В ходе дыхания растения потребляют. Дыхание и питание растений

Может происходить благодаря совершенно разным, подходящим для данных условий обитания системам. Это могут быть устьица и чечевички – специальные органы, способные получать и усваивать кислород напрямую из окружающего воздуха и служащие для газообмена между всеми органами и окружающей средой. Дышат растения и корнями, поглощающая жизненно необходимый газ в условиях заболоченной местности. У большелистных растений, а также у тропических видов в процессе поглощения газа участвует вся живая поверхность сразу, всеми частями и те растения, которые растут в воде.

Процесс дыхания

Известно, что в процессе самого дыхания образуются два главных вещества: углекислый газ, выпускаемый в атмосферу, и обыкновенная вода, аккумулируемая самим растением. Вся энергия, сопровождающая подобную реакцию распада органических составляющих на более простые, идет на становление и поддержание нормального уровня жизнедеятельности растения, дальнейший рост и активное развитие его ветвей, корней и плодов.

Не стоит путать дыхание и сложный процесс фотосинтеза. Эти явления абсолютно противоположны. Если первый проходит с непосредственным поглощением кислорода всеми имеющимися элементами растения и активным выделением энергии и углекислого газа, то второй скорее наоборот использует энергию солнца, газ и воду для создания особо сложных веществ, таких как, например, сахар и газ кислород.

Особенности дыхательного процесса

В почве растения дышат корнями, при этом выделяется не газ, а углекислота. Любопытно, что луковичные растения ведут более активный процесс поглощения кислорода, чем растения с корнями, однако это вовсе не значит, что, к примеру, декоративные комнатные луковичные растения поглотят весь кислород в комнате. Они не только дышат, но и «выдыхают».

Сама интенсивность дыхания живых растений конечно же не сравнима с дыханием и напрямую зависит от возраста и текущей потребности. Так особенно молодым, быстро побегам для роста всех клеток и дальнейшего образования цветов кислорода требуется, безусловно, больше, нежели отцветшим и пожелтевшим растениям, готовящимся уйти в своеобразную зимнюю спячку, замедлив все биологические процессы. Важно отметить, что дыхание цветов гораздо интенсивнее, нежели дыхание листьев того же растения, которые, в свою очередь, более активны в этом процессе по сравнению с обычными стеблями и плодами.

Опытным путем доказано, что дыхание напрямую зависит от уровня сложившихся температур и усиливается с ростом столбика термометра. Свет также способствует увеличению уровня углеводов, тех соединений, которые становятся активными участниками системы поглощения кислорода. Высшие растения наделены особой способностью бескислородного, анаэробного процесса, происходящего с задействованием всего внутреннего потенциала живого существа, с использованием реакций распада органических соединений.

Дыхание растений и животных по биологии - процесс уникальный и универсальный. Оно выступает как неотъемлемое свойство любого организма, населяющего Землю. Рассмотрим далее, как происходит дыхание растений.

Биология

Жизнь организмов, как и любое проявление их деятельности, непосредственно связаны с расходом энергии. Дыхание растений, питание, органы, фотосинтез, передвижение и поглощение воды и необходимых соединений, а также многие функции связаны с непрерывным удовлетворением необходимых потребностей. Организмам требуется энергия. Она поступает от потребляемых питательных соединений. Кроме этого, организму нужны пластические вещества, служащие в качестве строительного материала для клеток. Распад этих соединений, который происходит в процессе дыхания, сопровождается высвобождением энергии. Она и обеспечивает удовлетворение жизненно-важных потребностей.

Рост и дыхание растений

Эти два процесса тесно связаны друг с другом. Полноценное дыхание растений обеспечивает активное развитие организма. Сам процесс представлен в виде сложной системы, включающей множество сопряженных окислительно-восстановительных реакций. В ходе них изменяется химическая природа органических соединений и используется присутствующая в них энергия.

Общая характеристика

Клеточное дыхание растений - окислительный процесс, происходящий с участием кислорода. В ходе него происходит распад соединений, который сопровождается образованием химически активных продуктов и высвобождением энергии. Суммарное уравнение всего процесса выглядит так:

С6Н12О6 + 602 > 6С02 + 6Н20 + 2875 кДж/моль

Далеко не вся энергия, которая высвобождается, может использоваться для обеспечения процессов жизнедеятельности. Организму необходима в основном та ее часть, которая сосредотачивается в АТФ. Во многих случаях синтезу аденозинтрифосфата предшествует формирование разности электрозарядов на мембране. Этот процесс связан с отличиями в концентрации водородных ионов по разные ее стороны. По современным данным не только аденозинтрифосфат, но и протонный градиент выступает источником энергии для обеспечения жизнедеятельности клетки. Обе формы могут использоваться для активации процессов синтеза, поступления, перемещения питательных соединений и воды, формирования разности потенциалов между внешней средой и цитоплазмой. Энергия, которая не накапливается в АТФ и протонном градиенте, в большей степени рассеивается в виде света или тепла. Она является бесполезной для организма.

Зачем нужен этот процесс?

Какое значение имеет дыхание у растений? Этот процесс считается центральным в жизнедеятельности организма. Энергия, которая выделяется при дыхании, используется для роста и поддержания в активном состоянии уже развитых частей растения. Однако это далеко не все моменты, определяющие важность этого процесса. Рассмотрим, в чем основная роль дыхания растений. Этот процесс, как выше было сказано, представляет собой сложную окислительно-восстановительную реакцию. Она проходит в несколько этапов. На промежуточных стадиях происходит образование органических соединений. Впоследствии они используются в разных метаболических реакциях. Среди промежуточных соединений можно выделить пентозы и органические кислоты. Дыхание растений, таким образом, - это источник множества метаболитов. Из суммарного уравнения видно, что в ходе этого процесса образуется также и вода. В условиях обезвоживания она может спасти организм от гибели. В суммарном виде дыхание противоположно фотосинтезу. Однако в ряде случаев эти процессы дополняют друг друга. Они способствуют поставке и энергетических эквивалентов, и метаболитов. В некоторых случаях при выделении энергии в виде тепла, дыхание растений приводит к бесполезной утрате сухого вещества. Поэтому далеко не всегда увеличение интенсивности этого процесса полезно для организма.

Особенности

Дыхание растений осуществляется круглосуточно. В ходе этого процесса организмы поглощают кислород из атмосферы. Кроме этого, они вдыхают О2, образованный у них вследствие фотосинтеза и имеющийся в межклетниках. В течение дня кислород в основном поступает через устьица молодых побегов и листьев, чечевички стеблей, а также кожицу корней. Ночью практически у всех растений они прикрыты. В этот период для дыхания растения используют кислород, который накопился межклетниках и образовался при фотосинтезе. Кислород, поступивший в клетки, окисляет органические сложные соединения, имеющиеся в них, преобразуя их в воду и углекислый газ. При этом происходит высвобождение энергии, затраченной на их формирование при фотосинтезе. Углекислый газ удаляется из организма через клеточную поверхность молодых корней, чечевички, устьица.

Опыты

Чтобы убедиться в том, что дыхание растений действительно происходит, можно следующим образом:

Как использовать полученные знания?

В процессе выращивания культурных насаждений почва уплотняется, а содержание в ней воздуха значительно снижается. Для улучшения течения процессов жизнедеятельности осуществляют рыхление грунта. От недостатка кислорода особенно страдают те растения, которые выращиваются на заболоченных (сильно увлажненных) почвах. Улучшение снабжения О2 достигается путем осушения земли. Негативным образом на процессе дыхания сказывается пыль, которая оседает на листьях. Твердые мелкие ее частицы забивают устьица, что значительно затрудняет поступление кислорода в листья. Кроме этого, вредное воздействие оказывают и примеси, которые попадают в воздух при сжигании на промышленных предприятиях разного вида топлива. В этой связи при озеленении городской территории, как правило, высаживают деревья, устойчивые к запыленности. К ним, например, относят конский каштан, липу, черемуху, тополь. В процессе хранения зерна особое внимание следует уделять их влажности. Дело в том, что при повышении ее уровня усиливается интенсивность дыхания. Это, в свою очередь, способствует тому, что семена начинают сильно разогреваться выделяющимся теплом. Это, в свою очередь, негативно сказывается на зародышах - они погибают. Во избежание таких последствий семена, которые закладываются на хранение, должны быть сухими. Само же помещение необходимо хорошо проветривать.

Заключение

Таким образом, дыхание растений имеет огромное значение для обеспечения нормального их развития на любой стадии. Без этого процесса невозможно не только обеспечение нормальной жизнедеятельности организма, но и формирование всех его участков. В ходе дыхания образуются важнейшие соединения, без которых существование растения невозможно. Этот сложный, многоэтапный процесс является центральным звеном во всей жизни любого организма. Знания об этом способствуют обеспечению надлежащих условий выращивания и хранения культурных растений, достижению высокой урожайности зерновых и прочих сельскохозяйственных насаждений. Известно, что при дыхании выделяется тепло. Возле некоторых культур температура воздуха может повышаться более чем на 10 градусов. Такое свойство используется человеком в разных целях.

Дыхание - один из важнейших физиологических процессов обмена веществ у растений, в результате которого происходит поглощение кислорода и окисление органического вещества с выделением углекислого газа. Дышат все живые органы, клетки и ткани растения. При дыхании выделяется энергия, за счет которой идут многие физиологические процессы. Часть энергии, не используемая растением, выделяется в виде тепла. В нормальных условиях основным дыхательным материалом являются углеводы (сахара).

Представление о начальных и конечных продуктах обмена при дыхании дает основное уравнение дыхания: C6 H12 O6 + 6*O2 = 6*CO2 + 6*H2O + + 674 ккал (сахар + кислород = углекислый газ + вода). Как видно из этого уравнения, в процессе дыхания образуется вода. Исследования показали, что в крайних условиях обезвоживания растение может использовать эту воду и предохранить себя от гибели.

Доступ кислорода ко всем органам растения - одно из основных условий дыхания. При его недостатке растение может некоторое время дышать за счет кислорода, извлекаемого из воды и Сахаров самого растения. Однако такое анаэробное дыхание возможно лишь короткое время.

При длительном недостатке кислорода растение погибает. При плохой обработке почвы или на переувлажненных почвах корням растений не хватает воздуха, а следовательно, кислорода. Кислородное голодание корневой системы замедляет поглощение воды из почвы и ее передвижение в растении. Поэтому при застое воды на отдельных участках поля большинство растений погибает. Многие дикорастущие болотные и водные растения имеют специальные приспособления для обеспечения корней кислородом. Это система межклеточных полостей, наполненных воздухом, или специальная воздухоносная ткань (аэренхима) в коре, например у тростника. У некоторых болотных тропических растений есть специальные воздушные корни.

Об интенсивности процесса дыхания судят по количеству выделяемого углекислого газа или поглощенного кислорода. Дыхание идет более интенсивно в молодом растущем растении, с возрастом интенсивность его снижается. Листья дышат интенсивнее стеблей и корней. Во время цветения повышается дыхание у цветков и снижается в других органах растения. Оно резко возрастает во время созревания плодов.

Теневыносливые растения дышат слабее светолюбивых. Для высокогорных растений характерна повышенная интенсивность дыхания. Очень активно дыхание плесневых грибов, бактерий.

На интенсивность дыхания сильно влияет температура воздуха: оно усиливается при повышении температуры с 5 до 40°, а затем резко падает. Дыхание снижается при понижении температуры, однако у зимующих растений его можно обнаружить даже при -20°. При понижении температуры до 3-5° дыхание замедляется, а это позволяет при хранении урожая сберечь тысячи тонн органического вещества, расходуемого на дыхание. Механическое повреждение растения усиливает дыхание.

Дыхание снижается при повышении содержания углекислого газа в воздухе. Этим пользуются при хранении фруктов и винограда, а также при закладке силоса, сенажа, накачивая в хранилища углекислый газ. Будучи тяжелее воздуха, углекислый газ вытесняет его из силосной и сенажной массы, подавляет дыхание, не дает консервируемой массе разогреваться и хорошо сохраняет ее.

Дыхание растений- представляет процесс, соответствующий дыханию животных. Растение поглощает атмосферный кислород, а последний воздействует на органические соединения их тела таким образом, что в результате появляются вода и углекислота. Вода остается внутри растения, а углекислота выделяется в окружающую среду. При этом происходит уничтожение, трата органического вещества; следовательно, Д. прямо противоположно процессу ассимиляции углерода. До известной степени его можно уподобить окислению и горению вещества.

Наиболее простой механизм обмена газами у водорослей, которые не имеют тканей и органов, а воздух непосредственно проникает в каждую клетку. У мхов, папоротников, голосеменных и покрытосеменных воздух проходит более сложный путь. Через устьица он поступает в межклетники, которые пронизывают все растения, а оттуда - в клетки.
У наземных растений устьица, как правило, расположены на нижней стороне листа, а у живущих в воде - на верхней, так как нижней стороной он лежит на поверхности воды. Поступление воздуха в листья регулируется периодическим открыванием и закрыванием устьиц.

Внутрь стволов деревьев и кустарников, покрытых толстой пробкой или корой, воздух поступает через отверстия - чечевички. Хорошо видны чечевички у березы, они крупные (до 15 см) и имеют вид узких темных поперечных полосок.

У ряда болотных растений затруднено поступление воздуха в корни, так как в насыщенной влагой почве мало воздуха. У этих растений сформировались приспособления, обеспечивающие нормальный газообмен. Так, у некоторых растений образовались дыхательные корни, которые выступают над поверхностью воды, например у растений мангровых лесов.
Процесс дыхания связан с непрерывным потреблением кислорода клетками и тканями растений и осуществляется при участии различных ферментов. Вначале сложные органические вещества (белки, жиры, углеводы) под действием ферментов распадаются на более простые, которые при участии кислорода расщепляются до конца, т.е. до образования углекислого газа и воды. При этом освобождается энергия, которая используется растением (а также любым живым организмом) на процессы жизнедеятельности: поглощение из почвы воды и минеральных веществ, их передвижение, рост, развитие, размножение.

В освобождении энергии, заключенной в органических веществах, состоит главное значение дыхания. По существу, при дыхании освобождается солнечная энергия, которую растение использовало в процессе фотосинтеза на образование органических веществ и таким путем запасло ее. В процессе дыхания окисление сложных органических веществ до углекислого газа и воды происходит постепенно и энергия освобождается небольшими порциями. Если бы энергия освобождалась вся сразу, тогда клетка сгорела бы.

Дыхание, подобно другим процессам жизнедеятельности, зависит от факторов среды: температуры, влажности, содержания кислорода, степени освещенности и др. Для протекания процессов дыхания требуются определенные температурные условия, причем они разные у каждого вида растений и его органов. У большинства растений для дыхания наиболее благоприятна температура 25 - 30°С. У некоторых видов растений дыхание происходит и при отрицательных температурах, хотя этот процесс протекает очень слабо. Например, почки лиственных и иглы хвойных деревьев дышат и при температуре - 20 - 25°С. У арктических растений даже при низких температурах интенсивность дыхания высокая.
Наиболее интенсивно дышат молодые органы и ткани растений, находящиеся в состоянии активного роста. Цветение и плодоношение сопровождаются усилением дыхания развивающихся цветков и плодов, что связано с образованием новых органов и тканей, обладающих высоким уровнем обмена веществ.

Интенсивность дыхания растений зависит от содержания воды в клетках.

Чем меньше воды в клетках, тем слабее идет в них дыхание. Очень слабо дышат сухие семена. С увеличением влажности дыхание семян возрастает в сотни и тысячи раз. Это отрицательно сказывается на хранении семян, так как они сильно разогреваются и погибают. Повышение интенсивности дыхания имеет огромное биологические значение для прорастания семян, поскольку усиление дыхания сопровождается освобождением большого количества энергии, необходимой для роста и развития зародыша.

На дыхание растений влияет содержание кислорода в окружающей среде. Угнетение дыхания начинается при уменьшении содержания кислорода до 5%. Недостаток кислорода испытывают подземные органы (корни и корневища) растений, обитающих на заболоченных и глинистых почвах.

Густая растительность. Фото: Mike Baird

В растениеводстве применяются различные агротехнические приемы для улучшения дыхания корней. Так, проводят комплексную обработку посевов машинами, чтобы сократить число обработок и уменьшить уплотненность почвы. Специальными культиваторами почву рыхлят и таким путем улучшают доступ воздуха к корням, при этом срезают сорняки, подкармливают культурные растения. Сильно увлажненные земли осушают, создают дренаж.
На дыхание растений влияет и свет, хотя дышат они днем и ночью, на свету и в темноте. Свет вызывает повышение температуры растения, отчего дыхание его усиливается. У светолюбивых растений дыхание более интенсивное, чем у теневыносливых.
Изменения в окружающей среде, связанные с деятельностью человека, также воздействуют на дыхание растений. Отрицательно влияют на дыхание вредные примеси, пыль, выделяемые промышленными предприятиями.

Аэробное дыхание

Аэробное дыхание – это окислительный процесс, в ходе которого расходуется кислород. При дыхании субстрат без остатка расщепляется до бедных энергией неорганических веществ с высоким выходом энергии. Важнейшими субстратами для дыхания служат углеводы. Кроме того, при дыхании могут расходоваться жиры и белки.

Аэробное дыхание включает два основных этапа:
- бескислородный, в процессе, которого происходит постепенное расщепление субстрата с высвобождением атомов водорода и связыванием с коферментами (переносчиками типа НАД и ФАД);
- кислородный, в ходе которого происходит дальнейшее отщепление атомов водорода от производных дыхательного субстрата и постепенное окисление атомов водорода в результате переноса их электронов на кислород.
На первом этапе вначале высокомолекулярные органические вещества (полисахариды, липиды, белки, нуклеиновые кислоты и др.) под действием ферментов расщепляются на более простые соединения (глюкозу, высшие карбоновые кислоты, глицерол, аминокислоты, нуклеотиды и т.п.) Этот процесс происходит в цитоплазме клеток и сопровождается выделением небольшого количества энергии, которая рассеивается в виде тепла. Далее происходит ферментативное расщепление простых органических соединений.

Анаэробное дыхание

Анаэробное дыхание. Некоторые микроорганизмы способны использовать для окисления органических или неорганических веществ не молекулярный кислород, а другие окисленные соединения, например, соли азотной, серной и угольной кислот, превращающиеся при этом в более восстановленные соединения. Процессы идут в анаэробных условиях, и их называют анаэробным дыханием.
У микроорганизмов, осуществляющих такое дыхание, конечным акцептором электронов будет не кислород а неорганическое соединения – нитриты, сульфаты и карбонаты. Таким образом, различия между аэробным и анаэробным дыханием заключается в природе конечного акцептора электронов.



>>Дыхание листа

§ 28. Дыхание листа

Органические вещества из неорганических зеленое растение образует только на свету. Эти вещества используются растениями для питания. Но растения не только питаются. Они дышат, как все живые существа. Дыхание происходит непрерывно днем и ночью. Дышат все органы растения. Растения дышат кислородом, а выделяют углекислый газ, как животные и человек.

Убедиться в том, что растение дышит, позволяет опыт. Возьмем веточку какого-либо растения, на которой не меньше 10-12 листьев. Взамен веточки можно взять несколько листьев герани или примулы с длинными черешками. Веточку или поставим в стакан с водой. Стакан установим на тарелке, рядом с которой поставим другой стакан с прозрачной известковой водой. Затем все это закроем стеклянным колпаком или большой стеклянной банкой и поместим в темный шкаф 55 . В темноте растения, как вы уже знаете, не могут выделять кислород. В темном шкафу листья растений будут только дышать, а значит, поглощать кислород и выделять углекислый газ. От углекислого газа, выделяемого листьями, налитая в стакан известковая вода помутнеет. Дыхание листьев не прекращается и на свету, так как растения, как животные и человек, дышат круглые сутки - и на свету, и в темноте.

Значит, на свету в растении протекают два противоположных процесса. Один процесс - фотосинтез , другой - дыхание. Во время фотосинтеза создаются органические вещества из неорганических и поглощается энергия солнечного света. Во время дыхания в растении расходуются органические вещества, а энергия, необходимая для жизнедеятельности, освобождается. На свету в процессе фотосинтеза растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Вместе с углекислым газом растения на свету поглощают из окружающего воздуха и кислород, необходимый растениям для дыхания, но в гораздо меньших количествах, чем выделяют при образовании сахара. Углекислого газа при фотосинтезе растения поглощают гораздо больше, чем выделяют его при дыхании. Декоративные растения в комнате при хорошем освещении выделяют днем значительно больше кислорода, чем поглощают его в темноте ночью.

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки