§ 29. Дыхание растений и животных

Определения и обозначения

Дыхание — процесс, при котором клетки используют кислород для расщепления органических веществ и получения энергии; при этом образуются углекислый газ и вода. Иначе говоря, клетка получает энергию из веществ, которые организм использует для жизни. Дыхание нужно всем клеткам, чтобы организм мог расти, двигаться и выполнять другие жизненные процессы.

Газообмен — поступление кислорода в организм и удаление из него углекислого газа. Он связывает организм с окружающей средой: кислород нужен клеткам для дыхания, а образовавшийся углекислый газ необходимо вывести. По тому, как устроен газообмен, можно понять, каким способом организм получает нужный ему газ.

Устьица — отверстия в покровной ткани листа, через которые происходит газообмен с окружающей средой. Их можно представить как небольшие проходы для газов на поверхности листа. Благодаря устьицам кислород и углекислый газ могут поступать в лист и выходить из него.

Дыхательная система животных — органы, обеспечивающие поступление кислорода и удаление углекислого газа. Она может включать разные органы, например жабры или лёгкие, а у некоторых животных газообмен происходит через поверхность тела. Такое понятие помогает сравнивать способы дыхания животных.

Как это устроено

Растения и животные дышат постоянно, потому что их клеткам нужна энергия для жизнедеятельности. При дыхании кислород участвует в расщеплении органических веществ, и энергия становится доступной клеткам. Поэтому дыхание продолжается даже тогда, когда организм отдыхает: потребность клеток в энергии не исчезает.

Во время дыхания организм поглощает кислород и выделяет углекислый газ. Фотосинтез устроен иначе: на свету растение поглощает углекислый газ и выделяет кислород, создавая органические вещества. Эти процессы не отменяют друг друга: растение дышит и днём, хотя на свету в нём также идёт фотосинтез.

У растений нет отдельных органов дыхания, поэтому газы проходят через участки покровов, соприкасающиеся с воздухом или водой. В листьях газообмен происходит через устьица, в стеблях — через чечевички, а у корней — через их поверхность. Такое устройство позволяет разным частям растения получать кислород и выводить углекислый газ.

Животным нужны разные способы газообмена, потому что они живут в разных условиях и имеют разное строение. У некоторых газ проходит через поверхность тела, у рыб — через жабры, у насекомых — через трахеи, у наземных позвоночных — через лёгкие. Каждый такой способ помогает доставлять кислород из среды внутрь организма.

После поступления в организм кислород должен попасть к клеткам, где идёт дыхание. Образовавшийся в клетках углекислый газ, в свою очередь, перемещается к поверхности или органам, через которые организм его удаляет. Так газообмен с окружающей средой обеспечивает клетки кислородом и помогает избавляться от продукта дыхания.

Дыхание растений и животных

В таблице сопоставлены организмы и поверхности или органы, через которые они обмениваются газами. Сравните, откуда каждый организм получает кислород и каким путём выводит углекислый газ. Она показывает, что единая задача газообмена решается разными способами.

Разбор задач

Задача 1. Ученик утверждает, что растение дышит только ночью. Верно ли это? Нужно отделить дыхание от фотосинтеза: оба процесса связаны с газами, но происходят по-разному. Разберём утверждение по шагам.

1. При дыхании клетки постоянно используют кислород, чтобы получать энергию из органических веществ.
2. Потребность клеток в энергии есть и днём, поэтому дыхание не прекращается при свете.
3. На свету дополнительно идёт фотосинтез, из-за чего процессы можно ошибочно принять за один.

Ответ: утверждение неверно. Растение дышит и ночью, и днём, а фотосинтез происходит при наличии света.

Задача 2. Рыба и дождевой червь находятся в воде. Через какие поверхности каждый из них получает кислород? Сначала определим, к какой группе относится каждый организм, затем свяжем его строение со способом газообмена. Сам факт нахождения в воде не означает, что оба дышат одинаково.

1. У рыбы есть жабры, приспособленные для обмена газами с водой.
2. Дождевой червь получает кислород через влажную поверхность тела.
3. В обоих случаях кислород из окружающей воды поступает через поверхность газообмена, но эти поверхности устроены по-разному.

Ответ: рыба получает кислород через жабры, а дождевой червь — через влажную поверхность тела.

Задача 3. В опыте листья растения покрыли вазелином с обеих сторон. Как это повлияет на газообмен? Чтобы ответить, вспомним, где лист обменивается газами и что произойдёт, если закрыть отверстия на его поверхности. Затем сделаем вывод о движении газов.

1. Газообмен листа происходит, в частности, через устьица.
2. Слой вазелина покрывает поверхность листа и может закрыть устьица.
3. Если отверстия перекрыты, кислороду и углекислому газу труднее проходить между листом и окружающей средой.

Ответ: газообмен листа затруднится, потому что вазелин может закрыть устьица и препятствовать движению газов.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что растения не дышат, потому что выделяют кислород. Так думают, наблюдая за фотосинтезом и не разделяя его с дыханием. При дыхании растение, как и животное, поглощает кислород и выделяет углекислый газ. Проверьте себя: уточните, о каком процессе и условиях идёт речь.

Ошибка: путать дыхание с фотосинтезом. Оба процесса связаны с газами, поэтому их легко смешать. Но при дыхании кислород используется для получения энергии, а при фотосинтезе на свету поглощается углекислый газ и выделяется кислород. Сверьте, какой газ поглощается и какой выделяется в каждом процессе.

Ошибка: утверждать, что растения дышат только ночью. Такое мнение возникает потому, что фотосинтез требует света и его часто связывают с газообменом растения. Дыхание же идёт постоянно, включая дневное время. Проверка простая: спросите себя, нужна ли клеткам энергия днём.

Ошибка: считать, что все животные дышат лёгкими. Лёгкие есть не у всех животных, а органы дыхания зависят от строения и среды обитания. Рыбы используют жабры, насекомые — трахеи, а некоторые животные обмениваются газами через поверхность тела. Чтобы проверить ответ, сравните несколько групп, а не переносите способ дыхания человека на всех животных.

Связь с другими темами

Для понимания дыхания нужно знать, что клетки состоят из веществ, а организму необходима энергия для жизнедеятельности. Сравнение дыхания с фотосинтезом помогает увидеть, как растения поглощают и выделяют разные газы. Вместе эти знания помогают разбираться в круговороте кислорода и углекислого газа в природе.

Позже знания о газообмене пригодятся при изучении органов дыхания и приспособлений организмов к разным средам обитания. Например, можно будет объяснить, почему у рыбы есть жабры, а наземным позвоночным нужны лёгкие. Так строение организма связывается с условиями, в которых он живёт.

Что запомнить

• Дыхание необходимо клеткам для получения энергии.
• При дыхании поглощается кислород и выделяется углекислый газ.
• Растения дышат постоянно, в том числе на свету.
• У растений газообмен происходит через устьица, чечевички и поверхность корней.
• У животных органы и поверхности дыхания зависят от их строения и среды обитания.
• Дыхание и фотосинтез — разные процессы.