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.
1) Растения дышат так же, как мы: во всех органах растений часть глюкозы, полученной при фотосинтезе, окисляется кислородом. При этом образуется энергия, необходимая для жизни, а так же углекислый газ.
2) Почему в спальню нельзя ставить много растений? Растения, стоящие в спальне, ночью не будут выделять кислород, потому что в темноте фотосинтез не происходит. Следовательно, ночью растения не питаются. А дышат растения все время – и днем, и ночью. При дыхании растения, как и мы, поглощают кислород и выделяют углекислый газ, поэтому спящему человеку будет душно.
3) Почему при избыточном поливе растение погибает? Если почву залить водой, то в ней не будет воздуха, корни растений не смогут дышать и погибнут (задохнутся).
Тесты
1. Сравните питание и дыхание растений с нашим
А) растения питаются и дышат так же, как мы
Б) растения питаются так же, как мы, а дышат по-другому
В) растения питаются по-другому, а дышат так же, как мы
Г) растения питаются и дышат по-другому
2. Где у растений происходит окисление глюкозы
Б) в корнях
В) во всех органах
Г) нигде, у растений не происходит окисление глюкозы
3. Где у растений происходит образование углекислого газа
А) в зеленых листьях на свету
Б) в корнях
В) во всех органах
Г) нигде, у растений не происходит образование углекислого газа
4. Когда происходит дыхание и фотосинтез растений
А) дыхание и фотосинтез происходят постоянно
Б) дыхание только днем, а фотосинтез постоянно
В) фотосинтез только днем, а дыхание постоянно
Г) фотосинтез только днем, а дыхание только ночью
5. Где происходит дыхание и фотосинтез растений
А) дыхание и фотосинтез происходят во всех органах растения
Б) дыхание и фотосинтез происходят только в листьях
В) фотосинтез только в листьях, а дыхание во всех органах
Г) фотосинтез только в листьях, а дыхание только в корнях
6. В листьях растений происходит
А) фотосинтез
Б) фотосинтез и дыхание
7. В корнях растений происходит
А) фотосинтез
Б) фотосинтез и дыхание
В) фотосинтез, дыхание и поглощение минеральных солей
Г) дыхание и поглощение минеральных солей
8. Во всех органах растений происходит
А) фотосинтез
Б) фотосинтез и дыхание
В) дыхание и поглощение минеральных солей
Г) дыхание
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.
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.
В одном из обсуждений в группе «ЦветНовторга» (https://vk.com/cvetnovtorg) возникли вопросы о дыхании растений. Ведь большинство думают, что растения только выделяют кислород и поглощают углекислый газ, а других ситуаций не бывает. Однако всё не так просто и бывают ещё и другие ситуации. Специально для наших читателей мы расскажем о дыхании у растений и что же необычного может быть в казалось бы такой простой вещи.
Фотосинтез это процесс превращения воды и углекислого газа под действием солнечных лучей в сахар и крахмал. При этом растения выделяют кислород. Данное явление всем хорошо известно и понятно. А растения ещё и просто дышат, так же как и человек. Это называется фотодыхание - стимулируемое светом выделение углекислого газа и поглощение кислорода у растений. Первым фотодыхание зафиксировал немецкий биохимик Отто Варбург в 1920 году.
Соответственно большинство растений днём вырабатывают кислород и поглощают углекислый газ, пока есть свет, а ночью поглощают кислород и выделяют углекислый газ, когда света нет. Однако для растений пустынь характерно совсем другое поведение под названием CAM-фотосинтез. В этом случае растения ночью вырабатывают кислород и поглощают углекислый газ, а днём поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Фотосинтез происходит днём. Такой метод предохраняет растения от излишней потери воды, повышает их устойчивость к засухе. К растениям использующим CAM-фотосинтез относят алоэ, ананас, кактусы, толстянку (денежное дерево).
Поэтому не стоит заводить вышеназванные растения дома для увеличения кислорода в квартире. Все эти растения родом из засушливых регионов и очень неохотно расстаются с водой и выделяют мало кислорода. Для этих целей гораздо лучше подходят растения-кондиционеры: антуриум, бегония, лаванда, мирт, плющ, розмарин и хлорофитум. Каждое из этих растений поглощает вредные бактерии и выделяет много кислорода.