§ 19. Значение листа в жизни растения

Определения и обозначения

Фотосинтез — образование органических веществ из углекислого газа и воды на свету с участием хлорофилла; при этом выделяется кислород. Хлорофилл — зелёное вещество, которое улавливает световую энергию. Фотосинтез помогает растению создавать органические вещества для питания и роста.

Испарение воды, или транспирация, — потеря растением воды в виде водяного пара, главным образом через листья. Вода покидает лист через маленькие отверстия на его поверхности — устьица. Этот процесс помогает движению воды по растению и его охлаждению.

Газообмен листа — поступление газов в лист и выход газов из него через устьица. Например, углекислый газ из воздуха попадает внутрь листа, а кислород может выходить наружу. Газообмен нужен для фотосинтеза и дыхания.

Листопад — естественное отделение листьев от растения, помогающее пережить неблагоприятный сезон. Перед опаданием часть веществ из листа перемещается в другие органы. Так растение уменьшает потерю воды и сохраняет нужные запасы.

Как это устроено

В клетках листа находятся хлоропласты — части клеток, содержащие хлорофилл. Хлорофилл улавливает свет, поэтому именно освещённые клетки получают энергию для фотосинтеза. С её помощью растение образует из воды и углекислого газа органические вещества, которые использует для питания и роста.

Чтобы фотосинтез мог идти, к листу должны поступать исходные вещества. Углекислый газ входит из воздуха через устьица, а воду доставляют от корней проводящие ткани. В результате реакции образуется кислород, который выходит из листа наружу; поэтому лист связан и с воздухом, и с другими частями растения.

Листья участвуют не только в фотосинтезе, но и в дыхании. При дыхании растение использует кислород, чтобы получать энергию из органических веществ, и выделяет углекислый газ. Этот процесс не требует света, поэтому происходит как днём, так и ночью.

Большая часть воды испаряется через устьица, потому что через них лист сообщается с воздухом. Испарение помогает воде перемещаться от корней к надземным частям растения и охлаждает листья, как пот охлаждает кожу человека. Однако при недостатке воды её потеря может стать слишком большой и навредить растению.

В холодный или засушливый сезон листья могут продолжать терять воду, хотя получить её из почвы становится труднее. Листопад уменьшает эту потерю и помогает растению пережить неблагоприятные условия. До отделения листа часть веществ перемещается в другие органы, где растение может сохранить их.

Основные процессы, происходящие в листе

Сначала в таблице можно найти процесс, о котором говорится в вопросе, а затем проверить, какие условия или пути его обеспечивают. Сравнивая строки, легко заметить, что газообмен обеспечивает поступление и выход газов, необходимых для других процессов. Значение процесса помогает понять, какую пользу он приносит растению.

Разбор задач

Задача 1

Условие: назовите процесс, при котором освещённый лист образует органические вещества и выделяет кислород. Нужно опереться на два признака из условия: образование органических веществ и выделение кислорода на свету. Эти признаки позволяют отличить нужный процесс от дыхания и испарения воды.

1. Смотрим на слова «освещённый лист»: свет нужен для фотосинтеза.
2. Проверяем, что образуются органические вещества: это результат фотосинтеза.
3. Сверяемся с выделением кислорода, которое также происходит при фотосинтезе.

Ответ: это фотосинтез. Дыхание не подходит, потому что при нём растение использует кислород и выделяет углекислый газ, а не создаёт органические вещества на свету.

Задача 2

Условие: у растения закрыли устьица. Нужно объяснить, какие процессы в листе будут затруднены и почему. Устьица — пути, через которые лист обменивается газами с воздухом; через них же испаряется большая часть воды. Поэтому закрытие устьиц влияет сразу на несколько процессов.

1. Для газообмена нужно, чтобы газы могли входить в лист и выходить из него, а закрытые устьица затрудняют этот обмен.
2. Фотосинтезу нужен углекислый газ из воздуха, поэтому при закрытых устьицах его поступление уменьшается и фотосинтез затрудняется.
3. Испарение воды тоже ослабевает, так как основная часть водяного пара выходит через устьица.

Ответ: будут затруднены газообмен и фотосинтез, а испарение воды уменьшится. Дыхание также может затрудниться из-за нарушения поступления кислорода и выхода углекислого газа. Речь идёт о затруднении процессов, а не обязательно об их полном прекращении.

Задача 3

Условие: в жаркий день растение теряет много воды, а ночью фотосинтез не идёт. Нужно определить, что продолжается ночью, и оценить влияние испарения. В условии соединены два разных процесса: фотосинтез зависит от света, а дыхание от освещения не зависит.

1. Фотосинтез ночью прекращается, потому что в темноте нет необходимого для него света.
2. Дыхание продолжается: растение использует кислород и получает энергию из органических веществ и ночью, и днём.
3. Испарение помогает движению воды по растению и охлаждает его, но жаркая погода усиливает потерю воды.
4. Если воды поступает меньше, чем теряется, растение может испытывать её недостаток.

Ответ: ночью продолжается дыхание, но фотосинтез не идёт. Испарение полезно для движения воды и охлаждения, однако при жаре и нехватке воды оно может стать опасным. Значит, нужно различать пользу процесса и возможные последствия чрезмерной потери воды.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что растение питается готовыми органическими веществами из почвы. Так думают, потому что корни действительно поглощают из почвы необходимые вещества. Но из почвы поступают вода и минеральные вещества, а органические вещества растение образует при фотосинтезе. Проверь себя: вспомни, какие вещества входят в лист и что получается на свету.

Ошибка: утверждать, что фотосинтез идёт ночью. Путают его с дыханием, которое действительно происходит круглосуточно. Для фотосинтеза нужна световая энергия, а в темноте её нет. Проверь себя: если речь об образовании органических веществ на свету, это фотосинтез.

Ошибка: путать газообмен при фотосинтезе и дыхании. Оба процесса связаны с газами, поэтому легко перепутать, какой газ поглощается и какой выделяется. При фотосинтезе лист поглощает углекислый газ и выделяет кислород, а при дыхании использует кислород и выделяет углекислый газ. Проверь себя, назвав процесс прежде, чем указывать направление движения газов.

Ошибка: считать испарение только вредной потерей воды. Такая мысль возникает, если заметить лишь уменьшение запаса воды. На деле испарение помогает воде двигаться по растению и охлаждает его, но при нехватке воды становится опасным. Проверь себя: оцени не только потерю, но и пользу процесса для растения.

Связь с другими темами

Чтобы понять значение листа, нужно знать его строение и роль устьиц и хлоропластов: первые обеспечивают газообмен, вторые участвуют в фотосинтезе. Также важно помнить, откуда поступают вода и минеральные вещества: их поглощают корни, а вода затем движется к листьям. Эти знания связывают строение органов растения с их работой.

Тема поможет разобраться в питании и дыхании растений, перемещении воды по растению и сезонных приспособлениях. Например, при изучении листопада можно объяснить, почему сбрасывание листьев помогает пережить холодное или засушливое время. А знание о транспирации показывает, как лист одновременно участвует в охлаждении и движении воды.

Что запомнить

• Лист — главный орган фотосинтеза.
• Для фотосинтеза необходим свет.
• Вода поступает к листу от корней, а углекислый газ — из воздуха.
• При фотосинтезе образуются органические вещества и выделяется кислород.
• Дыхание происходит и на свету, и в темноте.
• Основная часть воды испаряется через устьица.
• Листопад помогает растению пережить неблагоприятный сезон.