§13. Дыхание

Определения и обозначения

Дыхание — процесс, при котором клетки используют кислород для расщепления органических веществ и получения энергии. Органические вещества служат клеткам источником энергии, необходимой для их работы. Поэтому дыхание помогает растению поддерживать жизнедеятельность.

Газообмен — поступление кислорода в организм и выделение углекислого газа. Это обмен газами между растением и окружающей средой. Благодаря ему клетки получают кислород, нужный для дыхания, а образовавшийся углекислый газ покидает растение.

Устьица — небольшие отверстия на поверхности листа, через которые происходит газообмен. Через них газы могут проходить между листом и воздухом. Устьица нужны листу, чтобы кислород поступал к клеткам, а углекислый газ мог выходить.

Чечевички — участки на поверхности стебля, через которые газы проходят внутрь и наружу. Они обеспечивают газообмен стебля с окружающей средой. Так кислород может попасть к живым клеткам стебля, а углекислый газ — выйти наружу.

Как это устроено

При дыхании клетки растения используют кислород, чтобы расщеплять органические вещества. В результате такого процесса выделяется энергия, которую клетки расходуют на жизнедеятельность, и образуется углекислый газ. Поэтому дыхание не просто означает получение кислорода: важен сам процесс его использования клетками. Если кислорода не хватает, нормальная работа клеток затрудняется.

Дыхание происходит во всех живых клетках растения и продолжается и днём, и ночью. Клеткам нужна энергия постоянно, а не только в светлое время суток, поэтому им требуется дыхание. При этом дыхание нельзя увидеть напрямую: оно идёт внутри клеток. Наличие света не запускает и не останавливает этот процесс.

Кислород поступает в растение разными путями, потому что он нужен клеткам в разных его частях. В листьях газ проходит через устьица, в стеблях — через чечевички, а к корням поступает из воздуха в почве через их поверхность. Так кислород может достичь живых клеток, даже если они находятся не на листьях. Поэтому для дыхания важно, чтобы газообмену не мешали перекрытые отверстия или недостаток воздуха в почве.

Углекислый газ, который образуется при дыхании, выходит из растения теми же путями, которыми внутрь поступает кислород. Газы перемещаются между клетками растения и окружающей средой через доступные для них участки. Листья, стебли и корни участвуют в обмене, хотя пути газов в каждой части различаются. Если движение газов затруднено, обмен между растением и средой становится хуже.

Дыхание не следует путать с фотосинтезом, хотя оба процесса связаны с органическими веществами. При фотосинтезе на свету растение образует органические вещества, а при дыхании клетки расщепляют их и получают энергию. Значит, процессы имеют разные задачи и по-разному используют вещества. Фотосинтез зависит от света, а дыхание продолжается также в темноте.

Газообмен и дыхание растения

В таблице показано, через какие части растения поступает кислород и как выходит углекислый газ. Для каждой части путь выхода углекислого газа соответствует пути поступления кислорода. Сравнивая строки, можно увидеть, что газообмен происходит не только в листьях.

Разбор задач

Растение поместили в темноту. Продолжается ли у него дыхание?

Нужно выяснить, зависит ли дыхание от света, и не спутать его с фотосинтезом. В темноте фотосинтез не происходит, потому что для него необходим свет. Но дыхание нужно клеткам для получения энергии и не прекращается с наступлением темноты. Поэтому решение можно построить, отдельно проверив условие каждого процесса.

1. Определяем, о каком процессе спрашивают: о дыхании, а не о фотосинтезе.
2. Вспоминаем, что дыхание идёт во всех живых клетках и не зависит от освещения.
3. Сопоставляем это с условием: растение находится в темноте, но его клетки остаются живыми.

Ответ: дыхание у растения продолжается. Темнота останавливает фотосинтез, но не дыхание.

У растения покрыли вазелином нижнюю поверхность листьев. Как это может повлиять на газообмен?

Сначала определим, что именно может перекрыть вазелин. Через устьица листа газы проходят между растением и воздухом, а покрытие поверхности способно закрыть эти отверстия. Если путь перекрыт, кислороду труднее поступать к клеткам листа, а углекислому газу — выходить. Значит, следует ожидать затруднения газообмена, а не остановки дыхания всего растения.

1. Связываем листья с газообменом через устьица.
2. Учитываем, что вазелин покрывает поверхность и может закрыть расположенные на ней отверстия.
3. Делаем вывод о последствиях: поступление кислорода и выход углекислого газа через покрытые участки затрудняются.

Ответ: газообмен листа может ухудшиться, если вазелин перекрыл устьица. Другие части растения тоже участвуют в газообмене, поэтому нельзя утверждать, что обмен газами полностью прекратится.

После полива почва в горшке долго оставалась переувлажнённой, и корни растения начали отмирать. Объясните возможную причину.

Для объяснения нужно связать состояние корней с условиями их дыхания. Корневые клетки, как и другие живые клетки растения, нуждаются в кислороде. Обычно он поступает к корням из воздуха, который находится между частицами почвы. Если почва долго переувлажнена, доступ воздуха к корням может уменьшиться, и дыхание клеток нарушится.

1. Вспоминаем, что корни дышат и для этого используют кислород.
2. Определяем источник кислорода: воздух в промежутках между частицами почвы.
3. Учитываем, что избыток воды может вытеснить воздух и затруднить поступление кислорода.

Ответ: вероятная причина отмирания корней — нехватка кислорода в переувлажнённой почве. Без достаточного газообмена корневые клетки не могут нормально дышать.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что растения дышат только ночью. Так думают, потому что часто противопоставляют ночное дыхание дневному фотосинтезу, но это разные процессы. Проверь себя: если света нет, фотосинтез прекращается, а дыхание живых клеток продолжается.

Ошибка: смешивать дыхание и фотосинтез. Оба процесса связаны с органическими веществами, поэтому их результаты легко перепутать, однако при дыхании вещества расщепляются, а при фотосинтезе образуются. Проверь себя, назвав для каждого процесса его условие и результат.

Ошибка: думать, что кислород поступает в растение только через листья. Листья заметны лучше других частей, но газообмен происходит также через стебли и корни. Проверь себя по таблице: назови путь поступления кислорода для каждой части растения.

Ошибка: считать, что при дыхании растение выделяет кислород. Это предположение возникает из-за путаницы с фотосинтезом, при котором на свету образуются органические вещества. Проверь себя: при дыхании клетки поглощают кислород, расщепляют органические вещества и выделяют углекислый газ.

Связь с другими темами

Чтобы понять дыхание, нужно знать, что растение состоит из клеток и что клеткам необходима энергия для жизнедеятельности. Эти знания объясняют, зачем клеткам нужен процесс дыхания. Они помогают связать работу отдельных клеток с жизнью всего растения.

Тема связана с фотосинтезом: сравнение процессов показывает, как растение образует и использует органические вещества. При изучении обмена веществ у организмов дыхание помогает понять, как клетки получают энергию. Эти знания также пригодятся, когда вы будете разбираться, какие условия необходимы растениям для жизни.

Что запомнить

• Дыхание происходит во всех живых клетках растения.
• Растение дышит и днём, и ночью.
• Для дыхания необходим кислород.
• При дыхании органические вещества расщепляются, выделяя энергию.
• При дыхании образуется углекислый газ.
• Газообмен у растений происходит через листья, стебли и корни.