Как дышат деревья что выделяют. Как дышат растения. Ресурсное обеспечение проекта

Все растения на нашей замечательной планете выделяют кислород: деревья на вашей улице, водоросли в парковом пруду, маленький кактус на вашем окне... На суше этот процесс незаметен: мы не видим, как растения выделяют кислород, так же как мы не видим его, когда вдыхаем. Но под водой можно заметить, как над водорослями появляются крошечные пузырьки. Благодаря растениям кислород составляет более 1/5 атмосферы Земли - идеальное соотношение для нашего дыхания. В XVII веке ученые начали понимать, что растения выделяют кислород. Вначале они удивлялись, откуда брался кислород в воздухе, ведь, по их предположениям, атмосфера должна была его терять. В конце концов, день и ночь во многих местах на планете горит огонь, сжигая при этом кислород. Миллиарды животных вдыхают кислород, используют его и выдыхают затем углекислый газ. Почему в воздухе не увеличивается процент углекислого газа? И почему кислород еще до сих пор не исчез?

Некоторые ученые заметили, что свеча в маленьком закрытом пространстве со временем, израсходовав весь кислород, затухает. Однако она снова разгорается, если некоторое время в этом пространстве подержать живое зеленое растение. Стало очевидным, что растения выделяют кислород. Но, как и почему?

Вот как все происходит. Зеленые растения используют энергию солнца для производства пищи для себя - сахара. Для выработки сахаров и крахмала они берут воду из почвы и углекислый газ из воздуха. Другими словами, кислород высвобождается, когда растения питаются, то есть он является таким же побочным продуктом на фабрике по производству пищи для растений, как и приятный аромат в пекарне во время приготовления хлеба.

Зеленый цвет в листьях растений - важнейшая составляющая этого необыкновенного процесса, поскольку это цвет пигмента хлорофилла. Помните воду, которую растения всасывают из почвы? Каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Хлорофилл в листьях растений использует энергию солнечного света для расщепления молекул воды, отделения водорода от кислорода.

Некоторые атомы вновь «склеиваются» вместе, опять превращаясь в воду. При этом высвобождается гораздо больше энергии, чем нужно растению; растение использует энергию для производства вещества, называемого АТФ (аденозинтрифосфат). АТФ забирает углерод из углекислого газа и водород из расщепленной воды, превращая все это в сахара - пищу для растений! Кислород из расщепленной воды просто остается в воздухе. Таким образом, атмосфера Земли постоянно обогащается кислородом, потому что растения любят сладкое. Весь этот процесс называется фотосинтезом - в переводе с греческого, это означает «соединять при свете».

Ночью, когда света нет, растения ведут себя подобно людям - потребляют кислород из воздуха, выделяя углекислый газ. При дневном свете растения также «вдыхают» немного кислорода, но в основном в них протекает процесс фотосинтеза, в ходе которого выделяется намного больше кислорода, чем они потребляют.

Фотосинтез, обогащающий атмосферу кислородом, и дыхание животных, насыщающее ее углекислым газом, уравновешивают друг друга. Но с XIX века уровень содержания углекислого газа начал быстро расти. Поскольку углекислый газ поглощает солнечное тепло, все большие опасения вызывает «парниковый эффект», в результате которого средние температуры на Земле повышаются. А ведь даже незначительное их повышение может вызвать засухи, увеличить площади пустынь, что повлечет за собой уменьшение количества продовольствия на Земле.

Установлено, что биохимические реакции, протекающие в организме человека и животных, одинаковы. Дышат ли растения? В ходе многих экспериментов на этот вопрос ученые дали положительный ответ.

Кислород необходим для окисления органических веществ. При этом происходит высвобождение энергии, которая заключена в молекулах. Но если у человека есть рот, легкие, нос, через которые поступает кислород в организм, как дышат растения? Об этом далее в статье.

Общие сведения

В древние времена была лишена кислорода. Однако было довольно много. В процессе эволюции у растений выработалась способность к его поглощению. В результате энергия солнечного света преобразовывалась в а в атмосферу выделялся кислород, что дало жизнь другим организмам. Одним из первых экспериментов, в ходе которого было выяснено, как дышат растения, был опыт со свеклой и капустой. Сначала культуры выращивались на открытом воздухе. Затем половину из них поместили в камеру, где содержание кислорода было около 2.5%. Другая часть осталась на воздухе, в котором О 2 было

21%. Освещение и тех, и других осуществлялось круглосуточно. Предполагалось, что растения, помещенные в камеру, погибнут без кислорода. Однако спустя шесть дней их вес был значительно выше, чем у тех, которые остались на воздухе. Как дышат растения без кислорода? Об этом далее.

Как дышат растения на свету и в темноте?

Дело в том, что представители флоры способны очень эффективно использовать солнечную энергию. При наступлении темноты происходит в некотором роде "переключение" с одного источника на другой. Как дышат растения на свету и в темноте? При поступлении солнечной энергии происходит синтезирование органических веществ. При наступлении темноты происходит процесс окисления соединений. В последнем случае говорят о "темновом" дыхании, а в первом - о "световом". Способность к такому переключению позволяет экономить внутренние энергетические резервы. Но представители флоры дышат и на свету, однако этот процесс не приносит им пользы. Поглощая углекислый газ. Он является основной их пищей. В связи с этим рост несколько замедляется. Есть, однако, и такие представители флоры, которым свет не мешает развиваться. Светового дыхания, например, нет у и кукурузы.

Причины развития светового дыхания

Началом, как предполагают ученые, стал симбиоз фотосинтезирующих примитивных организмов с нефотосинтезирующими. Под симбиозом понимают взаимное участие в процессах, которое полезно обеим сторонам. Жившие в воде маленькие фотосинтетики поглощали из окружающей среды углекислый газ, выделяя при этом кислород. Если бы дышащих, поглощающих О 2 организмов в среде не было, то для фотосинтетиков создались бы невыносимые условия. Но в процессе эволюции выжили и те представители органического мира, которые были чем-то полезны и для нефотосинтетиков.

Одним из соединений, которое образуется при фотосинтезе, является гликолевая кислота. Это вещество выделяется и некоторыми современными водорослями. В результате нефотосинтетики получали от фотосинтетиков гликолевую кислоту. Это, в свою очередь, способствовало усилению потребления кислорода для окисления соединения.

Вывод

Гликолевая кислота - это то самое вещество, которое в процессе нескольких биохимических реакций окисляется и образует углекислый газ.

Соответственно, можно сделать вывод, что чем больше в воздухе кислорода, тем больше формируется гликолевой кислоты. Это обеспечивает большую интенсивность светового дыхания. В результате в среду выделяется большее количество углекислого газа. Ученые предполагают, что по аналогичному принципу вырабатывалась у растений и способность к регулированию светового дыхания в соответствии с уровнем углекислого газа в воздухе. Организмы не только поглощали из окружающей среды кислород, губительный для фотосинтетиков, но и выделяли углекислый газ, который им был необходим.

Эксперименты

Можно посмотреть на практике, как дышат растения. 6 класс школьной программы по биологии очень подробно освещает этот вопрос. Для наблюдения за процессом можно взять лист комнатного цветка. Кроме того, потребуется лупа, прозрачная емкость, наполненная водой, коктейльная трубочка. Опыт, доказывающий, что растения дышат, позволяет не только понять ход процесса, но и образца в кислороде. На срезе листа можно увидеть небольшие отверстия. Часть образца погружается в воду, при этом отмечается выделение пузырьков. Есть еще один способ посмотреть, как дышат растения. Для этого следует взять бутылку, налить в нее воды, оставив незаполненной примерно на два-три сантиметра. Лист на длинном стебельке вставляется так, чтобы его кончик погрузился в жидкость. Отверстие бутылки плотно замазывают пластилином (вместо пробки). В нем делается отверстие для соломинки, которую вставляют так, чтобы она не касалась воды. Через соломинку следует отсосать из бутылки воздух. Из стебля, погруженного в воду, начнут выделяться пузырьки.

Процессы дыхания в тканях листа протекают постоянно – как днём, так и ночью. В противоположность дыханию световая фаза фотосинтеза, во время которой происходит выделение кислорода, протекает, как правило, только днём, на свету. Эти процессы связаны с газообменом, который регулируется работой устьиц. При фотосинтезе из внешних неорганических веществ (углекислого газа и воды) создаются органические вещества, при этом поглощается энергия света и выделяется кислород. В процессе дыхания, наоборот, органические вещества расходуются, запасается энергия, которая необходима для жизнедеятельности, поглощается кислород, а выделяются углекислый газ и вода. Газовый баланс растения можно представить так: растения поглощают больше углекислого газа, чем выделяют, и выделяют больше кислорода, чем потребляют.

NB! Растения не дышат углекислым газом, они используют углекислый газ для фотосинтеза. Растения дышат кислородом. Они вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ.
Животные, точно также как и растения дышат кислородом. Однако, в отличие от растений, животные не способны к фотосинтезу, то есть они неспособны выделять кислород. Таким образом, животные потребляют кислород, а выделяют углекислый газ.
Наглядной демонстрацией описанных фактов, являются опыты, проведённые английским учёным Джозефом Пристли в 1771. Суть опыта заключалась в следующем: двух мышей помещали под колпаки, но под один из колпаков также помещали растение. Та мышь, которая была под колпаком без растения, погибала, тогда как мышь в колпаке с растением оставалась жить. Растение вырабатывает кислород в результате фотосинтеза, который необходим мыши для дыхания.

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.