Дополнительные материалы к главе 4

Определения и обозначения

Фотосинтез — процесс, при котором на свету растение образует органические вещества из воды и углекислого газа и выделяет кислород. Он позволяет растению создавать вещества, необходимые для роста и жизни. Свет служит источником энергии для этого процесса.

Дыхание растений — процесс, при котором клетки расщепляют органические вещества с участием кислорода и получают энергию. Она нужна клеткам для их работы и роста. Дыхание идёт постоянно, а не только тогда, когда растение активно растёт.

Испарение воды — переход воды из растения в воздух, преимущественно через листья. Благодаря ему вода движется от корней к надземным частям растения. Если воды теряется слишком много, растение может увянуть.

Минеральное питание — получение растением из почвы минеральных веществ, растворённых в воде. Эти вещества нужны для роста и нормальной работы клеток. Корни поглощают их вместе с водой, поэтому состав почвы влияет на состояние растения.

Как это устроено

Вода из почвы поступает в растение через корни, а вместе с ней внутрь попадают растворённые минеральные вещества. Затем проводящие ткани — особые структуры, по которым перемещаются вещества, — доставляют воду и минералы к стеблю и листьям. Такой путь нужен, потому что листья и другие органы не могут получить всё необходимое непосредственно из почвы. Если корни повреждены, снабжение надземных частей ослабевает.

Для фотосинтеза нужны свет, вода и углекислый газ: без любого из этих условий процесс ограничивается. Вода поступает от корней, а углекислый газ попадает в лист из воздуха. Энергия света помогает растению образовать органические вещества, которые затем могут использоваться для роста и дыхания. Выделяемый при фотосинтезе кислород выходит в окружающую среду.

Фотосинтез и дыхание — разные процессы, хотя оба происходят в живом растении. При фотосинтезе на свету расходуются вода и углекислый газ, а образуются органические вещества и кислород. При дыхании органические вещества расщепляются с участием кислорода, и клетка получает энергию. Фотосинтез связан со светом, а дыхание идёт и днём, и ночью.

Вода испаряется с поверхности листьев и уходит в воздух. Потеря воды листьями способствует её поступлению из корней и дальнейшему движению по растению, поэтому испарение связано с водным обменом. Но если растение теряет влаги больше, чем получает, водный баланс нарушается. Тогда листья могут потерять упругость и увянуть.

Освещённость, доступность воды и температура влияют на то, насколько активно протекают жизненные процессы. При недостатке света фотосинтез ограничивается, а при нехватке воды корни не могут обеспечить растение влагой в нужном количестве. Слишком низкая или высокая температура также мешает нормальной работе клеток. Поэтому условия среды влияют на рост и состояние растения сразу через несколько связанных процессов.

Основные процессы жизнедеятельности растения

Сравнивайте процессы по каждой строке: так легче не перепутать, какие вещества растение получает и что с ними происходит. Обратите внимание, что дыхание не прекращается ночью, а фотосинтез зависит от света. Испарение воды — не то же самое, что её поглощение корнями, хотя эти процессы связаны движением воды внутри растения.

Разбор задач

Задача. Растение поместили в темноту, сохранив доступ воды и воздуха. Какие процессы продолжатся, а какой будет резко ограничен?

1. Определяем, какое условие изменилось: растение лишили света, но вода и воздух доступны.
2. Проверяем, какой процесс требует света. Это фотосинтез, поэтому в темноте он резко ограничится.
3. Дыханию свет не нужен: оно может продолжаться, если у растения есть органические вещества и кислород. Испарение тоже может происходить, хотя его интенсивность зависит от условий.

Ответ: дыхание продолжится, испарение воды возможно, а фотосинтез будет резко ограничен из-за отсутствия света.

Задача. У растения повредили корни. Объясните, почему через некоторое время могут увянуть листья, даже если они не повреждены.

1. Вспоминаем, что корни поглощают из почвы воду, а затем она перемещается к другим органам по проводящим тканям.
2. После повреждения корней поступление воды может уменьшиться. Листьям становится сложнее восполнять ту влагу, которую они теряют при испарении.
3. Когда потеря воды превышает её поступление, листья утрачивают упругость. Поэтому увядание может появиться не сразу, а спустя некоторое время.

Ответ: повреждённые корни хуже снабжают растение водой, и листья постепенно теряют влагу и упругость.

Задача. Сравните два одинаковых растения: одно стоит на свету при достатке воды, другое — в темноте. Предскажите различия в образовании органических веществ и объясните их.

1. У первого растения есть свет и вода — условия для фотосинтеза. У второго света нет, хотя вода доступна.
2. На свету фотосинтез позволяет образовывать органические вещества из воды и углекислого газа. В темноте этот процесс резко ограничен.
3. Дыхание идёт у обоих растений и расходует органические вещества для получения энергии. Однако дыхание не заменяет фотосинтез и не создаёт запас органических веществ из воды и углекислого газа.

Ответ: на свету органические вещества будут образовываться активнее, а в темноте их образование фотосинтезом резко ограничится; дыхание продолжится у обоих растений.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что растение только фотосинтезирует. Так думают, потому что на свету заметно образование органических веществ. Но дыхание необходимо клеткам и происходит даже ночью. Проверь себя: если убрать свет, фотосинтез ограничится, а дыхание не остановится.

Ошибка: путать исходные вещества и продукты фотосинтеза и дыхания. Оба процесса связаны с газами и органическими веществами, поэтому их легко поменять местами. При фотосинтезе расходуются вода и углекислый газ, при дыхании — органические вещества и кислород. Чтобы проверить ответ, назови отдельно, что растение использует и что получает в каждом процессе.

Ошибка: утверждать, что растение получает воду листьями из воздуха. Листья могут терять воду при испарении, поэтому иногда кажется, будто именно они отвечают за её поступление. Основной путь поглощения воды проходит через корни, откуда она перемещается к другим органам. Проверь себя вопросом: какая часть растения соприкасается с почвой и поглощает из неё воду?

Ошибка: считать испарение воды бесполезным. Испарение действительно приводит к потере влаги, но оно связано с движением воды от корней к листьям. При этом чрезмерная потеря воды вредна и может вызвать увядание. Проверяй себя так: учитывай и роль испарения в водном обмене, и риск, который возникает при нехватке воды.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в движении воды, нужно знать строение корня, стебля и листа, а также понимать роль клеток и проводящих тканей. Представление о питании и обмене веществ помогает изучать экосистемы, круговорот веществ и зависимость организмов от условий среды. Фотосинтез объясняет, откуда в природе появляются органические вещества и кислород. Поэтому процессы растения связывают строение его органов с жизнью всего живого сообщества.

Что запомнить

• Корни поглощают из почвы воду и минеральные вещества.
• Фотосинтез требует света и приводит к образованию органических веществ.
• Дыхание обеспечивает клетки энергией и идёт постоянно.
• Фотосинтез и дыхание — разные процессы с различным обменом веществ.
• Испарение воды листьями связано с её движением по растению.
• Свет, вода и температура влияют на жизненные процессы растений.