Дыхание - один из важнейших физиологических процессов обмена веществ у растений, в результате которого происходит поглощение кислорода и окисление органического вещества с выделением углекислого газа. Дышат все живые органы, клетки и ткани растения. При дыхании выделяется энергия, за счет которой идут многие физиологические процессы. Часть энергии, не используемая растением, выделяется в виде тепла. В нормальных условиях основным дыхательным материалом являются углеводы (сахара).
Представление о начальных и конечных продуктах обмена при дыхании дает основное уравнение дыхания: C6 H12 O6 + 6*O2 = 6*CO2 + 6*H2O + + 674 ккал (сахар + кислород = углекислый газ + вода). Как видно из этого уравнения, в процессе дыхания образуется вода. Исследования показали, что в крайних условиях обезвоживания растение может использовать эту воду и предохранить себя от гибели.
Доступ кислорода ко всем органам растения - одно из основных условий дыхания. При его недостатке растение может некоторое время дышать за счет кислорода, извлекаемого из воды и Сахаров самого растения. Однако такое анаэробное дыхание возможно лишь короткое время.
При длительном недостатке кислорода растение погибает. При плохой обработке почвы или на переувлажненных почвах корням растений не хватает воздуха, а следовательно, кислорода. Кислородное голодание корневой системы замедляет поглощение воды из почвы и ее передвижение в растении. Поэтому при застое воды на отдельных участках поля большинство растений погибает. Многие дикорастущие болотные и водные растения имеют специальные приспособления для обеспечения корней кислородом. Это система межклеточных полостей, наполненных воздухом, или специальная воздухоносная ткань (аэренхима) в коре, например у тростника. У некоторых болотных тропических растений есть специальные воздушные корни.
Об интенсивности процесса дыхания судят по количеству выделяемого углекислого газа или поглощенного кислорода. Дыхание идет более интенсивно в молодом растущем растении, с возрастом интенсивность его снижается. Листья дышат интенсивнее стеблей и корней. Во время цветения повышается дыхание у цветков и снижается в других органах растения. Оно резко возрастает во время созревания плодов.
Теневыносливые растения дышат слабее светолюбивых. Для высокогорных растений характерна повышенная интенсивность дыхания. Очень активно дыхание плесневых грибов, бактерий.
На интенсивность дыхания сильно влияет температура воздуха: оно усиливается при повышении температуры с 5 до 40°, а затем резко падает. Дыхание снижается при понижении температуры, однако у зимующих растений его можно обнаружить даже при -20°. При понижении температуры до 3-5° дыхание замедляется, а это позволяет при хранении урожая сберечь тысячи тонн органического вещества, расходуемого на дыхание. Механическое повреждение растения усиливает дыхание.
Дыхание снижается при повышении содержания углекислого газа в воздухе. Этим пользуются при хранении фруктов и винограда, а также при закладке силоса, сенажа, накачивая в хранилища углекислый газ. Будучи тяжелее воздуха, углекислый газ вытесняет его из силосной и сенажной массы, подавляет дыхание, не дает консервируемой массе разогреваться и хорошо сохраняет ее.
Процессы дыхания в тканях листа протекают постоянно – как днём, так и ночью. В противоположность дыханию световая фаза фотосинтеза, во время которой происходит выделение кислорода, протекает, как правило, только днём, на свету. Эти процессы связаны с газообменом, который регулируется работой устьиц. При фотосинтезе из внешних неорганических веществ (углекислого газа и воды) создаются органические вещества, при этом поглощается энергия света и выделяется кислород. В процессе дыхания, наоборот, органические вещества расходуются, запасается энергия, которая необходима для жизнедеятельности, поглощается кислород, а выделяются углекислый газ и вода. Газовый баланс растения можно представить так: растения поглощают больше углекислого газа, чем выделяют, и выделяют больше кислорода, чем потребляют.
NB!
Растения не дышат углекислым газом, они используют углекислый газ для фотосинтеза. Растения дышат кислородом. Они вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ.
Животные, точно также как и растения дышат кислородом. Однако, в отличие от растений, животные не способны к фотосинтезу, то есть они неспособны выделять кислород. Таким образом, животные потребляют кислород, а выделяют углекислый газ.
Наглядной демонстрацией описанных фактов, являются опыты, проведённые английским учёным Джозефом Пристли в 1771. Суть опыта заключалась в следующем: двух мышей помещали под колпаки, но под один из колпаков также помещали растение. Та мышь, которая была под колпаком без растения, погибала, тогда как мышь в колпаке с растением оставалась жить. Растение вырабатывает кислород в результате фотосинтеза, который необходим мыши для дыхания.
Продолжателей оказалось много. Они повторяли опыты Пристли, ставили свои и снова убеждались в способности растений очищать воздух.
Но вскоре ученые обнаружили еще одну особенность. Оказывается, растение очищает воздух днем, в присутствии солнечного света. Ночью оно прекращает эту работу.
Заметили, что на ночь не следует приносить в комнату много цветов. Будет тяжело дышать, потому что ночью растение забирает чистый воздух, или, как теперь говорят, поглощает кислород.
Тут мы должны будем немного задержаться. Нельзя продолжать рассказ о раскрытии тайн зеленого растения, не сказав о воздухе, в котором живет растение.
Еще в младших классах школы вам рассказывали о воздухе. Вы знаете, что это смесь газов: азота, кислорода, углекислого газа и некоторых других. Мы их не видим, потому что они бесцветны. Они не имеют ни запаха, ни вкуса. Но для науки это не было препятствием. Ученые изучили состав воздуха и даже вычислили, сколько какого газа в нем содержится. Больше всего в воздухе оказалось азота.
Ученые исследовали воздух, вдыхаемый живыми существами, и воздух выдыхаемый. И что же обнаружилось? Азота выдыхают столько же, сколько вдыхают. Следовательно, азот воздуха не используется организмом.
А вот кислорода в выдыхаемом воздухе почти нет. Вместо него появляется другой газ - углекислый.
Возьмите немного известковой воды и через стеклянную трубку подышите в воду - она замутится. Отчего это?
Так действует на известковую воду углекислый газ, который вы выдохнули.
Все живые существа выдыхают углекислый газ. А растения? Как дышат они? И дышат ли вообще?
Конечно, у растений нет особых органов дыхания - легких, как у нас с вами. Но ведь и человек дышит не только легкими, а еще и кожей.
Дыхание растения похоже на наше кожное.
Воздух входит в него и выходит обратно через маленькие отверстия в листьях. Их можно увидеть под микроскопом. Они называются устьицами.
Интересной способностью обладают эти устьица: они то широко раскрываются, то делаются узенькими щелочками, а иной раз и совсем закрываются. Через них-то и проникает воздух в растения; через них же из растения испаряется влага.
Растение, так же как и человек, использует для дыхания только кислород, а выдыхает углекислый газ.
Эти маленькие отверстия в листе - устьица - видны под микроскопом.
Вы можете проверить это. Проделайте такой опыт. Достаньте несколько листьев примулы и опустите черешками в воду.
Рядом с листьями поставьте немного известковой воды в стакане. Теперь закройте все это большой банкой и поставьте в темное место. Через некоторое время загляните в стакан с известковой водой - она замутилась.
Приготовьте в другом стакане еще немного известковой воды и опять, как в прошлый раз, через трубку подышите в нее. Она тоже замутится.
И вы и листья примулы выдохнули углекислый газ, поэтому известковая вода замутилась.
Но почему надо было ставить листья в темное место? Разве на свету листья бы не дышали? Нет, не в том дело.
На свету листья тоже дышат, но одновременно они выполняют другую работу, которая как бы заслоняет, не дает увидеть процесс дыхания.
Дыхание является условием жизни. Именно в процессе дыхания освобождается энергия, используемая организмами для жизнедеятельности. Кратко и понятно о дыхании растений расскажем в данной статье.
Что такое дыхание
Каждая клетка нуждается в энергии для жизни. Получение энергии происходит при расщеплении органических веществ в процессе дыхания. Такое расщепление происходит под воздействием кислорода и ещё называется окислением. В результате образуются вода, углекислый газ и свободная энергия.
Необходимая растению энергия содержится в химических связях сложных органических веществ. Изначально это энергия солнца, запасённая в сложных молекулах путём фотосинтеза.
Дыхание у растений принципиально не отличается от дыхания животных, или грибов. Какой газ растения выделяют при дыхании, такой же выделяют любые другие организмы. Это углекислый газ.
Рис. 1. Схема дыхания растений.
Известно, что на свету растения выделяют ещё и кислород, но это происходит в результате другого процесса - фотосинтеза.
Дыхание идёт круглосуточно, поэтому образование углекислого газа происходит постоянно. Также постоянно в клетки растений для их нормальной жизнедеятельности должен поступать кислород.
ТОП-3 статьи которые читают вместе с этой
Это же справедливо и для растения в целом.
Таким образом, дыхание включает два процесса:
- клеточное дыхание;
- газообмен растения с внешней средой.
Клеточное дыхание растений
Дыхательными центрами клетки являются митохондрии. Они есть и у животных.
Именно в этих органоидах происходит окисление органических веществ. Обычно такими веществами являются углеводы, но дыхание может идти и за счёт белков или жиров.
При окислении выделяется энергия. Вода остаётся в клетке, а углекислый газ путём диффузии покидает клетку и может сразу использоваться в фотосинтезе.
Процесс дыхания ступенчатый. Вода и углекислый газ образуются не сразу, а являются конечными продуктами. До этого в ходе многих реакций образуются и вновь распадаются другие вещества - органические кислоты.
Газообмен с внешней средой
В отличие от животных, растения не имеют специальных органов дыхания. Газообмен осуществляется через отверстия в покровных тканях:
- устьица;
- чечевички.
Устьица располагаются на листьях. Каждое из них имеет клетки, способные менять тургор (наполненность водой) и закрывать устьичную щель. Устьичные щели осуществляют газообмен и испарение воды листьями.
Рис. 2. Устьица под микроскопом.
Чечевички - это более крупные, чем устьица, щели на стеблях.
Рис. 3. Чечевички на стволе берёзы.
Воздух также может поступать в ткани растений в растворённом виде.
Дыхание и фотосинтез
Между процессами дыхания и фотосинтеза существует связь. Это процессы противоположные, и в растении следуют один за другим.
Фотосинтез является способом питания. В ходе этого процесса образуются вещества, содержащие энергию, полученную в виде света.
Дыхание - это способ освобождения энергии, запасённой в питательных веществах.
Дыхание в разных частях растения
Интенсивность дыхания не одинакова в разных органах. Наиболее активно дышат:
- прорастающие семена;
- распускающиеся цветы;
- растущие органы.
Корни также, как и надземные органы, дышат. Для нормального дыхания корней необходимо рыхлить почву.
Что влияет на интенсивность дыхания
Факторами, влияющими на интенсивность дыхания, являются:
- температура;
- влажность;
- содержание кислорода в воздухе.
При усилении любого из этих факторов дыхание становится интенсивнее.
Человек управляет дыханием семян и плодов для сохранения урожая и посевного материала. Для этого в помещениях, где хранятся семена, поддерживается необходимая влажность, температура и обеспечивается приток свежего воздуха.
Что мы узнали?
Изучая в 6 классе данную тему, мы выяснили, что дыхание растений - процесс, обеспечивающий клетки энергией. Кислород так же необходим растениям, как углекислый газ. Процессы дыхания и фотосинтеза включают одни и те же вещества. При дыхании кислород и органические вещества являются исходными, а вода и углекислый газ - конечными продуктами. При фотосинтезе - наоборот.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4 . Всего получено оценок: 188.
Даже биохимические реакции, протекающие в организме при дыхании, одинаковы у растений и животных. Но что такое дыхание и для чего нам кислород? Он нужен, чтобы окислять органические вещества, которые мы получаем с пищей. При окислении пищи освобождается энергия, заключенная в органических молекулах. То есть, дыхание необходимо для добывания энергии. Конечно, у растений нет ни рта, ни легких, они дышат не так, как люди. Но принцип одинаков – растения дышат, добывая кислород, чтобы получить энергию.
В древности в атмосфере Земли кислорода не было, зато углекислого газа было значительно больше. Растения и выработали у себя способность поглощать углекислый газ и, добывая энергию из солнечных , образовывать из него необходимые вещества. А в атмосферу они выделяли кислород, давший жизнь всему "дышащему миру". Ну а как же все происходит на опыте?
Ученые провели интересный опыт. Они выращивали капусту и свеклу сначала на воздухе. Затем поставили половину растений в камеру, в которой кислорода было всего 2,5%. Другая половина партии, контрольные растения, осталась на воздухе при 21% кислорода. И те и другие растения освещались круглосуточно. Можно подумать, что растения без кислорода погибнут, но это неправда. Через шесть суток они весили вдвое больше, чем контрольные!
Но как же так? Разве растения дышат без кислорода?.. Просто растения умеют очень эффективно использовать энергию солнечного света. А когда свет сменяется темнотой, растения переключаются с одного источника энергии на другой. На свету они синтезируют органические вещества, используя энергию света, а в темноте дышат, добывают энергию окислением веществ, образовавшихся на свету. Это дыхание называется темновым. Такое переключение позволяет растению экономить внутренние резервы, раз ему доступен солнечный свет – внешний источник энергии.
Однако растения дышат и на свету. Но это приносит им только вред. Поглощая кислород, они выделяют углекислый газ – основную свою пищу. Поэтому начинают медленнее расти. Правда растения без светового дыхания все-таки есть. Это кукуруза и сахарный тростник. Известно, как быстро и мощно они разрастаются.
О причине возникновения светового дыхания пока существуют лишь гипотезы. Ученые предполагают, что световое дыхание получило начало от симбиоза примитивных фотосинтезирующих организмов с нефотосинтезирующими, дышащими. Симбиоз – это взаимное воздействие, полезное обеим сторонам. Маленькие фотосинтетики, живущие в воде, поглощали из среды углекислый газ и выделяли кислород. Если бы в среде не было дышащих организмов, которые, наоборот, поглощали кислород и выделяли углекислый газ, то скоро условия жизни стали бы для фотосинтетиков невыносимыми. Поэтому выжили лишь те, которые, в свою очередь, были чем-то полезны для нефотосинтетиков. Одним из способов быть полезным могло служить выделение каких-нибудь веществ, которыми могли бы питаться нефотосинтетики. Таким веществом могла быть гликолевая кислота, одно из веществ, образующихся при фотосинтезе. Ее выделяют и некоторые современные водоросли. Таким образом, фотосинтетики "кормили" нефотосинтетиков гликолевой кислотой, чтобы те поглощали из среды кислород, окисляя гликолевую кислоту. Гликолевая кислота и есть то вещество, которое через несколько биохимических превращений окисляется в растениях с образованием углекислого газа при световом дыхании. Значит, чем больше в среде кислорода, тем больше образуется гликолевой кислоты, тем интенсивнее может протекать световое дыхание и тем больше углекислого газа, поглощенного при фотосинтезе, выделится опять в среду.
Вероятно, таким же образом разрабатывалась у растений и способность регулировать световое дыхание в соответствии с концентрацией углекислого газа. Дышащие организмы не только поглощали из среды кислород, нежелательный для фотосинтетиков, но и обогащали ее углекислым газом, необходимым для них.
