Процес дихання у рослин

Дихання – це процес, який відбувається в клітинах будь-якого організму. Процес являє собою розпад органічних речовин на воду і вуглекислий газ під дією кисню. Додатково при цьому відзначається виділення енергії, потрібної для підтримки життєдіяльності рослини.

Поняття фотосинтезу

Всім клітинам потрібна енергія для забезпечення життєдіяльності. Вона утворюється при розщепленні органічних речовин в процесі дихання. Це розщеплення називається окисленням. Воно відбувається під впливом кисню, в результаті утворюються вода, вуглекислий газ і вільна енергія.

Живі організми повинні отримувати кисень, необхідний для окислення органічних речовин. Його вони отримують з повітря. Кінцевий продукт дихання виводиться згодом в навколишній простір.

Так дихають всі тварини і рослини. Але рослини, на відміну від тварин, ще й мають здатність виконувати фотосинтез. Він полягає в зворотному газообміні: рослинний організм поглинає вуглекислий газ з повітря, а замість нього виділяє кисень. Фотосинтез відбувається під дією світла в денний час доби. У темряві рослина отримує можливість дихати.

Відомо, що при фотосинтезі відбувається виділення кисню в набагато більшій кількості, ніж, ніж його обсяг, що поглинається для дихання. Тому вважається, що в загальній сумі в світлий час рослини виділяють кисень і поглинають вуглекислий газ. Ось по суті так коротко описаний процес фотосинтезу.

Особливості дихання рослин

У тварин для дихання існує спеціальна система, завдяки якій відбувається насичення киснем крові. Остання, своєю чергою, розносить його по всіх клітинах організму.

Вчені довели, що у рослин і мохів немає спеціальних органів для виконання такої функції, вони поглинають кисень всією поверхнею, більшою мірою листям. Дихання відбувається цілодобово з постійним утворенням вуглекислого газу. Але також клітинам рослин для нормального функціонування потрібен кисень.

Дихальні центри клітин – мітохондрії. Їх мають рослини і тварини.

Саме там проходить окислення органічних речовин. Процес супроводжується виділенням енергії. Причому вода залишається в клітині, а газ дифундує, тобто залишає клітину після чого може використовуватися у фотосинтезі.

Рослини від тварин відрізняються відсутністю спеціальних дихальних органів. Газообмін проходить через маленькі отвори, наявні в покривних тканинах:

Продихи мають клітини, що змінюють тургор (наповненість водою). Вони можуть закривати устьову щілину, мета якої здійснювати газообмін і випаровування води листям.

Дихання йде поступово, розпадаючись на кінцеві продукти. А перед цим відбувається безліч реакцій, в результаті яких утворюються і знову розпадаються органічні кислоти.

Дихальний процес і фотосинтез протилежні один одному, в органах рослин вони слідують один за іншим. Фотосинтез – це спосіб харчування. В його ході утворюються речовини, що містять енергію, яка отримана у вигляді світла. Дихання – це спосіб звільнення енергії, якою запаслися поживні речовини.

У різних органах інтенсивність дихання проходить не однаково. Найактивніше дихають:

Біологи не радять поміщати зрізані букети поблизу спальних місць, оскільки вони поглинають багато кисню і виділяють вуглекислий газ. Коріння подібно надземним органам, мають властивість дихати. Для того, щоб цей процес проходив нормально і нічим не стримувався, потрібно рихлити ґрунт.

Фактори, що впливають на інтенсивність

Яким буде цей процес, посиленим або уповільненим, залежить від навколишнього середовища. Повітря в приміщеннях характеризується такими фізичними властивостями:

Збільшення будь-якого з цих факторів веде до посилення інтенсивності дихального процесу. Людина може керувати диханням насіння і плодів, щоб зберегти урожай і матеріал для посіву. У приміщенні, де зберігають насіння, потрібно підтримувати певну вологість, температуру і в обов’язковому порядку забезпечити приплив свіжого повітря.

Проростаючі зерна втрачають від 3% до 10% сухої речовини. При несприятливих навколишніх умовах для проростання необхідно більше поживних речовин, і дихання паростків відбувається інтенсивніше.

Виділяється в дихальному процесі енергія, витрачається на розвиток і зростання органів рослин. Це можна підтвердити досвідом на прикладі поглинання проростає насіннєвим матеріалом кисню з виділенням газу.

Будуть потрібні дві скляні банки. В першу потрібно покласти пророслі горошини (20-30 штук). У другу поміщають стільки ж сухого насіння гороху без ознак проростання. Банки щільно закривають і ставлять в тепло.

Через тиждень в обидві судини опускають запалену свічку. У банку, де знаходиться сухий горох, свічка не гасне. Це наслідок того, що дихання сухого насіння сповільнено, за тиждень весь кисень не поглинувся.

В іншій банці, де були пророслі насіння, Свічка гасне практично миттєво. Це відбувається через інтенсивність дихальної діяльності гороху, зрозуміло, що він поглинув весь кисень в банку. Адже відомо, що для підтримки Gorenje потрібен кисень.

В стадії набухання і зростання насіння дихання в тканинах посилюється. Міжклітинний повітряний простір полегшує рух газів. Найбільш висока інтенсивність дихального процесу у молодих тканин і органів.

Після закінчення активного росту дихання тканин стає слабкішим. Але також активність залежить від виду рослини: високогірні і світлолюбні рослини дихають інтенсивніше, якщо порівнювати їх з тіньовитривалими. Підвищення температури веде до посилення дихання. Але в спекотну погоду воно значно слабшає, при 45-50 градусах процес зовсім може зупинитися.

Деякі цифри та факти

Сухі насіння, що мають вологість від 10% до 2%, дихають слабо. Як тільки вміст вологи в насінні досягне 33%, вони починають дихати сильніше, витрата поживних речовин стає більше, що призводить до проростання насіння.

Цей факт враховується при зберіганні посівного матеріалу в зерносховищах: вологість зерен повинна триматися на рівні 12% -14%. Такі умови дозволяють зберегти насіння протягом тривалого терміну.

Температура навколишнього середовища здорово впливає на інтенсивність дихання посівного матеріалу.

Взимку при температурі близько 25 °c насіння продовжують дихати, але цей процес злегка сповільнюється. Він може припинитися при температурі 50 °C. при низькій температурі дихання також стає повільнішим, це відбувається, наприклад, з бульбами картоплі, що зберігаються при низькій температурі.

Хороша освітленість прискорює дихання рослин. Тіньовитривалі особини дихають слабкіше світлолюбних. Для уповільнення процесу рекомендується поміщати молоді проростки в темне приміщення.

Все живе на Землі, за рідкісним винятком деяких бактерій, вимагає кисню. У повітрі кисень має свою процентну частку. Вона становить 21%. Все інше – азот, вуглекислий газ, інертні гази. Відходи промислового виробництва, що потрапляють в повітря, змінюють це співвідношення, таке зміщення згубно діє на рослинний і тваринний світ.

Шкідливий вплив

Вченими і аналітиками часто висловлюються думки про озонові діри та парниковий ефект. Шкідливі речовини, накопичуючись в атмосфері, негативно впливають на стан повітряної оболонки Землі, і, отже, на всю живу природу, в тому числі на рослини. Сповільнюється їх дихання.

Є багато факторів, які забруднюють атмосферу:

• Вуглекислий газ, який виділяють всі живі організми.
• Виробничі відходи (зола пил, сажа, чадний газ, дим, кіптява).
• Вихлопні гази автомобільного парку.
• Отруйні гази від синтетичних речовин, створених хімічним шляхом.
• Хімікати, що використовуються в сільському господарстві.

Негативний вплив шкідливих домішок в повітрі уповільнює ріст і розвиток рослин. Кисень потрібен не тільки надземним органам, а й коріння, які знаходяться в ґрунті.

Якщо не перекрити приплив повітря до коріння, рослини загинуть. Постійне знаходження коренів у воді призведе до загнивання і загибелі всього рослинного організму, оскільки не буде постачання всієї надземної частини поживними речовинами і рідиною.

Зелені рослини створюють органічні речовини в природі і забезпечують атмосферу киснем завдяки фотосинтезу. Вони також беруть участь у створенні ґрунтів і запасають енергію сонця у вигляді органічних речовин, які потрібні всьому живому на Землі.

Рослини мають велике значення у формуванні всієї екосистеми Земної кулі. Це своєрідні легкі планети. Дуже важливо це розуміти і берегти зелені насадження.

Що відбувається у листі при диханні

Дихання у рослин – це складний процес.
У рослин газообмін відбувається через стоми на листі і стеблах, а також через сочевички і тріщини в корі.

Усередині тканин кисень слідує по міжклітинниках, потім розчиняється у воді, що просочує клітинні стінки, і проникає в клітини. Діти, подивіться на малюнки 1 і 2, щоб зрозуміти, що таке стоми і де вони знаходяться.Дихання рослин потрібне усім вищим і більшості нижчих рослин для їх повноцінної життєдіяльності потрібне дихання, тобто повітря яким можна дихати або строго певне газове середовище, яке у відкритому грунті може змінюватися залежно від рельєфу ділянки, типу захисних смуг, властивостей грунту і т. д. У закритому грунті існуюче газове середовище для дихання рослин можна регулювати провітрюванням, підгодівлями вуглекислим газом.
З повітря рослини поглинають вуглекислий газ і кисень в процесах асиміляції і дихання, інтенсивність яких залежить від освітленості, вологості, температури і постачання рослин поживними речовинами. На малюнку 3 зображено процес дихання рослин. На відео 1 «Дихання манго»

ви можете побачити, як дихає рослина.
Інтенсивність дихання рослин, в різні періоди їх розвитку неоднакова. Особливо енергійно дихає проростаюче насіння. Учні, що ви бачите на малюнку 4? З прискоренням росту зростає інтенсивність дихання, тому молоді рослини дихають активніше, ніж дорослі. Взимку у рослин цей процес знижується до мінімального рівня.

Дихають усі органи рослини, у тому числі і корені. Ось чому необхідно постійно підтримувати грунт в рихлому стані. Крім того, в добре обробленому грунті краще протікає життєдіяльність корисних мікроорганізмів, що забезпечують мінералізацію рослинних залишків і інших органічних речовин. Друзі, давайте уважно подивимося на малюнок 5. Що ви там бачите?

Мал. 5 Схема процесу дихання коренів рослин
Іноді складаються несприятливі умови для дихання рослин, в результаті настає кисневе голодування, що призводить іноді до послаблення, захворювання і загибелі рослин. Подібні явища спостерігаються при тривалому затопленні ділянок водою, утворенні крижаної кірки і т. п. В подібних випадках треба швидше відвести воду або зруйнувати крижану корку.
Дихання супроводжується значним виділенням тепла. Особливо енергійно виділяється тепло при диханні грибів і бактерій. На цій властивості засновано використання гною в парниках в якості біопалива. У деяких рослин в процесі дихання температура підвищується на декілька градусів відносно температури навколишнього повітря. Діти, на малюнку 6 схематично зображена роль дихання для рослини. Що ви можете додати?
Для життєдіяльності рослин потрібний і вуглекислий газ, складовий 0,03% загального об’єму повітря. З вуглекислого газу і води в процесі фотосинтезу створюється органічна речовина.
В наступному відео ви зрозумієте, що необхідно для повноцінного життя рослини.

Відео 2 «Як доглядати за кімнатними рослинами»

Досліди показали, що при збагаченні повітряного середовища, що оточує рослину, вуглекислим газом посилюється ріст і зростає продуктивність, а також підвищується стійкість рослин до різних захворювань.

Контролюючий блок №1

1. Виберіть правильну відповідь.
1) Дайте визначення що таке дихання.
Дихання – це:
а) поглинання кисню і виділення вуглекислого газу
б) розщеплювання БЖУ до вуглекислого газу і води в мітохондріях клітин
в) процес поглинання кисню і виділення вуглекислого газу, при цьому відбувається окислення складних органічних речовин до простих(вуглекислого газу і води).
2) Значення фотосинтезу в природі:
а) виділення кисню, потрібне для дихання живих організмів
б) утворення поживних речовин, необхідних живим організмам
в) забезпечення організмів енергією
г) усе вище перелічене
3) Який тип дихання характерний для амеби:
а) усією поверхнею тіла б) шкірне в) легеневе г) внутрішніми зябрами
2. Завдання: порівняти дихання і фотосинтез.
Із запропонованого переліку виписати цифри, що характеризують ці два процеси в дві колонки :
1. Відбувається тільки в зелених органах рослини.
2. Відбувається в клітинах, які мають хлоропласти.
3. Відбувається тільки на світлу.
4. Відбувається в усіх клітинах рослини.
5. Відбувається у будь-який час доби.
6. Кисень поглинається.
7. Поглинається вуглекислий газ.
8. Утворюється кисень.
9. Утворюються органічні речовини.
10. Органічні речовини витрачаються.
11. Виділяється вуглекислий газ.
12. Витрачається енергія.
13. Маса рослини збільшується.
14. Маса рослини зменшується.
15. Поглинається енергія.

Частина 2. Дихання тварин і його роль.

Дихання – процес надходження в організм кисню і виділення вуглекислого газу. Тварини мають багато способів дихання, що зумовлено особливостями будови тіла. Діти, на малюнку 7 ви побачите ці способи.
Тип дихання: клітинне. Характерне для одноклітинних тварин (амеба, евглена зелена, інфузорія туфелька); кишковоплостних (медузи, коралові поліпи); деяких черв’яків.
Одноклітинні організми поглинають розчинений у воді кисень усією поверхнею тіла. Кисень бере участь в розщеплюванні складних органічних речовин, внаслідок чого звільняється енергія, яка потрібна для життя тварини. Вуглекислий газ, що утворюється в результаті дихання, виділяється назовні також через усю поверхню тіла.

Мал. 8 Дихання комах
Тип дихання: трахейне. Характерне для класу комахи (жуки, метелики, коники, мухи). На малюнку 8 зображено цей спосіб дихання.
Черевце комахи розділене на 5-11 частин (сегментів). На кожному з них є пара невеликих отворів – дихалець. Від кожного дыхальца всередину відходять трубочки, що галузяться, – трахеї, які пронизують усе тіло комахи. Спостерігаючи за хрущем, можна помітити, як його черевце то зменшується в об’ємі, то збільшується. Це дихальні рухи. При вдиху в організм через дыхальца поступає повітря, що містить кисень, а при видиху виходить повітря, насичене вуглекислим газом.
У представників класу Павукоподібні – павуків, органи дихання представлені не лише трахеями, але і легеневими мішками, які сполучаються із зовнішнім середовищем через дихальні отвори.
Тип дихання: зяброве. Організми: багато водних мешканців (риби, раки, молюски). Подивіться на малюнок 9. Що ви бачите?Риби дихають киснем, розчиненим у воді, за допомогою особливих розгалужених шкірних виростів, які називаються зябра. Риби постійно заковтують воду. З ротової порожнини вода проходить через зяброві щілини, омивають зябра і з-під зябрових кришок виходить назовні. Зябра складаються із зябрових дуг і зябрових пелюсток, які пронизані безліччю кровоносних судин. З води, яка омиває зябра, в кров поступає кисень, а з крові у воду віддаляється вуглекислий газ. Зябра, що знаходяться усередині тіла, називаються внутрішніми зябрами.
На віде 3 «Ілістий пригун»

ви побачите приклад тварини з зябровим типом дихання.
Тип дихання: легеневе. Організми: наземні хребетні (земноводні, плазуни, птахи, звіри, людина).
Під час вдиху, повітря, що містить кисень потрапляє в легені. Легені мають вигляд комірчастих мішків. У кожній легені (ліве і праве) дуже сильно розгалужуються бронхи, які закінчуються численними легеневими бульбашками. Кожна легенева бульбашка обплетена мережею кровоносних судин. На малюнку 10 ви краще зрозумієте цей тип дихання.
З легеневої бульбашки кисень повітря переходить в кров, а вуглекислий газ з крові в повітря. Після накопичення вуглекислого газу в легеневій бульбашці відбувається видих. Комірчаста будова легенів дозволяє збільшити їх внутрішню поверхню багато раз.
Тип дихання: шкірне. Організми: земноводні (саламандри, жаби).
Легені земноводних розвинені слабо, тому додатковий газообмін здійснюється через вологу шкіру. У тонкій шкірі земноводні багато залоз, які виділяють слиз. Завдяки слизу на поверхні шкіри створюється рідинна плівка, в якій розчиняється атмосферний кисень і, завдяки чому, можливе дихання через шкіру. Діти, подивіться на малюнок 11.
Особливе значення шкірне дихання має в той час, коли земноводні довго знаходяться у воді (зимівля, тривале перебування у воді у разі небезпеки). Легеневе і шкірне дихання у земноводних розвинене не однаково. У тих з них, хто велику частину життя проводить у воді, слабкіше розвинені легені, а краще – шкірне дихання. У земноводних, таких, що живуть далеко від водойм, розвиненіші легені і менш – шкірне дихання.

Контролюючий блок №2

1. В чому схожість та відмінність дихання у рослин і тварин? Відповіді дайте у вигляді таблиці.
2. Завдання: виберіть правильну відповідь.
1) Зябра – це:
а) трубочки, що галузяться, пронизують усе тіло
б) особливі розгалужені вирости тіла в) комірчасті мішки
2) Які органи дихання характерні для кита:
а) легені б) трахеї в) зовнішні зябра г) внутрішні зябра
3) В яких органоїдах клітини відбувається дихання:
а) хлоропласти б) мітохондрії в) ядро г) цитоплазма

Список використаної літератури

1) Урок на тему «Дыхание у растений и животных» Лотоцкая Е. Г., вчителя біології, Росія, м. Новосибірськ, гімназія № 1.
2) Урок на тему «Дихання рослин і тварин» Андрєєва Н. Б., вчителя біології, м. Соль-Ілецьк, сш №2.
3) Урок на тему «Роль дихання для живих організмів» Коцур А.Д., м. Донецьк, школа №3.
4) Скулачев В.П. Биология глазами школьника. Изд. Высшая школа. М., 2008.
5) Тихонов А.Н. Молекулярные преобразователи энергии в живой клетке. Соросовкий образовательный журнал. 2008. N 7.

Відредаговано та вислано Чепець Т.П.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, а и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.