Дыхание растений

Определения и обозначения

Дыхание растений — процесс поглощения кислорода, расщепления органических веществ и выделения углекислого газа, воды и энергии. Проще говоря, клетка использует питательные вещества и кислород, чтобы получить необходимую для жизни энергию. Благодаря дыханию растение может расти и выполнять другие жизненные функции.

Газообмен — поступление кислорода в растение и удаление из него углекислого газа. Он происходит через особые части растения: устьица, чечевички и корневые волоски. Газообмен обеспечивает клеткам доступ к газам, но сам по себе ещё не означает расщепление веществ внутри клетки.

Органические вещества — вещества, созданные растением и используемые при дыхании как источник энергии. К ним относятся, например, сахара, которые образуются при фотосинтезе. Их расщепление позволяет клеткам получить энергию из запасённого питательного материала.

Энергия — сила, которая освобождается при расщеплении органических веществ и необходима растению для жизни. Она расходуется на рост, деление клеток, поглощение воды и минеральных веществ. Поэтому дыхание нужно не только для обмена газами, но и для работы всего растения.

Как это устроено

Дыхание происходит во всех живых клетках растения, потому что каждой такой клетке нужна энергия. Корень поглощает воду, лист образует органические вещества, стебель проводит растворы — для всех этих действий требуется энергия. Мёртвые части растения не дышат, так как в них уже нет живых клеток.

Дыхание не прекращается ни днём, ни ночью, поскольку потребность клеток в энергии сохраняется постоянно. Днём одновременно могут идти дыхание и фотосинтез: фотосинтезу нужен свет, а дыханию свет не требуется. Ночью фотосинтез останавливается, но клетки продолжают получать энергию за счёт дыхания.

Кислород из воздуха поступает в листья через устьица — маленькие отверстия в покровной ткани. В стеблях газообмен происходит через чечевички, небольшие участки покрова с рыхло расположенными клетками. Корни получают кислород из воздуха, находящегося между частицами почвы, через корневые волоски.

При дыхании органические вещества расщепляются на более простые вещества. Энергия, запасённая в этих веществах, освобождается и становится доступной клеткам. Она нужна для роста, образования новых клеток, поглощения веществ из почвы и других процессов жизнедеятельности.

Углекислый газ и вода образуются как продукты расщепления органических веществ при участии кислорода. Углекислый газ удаляется из клеток наружу через те же пути газообмена. Вода может использоваться растением повторно или выделяться, если её образовалось больше, чем нужно клеткам.

Сравнение дыхания и фотосинтеза растений

Таблицу удобно читать по строкам: так можно сравнить дыхание и фотосинтез по одному признаку. Главное различие состоит в направлении превращений и в роли газов. Оба процесса происходят в растении, но не заменяют друг друга.

Разбор задач

Задача 1. Почему растение дышит ночью, когда света нет?

Нужно объяснить, происходит ли дыхание без света, и не перепутать его с фотосинтезом. Отсутствие света мешает фотосинтезу, но не мешает клеткам использовать уже имеющиеся органические вещества. Значит, ответ следует связать с постоянной потребностью живых клеток в энергии.

1. Живые клетки растения работают и ночью: они поддерживают рост, поглощение веществ и другие процессы.
2. Для этой работы клеткам нужна энергия, которую получают при расщеплении органических веществ.
3. Дыхание не зависит от света, поэтому ночью клетки поглощают кислород и продолжают дышать.

Ответ: растение дышит ночью, потому что живым клеткам постоянно нужна энергия. В темноте прекращается фотосинтез, но дыхание продолжается.

Задача 2. Какой газ поглощает корень и через какие части происходит газообмен?

В задаче требуется назвать газ и пути его поступления. Корень находится в почве, где между частицами есть воздух, поэтому он получает кислород не из света и не из воды, а из почвенного воздуха. У растения есть разные участки, через которые газы входят и выходят.

1. При дыхании клеткам нужен кислород, значит, именно его поглощает корень.
2. Кислород из промежутков почвы поступает к корневым волоскам, а затем к живым клеткам корня.
3. У листьев газообмен идёт через устьица, а у стеблей — через чечевички.

Ответ: корень поглощает кислород через корневые волоски. В целом газообмен растения происходит также через устьица листьев и чечевички стеблей.

Задача 3. Почему в плохо проветриваемой почве корни могут погибнуть?

Нужно связать состояние почвы с дыханием корней. В плотной или слишком мокрой почве воздушных промежутков мало, и кислород с трудом доходит до корневых волосков. Без кислорода расщепление органических веществ и получение энергии нарушаются.

1. Корневым клеткам для дыхания необходим кислород из воздуха, находящегося между частицами почвы.
2. Если почва уплотнена или заполнена водой, воздуха в ней становится недостаточно.
3. Дыхание корней ослабевает, энергии не хватает для поглощения воды и солей, роста и восстановления клеток.
4. При длительном недостатке кислорода живые клетки корня повреждаются и отмирают.

Ответ: плохо проветриваемая почва мешает поступлению кислорода к корням. Поэтому дыхание нарушается, корни испытывают недостаток энергии и могут погибнуть.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что растения только выделяют кислород. Так происходит смешение фотосинтеза с дыханием. Проверка простая: спросите себя, какой процесс использует свет и выделяет кислород, а какой идёт постоянно и поглощает его.

Ошибка: утверждать, что дыхание бывает только ночью. Ночью действительно не идёт фотосинтез, но дыхание продолжается и ночью, и днём. Чтобы проверить себя, вспомните: клеткам нужна энергия независимо от освещения.

Ошибка: думать, что дышат только листья. Дыхание происходит во всех живых клетках растения, поэтому дышат также корни, стебли, цветки и плоды. Название органа не отменяет его потребности в энергии.

Ошибка: путать газообмен с дыханием. Газообмен описывает движение газов через растение, а дыхание включает ещё расщепление органических веществ и получение энергии. Проверяйте ответ по трём действиям: поступил кислород, расщепились вещества, освободилась энергия.

Связь с другими темами

До изучения дыхания нужно знать строение клетки и органов растения, а также иметь представление о фотосинтезе. Эти знания помогают понять, где происходят процессы и почему они различаются. Особенно важно не смешивать поглощение и выделение газов.

Тема пригодится при изучении условий жизни растений и правил ухода за комнатными растениями. Проветривание почвы помогает воздуху проникать к корням. Поэтому рыхление и правильный полив поддерживают дыхание корней.

С дыханием растений связана биология человека и животных. Их клетки тоже используют кислород и органические вещества для получения энергии. Сравнение этих процессов помогает увидеть общие признаки жизнедеятельности клеток.

Что запомнить

• Растения дышат постоянно — днём и ночью.
• При дыхании растение поглощает кислород.
• При дыхании органические вещества расщепляются.
• В результате дыхания выделяются углекислый газ, вода и энергия.
• Дышат все живые клетки растения.
• Дыхание и фотосинтез — разные процессы.
• Для дыхания корней необходим воздух в почве.