41. Дыхание растений, бактерий и грибов

Определения и обозначения

Дыхание — процесс поглощения организмом кислорода, расщепления органических веществ с выделением энергии и образования углекислого газа и воды. Органические вещества служат клеткам источником энергии. Благодаря дыханию организм может расти, двигаться и выполнять другие жизненные процессы.

Газообмен — поступление кислорода в организм и удаление углекислого газа во внешнюю среду. Это обмен газами между организмом и окружающей средой. Он нужен, чтобы кислород мог попасть к клеткам, а углекислый газ не накапливался в них.

Устьица — особые отверстия на поверхности листа, через которые происходит газообмен растения. Через них газы проходят между внутренними тканями листа и воздухом. Устьица помогают листу получать необходимые для дыхания газы.

Клеточное дыхание — освобождение энергии при расщеплении органических веществ внутри клеток. Именно в клетках энергия становится доступной для работы организма. Поэтому дыхание — не только движение воздуха или газов, а процесс, происходящий на клеточном уровне.

Как это устроено

Растениям, бактериям и грибам нужна энергия, чтобы поддерживать жизнь и создавать новые клетки. Они получают её при расщеплении органических веществ во время дыхания. Различия в строении организмов влияют на то, как к клеткам поступают газы, но потребность в энергии есть у всех. Поэтому дыхание — общий признак живых организмов.

При обычном дыхании органические вещества взаимодействуют с кислородом и расщепляются. В результате их части превращаются в более простые вещества — углекислый газ и воду. Энергия, которая была запасена в органических веществах, при этом освобождается и используется клетками. Так объясняется, почему дыхание связано одновременно с поглощением кислорода и образованием продуктов распада.

Растение дышит постоянно, потому что его клетки нуждаются в энергии и днём, и ночью. Фотосинтез, напротив, возможен только при подходящем освещении: свет необходим для образования органических веществ. На свету оба процесса могут идти одновременно, хотя направления превращений у них разные. Ночью фотосинтез прекращается, а дыхание продолжается.

Газообмен происходит не только в листьях. Через устьица на листьях и чечевички — небольшие участки на поверхности стебля — газы проходят между растением и воздухом. Кислород поступает также через поверхность корней из воздуха в почве. Благодаря этому клетки разных частей растения могут дышать, даже если сами органы не участвуют в фотосинтезе.

Бактерии и грибы получают энергию при расщеплении органических веществ, как и растения. Многие из них используют для дыхания кислород, поступающий из окружающей среды. Однако некоторые бактерии способны получать энергию без кислорода: их называют анаэробными. Значит, способ получения энергии может различаться, хотя дыхание необходимо и тем и другим.

Дыхание растений, бактерий и грибов

Сравнивайте строки по одному и тому же столбцу: так легче увидеть сходства и различия организмов. В таблице указаны общие особенности, а отдельные виды могут отличаться. Например, не все бактерии нуждаются в кислороде.

Разбор задач

Растение в герметичном сосуде

Растение поместили в герметично закрытый сосуд, и через некоторое время оно испытывает недостаток воздуха. Нужно объяснить, почему это происходит. Рассуждать следует о дыхании: сосуд не пропускает новые порции воздуха, а растение продолжает жить.

1. При дыхании клетки растения поглощают кислород, поступивший из воздуха в сосуд.
2. Одновременно в сосуд выделяется углекислый газ, а запас кислорода постепенно уменьшается.
3. Так как сосуд закрыт, свежий воздух не поступает, и кислорода со временем становится недостаточно.

Ответ: растение постоянно расходует кислород при дыхании, а герметичный сосуд не позволяет пополнить его запас. Одновременно в нём накапливается углекислый газ. Поэтому долгое пребывание в таком сосуде затрудняет дыхание растения.

Газ, который выделяют проросшие семена

Нужно определить, какой газ выделяют проросшие семена при дыхании, и предложить способ его обнаружения. Семена прорастают и тратят запасённые органические вещества, получая энергию. Продукт дыхания можно проверить с помощью известковой воды.

1. Поместите проросшие семена в закрытый сосуд, чтобы выделившийся газ собрался внутри.
2. Через некоторое время направьте газ из сосуда в пробирку с прозрачной известковой водой.
3. Если вода помутнела, это показывает присутствие углекислого газа, образующегося при дыхании семян.

Ответ: проросшие семена выделяют углекислый газ. Его обнаруживают по помутнению известковой воды. Для честной проверки можно сравнить результат с пробиркой, в которую газ от семян не направляли.

Дыхание и фотосинтез на свету и в темноте

Нужно сравнить газообмен растения при свете и в темноте и объяснить, почему ночью оно выделяет углекислый газ. Важно отдельно рассмотреть два процесса, а не считать их одним и тем же. Условия, необходимые для каждого из них, различаются.

1. На свету возможен фотосинтез: растение поглощает углекислый газ и образует органические вещества; дыхание при этом тоже продолжается.
2. В темноте фотосинтез не идёт, потому что нет необходимого света, но клетки продолжают дышать.
3. При дыхании органические вещества расщепляются, и образуется углекислый газ, который выходит во внешнюю среду.

Ответ: ночью растение выделяет углекислый газ, потому что дышит, а фотосинтез без света не происходит. Днём оба процесса идут одновременно, поэтому итоговый газообмен зависит от их соотношения. Сам факт дыхания сохраняется в любое время суток.

Типичные ошибки

Ошибка: растения дышат только ночью. Так думают, потому что на свету заметен фотосинтез и его газообмен. Но дыхание не выключается: клетки расходуют органические вещества для получения энергии постоянно. Проверьте себя вопросом: нужны ли клеткам растения энергия и днём?

Ошибка: дыхание и фотосинтез — одно и то же. Их путают из-за участия газов и растений в обоих процессах. При дыхании органические вещества расщепляются, а при фотосинтезе образуются. Чтобы проверить ответ, спросите себя, где запасается энергия, а где она освобождается.

Ошибка: дышат только листья. Листья заметнее всего участвуют в газообмене, поэтому легко забыть об остальных органах. Однако дыхание происходит в живых клетках корней, стеблей, цветков и плодов. Проверяйте себя: есть ли у органа живые клетки, которым нужна энергия?

Ошибка: всем бактериям и грибам обязательно нужен кислород. Так считают, перенося на все организмы особенности большинства знакомых нам живых существ. Некоторые бактерии могут получать энергию без кислорода. Не делайте вывод обо всей группе по одному примеру: учитывайте, что существуют анаэробные организмы.

Связь с другими темами

Для понимания дыхания пригодятся знания о клетке, органических веществах, кислороде и углекислом газе, а также о фотосинтезе и органах растения. Позже эта тема поможет изучать обмен веществ, условия жизни организмов и круговорот углерода в природе. Дыхание важно и в повседневной практике: оно объясняет, почему семена и продукты хранят с учётом условий, а помещения проветривают. Эти знания также полезны при выращивании растений и работе с микроорганизмами.

Что запомнить

• Дыхание — общий признак живых организмов.
• При дыхании органические вещества расщепляются, а энергия освобождается.
• Для большинства организмов дыхание связано с поглощением кислорода и выделением углекислого газа.
• Растения дышат всеми живыми клетками постоянно — днём и ночью.
• Газообмен растений происходит главным образом через устьица, чечевички и поверхность корней.
• Грибы и бактерии дышат; у некоторых бактерий дыхание может происходить без кислорода.
• Дыхание необходимо организму для получения энергии.