фотосинтез арқылы көмірқышқыл газын сіңіріп, көміртекті биомассада жинайды. Алайда орманның климатқа әсерін тек бір ағаштың көмірқышқыл газын сіңіруімен түсіндіру жеткіліксіз. Орман экожүйелерінде топырақ, өсімдіктер, микроағзалар, тыныс алу, ыдырау және өрт сияқты көптеген үдерістер қатар жүреді. Сондықтан табиғи экожүйелерді сақтау көміртек айналымының тұрақтылығы, биоалуантүрлілік және су режимі тұрғысынан кешенді маңызға ие.
Фотосинтез адамзаттың азық-түлік өндірісімен тікелей байланысты. Ауыл шаруашылығындағы өсімдік өнімділігі өсімдіктің жарықты қабылдауына, су мен минералдық заттармен қамтамасыз етілуіне, температураға, көмірқышқыл газына, жапырақ бетінің көлеміне және генетикалық ерекшеліктеріне тәуелді. Агрономия мен өсімдік физиологиясындағы көптеген зерттеулер фотосинтез тиімділігін және өсімдік өнімділігін арттыруға бағытталады.
Бидай, күріш, жүгері, картоп, жеміс-жидектер мен көкөністер – адамның негізгі азық көздерінің басым бөлігі өсімдіктердің фотосинтездік қызметінің нәтижесі. Мал шаруашылығы да өсімдік өнімдеріне тәуелді, өйткені жануарларға берілетін жемшөп фотосинтез арқылы түзілген биомасса болып табылады. Демек, фотосинтезді ауыл шаруашылығы мен азық-түлік қауіпсіздігінен бөлек қарастыру мүмкін емес.
Фотосинтездің ұзақ геологиялық уақыт аралығындағы әсері де өте үлкен. Жер тарихының ерте кезеңдерінде фотосинтездеуші ағзалардың пайда болуы атмосфера құрамының өзгеруіне ықпал етті. Әсіресе оттекті фотосинтездің дамуы атмосфера мен мұхит химиясына үлкен өзгерістер әкеліп, оттегіні пайдаланатын ағзалардың эволюциясына жағдай жасады. Кейін атмосфераның жоғарғы қабаттарындағы озонның қалыптасуы ультракүлгін сәулелердің бір бөлігін сіңіруге мүмкіндік беріп, құрлықтағы тіршіліктің дамуына қолайлы жағдайлардың пайда болуына ықпал етті.
Фотосинтездің маңызын оқушыларға түсіндіруде тек теориялық анықтамалармен шектелу жеткіліксіз. Биология сабағында қарапайым тәжірибелер мен зерттеу жұмыстарын ұйымдастыру тақырыпты терең меңгеруге көмектеседі. Мысалы, өсімдік жапырағында крахмалдың түзілуін анықтау арқылы жарықтың фотосинтезге қажеттілігін көрсетуге болады. Мұндай тәжірибелер міндетті түрде зертханалық қауіпсіздік ережелеріне сай, мұғалімнің бақылауымен жүргізілуі тиіс.
Су өсімдіктерімен жүргізілетін тәжірибелер де фотосинтезді бақылауға мүмкіндік береді. Жарық жағдайын өзгертіп, бөлінетін газ көпіршіктерінің салыстырмалы санын бақылау арқылы оқушылар жарықтың фотосинтез қарқындылығына ықпалы туралы болжам жасап, тәжірибе нәтижесін талдай алады. Мұнда көпіршіктер саны фотосинтез жылдамдығының өте дәл өлшемі емес екенін түсіндіру де маңызды. Бұл оқушыларды тәжірибе әдісінің шектеулерін бағалауға үйретеді.
Фотосинтез тақырыбы оқушылардың зерттеушілік дағдыларын дамытуға өте қолайлы. Мұғалім «Жарық қарқындылығы фотосинтезге қалай әсер етеді?», «Жапырақтың жасыл бөлігінде неліктен крахмал көбірек түзіледі?», «Су тапшылығы фотосинтезге қалай әсер етуі мүмкін?» деген зерттеу сұрақтарын ұсына алады. Оқушылар болжам жасап, айнымалыларды анықтап, тәжірибе жоспарын құрып, бақылау нәтижелерін тіркейді. Бұл әрекет олардың ғылыми әдісті іс жүзінде меңгеруіне жағдай жасайды.
STEM тәсілдерін пайдалану фотосинтез тақырыбын одан әрі қызықты етуі мүмкін. Мысалы, оқушылар шағын жылыжай моделін жасап, жарық, температура және ылғалдылық жағдайларының өсімдікке әсерін бақылай алады. Қарапайым датчиктер болған жағдайда көрсеткіштерді цифрлық түрде тіркеп, электрондық кестеде өңдеуге болады. Өсімдіктің биіктігін бірнеше күн немесе апта бойы өлшеп, график құру биология мен математиканың байланысын көрсетеді.
Фотосинтезді экологиялық біліммен байланыстыру оқушылардың табиғатқа жауапкершілікпен қарауын қалыптастырады. Өсімдіктердің тек адамға сән немесе тағам беретін нысан емес, экожүйелердегі органикалық заттардың негізгі өндірушілерінің бірі екенін түсінген оқушы жасыл желекті қорғаудың мәнін тереңірек ұғынады. Ағаш отырғызу, өсімдіктерді күтіп-баптау, табиғи өсімдік жамылғысын сақтау сияқты әрекеттердің экологиялық маңызы ғылыми түсінікпен ұштасады.
Сонымен бірге «бір ағаш отырғызу барлық экологиялық мәселені шешеді» деген тым қарапайым түсініктен аулақ болған жөн. Экологиялық мәселелер кешенді сипатқа ие. Табиғи экожүйелердің сақталуы, орманның түрлік құрамы, топырақтың жағдайы, су ресурстары, климат және адамның шаруашылық қызметі өзара байланысты. Сондықтан фотосинтезді оқыту табиғаттағы себеп-салдарлық байланыстарды жан-жақты қарастыруға мүмкіндік береді.
Фотосинтез тақырыбы пәнаралық байланысты жүзеге асыру үшін де өте қолайлы. Химия пәнімен байланыста химиялық реакциялар, органикалық қосылыстар және газдар қарастырылады. Физикамен байланыста жарық энергиясы мен электромагниттік сәулелену туралы түсініктер пайдаланылады. Географияда климат, табиғат зоналары мен өсімдік жамылғысы талданады. Математикада тәжірибе нәтижелерін есептеу, график пен диаграмма құру жүзеге асырылады. Экологияда көміртек айналымы, қоректік тізбек және биосфера тұрақтылығы қарастырылады. Осы байланыстар оқушының табиғатты біртұтас жүйе ретінде түсінуіне ықпал етеді.
Фотосинтезді меңгеруде модельдеу әдісі де тиімді. Оқушылар хлоропласттың моделін жасап, оның бөліктерін көрсете алады немесе фотосинтез кезінде заттардың қозғалысын сызба арқылы бейнелей алады. «Күн сәулесі – өсімдік – органикалық зат – жануар – адам» түріндегі қарапайым модельден бастап, көміртек айналымының күрделі схемасына дейін әртүрлі деңгейдегі тапсырмалар беруге болады. Модель құру кезінде оқушы ақпаратты қайталап қана қоймай, негізгі компоненттердің арасындағы байланысты анықтайды.
Цифрлық технологиялар фотосинтездің көзге тікелей көрінбейтін молекулалық үдерістерін түсіндіруді жеңілдетеді. Анимациялар мен интерактивті модельдер хлоропласттағы реакциялардың реттілігін, энергияның түрленуін және көмірқышқыл газының органикалық қосылыстарға енуін көрнекі көрсетуге мүмкіндік береді. Дегенмен цифрлық модель нақты биологиялық бақылау мен тәжірибені толық алмастырмай, оларды толықтыратын құрал ретінде қолданылғаны дұрыс.
Фотосинтез тақырыбы ғылыми сауаттылықты қалыптастыруға да мүмкіндік береді. Оқушылар интернеттен «өсімдіктер бөлмедегі барлық зиянды заттарды толық тазартады», «өсімдіктер түнде қауіпті» немесе «көмірқышқыл газы өсімдікке пайдалы болғандықтан оның артуы тек жақсы әсер етеді» деген тәрізді қарапайымдатылған пікірлерді кездестіруі мүмкін. Биологиялық білім мұндай тұжырымдарды дәлелдер негізінде бағалауға көмектеседі. Табиғи жүйелерде бір фактордың әсері басқа факторлармен байланыста қарастырылуы тиіс.
Оқушылар фотосинтезді меңгерген кезде энергия мен заттың айырмашылығын да түсінуі маңызды. Күн энергиясы экожүйеге түсіп, фотосинтез арқылы химиялық энергияға айналады және қоректік деңгейлер арқылы берілген сайын оның бір бөлігі жылу түрінде таралады. Ал көміртек, оттегі, су және басқа заттар табиғатта айналым жасайды. Сондықтан «энергия айналымы» мен «зат айналымын» бір мағынада қолдануға болмайды. Бұл айырмашылық биосфера қызметін ғылыми тұрғыдан түсінудің негізін қалайды.
Фотосинтез өсімдіктің барлық қажеттілігін жалғыз өзі қамтамасыз етпейді. Өсімдікке көмірқышқыл газы мен судан бөлек азот, фосфор, калий, магний және басқа минералдық элементтер қажет. Мысалы, магний хлорофилл молекуласының құрамына кіреді, ал азот көптеген ақуыздар мен нуклеин қышқылдарының түзілуіне қажет. Сондықтан өсімдіктің қалыпты дамуы фотосинтезбен қатар минералдық қоректенуге, тыныс алуға, су алмасуға және басқа физиологиялық үдерістерге байланысты.
Фотосинтезді зерттеу қазіргі ғылым үшін де өзектілігін жоғалтқан жоқ. Ғалымдар өсімдіктердің фотосинтез тиімділігін, құрғақшылық пен жоғары температураға бейімделуін, ауыл шаруашылығы дақылдарының өнімділігін және көміртекті байланыстыру мүмкіндіктерін зерттеуде. Сонымен бірге табиғи фотосинтез қағидаларын пайдаланып Күн энергиясын химиялық энергияға айналдыруға бағытталған жасанды фотосинтез технологиялары зерттелуде. Бұл жұмыстар болашақтағы энергия және экологиялық технологиялардың дамуына үлес қосуы мүмкін.
Биология пәні мұғалімі фотосинтезді оқыту барысында оқушыны дайын ақпаратты есте сақтаушы емес, табиғи құбылысты зерттеуші ретінде әрекет етуге бағыттауы қажет. Мысалы, сыныптағы бірнеше өсімдіктің жарыққа қарай өсу ерекшелігін бақылау, бірдей өсімдіктерді әртүрлі жағдайға орналастыру немесе жапырақтардың түсі мен фотосинтез арасындағы байланысты талқылау арқылы зерттеу сұрақтарын қалыптастыруға болады. Мұндай тапсырмалар оқушының бақылағыштығын, болжам жасауын, деректерді салыстыруын және қорытынды шығаруын дамытады.
Фотосинтездің маңызын түсіну адам мен табиғат арасындағы байланысты терең ұғынуға көмектеседі. Біз тұтынатын азық-түлік, ауыл шаруашылығы өнімдері, ағаштан алынатын материалдар және өсімдік текті көптеген шикізат түрлері өсімдіктердің органикалық зат түзу қабілетімен байланысты. Қазба отындарының едәуір бөлігі де ежелгі организмдер жинақтаған химиялық энергиямен тарихи тұрғыдан байланысты. Демек, адамзат өркениетінің көптеген материалдық және энергетикалық ресурстары тікелей немесе жанама түрде фотосинтезбен сабақтас.
Фотосинтез – табиғаттағы өзара тәуелділіктің айқын мысалы. Өсімдікке Күн сәулесі, су, көмірқышқыл газы және минералдық элементтер қажет. Өсімдік түзген органикалық заттар басқа ағзаларға қорек болады. Оттегі аэробты тыныс алуды қолдайды. Тірі ағзалардың тыныс алуы мен органикалық заттардың ыдырауы көмірқышқыл газының қайтадан қоршаған ортаға оралуына қатысады. Осындай байланыстардың барлығы биосфераның күрделі әрі динамикалық жүйе екенін көрсетеді.
Осы тұрғыдан фотосинтезді «тіршіліктің негізі» деп атаудың терең ғылыми мәні бар. Ол Күннен келген энергияны тірі жүйелер пайдалана алатын химиялық энергия түріне айналдырып, көптеген экожүйелердегі органикалық заттардың бастапқы қорын қалыптастырады. Атмосферадағы оттегінің сақталуына үлес қосып, көміртек айналымына қатысады. Ауыл шаруашылығының өнімділігі, табиғи экожүйелердің тіршілігі және адамзаттың азық-түлік қоры фотосинтезбен тығыз байланысты.
Қорыта айтқанда, фотосинтез – Жердегі тіршіліктің энергетикалық және заттық негізін қалыптастыратын аса маңызды биологиялық үдерістердің бірі. Жасыл өсімдіктер, балдырлар және кейбір микроағзалар жарық энергиясын пайдаланып, бейорганикалық заттардан органикалық қосылыстар түзеді. Осы үдеріс нәтижесінде Күн энергиясы химиялық байланыстарда жинақталып, көптеген қоректік тізбектердің бастапқы энергия көзі қалыптасады. Фотосинтез кезінде бөлінетін оттегі аэробты ағзалардың тіршілігі үшін маңызды болса, көмірқышқыл газының органикалық заттарға байланыстырылуы жаһандық көміртек айналымының негізгі буындарының бірі болып табылады. Фотосинтезді терең түсіну оқушыға өсімдік тіршілігін ғана емес, экожүйелердің жұмысын, атмосфера құрамының тұрақтылығын, азық-түлік өндірісін және адам мен табиғат арасындағы өзара байланысты ғылыми тұрғыдан түсінуге мүмкіндік береді. Сондықтан мектеп биологиясында бұл тақырыпты анықтамалар мен теңдеуді жаттатумен шектемей, бақылау, тәжірибе, модельдеу, зерттеу сұрақтары және пәнаралық байланыстар арқылы меңгерту маңызды. Фотосинтездің табиғаттағы орнын түсінген оқушы әрбір жасыл өсімдіктің күрделі тірі жүйенің бөлігі екенін, өсімдіктер дүниесін қорғаудың адамзаттың өз болашағымен тікелей байланысты екенін ұғынады. Осы себепті фотосинтез туралы білім биологиялық сауаттылықтың ғана емес, экологиялық жауапкершілік пен табиғатқа саналы көзқарастың да маңызды негізі болып табылады.
Пайдаланылған әдебиеттер
- Қазақстан Республикасының жалпы орта білім беру саласындағы қолданыстағы мемлекеттік жалпыға міндетті білім беру стандарты.
- Жалпы білім беретін мектептерге арналған биология пәнінің оқу бағдарламалары мен әдістемелік ұсынымдары.
- Campbell N. A. және т.б. Campbell Biology. – Pearson.
- Raven P. H., Evert R. F., Eichhorn S. E. Biology of Plants. – W.H. Freeman.
- Taiz L., Zeiger E. және т.б. Plant Physiology and Development. – Sinauer Associates.
- Urry L. A. және т.б. Campbell Biology. – Pearson.
- Өсімдіктер физиологиясы бойынша жоғары және жалпы білім беру ұйымдарына арналған оқу-әдістемелік әдебиеттер.
- Биологияны оқыту әдістемесі бойынша педагогтерге арналған ғылыми-әдістемелік еңбектер.