Чем дышат цветы. Как растения дышат? Газообмен с внешней средой

Как известно, растения, как и любые другие живые организмы, непрерывно дышат. С этой целью им просто необходим кислород. В кислороде нуждаются как одноклеточные, так и многоклеточные растения. Он принимает участие в процессах жизненных функций тканей, клеток и органов растения.

Большая часть растений поглощает кислород из воздуха сквозь устьица и чечевицы. Водные растения получают его из водной среды всем телом. Определенные виды растений, которые растут в топких местах, обладают особыми дыхательными корнями, получающие кислород из воздуха.

Дыхание – это очень сложный процесс, который происходит в клетках живых организмов, в процессе, которого при разложении органических веществ, происходит выделение энергии, необходимой для процессов жизненных функций организма. Главной органической субстанцией, принимающей участие в процессе дыхания, являются углеводы. Частота дыхания у растений обусловлена количеством углеводов, аккумулированных росточками на свету.

Проще говоря, дыхание является протекающим процессом, с участием кислорода, разложения органических питательных субстанций до неорганических(воды и углекислого газа), который сопровождается выделение энергии, используемой растениями для жизненных функций.

Дыхание – это противоположный процесс фотосинтезу. Процесс дыхания тесно связан с постоянным поглощением кислорода, как днем, так и ночью. Особо интенсивно идет процесс дыхания в молодых органах и тканях растения. Частота дыхания предопределена необходимостью роста и развития растений. Большая часть кислорода приходится на зоны деления и развитие клеток. Формирование, а также урон, в особенности обрывание органов, сопровождается учащенным дыханием у растений. После окончания роста, с пожелтением листьев и, особенно в зимний период, частота дыхания значительно снижается, но ни в коем случае не прекращается. Дыхание является непременным условием жизни и развития растений.

Чтобы жить, растению необходимо получать посредством удобрений и дыхания нужные ему вещества, а также энергию. Впитанные вещества в процессе превращений в тканях и клетках становятся веществами, из которых растения строят свое тело. Все преобразования веществ, которые протекают в организме растений, всегда сопровождаются расходом энергии. Зеленое растение, впитывая световую энергию, трансформирует ее в химическую и скапливает в сложных органических соединениях. В дыхательном процессе при распаде органических веществ данная энергия освобождается и применяется растением на превращение субстанций и процессов жизнедеятельности, которые протекают в клетках.

Дыхание и фотосинтез идут путем многочисленных последовательных химических воздействий, в которых одни вещества трансформируются в другие. Например, в процессе фотосинтеза из воды и углекислого газа образуется глюкоза, которая через некоторое время преобразовывается в крахмал, клетчатку, жиры и витамины. Это те вещества, которые необходимы растению для подкормки и скапливания энергии.

Весь процесс дыхания происходит в клетках растения. Он включает в себя два этапа, в процессе которых сложные органические вещества распадаются на простые, неорганические – воду и углекислый газ. На первом этапе при содействии белков, ускоряющих процесс, производится расщепление молекул глюкозы. В конечном результате из глюкозы формируются простые органические соединения, и выделяется небольшая часть энергии. Данный этап дыхательного процесса производиться в цитоплазме. На втором этапе простые органические вещества, которые образовались на первом этапе, вступая в реакцию с кислородом, окисляются, то есть образуют воду и углекислый газ. При этом вырабатывается очень много энергии. Второй этап дыхательного процесса происходит только лишь с взаимодействием кислорода в митохондриях.

Отсюда следует, что в дыхательном процессе происходит распад более сложных органических субстанций на более простые неорганические соединения – воду и углекислый газ. При этом растение обеспечивается энергией. Синхронно идет передача разных химических компонентов из одних соединений в другие. Такие превращения субстанций в растительном организме называют обменом веществ. Обмен веществ является одним из важных признаков жизнедеятельности. Он представляет собой совокупность происходящих в растительном организме разных химических преобразований, которые обеспечивают рост и развитие растения, его воспроизведение, а также непрерывный контакт с окружающей средой.

Обмен веществ объединяет все органы организма в единое целое. Вместе с тем, благодаря этому обмену веществ, организм соединяется с окружающей средой. Из нее растение впитывает необходимые вещества через корни и листья, после чего вырабатывает в окружающую среду продукты своей жизнедеятельности. Дыхательный процесс, как и питание, – основное условие для обмена веществ, а, следовательно, и жизни растения.

Даже биохимические реакции, протекающие в организме при дыхании, одинаковы у растений и животных. Но что такое дыхание и для чего нам кислород? Он нужен, чтобы окислять органические вещества, которые мы получаем с пищей. При окислении пищи освобождается энергия, заключенная в органических молекулах. То есть, дыхание необходимо для добывания энергии. Конечно, у растений нет ни рта, ни легких, они дышат не так, как люди. Но принцип одинаков – растения дышат, добывая кислород, чтобы получить энергию.

В древности в атмосфере Земли кислорода не было, зато углекислого газа было значительно больше. Растения и выработали у себя способность поглощать углекислый газ и, добывая энергию из солнечных , образовывать из него необходимые вещества. А в атмосферу они выделяли кислород, давший жизнь всему "дышащему миру". Ну а как же все происходит на опыте?

Ученые провели интересный опыт. Они выращивали капусту и свеклу сначала на воздухе. Затем поставили половину растений в камеру, в которой кислорода было всего 2,5%. Другая половина партии, контрольные растения, осталась на воздухе при 21% кислорода. И те и другие растения освещались круглосуточно. Можно подумать, что растения без кислорода погибнут, но это неправда. Через шесть суток они весили вдвое больше, чем контрольные!

Но как же так? Разве растения дышат без кислорода?.. Просто растения умеют очень эффективно использовать энергию солнечного света. А когда свет сменяется темнотой, растения переключаются с одного источника энергии на другой. На свету они синтезируют органические вещества, используя энергию света, а в темноте дышат, добывают энергию окислением веществ, образовавшихся на свету. Это дыхание называется темновым. Такое переключение позволяет растению экономить внутренние резервы, раз ему доступен солнечный свет – внешний источник энергии.

Однако растения дышат и на свету. Но это приносит им только вред. Поглощая кислород, они выделяют углекислый газ – основную свою пищу. Поэтому начинают медленнее расти. Правда растения без светового дыхания все-таки есть. Это кукуруза и сахарный тростник. Известно, как быстро и мощно они разрастаются.

О причине возникновения светового дыхания пока существуют лишь гипотезы. Ученые предполагают, что световое дыхание получило начало от симбиоза примитивных фотосинтезирующих организмов с нефотосинтезирующими, дышащими. Симбиоз – это взаимное воздействие, полезное обеим сторонам. Маленькие фотосинтетики, живущие в воде, поглощали из среды углекислый газ и выделяли кислород. Если бы в среде не было дышащих организмов, которые, наоборот, поглощали кислород и выделяли углекислый газ, то скоро условия жизни стали бы для фотосинтетиков невыносимыми. Поэтому выжили лишь те, которые, в свою очередь, были чем-то полезны для нефотосинтетиков. Одним из способов быть полезным могло служить выделение каких-нибудь веществ, которыми могли бы питаться нефотосинтетики. Таким веществом могла быть гликолевая кислота, одно из веществ, образующихся при фотосинтезе. Ее выделяют и некоторые современные водоросли. Таким образом, фотосинтетики "кормили" нефотосинтетиков гликолевой кислотой, чтобы те поглощали из среды кислород, окисляя гликолевую кислоту. Гликолевая кислота и есть то вещество, которое через несколько биохимических превращений окисляется в растениях с образованием углекислого газа при световом дыхании. Значит, чем больше в среде кислорода, тем больше образуется гликолевой кислоты, тем интенсивнее может протекать световое дыхание и тем больше углекислого газа, поглощенного при фотосинтезе, выделится опять в среду.

Вероятно, таким же образом разрабатывалась у растений и способность регулировать световое дыхание в соответствии с концентрацией углекислого газа. Дышащие организмы не только поглощали из среды кислород, нежелательный для фотосинтетиков, но и обогащали ее углекислым газом, необходимым для них.

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.

К некоторым вещам, которые существуют в окружающей среде, обыватель даже не присматривается, полагая их обычными, и не дает себе отчета, как устроено все это. Например, все ли помнят, каким образом дышат растения: цветы, деревья и травы?

Растения — это удивительные организмы, которые так же, как и человек не прекращают свою жизнедеятельность в любое время суток. Ночью так же, как и у людей, все функции становятся замедленными, однако дыхание не прекращается, как и у человека.

Дыхание

Любое растение потребляет при дыхании кислород и выдыхает углекислый газ. В этом отношении растения также очень похожи на человека. Дыхание требуется травам, цветам и деревьям для производства энергии, которая в дальнейшем трансформируется в питательную среду для растительных организмов.

Деревья и травы получают нужный им кислород через листву. Каждый листик при этом обладает защитной оболочкой, в которой присутствуют крохотные отверстия — устьица, которые нужны для газообмена.

В каждой клетке растения имеются особые приспособления, помогающие работать отверстиям для дыхания. Клетки для дыхания располагаются на нижней стороне листочков. Устройство дыхания всех растений гораздо проще, чем у человека, но она имеет не меньшую важность.

Также дыхание осуществляется через трещинки в коре и стебельках. При этом кислород, попадая в организм, начинает двигаться по тканям, растворяясь в жидкости, которая питает стенки клеток. Таким образом, кислород попадает непосредственно в клетки.

Дыхание помогает растениям расти, образуя новые побеги. Если дыхание растения будет нарушено, то оно погибнет. При дыхании растительные организмы тратят углеводы, образующиеся при фотосинтезе, который осуществляется в дневное время. Ведь только под солнцем могут вырабатываться те вещества, которые необходимы для жизнедеятельности зеленых организмов. В ночной период питательные жидкости и вещества распределяются по всем тканям, и растение выделяет в атмосферу кислород.

Польза

Растения в нашей жизни играют очень важную роль. Они очищают воздух от вредных примесей, насыщают его кислородом, способствуют сохранению уровня рек и водоемов. Одним словом — растительные организмы обеспечивают всему живому полноценное существование. Если исчезнут леса, кустарники, травы и цветы, то вместе с ними исчезнут и водоемы. Без чистого воздуха и воды не сможет существовать ни одно создание фауны, включая человека.

Продолжателей оказалось много. Они повторяли опыты Пристли, ставили свои и снова убеждались в способности растений очищать воздух.

Но вскоре ученые обнаружили еще одну особенность. Оказывается, растение очищает воздух днем, в присутствии солнечного света. Ночью оно прекращает эту работу.

Заметили, что на ночь не следует приносить в комнату много цветов. Будет тяжело дышать, потому что ночью растение забирает чистый воздух, или, как теперь говорят, поглощает кислород.

Тут мы должны будем немного задержаться. Нельзя продолжать рассказ о раскрытии тайн зеленого растения, не сказав о воздухе, в котором живет растение.

Еще в младших классах школы вам рассказывали о воздухе. Вы знаете, что это смесь газов: азота, кислорода, углекислого газа и некоторых других. Мы их не видим, потому что они бесцветны. Они не имеют ни запаха, ни вкуса. Но для науки это не было препятствием. Ученые изучили состав воздуха и даже вычислили, сколько какого газа в нем содержится. Больше всего в воздухе оказалось азота.

Ученые исследовали воздух, вдыхаемый живыми существами, и воздух выдыхаемый. И что же обнаружилось? Азота выдыхают столько же, сколько вдыхают. Следовательно, азот воздуха не используется организмом.

А вот кислорода в выдыхаемом воздухе почти нет. Вместо него появляется другой газ - углекислый.

Возьмите немного известковой воды и через стеклянную трубку подышите в воду - она замутится. Отчего это?

Так действует на известковую воду углекислый газ, который вы выдохнули.

Все живые существа выдыхают углекислый газ. А растения? Как дышат они? И дышат ли вообще?

Конечно, у растений нет особых органов дыхания - легких, как у нас с вами. Но ведь и человек дышит не только легкими, а еще и кожей.

Дыхание растения похоже на наше кожное.

Воздух входит в него и выходит обратно через маленькие отверстия в листьях. Их можно увидеть под микроскопом. Они называются устьицами.

Интересной способностью обладают эти устьица: они то широко раскрываются, то делаются узенькими щелочками, а иной раз и совсем закрываются. Через них-то и проникает воздух в растения; через них же из растения испаряется влага.

Растение, так же как и человек, использует для дыхания только кислород, а выдыхает углекислый газ.

Эти маленькие отверстия в листе - устьица - видны под микроскопом.

Вы можете проверить это. Проделайте такой опыт. Достаньте несколько листьев примулы и опустите черешками в воду.

Рядом с листьями поставьте немного известковой воды в стакане. Теперь закройте все это большой банкой и поставьте в темное место. Через некоторое время загляните в стакан с известковой водой - она замутилась.

Приготовьте в другом стакане еще немного известковой воды и опять, как в прошлый раз, через трубку подышите в нее. Она тоже замутится.

И вы и листья примулы выдохнули углекислый газ, поэтому известковая вода замутилась.

Но почему надо было ставить листья в темное место? Разве на свету листья бы не дышали? Нет, не в том дело.

На свету листья тоже дышат, но одновременно они выполняют другую работу, которая как бы заслоняет, не дает увидеть процесс дыхания.