§ 27. Можно ли жить и не дышать?

Определения и обозначения

Дыхание — процесс, при котором организм получает кислород и выделяет углекислый газ. Газообмен происходит у всех живых организмов, даже если у них нет специальных органов дыхания. Это важно отличать от обычного вдоха и выдоха: газообмен может происходить через поверхность тела или другие части организма.

Кислородное дыхание — получение энергии при участии кислорода. Организм использует питательные вещества, например сахар, и благодаря этому получает энергию для жизненных процессов. Кислородное дыхание помогает объяснить, почему большинству животных и растений нужен кислород.

Бескислородное дыхание — получение энергии без участия кислорода. Оно возможно у некоторых организмов, но обычно при нём получается меньше энергии, чем при кислородном дыхании. Этот способ помогает понять, как некоторые живые существа могут обходиться без кислорода.

Брожение — способ получения энергии без кислорода, который используют, например, дрожжи. При брожении дрожжей выделяется углекислый газ, поэтому поднимается тесто; брожение также используют при изготовлении кефира и кваса. Это один из примеров того, как организм получает энергию без кислорода.

Как это устроено

Организму нужна энергия не только тогда, когда он двигается. Она требуется для роста, обновления частей тела и других процессов жизнедеятельности, которые идут постоянно. При дыхании клетки используют питательные вещества, а энергия становится доступной для работы организма. Поэтому прекращение получения энергии мешает организму поддерживать жизнь.

Чтобы дыхание шло, газы должны обмениваться между организмом и окружающей средой. У человека воздух попадает в лёгкие, где кислород переходит в кровь, а углекислый газ удаляется при выдохе. У других организмов газообмен может происходить через жабры, поверхность тела или другие органы и поверхности. Различие связано с тем, где живёт организм и как устроено его тело.

Растения тоже используют кислород и выделяют углекислый газ, потому что им, как и другим организмам, нужна энергия. На свету в растении одновременно может идти фотосинтез: он использует углекислый газ и помогает создавать питательные вещества. Поэтому наблюдаемый газообмен растения зависит от того, какие процессы идут в данный момент. Наличие фотосинтеза не отменяет дыхание.

Кислород необходим не всем организмам для получения энергии. Некоторые микроорганизмы и дрожжи способны получать её без кислорода, используя бескислородные процессы. Такие процессы обычно дают меньше энергии, поэтому этот способ не следует считать одинаковым с кислородным дыханием. Способ получения энергии зависит от особенностей организма.

Дыхание и фотосинтез могут быть связаны с одними и теми же газами, но их задачи различны. При дыхании организм получает энергию, используя питательные вещества; обычно при этом нужен кислород и выделяется углекислый газ. При фотосинтезе растение на свету поглощает углекислый газ и создаёт питательные вещества. Поэтому нельзя считать эти процессы одним и тем же только потому, что в них участвуют газы.

Как организмы получают энергию

Сравнивайте сначала участие кислорода, а затем организмы и количество получаемой энергии. По строке с примером удобно вспомнить, что брожение относится к получению энергии без кислорода. Слова «обычно больше» и «обычно меньше» показывают общее сравнение, а не точное количество энергии.

Разбор задач

Задача 1. Объяснить, почему человеку необходимо дышать даже во время сна. Во сне человек не бегает и не выполняет сознательных действий, но его организм продолжает работать. Нужно объяснить, зачем дыхание сохраняется, когда движения почти нет. Для ответа следует связать дыхание не только с движением, но и с постоянной потребностью организма в энергии.

1. Вспоминаем, что дыхание помогает организму получать энергию с участием кислорода.
2. Определяем, нужна ли энергия человеку во время сна: сердце продолжает работать, тело поддерживает свою жизнедеятельность.
3. Делаем вывод, что энергия требуется и без активного движения, поэтому кислород должен поступать и во сне.

Ответ: человеку необходимо дышать во время сна, потому что организму постоянно нужна энергия для работы и поддержания жизненных процессов.

Задача 2. Сравнить газообмен у растения и животного и указать, что общего в их дыхании. Растение не вдыхает воздух лёгкими, поэтому может показаться, что оно не дышит. Но сравнивать нужно не только органы, а сам газообмен и его роль. Так станет понятно, что общего у двух организмов и в чём способы поступления газов различаются.

1. Вспоминаем, что при дыхании организм использует кислород и выделяет углекислый газ.
2. Уточняем, что у животных газообмен может идти через органы дыхания, например лёгкие или жабры, а у растений — через доступные поверхности и отверстия.
3. Сравниваем результат: способы поступления газов различаются, но дыхание есть у обоих организмов.

Ответ: и растение, и животное дышат, используя кислород и выделяя углекислый газ; различаются поверхности и органы, через которые происходит газообмен.

Задача 3. Дрожжи могут выделять углекислый газ в тесте. Объяснить, как это связано с получением энергии без кислорода. Поднимающееся тесто — знакомый пример работы дрожжей. Чтобы объяснить появление пузырьков газа, нужно вспомнить, каким способом дрожжи получают энергию, когда кислорода недостаточно. Не следует путать этот процесс с обычным кислородным дыханием.

1. Определяем, что дрожжи — живые организмы и им нужна энергия для жизнедеятельности.
2. Вспоминаем, что без кислорода дрожжи могут получать энергию с помощью брожения, при котором выделяется углекислый газ.
3. Связываем газ с наблюдением: пузырьки углекислого газа задерживаются в тесте и помогают ему подниматься.

Ответ: дрожжи получают энергию без кислорода при брожении и выделяют углекислый газ; пузырьки этого газа разрыхляют и поднимают тесто.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что дышат только животные. Так думают, потому что дыхание часто связывают со вдохом и выдохом. Но растения и микроорганизмы тоже обмениваются газами, хотя могут обходиться без привычных органов дыхания. Проверьте себя вопросом: нужен ли организму газообмен для дыхания, даже если у него нет лёгких?

Ошибка: путать дыхание и фотосинтез. Это случается из-за того, что оба процесса связаны с газами и происходят у растений. Однако дыхание помогает получать энергию, а фотосинтез создаёт питательные вещества с использованием света. Чтобы проверить себя, назовите задачу каждого процесса, не ограничиваясь перечислением газов.

Ошибка: думать, что всем организмам обязательно нужен кислород. Кислород необходим многим живым существам, поэтому легко решить, что он нужен всем без исключения. Некоторые организмы получают энергию без него, например дрожжи при брожении. Проверка простая: вспомните примеры бескислородного получения энергии.

Ошибка: считать, что дыхание нужно только для движения. Движение заметно, а работа внутренних частей организма не всегда видна, поэтому роль дыхания можно недооценить. Энергия требуется также для роста и других процессов жизнедеятельности. Проверьте себя: продолжают ли эти процессы идти, когда человек отдыхает или спит?

Связь с другими темами

Для этой темы полезно знать признаки живых организмов и понимать, что питательные вещества служат источником энергии и материалом для организма. Эти знания помогают объяснить, почему дыхание нужно не только движущимся животным, но и растениям. Позже тема пригодится при изучении органов дыхания человека и животных, фотосинтеза и обмена веществ. Она поможет сравнивать процессы, не смешивая их задачи.

Что запомнить

• Дыхание необходимо живым организмам для получения энергии.
• При кислородном дыхании организм использует кислород и выделяет углекислый газ.
• Растения тоже дышат.
• Фотосинтез и дыхание — разные процессы.
• Некоторые организмы могут получать энергию без кислорода.
• Брожение — один из способов получения энергии без кислорода.