Раздел 2. Жизнь растений

Определения и обозначения

Минеральное питание — получение растением из почвы воды и растворённых минеральных веществ и их использование. Вода нужна клеткам, а минеральные вещества участвуют в их работе и росте. Поэтому растению важно не только иметь почву, но и получать из неё подходящие вещества.

Фотосинтез — образование органических веществ из углекислого газа и воды на свету с участием хлорофилла, зелёного вещества клеток. Так растение создаёт собственную пищу, которая нужна для построения новых частей и получения энергии. Без света фотосинтез не может идти обычным образом.

Дыхание растений — расщепление органических веществ с выделением энергии, необходимой для жизненных процессов. Эта энергия нужна клеткам, например, для роста и работы. Дыхание не следует путать с фотосинтезом: оно происходит постоянно и не требует света.

Испарение воды — удаление растением воды в виде водяного пара, преимущественно через листья. Испаряясь, вода помогает поддерживать её движение от корней к другим органам. Если испарение слишком велико, а поступление воды недостаточно, растение может увянуть.

Как это устроено

Вода с растворёнными минеральными веществами поступает в растение главным образом через корни. На поверхности корня есть тонкие выросты — корневые волоски, которые увеличивают площадь соприкосновения с почвой. Чем больше площадь контакта, тем эффективнее корень может поглощать воду и вещества из окружающей его почвы. Далее вода перемещается к стеблю и другим органам, поэтому корневая система снабжает всё растение.

В зелёных частях растения, прежде всего в листьях, на свету идёт фотосинтез. Для него нужны вода, поступающая от корней, и углекислый газ из воздуха; хлорофилл помогает использовать световую энергию. Из этих исходных веществ образуются органические вещества, а кислород выделяется в окружающую среду. Если света мало, растение получает меньше энергии для фотосинтеза и образует меньше органических веществ.

Органические вещества, созданные в листьях, нужны растению не только в том месте, где они образовались. Они служат материалом для построения клеток и органов, а также могут быть запасены. Поэтому эти вещества перемещаются от листьев к другим частям растения, например к корням и растущим побегам. Так листья обеспечивают сырьём и энергией органы, которые сами не могут создавать органические вещества в достаточном количестве.

При дыхании клетки используют органические вещества и кислород, расщепляя вещества и высвобождая энергию. Она нужна для процессов, поддерживающих жизнь, в том числе для роста и работы клеток. Дыхание происходит и на свету, и в темноте, потому что энергия требуется растению постоянно. Фотосинтез и дыхание при этом не заменяют друг друга: один процесс создаёт органические вещества, а другой высвобождает энергию из них.

Часть воды, поступившей через корни, покидает растение в виде пара, главным образом через листья. Это испарение поддерживает движение воды от корней к листьям: потеря воды на поверхности листа связана с поступлением новой порции из корней. На скорость испарения влияют условия среды: яркий свет и высокая температура обычно усиливают потерю воды, а высокая влажность воздуха её замедляет. Если листья теряют воду быстрее, чем корни успевают её восполнять, растение может испытывать недостаток воды.

Основные процессы жизнедеятельности растений

Сравнивай строки таблицы, чтобы увидеть, чем процессы отличаются по месту и исходным веществам. Например, фотосинтез создаёт органические вещества, а дыхание использует их для получения энергии. При ответе на вопрос о растении можно проследить путь воды от корня до листа и сопоставить его с этими процессами.

Разбор задач

Растение поставили в темноту

Ученик решил, что фотосинтез в темноте продолжится без изменений. Нужно выяснить, какое условие необходимо для фотосинтеза, и не смешивать его с дыханием. Разберём, что происходит с каждым процессом при отсутствии света.

1. Вспоминаем, что для фотосинтеза нужны свет, вода и углекислый газ, а в зелёных клетках есть хлорофилл. Поэтому темнота лишает растение одного из главных условий образования органических веществ.
2. Делаем вывод: без света фотосинтез не идёт в обычном режиме, и растение не может продолжать создавать органические вещества с прежней скоростью. Чем дольше длится темнота, тем сильнее это ограничивает получение новой пищи.
3. Отдельно проверяем дыхание: ему свет не нужен, оно идёт постоянно. Значит, в темноте растение продолжает дышать, хотя фотосинтез прекращается или резко замедляется.

Ответ: ученик неправ. В темноте фотосинтез не продолжается без изменений, потому что для него необходим свет. Дыхание при этом не прекращается.

Повреждены корневые волоски

У растения повреждены корневые волоски, и нужно предположить, как это скажется на его состоянии. Сначала определим роль этих выростов: они увеличивают поверхность корня, соприкасающуюся с почвой. Затем свяжем повреждение с поступлением воды и минеральных веществ.

1. Если корневых волосков стало меньше или они повреждены, площадь поглощения уменьшается. Поэтому корню может стать труднее получать из почвы достаточное количество воды и растворённых минеральных веществ.
2. Проверяем, куда направляются поглощённые вещества: вода и минеральные вещества нужны всему растению и перемещаются к другим органам. При их недостатке листья и побеги будут хуже обеспечены необходимым для жизни.
3. Делаем предположение о последствиях: рост растения может замедлиться, а при сильной нехватке воды листья могут увянуть. Степень изменений зависит от того, насколько повреждены волоски и достаточно ли влаги в почве.

Ответ: растение может получать меньше воды и минеральных веществ, поэтому его рост и состояние ухудшатся. Причина — уменьшение поверхности, через которую корень поглощает вещества из почвы.

Листья теряют воду в жаркий сухой день

В жаркий сухой день листья быстро теряют воду. Нужно оценить, чем это грозит растению, и назвать условия, которые усиливают испарение. Для ответа сравним потерю воды листьями с тем, как быстро корни могут восполнить её запас.

1. Высокая температура и низкая влажность воздуха обычно усиливают испарение. Яркое освещение тоже может ускорять потерю воды листьями, поэтому в таких условиях растение отдаёт воду быстрее.
2. Вода, которая испарилась, должна поступить к листьям от корней. Если корни получают из почвы недостаточно воды или не успевают восполнять потери, в тканях растения возникает нехватка влаги.
3. Связываем нехватку с возможными последствиями: листья могут потерять упругость и увянуть. Если условия сохраняются, растению становится труднее поддерживать нормальную работу органов и рост.

Ответ: быстрое испарение может привести к недостатку воды и увяданию листьев. Потерю усиливают высокая температура, сухой воздух и яркий свет; последствия зависят также от того, сколько воды поступает через корни.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что растение питается только готовыми органическими веществами из почвы. Так думают, потому что корни действительно поглощают вещества из почвы, а значение слова «питание» легко понять слишком широко. Но органические вещества растение образует при фотосинтезе, а из почвы получает главным образом воду и минеральные вещества. Проверь себя: спроси, где и при каких условиях растение создаёт органические вещества.

Ошибка: путать фотосинтез и дыхание. Оба процесса связаны с веществами и энергией, поэтому их названия и результаты можно перепутать. При фотосинтезе на свету образуются органические вещества и выделяется кислород, а при дыхании органические вещества расщепляются и высвобождается энергия. Проверь себя, сравнив для каждого процесса условия, что поступает и что получается.

Ошибка: думать, что растение дышит только ночью. Это представление может появиться из-за того, что фотосинтезу необходим свет и часто внимание уделяют именно ночной жизни растений. Дыхание идёт постоянно — и днём, и ночью, потому что энергия требуется клеткам всё время. Проверь себя вопросом: зависит ли дыхание от освещения? Нет, отсутствие света его не останавливает.

Ошибка: считать, что вода и минеральные вещества поступают в растение через листья. Листья особенно заметны, а через них происходит испарение, поэтому эти процессы легко перепутать. Основное поглощение воды и минеральных веществ происходит корнями, после чего они перемещаются к другим органам. Проверь себя, проследив путь воды: из почвы она попадает в корень, а затем направляется к стеблю и листьям.

Связь с другими темами

Чтобы понять жизненные процессы растений, полезно знать, что такое клетка и какую роль играют корень, стебель и лист. Строение органов связано с их работой: корень контактирует с почвой, а лист получает свет и участвует в фотосинтезе. Также нужны представления о воде, воздухе и свете, поскольку они необходимы для разных процессов.

Эти знания пригодятся при изучении строения органов, роста и развития растений. Становится понятнее, почему состояние корней и листьев влияет на всё растение и почему условия среды могут менять его жизнь. На этой основе можно разбирать, как растения приспосабливаются к разному количеству света, тепла и влаги.

Что запомнить

• Корни поглощают воду и минеральные вещества из почвы.
• Фотосинтез происходит на свету в зелёных частях растения.
• При фотосинтезе образуются органические вещества и выделяется кислород.
• Дыхание обеспечивает клетки энергией и происходит постоянно.
• Вода и растворённые вещества перемещаются между органами растения.
• Испарение воды происходит главным образом через листья.