Раздел 2. Жизнедеятельность растительного организма

Определения и обозначения

Фотосинтез — образование органических веществ из углекислого газа и воды на свету с участием хлорофилла; при этом выделяется кислород. Хлорофилл — зелёное вещество, участвующее в улавливании света. Благодаря фотосинтезу растение создаёт вещества, из которых строит свои клетки и получает материалы для роста.

Дыхание растений — процесс расщепления органических веществ, при котором высвобождается энергия и поглощается кислород. Иначе говоря, растение использует запасённые органические вещества, чтобы получить энергию для жизненных процессов. Без неё клетки не могут нормально работать.

Минеральное питание — поглощение корнями воды и растворённых в ней минеральных веществ из почвы. Минеральные вещества — неорганические вещества, необходимые растению в небольших количествах. Вместе с водой они поступают в растение и используются при его росте и работе органов.

Транспирация — испарение воды растением, преимущественно через устьица листьев. Устьица — небольшие отверстия на поверхности листа, через которые проходят газы и выходит водяной пар. Транспирация помогает воде двигаться по растению и влияет на количество влаги, которое оно теряет.

Как это устроено

Корневые волоски — тонкие выросты клеток корня, соприкасающиеся с почвой. Благодаря им площадь поверхности, через которую корень может поглощать вещества, становится намного больше. Вода с растворёнными минералами поступает через эту поверхность внутрь корня; без волосков контакт корня с почвенной водой был бы менее эффективным. Поэтому состояние корней важно для снабжения всего растения.

Из корней вода и минеральные вещества должны попасть к листьям, где растение активно создаёт органические вещества. Для этого в растении есть проводящие ткани — внутренние пути, по которым перемещаются вещества. Вода с минералами движется от корней вверх, а образованные в листьях органические вещества направляются к другим органам. Такое распределение позволяет корням, стеблям и листьям получать нужные им материалы.

В листьях на свету идёт фотосинтез. Вода поступает туда от корней, а углекислый газ попадает из воздуха; хлорофилл участвует в процессе, используя энергию света. Из этих исходных веществ растение образует органические вещества, которые нужны ему для построения тела и роста. Кислород, возникающий при фотосинтезе, выходит в окружающую среду.

Для дыхания клетки используют органические вещества и кислород. При их расщеплении высвобождается энергия, необходимая для роста и других процессов в живых клетках. Дыхание происходит во всех живых частях растения, а не только в листьях. Оно не зависит от наличия света напрямую, поэтому продолжается и в темноте.

Вода испаряется с поверхности растения, главным образом через устьица листьев. Когда вода уходит в воздух, её движение помогает поступлению новой порции воды от корней к листьям. Так транспирация связывает потерю воды с её перемещением внутри растения. Рост и развитие возможны, когда процессы обмена веществ согласованы, а условия среды подходят растению.

Основные процессы жизнедеятельности растения

Чтобы сравнить процессы, сначала найдите в таблице, где каждый из них происходит и что ему требуется. Затем посмотрите, какой результат он даёт и чем полезен растению. Например, фотосинтез создаёт органические вещества, а дыхание высвобождает энергию из этих веществ.

Разбор задач

Задача 1. Ученик поставил растение на свет и накрыл лист прозрачным пакетом. На стенках пакета появились капли. Какой процесс это показывает? Нужно связать капли с тем, что происходит с водой внутри листа, а затем — с её появлением на пакете. Прозрачный пакет пропускает свет, но удерживает водяной пар рядом с листом.

1. Лист отдаёт воду в виде невидимого водяного пара, преимущественно через устьица.
2. Пар соприкасается с внутренней стороной пакета и превращается в капли воды.
3. Появление капель указывает на испарение воды листьями, а не на образование воды в пакете.

Ответ: наблюдается транспирация — испарение воды растением.

Задача 2. В опыте с водным растением на свету выделились пузырьки газа. Как определить, какой процесс наблюдали и почему он зависит от освещения? Сначала важно выяснить, какой газ связан с процессом в зелёных частях растения. Затем следует учесть, что происходит с растением при наличии света.

1. На свету в зелёных частях растения идёт фотосинтез.
2. При фотосинтезе растение образует органические вещества и выделяет кислород.
3. Пузырьки газа можно связать с выделяющимся кислородом; свет нужен фотосинтезу как источник энергии.

Ответ: наблюдали фотосинтез, а пузырьки содержат выделившийся кислород.

Задача 3. Растение несколько дней держали в темноте, а затем проверили листья на наличие крахмала. Почему результат отличается от проверки листьев растения, росшего на свету? Крахмал — запасное органическое вещество, которое может образоваться из продуктов фотосинтеза. Сравним условия, в которых находились растения.

1. У растения на свету фотосинтез мог идти, поэтому в листьях образовывались органические вещества и накапливался крахмал.
2. В темноте фотосинтез не идёт, так как для него необходим свет.
3. За время пребывания в темноте новый крахмал не образуется, а запасы могут расходоваться при дыхании.

Ответ: у растения, которое держали в темноте, крахмала будет меньше или он не обнаружится, потому что фотосинтез без света не происходит.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что растение получает всё необходимое только благодаря фотосинтезу. Это мнение возникает потому, что фотосинтез часто называют способом питания растений, но он не заменяет поступление воды и минералов. Корни поглощают их из почвы, а фотосинтез создаёт органические вещества в зелёных частях. Проверь себя: можешь ли ты отдельно назвать, что поступает через корни, а что образуется в листьях?

Фотосинтез и дыхание иногда смешивают, потому что оба процесса связаны с газами и веществами. Но при фотосинтезе на свету образуются органические вещества и выделяется кислород, а при дыхании органические вещества расщепляются и высвобождается энергия. Сверься с направлением процесса: вещество создаётся или расходуется? Это поможет не перепутать их.

Неверно думать, что растение дышит только ночью. Такое представление появляется из-за того, что фотосинтез требует света и в темноте прекращается. Однако дыхание идёт постоянно во всех живых клетках, поскольку энергия нужна им и ночью. Проверка проста: спроси себя, могут ли клетки растения перестать нуждаться в энергии после захода солнца.

Ещё одна ошибка — считать, что вода испаряется только через листья. Основная часть воды теряется через устьица, поэтому легко забыть, что возможны и другие пути потери влаги. Чтобы проверить себя, используй точную формулировку: вода испаряется преимущественно через устьица листьев. Слово «преимущественно» не означает «исключительно».

Связь с другими темами

Чтобы понять жизнедеятельность растения, полезно знать строение корня и листа. Корневые волоски связаны с поглощением воды и минералов, устьица — с испарением и газообменом, а хлоропласты с хлорофиллом участвуют в фотосинтезе. Различие органических и минеральных веществ помогает разобраться, что растение создаёт, а что получает из почвы. Позже эти знания пригодятся при изучении условий роста, круговорота веществ и роли растений в жизни на Земле.

Что запомнить

• Корни поглощают воду и растворённые минеральные вещества из почвы.
• Фотосинтез происходит на свету и приводит к образованию органических веществ.
• При фотосинтезе растение выделяет кислород.
• Дыхание идёт во всех живых клетках и обеспечивает растение энергией.
• Вода и минеральные вещества перемещаются от корней к листьям.
• Испарение воды листьями помогает её движению по растению.