8. Дыхание организмов

Определения и обозначения

Дыхание — процесс, при котором организм поглощает кислород и выделяет углекислый газ. При этом в клетках высвобождается энергия из веществ, поступивших в организм. Она нужна для движения, роста и других жизненных процессов, поэтому дыхание важно для всех живых организмов.

Дыхательные органы — органы или структуры, через которые организм получает кислород и отдаёт углекислый газ. У разных живых существ они устроены неодинаково: это могут быть лёгкие, жабры или поверхность тела. Такие органы помогают организму обмениваться газами с окружающей средой.

Устьица — маленькие отверстия в кожице листа, через которые происходит газообмен. Через них газы проходят между растением и воздухом. Устьица нужны растению, чтобы обмениваться газами, хотя его дыхание происходит также через другие поверхности.

Жабры — органы водных животных, которые поглощают кислород, растворённый в воде. Вода проходит через жабры, и кислород поступает в организм. Благодаря этому рыбы и некоторые другие животные могут дышать в водной среде.

Как это устроено

Организму нужна энергия, чтобы жить: например, расти, двигаться и поддерживать работу своих частей. Во время дыхания клетки используют кислород и вещества, которые организм получил с пищей или образовал сам. При их превращении высвобождается энергия, а одним из продуктов становится углекислый газ. Поэтому организм поглощает кислород и выделяет углекислый газ.

Кислород поступает из окружающей среды: животные получают его из воздуха или воды, а растения — главным образом из воздуха. Затем он попадает внутрь организма и используется клетками. Углекислый газ образуется при процессах в клетках, связанных с получением энергии. Его избыток организм отдаёт наружу, иначе нормальная работа клеток нарушалась бы.

Животные обмениваются газами с помощью органов, подходящих для их образа жизни. Наземные животные получают кислород из воздуха с помощью лёгких или других дыхательных поверхностей. Рыбы поглощают кислород, растворённый в воде, через жабры. Различия нужны потому, что в воздухе и воде кислород находится по-разному, а строение организма приспособлено к его среде.

Растения тоже дышат: кислород поступает к их клеткам, а углекислый газ выходит наружу. Газообмен идёт через устьица листьев, а также через другие поверхности растения. Кислород нужен растению для получения энергии, как и другим организмам. Поэтому дыхание растений не следует представлять как работу только листьев или только одного органа.

Дыхание и фотосинтез связаны с газами, но это разные процессы. При фотосинтезе на свету растение использует углекислый газ для образования питательных веществ и выделяет кислород. При дыхании организм поглощает кислород и выделяет углекислый газ, причём дыхание идёт и на свету, и в темноте. Поэтому днём в растении могут происходить оба процесса, а ночью дыхание не прекращается.

Газообмен у разных организмов

Сравнивайте строки таблицы, чтобы увидеть, как среда и строение организма связаны со способом газообмена. При этом общий результат дыхания у всех перечисленных групп сходен: поглощается кислород и выделяется углекислый газ. Для одноклеточного организма отдельные дыхательные органы не нужны, потому что газы проходят через поверхность клетки.

Разбор задач

Задача 1. Ученик утверждает, что растения ночью не дышат. Объясните, верно ли это. Чтобы ответить, нужно не смешивать дыхание с фотосинтезом и проверить, зависит ли получение энергии при дыхании от света.

1. Вспоминаем, что при дыхании растение поглощает кислород, выделяет углекислый газ и получает энергию.
2. Отличаем фотосинтез: он идёт на свету, а дыхание не требует света.
3. Делаем вывод, что отсутствие фотосинтеза ночью не означает остановку дыхания.

Ответ: утверждение неверно. Растения дышат и ночью, и днём.

Задача 2. Рыба получает кислород из воды. Назовите орган газообмена и укажите, какой газ рыба выделяет. Сначала связываем водную среду с органом, который может поглощать растворённый в воде кислород, затем вспоминаем общее направление газообмена при дыхании.

1. Устанавливаем, что кислород для рыбы поступает из воды.
2. Определяем орган, приспособленный к такому газообмену: это жабры.
3. Применяем правило дыхания: организм поглощает кислород и отдаёт углекислый газ.

Ответ: газообмен происходит через жабры, рыба выделяет углекислый газ.

Задача 3. В закрытый сосуд поместили растение и животное. Какие изменения состава воздуха связаны с дыханием обоих организмов? Не учитываем другие процессы и рассматриваем именно дыхание, общее для растения и животного.

1. Определяем, что при дыхании и растение, и животное поглощают кислород.
2. Вспоминаем, что оба организма выделяют углекислый газ.
3. Учитываем, что сосуд закрыт: поступления свежего воздуха снаружи нет, поэтому дыхание меняет состав воздуха внутри.

Ответ: из-за дыхания обоих организмов в сосуде становится меньше кислорода и больше углекислого газа.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что дышат только животные. Так думают, потому что у животных часто заметны дыхательные органы, а у растений нет лёгких или жабр. Но растениям тоже нужна энергия, и они дышат, обмениваясь газами через свои поверхности. Проверь себя: если речь идёт о живом организме, не делай вывод об отсутствии дыхания только по тому, что у него нет знакомых тебе органов.

Ошибка — путать дыхание с фотосинтезом. Оба процесса связаны с газами, поэтому их легко смешать, но они идут по-разному и выполняют разные задачи. При дыхании поглощается кислород и выделяется углекислый газ; фотосинтез связан со светом и образованием питательных веществ. Проверь себя, назвав отдельно, какой газ поглощается и выделяется в каждом процессе.

Ошибка — утверждать, что растения дышат только ночью. Это мнение возникает, если дыхание принимают за процесс, который в темноте заменяет фотосинтез. На самом деле дыхание идёт и днём, и ночью, а фотосинтез без света не происходит. Для проверки спроси себя: зависит ли дыхание от наличия света? Нет, поэтому оно не прекращается ночью.

Ошибка — считать, что все организмы получают кислород одинаково. Такой вывод делают, если запоминают только один пример, например лёгкие человека. Но рыба получает растворённый кислород через жабры, растения используют устьица и другие поверхности, а одноклеточные организмы обмениваются газами через клеточную поверхность. Проверь себя, сравнив среду обитания и строение организма.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в дыхании, полезно знать, что живые организмы состоят из клеток и нуждаются в веществах и энергии. Тема связана со строением животных и растений: органы и поверхности газообмена помогают организмам жить в разных условиях. Она также помогает понять, как живые существа связаны со средой обитания. Позже знания о дыхании пригодятся при изучении обмена веществ и взаимосвязей организмов.

Что запомнить

• Дыхание необходимо организмам для получения энергии.
• При дыхании поглощается кислород и выделяется углекислый газ.
• Дышат и животные, и растения.
• Растения дышат постоянно, а не только ночью.
• Способ газообмена зависит от строения организма и среды его обитания.
• Дыхание и фотосинтез — разные процессы.