Дыхание растений

Определения и обозначения

Дыхание растений — процесс, при котором клетки используют кислород для расщепления органических веществ и получения энергии. Органические вещества растение создаёт, например, при фотосинтезе. При дыхании запасённые в них вещества становятся источником энергии, необходимой для работы клеток.

Клеточное дыхание — получение клетками энергии при расщеплении органических веществ. У растений оно происходит во всех живых клетках, а не только в листьях. Это понятие помогает увидеть, что дышит не отдельный орган сам по себе, а клетки, из которых состоят части растения.

Газообмен — поступление кислорода в растение и выделение углекислого газа, а также обмен газами с окружающей средой. Он нужен, чтобы кислород мог попасть к клеткам, а продукты дыхания — выйти наружу. Через газообмен растение взаимодействует с воздухом и почвой.

Устьица — небольшие отверстия на поверхности листа, через которые происходит газообмен. Они обеспечивают путь для движения газов между листом и окружающей средой. Устьица важны для дыхания, но газообмен возможен и через другие части растения.

Как это устроено

Растение образует органические вещества, прежде всего при фотосинтезе, и использует их не только как материал для роста. В клетках эти вещества расщепляются, а содержащаяся в них энергия становится доступной для жизненных процессов. Кислород нужен клеткам, чтобы при дыхании получать энергию из органических веществ. Поэтому дыхание связывает созданные растением запасы с работой его клеток.

При дыхании растение поглощает кислород, а выделяет углекислый газ и воду. Это происходит потому, что органические вещества в клетках расщепляются с участием кислорода. Часть заключённой в них энергии высвобождается и используется клетками. Следовательно, дыхание — не просто движение газов: главное в нём именно получение энергии.

Дыхание происходит и днём, и ночью, потому что живые клетки постоянно выполняют работу и нуждаются в энергии. Освещение не является условием для дыхания, в отличие от фотосинтеза, которому необходим свет. Поэтому в темноте растение не перестаёт дышать. Меняется только то, что фотосинтез без света не идёт.

Кислород и углекислый газ перемещаются между растением и окружающей средой через устьица листьев, чечевички стеблей и поверхность корней. Чечевички — участки на стебле, через которые тоже могут проходить газы. Такой обмен возможен, потому что разные части растения соприкасаются с воздухом или почвой. Газы затем достигают живых клеток, где происходит дыхание.

Дыхание и фотосинтез не противоречат друг другу, хотя в них участвуют разные вещества и результат процессов противоположен. При фотосинтезе на свету растение образует органические вещества, используя углекислый газ и воду. При дыхании органические вещества расщепляются с использованием кислорода, и клетка получает энергию. Растению нужны оба процесса: один создаёт органические вещества, другой обеспечивает клеточную работу энергией.

Сравнение дыхания и фотосинтеза растений

Сначала сравни время протекания процессов и вещества, которые растение поглощает: так легче не перепутать их назначение. Затем посмотри, что образуется и что происходит с органическими веществами. Таблица показывает, почему дыхание и фотосинтез различаются, но оба необходимы растению.

Разбор задач

Задача 1. Ученик оставил растение в темноте на несколько часов. Продолжается ли в нём дыхание? Чтобы ответить, нужно различить дыхание и фотосинтез: эти процессы зависят от разных условий. Рассуждаем по шагам.

1. Дыхание идёт во всех живых клетках растения и обеспечивает их энергией.
2. Клеткам нужна энергия не только при свете, поэтому отсутствие освещения не останавливает дыхание.
3. В темноте фотосинтез не идёт, но из этого не следует, что прекратилось дыхание.

Ответ: да, растение продолжает дышать в темноте. Оно поглощает кислород и выделяет углекислый газ.

Задача 2. В опыте с проросшими семенами обнаружили уменьшение количества кислорода и появление углекислого газа. Объясните наблюдения. Важно связать оба изменения с одним процессом, а не рассматривать их отдельно. Используем известный состав газообмена при дыхании.

1. Проросшие семена живые, их клетки работают и нуждаются в энергии.
2. При дыхании клетки поглощают кислород, поэтому его количество в опыте уменьшается.
3. При расщеплении органических веществ образуется углекислый газ, который выделяется семенами.

Ответ: семена дышали: расходовали кислород и выделяли углекислый газ. Наблюдения подтверждают, что дыхание происходит и у прорастающих семян.

Задача 3. Сравните дыхание и фотосинтез по времени протекания, используемым веществам и результатам. Объясните, почему процессы не противоречат друг другу. Для решения удобно по очереди сопоставить условия, исходные вещества и итог каждого процесса. Так станет ясно, что процессы выполняют разные задачи.

1. Дыхание идёт постоянно, а фотосинтез — на свету.
2. При дыхании используются кислород и органические вещества; при фотосинтезе — углекислый газ и вода.
3. Дыхание даёт клеткам энергию, а фотосинтез создаёт органические вещества и выделяет кислород.

Ответ: процессы не противоречат друг другу, потому что фотосинтез создаёт органические вещества, а дыхание использует их для получения энергии. Днём растение может одновременно фотосинтезировать и дышать.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что растение дышит только ночью. Так думают, потому что фотосинтез заметно связан с освещением, и его могут путать с дыханием. Проверь себя: дыханию свет не нужен, поэтому оно идёт и днём, и ночью.

Ошибка: путать дыхание с фотосинтезом. Их легко смешать, поскольку оба процесса связаны с газами и происходят в растении. Но при фотосинтезе органические вещества образуются, а при дыхании расщепляются; вспомни, какой процесс создаёт запасы, а какой даёт энергию.

Ошибка: утверждать, что растение поглощает только углекислый газ. Такое представление возникает, если помнить только о фотосинтезе. При дыхании поглощается кислород и выделяется углекислый газ, а проверить ответ можно, отдельно назвав газы для каждого процесса.

Ошибка: думать, что дышат только листья. Листья заметны и содержат устьица, поэтому их иногда считают единственной дышащей частью. Однако дыхание идёт во всех живых клетках, в том числе в корнях и стеблях; проверь себя, задав вопрос, нуждаются ли эти органы в энергии.

Связь с другими темами

Для понимания дыхания нужно знать, что растение состоит из клеток и при фотосинтезе образует органические вещества. Эта тема связана с изучением фотосинтеза и обмена веществ у живых организмов: процессы показывают, как вещества превращаются и используются клетками. Знание о дыхании помогает объяснить, почему семена прорастают, а растения растут и нуждаются в подходящих условиях жизни.

Что запомнить

• Растения дышат постоянно — днём и ночью.
• Дыхание происходит во всех живых клетках растения.
• Для дыхания клетки используют кислород и органические вещества.
• При дыхании выделяются углекислый газ, вода и энергия.
• Газообмен у растения происходит через устьица, чечевички и поверхность корней.
• Дыхание и фотосинтез — разные процессы.