"Биология. Биологические системы и процессы (профильный уровень) ", Теремов А.В., Петросова Р.А.
Транспорт веществ — перемещение воды, газов, питательных веществ и продуктов обмена внутри организма. Он связывает клетки и органы: благодаря ему клетки получают необходимые вещества, а ненужные продукты удаляются. У небольших организмов перенос на короткие расстояния обеспечивает диффузия. По мере увеличения размеров тела её становится недостаточно, поэтому у организмов появляются специализированные ткани и системы. У растений вещества проводят ксилема и флоэма, у животных — кровеносная система.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Транспорт веществ — перемещение веществ внутри организма и между его частями, обеспечивающее обмен веществ и согласованную работу клеток. Благодаря переносу клетки получают нужные вещества и могут избавляться от продуктов обмена. Это понятие объединяет разные способы доставки, от диффузии до движения крови.
Диффузия — самопроизвольное перемещение частиц из области с большей концентрацией в область с меньшей концентрацией. Она особенно важна для небольших организмов и переноса на короткие расстояния. Понимание диффузии помогает объяснить, почему клетка может обмениваться веществами через поверхность, но крупному организму нужны дополнительные пути.
Ксилема — проводящая ткань растений, по которой вода и минеральные вещества перемещаются преимущественно от корней к надземным органам. Она нужна, чтобы доставлять поглощённую корнями воду, например, к листьям. По характеру переносимых веществ ксилему отличают от флоэмы.
Флоэма — проводящая ткань растений, по которой органические вещества перемещаются от органов-источников к органам-потребителям или запасающим органам. Источником может быть лист, где вещества образуются при фотосинтезе, либо орган с запасами. Это определение помогает понять, почему направление переноса по флоэме зависит от потребностей растения.
У одноклеточного организма обмен с окружающей средой происходит через поверхность клетки, а вещества внутри неё перемещаются на небольшие расстояния. Поэтому диффузия может обеспечить поступление кислорода и других веществ к клеточным структурам без отдельной транспортной системы. Такой способ работает, пока путь от поверхности до места потребления остаётся коротким. Клетка при этом сама непосредственно соприкасается со средой.
С увеличением размеров организма расстояния между его поверхностью и внутренними клетками возрастают. Диффузия не исчезает и продолжает участвовать в переносе на малых расстояниях, например между близкими клетками и тканями. Однако преодолеть ею весь путь через крупное тело недостаточно быстро, поэтому появляются проводящие ткани, полости и системы. Они связывают удалённые участки организма и ускоряют доставку веществ.
У растений корни поглощают из почвы воду с растворёнными минеральными веществами. Чтобы они достигли листьев и других надземных органов, поток проходит по ксилеме. Испарение воды листьями способствует подъёму воды по растению: потеря влаги поддерживает движение потока вверх. Корневое давление тоже может помогать этому движению, но основная роль испарения объясняет связь между работой листьев и поступлением воды к ним.
Органические вещества образуются при фотосинтезе или высвобождаются из запасов, поэтому их источниками могут быть разные органы. По флоэме они направляются туда, где нужны для роста, дыхания и других процессов, либо откладываются про запас. Направление определяется взаимным расположением источников и потребителей, а не тем, находится орган сверху или снизу. Например, растущий корень может получать органические вещества из листьев.
У животных кровь или другая циркулирующая жидкость перемещается по организму благодаря работе сердца и сосудов либо другим особенностям системы. Она доставляет клеткам вещества, поступившие из органов дыхания и пищеварения, а продукты обмена переносит к органам, где они удаляются или перерабатываются. Такая циркуляция необходима, когда клетки расположены далеко от внешней среды. Кровеносная система связывает органы, но сами вещества в ней не образуются автоматически: они поступают из разных частей тела.
| Организм или группа | Что перемещается | Путь или способ переноса | Особенности |
|---|---|---|---|
| Одноклеточные организмы | Кислород, питательные вещества, продукты обмена | Через поверхность клетки и внутри неё — диффузией | Малые размеры обеспечивают короткие расстояния переноса |
| Небольшие многоклеточные организмы | Растворённые вещества и газы | Диффузия между поверхностью тела и близко расположенными клетками | Может быть достаточно без развитой транспортной системы |
| Растения: вода и минеральные вещества | Вода с растворёнными минеральными веществами | Из корней к надземным органам по ксилеме | Подъёму способствует испарение воды листьями; может помогать корневое давление |
| Растения: органические вещества | Органические вещества, образованные при фотосинтезе или высвобожденные из запасов | От источников к потребителям и запасающим органам по флоэме | Направление зависит от расположения источников и мест потребления |
| Животные | Необходимые клеткам вещества и продукты обмена | Кровью или другой циркулирующей жидкостью | Движение поддерживают сердце, сосуды или особенности транспортной системы |
Пользуйтесь таблицей, чтобы сначала определить переносимое вещество, а затем выбрать подходящий путь. Для растений особенно важно не путать ксилему и флоэму: их различают по содержимому и направлению потока. У животных перенос обеспечивает циркулирующая жидкость, а не диффузия через всё тело.
Задача 1. Объясните, почему одноклеточной амёбе не нужна кровеносная система для доставки кислорода к органоидам.
Ответ: амёбе достаточно диффузии, потому что она мала и кислороду не нужно преодолевать большие расстояния внутри организма.
Задача 2. Вода с растворёнными минеральными веществами поступила из корня к листьям. Укажите проводящую ткань и объясните направление переноса.
Ответ: вода движется по ксилеме от корней к листьям, потому что корни поглощают её, а надземные органы получают её для своих процессов.
Задача 3. После фотосинтеза органическое вещество перемещается из листьев в растущий корень. Определите ткань-проводник и объясните, почему вещество движется именно к корню.
Ответ: вещество проводит флоэма; оно движется от листьев-источников к растущему корню-потребителю.
Ошибка: считать, что у крупных организмов диффузия полностью прекращается. Так думают, потому что появление транспортных систем можно принять за полную замену одного способа другим. Диффузия по-прежнему работает на коротких расстояниях, но не переносит вещества достаточно быстро через всё тело. Проверьте себя: различайте локальный обмен между близкими структурами и доставку на большие расстояния.
Ошибка: путать функции ксилемы и флоэмы. Обе ткани проводят вещества, поэтому их названия легко смешать. Сверьте ткань с тем, что переносится: ксилема — преимущественно вода и минеральные вещества, флоэма — органические. Если в условии названы листья-источники и растущий орган-потребитель, речь идёт о флоэме.
Ошибка: утверждать, что вещества по флоэме всегда движутся только вниз. Это представление часто возникает из-за примера переноса из листьев к корням. Но направление зависит от расположения источников, потребителей и мест запасания, поэтому поток может быть разным. Проверьте условие: найдите, где вещество образуется и куда оно требуется.
Ошибка: считать, что кровеносная система производит переносимые вещества. Поскольку кровь содержит разные вещества, их перемещение иногда смешивают с их образованием. На самом деле система обеспечивает движение жидкости, а источники веществ находятся в разных органах и тканях. Чтобы проверить ответ, разделите две функции: образование или поступление вещества и его транспорт.
Для понимания транспорта нужны знания о диффузии, строении клетки и обмене веществ: они объясняют, что именно перемещается и зачем. Тема опирается также на представления о тканях растений, фотосинтезе, дыхании, строении корня и листа. Например, фотосинтез помогает определить источник органических веществ, а устройство корня объясняет их поступление из почвы. Эти знания пригодятся при изучении кровообращения, выделения и взаимосвязи органов и систем органов у животных.
Почему диффузии достаточно одноклеточному организму, но недостаточно крупному?
У одноклеточного организма расстояние от поверхности до любой части клетки мало, поэтому вещества могут достигать нужных участков диффузией. В крупном теле путь до удалённых клеток длиннее, и одного такого переноса недостаточно для быстрого обмена.
Чем отличаются функции ксилемы и флоэмы?
Ксилема проводит преимущественно воду и минеральные вещества от корней к надземным органам. Флоэма переносит органические вещества от органов, где они образуются или высвобождаются из запасов, к местам потребления и запасания.
Почему вода движется по растению от корней к листьям?
Корни поглощают воду из почвы, а затем она поднимается по ксилеме к надземным органам. Испарение воды листьями способствует движению этого потока; подъёму также может помогать корневое давление.
Могут ли органические вещества по флоэме перемещаться в разных направлениях?
Да. Направление зависит от того, где находятся органы-источники органических веществ и где расположены потребители или места запаса. Поэтому поток не обязательно направлен только вниз.
Зачем животным нужна кровеносная система?
Она обеспечивает движение крови или другой циркулирующей жидкости по организму. Эта жидкость доставляет клеткам необходимые вещества и уносит продукты обмена, помогая связывать работу разных органов.
§35. Транспорт веществ у организмов
