Днем и ночью. Дыхание растений
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
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.
Красоту природы составляют растения, деревья, цветы, трава. Без всего этого просто невозможно было бы существовать, ведь растения выделяют кислород, который нам нужен для дыхания. Но, как бы нелепо это не звучало, растения тоже дышат. Давайте разберемся, а как дышат растения.
Как происходит дыхание растений
Дыхание растений охватывает все его части – стебли, листья, корни, плоды, цветки. Также как человек и животные растения дышат кислородом, поглощая его вместе с углекислым газом из воздуха. Во время дыхания растения тратят углеводы, которые образуются во время фотосинтеза. Фотосинтез же, это процесс, в процессе выполнения которого образуются органические вещества, присущ он только зеленым растениям. Органические вещества образуются из воды, элементов питания, подаваемые корнями, из солнечной энергии или света, а также углекислого газа, который поглощается из воздуха. Данная фотосинтетическая деятельность протекает в естественных условиях только в светлое время суток, в оставшееся же время все накопленные продукты отходят из листьев и другие части растения. Продуктами процесса фотосинтеза являются углеводы (крахмал и сахар), а также белки. Влияние на фотосинтез оказывают температура, воздух, вода и прочие факторы.
Дыхание считается противоположным фотосинтезу процессом. Его особенностью является непрерывность в течение всех суток. Интересно, а с помощью чего дышат растения? Основным дыхательным веществом является сахар, при его недостатке распаду подвергаются органические кислоты, жиры, белки. Дыхание влияет на процесс роста самым непосредственным образом. Химическая энергия, которая освобождается при дыхании, служит источником процесса образования новых органов растений. При нарушении процесса дыхания в корневой системе, это может грозить растению гибелью. Все это подтверждает единство фотосинтеза и дыхания в растительном организме.
Отвечая на вопрос, чем дышат растения, мы можем с точностью утверждать, что дыхание - это сложный биохимический процесс, в результате которого растения поглощают углекислый газ при помощи устьиц на листьях, через них же они выделяют кислород.
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.
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.