11. Дыхание

Определения и обозначения

Дыхание — процесс, при котором организм поглощает кислород, использует его для превращения органических веществ и выделяет углекислый газ. При этом клетки получают энергию, необходимую для роста, движения и других жизненных процессов. Значит, дыхание поддерживает работу всего организма, а не просто означает движение воздуха.

Газообмен — обмен кислородом и углекислым газом между организмом и окружающей средой. Кислород поступает внутрь, а углекислый газ выходит наружу. Это понятие помогает описать, через какие органы или участки тела организм получает и отдаёт газы.

Устьица — маленькие отверстия в кожице листа, через которые происходит газообмен. Они могут открываться и закрываться, поэтому растение регулирует поступление газов и потерю воды. Через устьица лист получает кислород для дыхания и выпускает углекислый газ.

Чечевички — небольшие участки коры древесных растений, обеспечивающие газообмен. Через них воздух проникает к живым клеткам стебля, а углекислый газ выходит наружу. По чечевичкам можно понять, что даже покрытый корой стебель продолжает дышать.

Как это устроено

Клеткам нужен кислород, потому что с его участием органические вещества расщепляются. В этих веществах запасена энергия, которая становится доступной клетке во время дыхания. Поэтому без постоянного поступления кислорода жизнедеятельность большинства клеток нарушается.

При дыхании организм поглощает кислород и выделяет углекислый газ. Такой газообмен связан с работой клеток, а не с питанием: пища поставляет органические вещества, а дыхание помогает получить из них энергию. Поэтому нельзя называть дыханием само поглощение пищи или воды.

Растения дышат всеми живыми органами, потому что живые клетки есть не только в листьях. В листьях газы проходят через устьица, в стеблях древесных растений — через чечевички, а корни получают кислород через поверхность. Так кислород добирается до клеток разных частей растения.

Дыхание растений идёт и днём, и ночью, поскольку клеткам энергия нужна постоянно. На свету к дыханию добавляется фотосинтез: он использует свет и образует органические вещества. Поэтому дневной газообмен растения складывается из двух одновременно идущих процессов.

У животных газообмен обеспечивают разные органы: жабры, трахеи или лёгкие. Жабры удобны для извлечения кислорода из воды, а лёгкие — из воздуха; трахеи доставляют воздух прямо к тканям насекомых. Такое строение связано с образом жизни и средой, в которой животное обитает.

Газообмен у растений и животных

В таблице сначала найдите нужный организм или орган, а затем сравните путь газов. Для растений указаны основные участки, через которые кислород входит, а углекислый газ выходит. У животных органы газообмена различаются в зависимости от того, живут они в воде или на суше.

Разбор задач

Задача 1

Объясните, почему семена продолжают дышать после того, как их убрали с растения. Нужно определить, остаются ли клетки семени живыми и требуется ли им энергия. Затем свяжем эти признаки с процессом дыхания.

1. Семя не перестаёт быть живым после отделения от растения.
2. Его клетки продолжают поддерживать жизнедеятельность и используют запасенные органические вещества.
3. При расщеплении этих веществ клеткам нужен кислород, поэтому семя поглощает его и выделяет углекислый газ.

Ответ: семена продолжают дышать, потому что их живые клетки нуждаются в энергии. Энергию они получают при дыхании за счёт запасенных в семени органических веществ.

Задача 2

Укажите, через какие части растения происходит газообмен у листа, стебля и корня. Нужно сопоставить каждый орган с его внешней частью, которая сообщается с воздухом. Для этого вспомним особенности строения разных органов.

1. У листа газообмен происходит через устьица в кожице.
2. У древесного стебля газы проходят через чечевички в коре.
3. У корня кислород поступает через его поверхность, соприкасающуюся с воздухом почвы.

Ответ: лист дышит через устьица, стебель — через чечевички, а корень — через поверхность. Такое различие объясняется строением и расположением органов.

Задача 3

Растение держали в темноте, а затем измерили поглощение кислорода и выделение углекислого газа. Объясните результат и сравните его с условиями освещения. Сначала определим, какой процесс точно идёт в темноте, а затем добавим влияние света.

1. В темноте фотосинтез не происходит, потому что ему необходим свет.
2. Дыхание продолжается: растение поглощает кислород, расщепляет органические вещества и выделяет углекислый газ.
3. На свету дыхание также не прекращается, но одновременно идёт фотосинтез, который поглощает углекислый газ и выделяет кислород.

Ответ: в темноте измерение показывает поглощение кислорода и выделение углекислого газа из-за дыхания. На свету к этим процессам добавляется фотосинтез, поэтому общий результат газообмена может измениться.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что растения дышат только ночью. Так думают, потому что ночью фотосинтез не идёт и заметнее результат дыхания. Проверка простая: вспомните, что живым клеткам энергия нужна постоянно, значит дыхание происходит и днём.

Ошибка: путать дыхание с фотосинтезом. Их легко смешать, поскольку оба процесса связаны с газами, но при дыхании поглощается кислород, а при фотосинтезе на свету — углекислый газ. Проверяйте направление обмена газами и наличие света.

Ошибка: считать, что дышат только листья. Лист заметнее всего участвует в газообмене, но живые клетки есть также в стебле и корне. Чтобы проверить себя, назовите устьица, чечевички и поверхность корня.

Ошибка: сводить дыхание только к вдоху и выдоху. Эти движения лишь обеспечивают поступление воздуха, а само дыхание включает получение энергии клетками. Проверяйте, упомянуты ли кислород, расщепление органических веществ и энергия.

Связь с другими темами

До изучения дыхания нужно знать, что живые организмы состоят из клеток и нуждаются в энергии. Клетка получает эту энергию при расщеплении органических веществ с участием кислорода. Поэтому дыхание связывает строение клетки с её жизнедеятельностью.

Связь с фотосинтезом помогает сравнить два процесса у растений. Фотосинтез образует органические вещества на свету, а дыхание использует их для получения энергии и идёт постоянно. Сравнение направлений газообмена помогает не путать эти процессы.

Понятия дыхания и газообмена понадобятся при изучении органов дыхания животных и обмена веществ. Позже станет понятнее, почему жабры, трахеи и лёгкие имеют разное строение. Все они обеспечивают доставку кислорода к клеткам и удаление углекислого газа.

Что запомнить

• Дыхание необходимо клеткам для получения энергии.
• При дыхании поглощается кислород и выделяется углекислый газ.
• Растения дышат всеми живыми органами.
• Дыхание растений происходит и днём, и ночью.
• Фотосинтез и дыхание — разные процессы.
• У животных органы газообмена связаны с условиями их жизни.