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.
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.
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.
Дышат ли растения?
Да, дышат и при этом, как и животные, используют для дыхания кислород воздуха, перерабатывая его в углекислый газ, который они «выдыхают». Однако кроме дыхания у растений при дневном свете под действием солнечных лучей в листьях происходит процесс, обратный дыханию, - соединение воды с углекислым газом и образование углеводов, а также кислорода, выделяемого в воздух. Процесс этот называется фотосинтезом. При фотосинтезе энергия Солнца превращается в энергию химических связей органических веществ. Условно этот процесс может быть выражен формулой:
солнечный свет + С0 2 + Н 2 0 = СН 2 0 + 0 2 .
При дыхании растений, наоборот, происходит выделение тепла, и формула дыхания имеет вид: СН 2 0 + 0 2 = С0 2 + Н 2 0 + тепло.
На дыхание расходуется некоторая часть органического вещества растения - уменьшается масса активно участвующих в процессе дыхания молодых его частей (верхушек стеблей, кончиков корней, которые могут терять до 1% своей массы в сутки). Интенсивность дыхания практически не зависит от освещённости, она изменяется при колебаниях внешней температуры: при очень высокой температуре (45-50°С) она уменьшается и дыхание может прекратиться совсем; при низкой температуре интенсивность дыхания у растений ослабевает, но оно не прекращается даже при отрицательной температуре, а у почек лиственных и игл хвойных деревьев оно происходит и при сильных морозах.
Ещё интересные статьи.
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.
