- Все тесты
- Вся правда о деревьях. оказывается, они дышат!
- Газообмен лёгких
- Значение фотосинтеза для жизни на земле
- История открытия фотосинтеза
- Какие условия необходимы для дыхания растений?
- Моя лаборатория
- С4-фотосинтез
- Световая фаза фотосинтеза
- Строение и функции органов дыхания
- Транспорт кислорода в организме
Все тесты
- Тест на темуАнализ стихотворения «Не с теми я, кто бросил землю» А. Ахматовой5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Перемена» Б. Пастернака5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Стихи о Петербурге» А. Ахматовой5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Стихи к Блоку» М. Цветаевой5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Клеветникам России» А. Пушкина5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Завещание» Н. Заболоцкого5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Стихи о Москве» М. Цветаевой5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Молитва» М. Цветаевой5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «И. И. Пущину!» А. Пушкина5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «День и ночь» Ф. Тютчева5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Весна в лесу» Б. Пастернака5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Журавли» Р. Гамзатова5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Люблю» В. Маяковского5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Когда на меня навалилась беда» К. Кулиева5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Гамлет» Б. Пастернака5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Русь» А. Блока5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Ночь» В. Маяковского5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения К. Симонова «Ты помнишь, Алёша, дороги Смоленщины…»5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения Жуковского «Приход весны»5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения Анны Ахматовой «Сероглазый король»5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Июль – макушка лета…»5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Мелколесье. Степь и дали…» С. Есенина5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Не позволяй душе лениться» Н. Заболоцкого5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «На дне моей жизни» А. Твардовского5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Нивы сжаты, рощи голы…» С. Есенина5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Бабушкины сказки» С. Есенина5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Снежок» Н. Некрасова1 вопрос
- Тест на темуАнализ стихотворения «По вечерам» Н. Рубцова5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Вчерашний день, часу в шестом…» Н. Некрасова5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Цветы последние милей…» А. Пушкина5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Я знаю, никакой моей вины…» А. Твардовского5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Я не ищу гармонии в природе»Н. Заболоцкого5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Разбуди меня завтра рано» С. Есенина5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Снега потемнеют синие» А. Твардовского5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Осень» Н. Карамзина5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Молитва» А. Ахматовой5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Вечер» А. Фета5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Не жалею, не зову, не плачу» С. Есенина5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Тучи» М. Лермонтова5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Книга» Г. Тукая5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Необычайное приключение, бывшее с Владимиром Маяковским летом на даче» В. Маяковского5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Деревня» А. Пушкина5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Летний вечер» А. Блока5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Я убит подо Ржевом» А. Твардовского5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Элегия» А. Пушкина5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Зимнее утро» А. Пушкина5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Троица» И. Бунина5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Бабушке» М. Цветаевой5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «О весна без конца и краю» А. Блока5 вопросов
- Тест на темуАнализ стихотворения «Море» В. Жуковского5 вопросов
Вся правда о деревьях. оказывается, они дышат!
Оказывается, взрослые люди считают, что дерево может жить и без фотосинтеза, и без дыхания. Мол, в городе никакого фотосинтеза не происходит, потому что там пыльно. Подобные заблуждения показывают, как сильно люди недопонимают биологию. А ведь всё это рассказывается в школе, и ребенок уже к пятому классу должен про дыхание и фотосинтез! Особенно смешно, когда народ начинает спорить про космические технологии и зеленую энергетику, и при этом не может ответить на элементарные вопросы о том, чем дышат растения.
Вот вам ликбез по растениям, запомните это раз и навсегда, распечатайте, повесьте на холодильник, и больше никогда даже не заикайтесь про то, что в городе деревья не фотосинтезируют, и что кислород они поглощают только ночью.
Растения — это такие зеленые объекты живой природы, у них есть корни, листья, стебли, цветы, и т.д. И да, деревья — это растения!
У всех растений параллельно происходят два процесса газообмена:
1. Дыхание. Да, все растения дышат! Вообще все! И даже зимой! Дыхание — это неотъемлемый процесс живых существ, можно даже сказать, что именно дыхание отличает живое от неживого.
2. Фотосинтез. Это процесс создания глюкозы из углекислого газа. Проще говоря, фотосинтез — это питание.
Подробнее: что такое дыхание. Коротко: дыхание — это процесс усвоения кислорода. Растения делают это через листья, а мы — через легкие. Но суть одна и та же: мы захватываем из воздуха молекулы кислорода, чтобы с их помощью получать из глюкозы энергию. Под воздействием кислорода вещество распадается, при этом выделяется огромное количество энергии, и как побочный продукт — углекислый газ, который мы выдыхаем. Вот почему мы дышим чаще при физических нагрузках: нам надо больше энергии, больше окисления глюкозы, больше кислорода.
Все живые организмы, в том числе деревья, дышат. И микробы тоже, да. Деревья, как и человек, дышат кислородом. Это значит, что деревья, трава, фикус в вашей комнате — все они поглощают кислород и выдыхают углекислый газ. Постоянно, и днем, и ночью, и зиммой, и летом. Точно так же, как и вы. Все деревья на планете Земля дышат кислородом, как и человек, и точно так же выдыхают углекислый газ, как и человек.
Растения, как и человек, дышат постоянно и непрерывно. Даже у семян есть дыхание, хотя и минимальное. Даже зимой, укрывшись снегом, вредная ёлка продолжает поглощать кислород и выпускать углекислый газ, хоть и в мизерных количествах. Потому что дыахние растениям необходимо так же, как и человеку.
На заметку: нельзя держать крупные растения в спальне. Если вентиляция в комнате плохая, то растение устроит вам дефицит кислорода.
ФОТОСИНТЕЗ
Фотосинтез — это процесс, который происходит отдельно от дыхания, не имеет к нему отношения, и нужен для питания растения. Дерево получает энергию из глюкозы. Но где эту глюкозу взять? Человек берет глюкозу из еды. А растения глюкозу производят. Фотосинтез — это процесс создания глюкозы из углекислого газа, под воздействием солнечного света.
Растение забирает из воздуха углекислый газ, и под действием солнечной энергии «забирает» из СО2 углерод. Из углерода растение делает глюкозу, а кислород «выбрасывает» в воздух, — это своего рода отходы фотосинтеза. Без фотосинтеза растение жить не может, точно так же, как человек не может жить без еды. Без света фотосинтез не происходит, то есть ночью растение не производит кислород.
Еще раз: фотосинтез — это процесс питания растения. Без фотосинтеза растение жить не может, так же как и человек не может жить без еды. Но мы же не едим постоянно. Так и растение: фотосинтез идет периодами. Ночью, без света, фотосинтеза нет. Зимой конечно тоже нет. Домашние растения, даже если остаются зимой зелеными, всё равно почти прекращают фотосинтезировать и практически спят. Дышат, но не едят, как медведи в берлоге. Это значит, что зимой растение поглощает кислород,но не производит его.
Есть понятие кислородный баланс растения — это соотношение поглощения и производства кислорода. Проще говоря, разница между тем, как активно растение дышит и фотосинтезирует. Кислородный баланс зависит от вида, возраста растений, периода жизни.
Уровень фотосинтеза зависит от возраста растения, освещенности, питания и загрязненности. Молодое растение, в период активного роста, создает очень много глюкозы, а значит — поглощает много углекислого газа, и создает много кислорода. Кислородный баланс у молодых растений положительный, то есть юное дерево за год производит больше кислорода, чем потребляет. Взрослые деревья и комнатные растения имеют примерно нулевой кислородный баланс, то есть фотосинтез у них происходит плохо, и они производят кислорода примерно столько же, сколько и поглощают. В зимний период фотосинтез и вовсе прекращается полностью или почти полностью, и растение не производит кислород, зато дышит, то есть только забирает кислород из воздуха.
Российская тайга имеет примерно нулевой годовой кислородный баланс. Много взрослых деревьев, долгий зимний период, много хвойных растений, — всё это приводит к тому, что северные российские леса производят очень мало кислорода, зато постоянно дышат. Тропические леса в этом плане интереснее: они очеь зеленые, активно растут, и производят гораздо больше кислорода. Их кислородный баланс положительный, но тоже не очень высокий. На самом деле водоросли проихводят больше кислорода, чем леса.
ИТОГО
У растений происходят два параллельных процесса: дыхание и фотосинтез. Эти процессы не связаны между собой, они происходят при разных условиях и с разными целями. Дыхание — это поглощение кислорода и выделение углекислого газа, постоянно и непрерывно. Фотосинтез — это поглощение углекислого газа и создание кислорода, происходит только при солнечном свете, и только в зеленых листьях.
Если вы считаете, что дерево днем поглощает СО2, а ночью его производит — вы идиот. Дерево и ночью, и днем поглощает кислород и производит углекислый газ. И зимой, и летом, и при свете, и в темноте: дерево дышит постоянно и непрерывно, только с разной интенсивностью.
Фотосинтез — источник энергии для растения, способ питания. Если не происходит процесс фотосинтеза, растение просто умирает. Поэтому только неучи считают, что в городе деревья не фотосинтезируют. Если бы в городе деревья не занимались фотосинтезом, они бы просто погибли от голода. Растение может пережить какой-то период без фотосинтеза, за счет своих запасов. Точно так же, как человек может немного поголодать. Но жить без фотосинтеза вообще растение неспособно.
Конечно, пыль на листьях значительно уменьшает газообмен, пыльные растения хуже дышат и хуже фотосинтезируют. Но упс: именно для этого растения в городе и нужны, для сбора пыли. Дожди смывают пыль с листьев на землю. Кстати, в жаркую погоду некоторые деревья в городе чахнут именно потому, что пяль на листьях копится, и растение не может нормально дышать, буквально задыхается.
Интересный факт:
есть растение, которые не умеет в фотосинтез. Это кактусы без хлорофилла. Их вывели искусственно, ради развлечения. Эти кактусы называются гимнокалициум, и они могут жить, только паразитируя на других. На картинке ниже такая химера: желтая «верхушка» — это гимнокалициум, который приживили на ствол другого кактуса. То есть нижний кактус — это донор, он зеленый, в нем происходит фотосинтез, за счет которого и питается верхушка-паразит. В природе такое растение жить не может.
Но если деревья не являются источниками кислорода, почему в лесу легче дышится? Во-первых, в лесу есть трава и кусты, которые фотосинтезируют больше, чем дышат. Во-вторых, растения задерживает на себе пыль и другие загрязнения воздуха, то есть в лесу воздух чище. В-третьих, растения увлажняют воздух и насыщают его разными полезными веществами. Например, если гулять по болоту во время цветения багульника, можно вылечиться от насморка. Проверено на себе.
Дальше. В последние годы очень популярен миф, что-де когда дерево умирает, оно весь углекислый газ выпускает обратно в атмосферу. Это отчасти верно, но из-за того, что мало кто понимает, как это происходит, появляется всякий дикий бред про «надо завернуть мертвое дерево в пленку». Что происходит на самом деле? Сама древесина и состоит из углерода, который растение взяло из углекислого газа. Вы химию в шкоел учили? Органика — это соединения углерода! С2Н5ОН — неужели не знаете? Так вот, древесина — это органика. Дерево «сделано» из того, что раньше было углекислым газом. А значит, пока древесина целая, — то и углерод находится в этой древесине. Доски, стулья, деревянные стены, — это всё «сделано» из углерода, и этот углерод никуда не девается из древесины.
Но при разложении мертвая древесина в лесу становится пищей для всяких микроорганизмов и насекомых. И вы не поверите, но все эти микроорганизмы тоже дышат! То есть происходит так: древесина становится пищей для бактерий. Бактерии активно размножаются благодаря этой пище, и много дышат, то есть поглощают много кислорода. Конечно, выделяя при этом углекислый газ. То есть не само по себе мертвое дерево начинает как-то выпускать углекислый газ! Оно просто становится органикой, пищей для других организмов, которые дышат. Но если дерево не гниет в земле, а например пошло на производство мебели — оно не становится пищей для бактерий, никто не дышит, древесина не разлагается, углерод не высвобождается. Вывод: деревянная мебель полезна для экологии!
Ну и вроде последнее: откуда тогда у нас кислород, если деревья дышат столько же, сколько фотосинтезируют?! Тут вам сейчас начнут со всех сторона задвигать умные речи. Мол, на самом деле кислород производят не леса, а водоросли, и вообще на самом деле весь кислород образовался еще на заре времен, при формировании планеты, а сейчас он только «круговоротится». Не верьте никому. Точных знаний про источники кислорода нет. Да, водоросли производят больше кислорода, чем деревья. Но водоросли тоже дышат! А еще считается, что кислород постоянно «стравливается» из атмосферы в космос. И никто не знает толком, откуда у нас берется столько кислорода, чтобы всем хватало. Население планеты растет, потребление кислорода растет, а меньше его не становится! И если честно, никто из ученых не знает, как наша планета на протяжении разных эпох умудряется сохранять баланс кислорода и углекислого газа. Но доподлинно известно: если кислорода в атмосфере будет больше, чем сейчас, то возрастет опасность пожаров.
Зачем тогда нужны деревья? Они нужны не для кислорода, а для создания «скелета» природы. Своими корнями дерево закрепляет почву, не дает ей размываться. Деревья могут укреплять даже склоны гор! Корни помогают воздухообмену и становятся домом для множества почвенных организмов. Кроме того, они делают почву проницаемой и впитывают воду, то есть регулируют водообмен. Нет деревьев — привет чередованиям засух и наводнений. Лесные массивы охлаждают воздух и успокаивают ветра. Во многих городах России ураганные ветра начались именно после вырубки лесов вокруг этих городов.
Само дерево — это и дом, и еда для разных живых существ, от насекомых до мелких животных. Лесные массивы создают условия для жизни множества растений, на всех ярусов — от травы до растений, которые паразитируют на деревьях. То есть дерево — это своего рода основа живой природы. Это костяк, за который цепляется другая жизнь. Ну а в городе, повторюсь, деревья очищают воздух, поглощая вредные вещества и задерживая на своих листьях пыль.
Газообмен лёгких
В сложном процессе газообмена выделяют три основные фазы: внешнее дыхание, перенос газа кровью и внутреннее, или тканевое, дыхание. Внешнее дыхание объединяет все процессы, происходящие в лёгком. Оно осуществляется дыхательным аппаратом, к которому относятся грудная клетка с мышцами, приводящими её в движение, диафрагма и лёгкие с воздухоносными путями.
Воздух, поступивший в лёгкие при вдохе, изменяет свой состав. Воздух в лёгких отдаёт часть кислорода и обогащается углекислым газом. Содержание углекислого газа в венозной крови выше, чем в воздухе, находящемся в альвеолах. Поэтому углекислый газ выходит из крови в альвеолы и содержание его меньше, чем в воздухе.
Переход кислорода и углекислого газа из одной среды в другую проходит благодаря диффузии от большей концентрации к меньшей. Хотя диффузия протекает медленно, поверхность контакта крови с воздухом в лёгких настолько велика, что полностью обеспечивает нужный газообмен.
Венозная кровь, попав в лёгкие, отдаёт углекислый газ, обогащается кислородом и превращается в артериальную. В большом круге эта кровь расходится по капиллярам во все ткани и отдаёт кислород клеткам тела, которые постоянно потребляют его. Углекислого газа, выделяющегося клетками в результате их жизнедеятельности, здесь больше, чем в крови, и он диффундирует из тканей в кровь.
В организме дыхание осуществляется с помощью дополнительных механизмов. Жидкие среды, входящие в состав крови (её плазмы), обладают низкой растворимостью в них газов. Поэтому, для того чтобы человек мог существовать, ему нужно было бы иметь сердце мощнее в 25 раз, лёгкие — в 20 раз и за одну минуту перекачивать более 100 литров жидкости (а не пять литров крови).
Природа нашла способ преодоления этой трудности, приспособив для переноса кислорода особое вещество — гемоглобин. Благодаря гемоглобину кровь способна связывать кислород в 70 раз, а углекислый газ — в 20 раз больше, чем жидкая часть крови — её плазма.
Альвеола — тонкостенный пузырёк диаметром 0,2 мм, заполненный воздухом. Стенка альвеолы образована одним слоем плоских клеток эпителия, по наружной поверхности которых разветвляется сетка капилляров. Таким образом, газообмен происходит через очень тонкую перегородку, образованную двумя слоями клеток: стенки капилляра и стенки альвеолы.
Значение фотосинтеза для жизни на земле
Без фотосинтеза вместо множества живых организмов на нашей планете существовали бы одни лишь бактерии. Именно энергия, полученная в результате данного химического процесса, позволила бактериям эволюционировать.
Любые природные процессы нуждаются в энергии. Она поступает от Солнца. Но правильную форму солнечный свет приобретает лишь после того, как преобразовывается растениями.
Растения используют лишь часть энергии, а остальную накапливают в себе. Ими питаются травоядные животные, которые являются пищей для хищников. В ходе образовавшейся цепочки каждое звено получает необходимые ценные вещества и энергию.
Кислород, вырабатываемый в ходе реакции, необходим для дыхания всем существам. Дыхание представляет процесс, противоположный фотосинтезу. При этом органические вещества окисляются, разрушаются. Полученная энергия используется организмами для выполнения различных жизненно необходимых задач.
В период существования планеты, когда растений было мало, кислород практически отсутствовал. Примитивные формы жизни получали минимум энергии другими способами. Ее было слишком мало для развития. Поэтому дыхание за счет кислорода открыло более широкие возможности.
Еще одна функция фотосинтеза – защита организмов от воздействия ультрафиолетового света. Речь идет об озоновом слое, находящемся в зоне стратосферы на высоте около 20-25 км. Образуется он за счет кислорода, который превращается в озон под действием солнечного света. Без этой защиты жизнь на Земле ограничивалась бы только подводными организмами.
Организмы выделяют во время дыхания углекислый газ. Он является обязательным элементом фотосинтеза. В противном случае углекислый газ просто накапливался бы в верхних слоях атмосферы, значительно усиливая парниковый эффект.
Это серьезная экологическая проблема, суть которой состоит в повышении температуры атмосферы с негативными последствиями. К ним относится изменение климата (глобальное потепление), таяние ледников, повышение уровня Мирового океана и др.
Функции фотосинтеза:
- выделение кислорода;
- образование энергии;
- образование питательных веществ;
- создание озонового слоя.
История открытия фотосинтеза
История открытия и изучения фотосинтеза берет начало в 1600 г., когда Ян Батист ван Гельмонт решил разобраться в актуальном на тот момент вопросе: чем питаются растения и откуда они черпают полезные вещества?
В то время считалось, что источником ценных элементов является почва. Ученый поместил в емкость с землей веточку ивы, но предварительно измерил их вес. На протяжении 5 лет он ухаживал за деревом, поливая его, после чего снова провел измерительные процедуры.
Выяснилось, что вес земли снизился на 56 г, однако деревце стало в 30 раз тяжелее. Это открытие опровергло мнение о том, что растения питаются почвой и породило новую теорию – водного питания.
В дальнейшем многие ученые пытались ее опровергнуть. Например, Ломоносов считал, что частично структурные компоненты попадают к растениям через листья. Он руководствовался растениями, которые успешно растут на засушливых территориях. Однако доказать эту версию не удалось.
Ближе всего к реальному положению вещей оказался Джозеф Пристли – ученый-химик и священник по совместительству. Однажды он обнаружил погибшую мышь в перевернутой вверх дном банке, и этот случай заставил его провести в 1770-х годах ряд опытов с грызунами, свечами и емкостями.
Пристли обнаружил, что свеча всегда быстро тухнет, если накрыть ее сверху банкой. Также не может выжить и живой организм. Ученый пришел к выводу, что существуют некие силы, которые делают воздух пригодным для жизни, и попытался связать это явление с растениями.
Он продолжил ставить опыты, но в этот раз попробовал поместить под стеклянную емкость горшочек с растущей мятой. К огромному удивлению, растение продолжало активно развиваться. Тогда Пристли поместил под одну банку растение и мышь, а под вторую – только животное. Результат очевиден – под первой емкостью грызун остался невредим.
Достижение химика стало мотивацией для других ученых всего мира повторить эксперимент. Но загвоздка была в том, что священник проводил опыты в дневное время. А, к примеру, аптекарь Карл Шееле – ночью, когда появлялось свободное время. В итоге, ученый обвинил Пристли в обмане, ведь его подопытные не переносили эксперимент с растением.
https://www.youtube.com/watch?v=hI5ZELS5qsw
Между химиками разразилось настоящее научное противостояние, которое принесло существенную пользу и дало возможность сделать еще одно открытие – чтобы растения восстанавливали воздух, им нужен солнечный свет.
Конечно, фотосинтезом это явление тогда еще никто не называл, да и оставалось немало вопросов. Однако в 1782 ботаник Жан Сенебье смог доказать, что при наличии солнечного света растения способны расщеплять углекислый газ на клеточном уровне. А в 1864, наконец, появилось экспериментальное доказательство того, что растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Это заслуга ученого из Германии – Юлиуса Сакса.
Какие условия необходимы для дыхания растений?
Дыхание состоит из ряда реакций, которые происходят главным образом в митохондриях растительных клеток. В дополнение к типу растений, несколько факторов окружающей среды влияют на скорость дыхания растительной клетки.
Возраст ткани / Стадия жизни
У более молодой ткани частота дыхания выше, чем у более старой. Таким образом, верхушка корня и молодые листья имеют более высокую частоту дыхания, чем более старые корневые сегменты и листья.
Когда семя впервые впитывает воду, частота дыхания клеток быстро возрастает, но выравнивается примерно через 20 минут.
Созревшие плоды вызывают всплеск дыхательной активности, который достигает кульминации, когда плоды достигают максимальной зрелости.
Температура
Частота дыхания в растительной клетке уменьшается при понижении температуры до тех пор, пока дыхание почти или полностью не остановится при низких температурах. Дыхание увеличивается с ростом температуры, пока не будут достигнуты очень высокие температуры, что приведет к ухудшению состояния тканей.
Температура сильно влияет на дыхание для поддержания (гораздо больше, чем клетки, предназначенные для роста растений). У растений в умеренном климате частота дыхания зимой значительно ниже, чем в теплое лето.
Частоту дыхания фруктов можно контролировать, храня фрукты в прохладных, сухих местах. Более низкие температуры хранения могут замедлить дыхание и созревание фруктов.
Кислород
Дыхание замедляется с уменьшением доступного кислорода. В условиях, когда кислорода нет, как, например, в плохо дренируемой почве, происходит анаэробное дыхание (брожение). Анаэробное дыхание приводит к образованию углекислого газа, некоторого количества энергии и этанола. Этот тип дыхания также используется для создания спиртов.
Частота дыхания для большинства растений достигает пика при нормальном уровне кислорода в атмосфере.
Если, например, корни дерева затоплены в течение длительных периодов времени, они не могут поглощать кислород и преобразовывать глюкозу для поддержания клеточных метаболических процессов. В результате заболачивание и чрезмерное орошение могут лишить корни кислорода, убить корневую ткань, повредить деревья и снизить урожайность.
Углекислый газ
Двуокись углерода, один из отходов дыхания, также влияетелен. Чем выше концентрация углекислого газа, тем ниже частота дыхания.
Повреждения
Дыхание усиливается как непосредственно зараженными, так и окружающими клетками, когда ткань растения повреждена или заражена. Часто, когда в яблоке есть червячная дыра, маленький коричневый синяк окружает его — это указывает на усиление дыхания в области вокруг поврежденных клеток.
Недостаток воды
Сухая ткань имеет более низкую частоту дыхания, чем гидратированная. Хотя засуха оказывает гораздо большее влияние на процесс фотосинтеза в растительных клетках, недостаток доступной воды также отрицательно влияет на дыхание.
Доступные сахара
Листья верхнего купола часто видят более высокие частоты дыхания.
Увеличение доступных сахаров в результате фотосинтеза обычно приводит к увеличению частоты дыхания. Частота дыхания в листьях верхнего купола будет выше, чем в листьях нижнего купола, потому что верхушки производят больше сахара.
Моя лаборатория
Зимой подо льдом в пресных водоемах часто не хватает кислорода и поэтому происходят заморы рыбы. Чтобы избежать этого, люди во льду делают проруби или закачивают воздух с помощью насосов.
Убедиться в том, что растения дышат, вам помогут несложные опыты.
Опыт 1. В два одинаковых сосуда налили воду, в которой растворено небольшое количество минеральных веществ, необходимых растению. В каждый сосуд погрузили корнями в раствор проростки фасоли, бобов или гороха и закрепили их. Раствор в одном из сосудов ежедневно насыщали воздухом с помощью пульверизатора.
Опыт 2. На дно банки налейте воду и насыпьте до 1/3 ее высоты прорастающих семян гороха, фасоли или пшеницы. Банку плотно закройте крышкой. В другую банку насыпьте такое же количество сухих семян. Обе банки держите при температуре 20—25 °С.
Через сутки опустите в обе банки горящую лучинку. Объясните, почему в банке с сухими семенами лучинка будет некоторое время гореть, а в банке с прорастающими семенами лучинка сразу погаснет. Сделайте вывод из опыта.
Усложните опыт: поставьте одну банку с прорастающими семенами в холодильник, а другую — в теплое место. Через один-два дня внесите в банки с прорастающими семенами тлеющие лучинки. В какой банке лучинка погаснет и почему? Растения дышат более интенсивно в теплом месте. Но главным условием дыхания является наличие кислорода в воздухе.
Как человек использует знания о дыхании растений в своей деятельности? Чтобы сохранить семена в зернохранилищах (элеваторах), необходимо закладывать на хранение сухие семена. Помещение следует проветривать, чтобы к семенам постоянно поступал свежий воздух.
Дыханию листьев препятствует слой пыли, который оседает на них из воздуха. Твердые мельчайшие частицы закрывают устьица и мешают поступлению воздуха внутрь листа. Поэтому комнатные растения следует периодически очищать от пыли.
Отрицательное воздействие на растения оказывают и вредные примеси в воздухе — результат выбросов промышленных предприятий. Вот почему при озеленении городов и населенных пунктов высаживают растения, устойчивые к вредным веществам и запыленности воздуха (рис. 54). Такими свойствами обладают тополь, липа, желтая акация, дуб и некоторые другие растения.
Рис. 54. Озеленение
С4-фотосинтез
В отличие от C3-синтеза, здесь реакции фиксации углекислого газа осуществляются в различных клетках растений. Эти виды растений способны справляться с проблемой фотодыхания, и делают они это при помощи двухэтапного цикла.
С одной стороны поддерживается высокий показатель углекислого газа, а с другой – контролируется низкий уровень кислорода в хлоропластах. Подобная тактика позволяет растениям С4 избежать фотодыхания и связанных с ним сложностей. Представителями растений данной группы являются сахарный тростник, кукуруза, просо и др.
По сравнению с растениями С3 они способны намного интенсивнее выполнять процессы фотосинтеза при условии высокой температуры и недостатка влаги. На первом этапе углекислый газ фиксируется в клетках мезофилла, где образуется 4-углеродная кислота. Затем кислота переходит в оболочку и распадается там на 3-углеродное соединение и углекислый газ.
На втором этапе полученный углекислый газ начинает работать в цикле Кальвина, где вырабатывается глицеральдегид-3-фосфат и углеводы, необходимые для энергетического обмена.
Благодаря двухэтапному фотосинтезу в растениях С4 образуется достаточное для цикла Кельвина количество углекислого газа. Поэтому ферменты работают в полную силу и не растрачивают энергию напрасно.
Но у и этой системы есть свои минусы. В частности расходуется больший объем энергии АТФ – она необходима для трансформации 4-углеродных кислот в 3-углеродные и в обратном направлении. Таким образом, С3-фотосинтез всегда продуктивнее, чем С4 при должном количестве воды и света.
Световая фаза фотосинтеза
Протекает на тилакоидах, точнее, их мембранах. Когда на них попадает свет, выделяются и накапливаются негативно заряженные электроны. Таким образом, фотосинтетические пигменты лишаются всех электронов, после чего наступает очередь распада молекул воды:
H2O → Н ОН-
При этом образованные протоны водорода имеют положительный заряд и копятся на внутренней мембране тилакоида. В итоге протоны с зарядом плюс и электроны с зарядом минус разделены лишь мембраной.
Происходит выработка кислорода, как побочного продукта:
4ОН → О2 2H2O
В определенный момент фазы электронов и протонов водорода становится слишком много. Тогда в работу вступает фермент – АТФ-синтаза. Его задача состоит в том, чтобы переместить протоны водорода из мембраны тилакоида в жидкую среду хлоропласта – строму.
На этом этапе водород попадает в распоряжение другого переносчика – НАДФ (сокращение от никотинамиддинуклеотидфосфат). Это также разновидность фермента, который ускоряет окислительные реакции в клетках. В данном случае его работа состоит в транспортировке протонов водорода в реакции углеводов.
На данной стадии происходит процесс фотофосфолирования, во время него вырабатывается огромное количество энергии. Ее источником является АТФ – аденозинтрифосфорная кислота.
Краткая схема:
- Попадание кванта света на хлорофилл.
- Выделение электронов.
- Выделение кислорода.
- Образование НАДФН-оксидазы.
- Образование энергии АТФ.
Интересный факт: существует реликтовое растение под названием вельвичия, растущее на африканском побережье Атлантического океана. Это единственный представитель своего рода с минимумом листьев, способных к фотосинтезу. Однако возраст вельвичий достигает около 2000 лет.
Строение и функции органов дыхания
Необходимым условием жизнедеятельности организма является постоянный газообмен между организмом и окружающей средой. Органы, по которым циркулируют вдыхаемый и выдыхаемый воздух, объединяются в дыхательный аппарат. Систему органов дыхания образуют носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи и лёгкие.
Большинство из них представляют собой воздухоносные пути и служат для проведения воздуха в лёгкие. В лёгких и происходят процессы газообмена. При дыхании организм получает из воздуха кислород, который разносится кровью по всему телу. Кислород участвует в сложных окислительных процессах органических веществ, при котором освобождается необходимая организму энергия. Конечные продукты распада — углекислота и частично вода — выводятся из организма в окружающую среду через органы дыхания.
| Название отдела | Особенности строения | Функции |
| Воздухоносные пути | ||
| Полость носа и носоглотка | Извилистые носовые ходы. Слизистая снабжена капиллярами, покрыта мерцательным эпителием и имеет много слизистых железок. Есть обонятельные рецепторы. В полости носа открываются воздухоносные пазухи костей. |
|
| Гортань | Непарные и парные хрящи. Между щитовидным и черпаловидными хрящами натянуты голосовые связки, образующие голосовую щель. Надгортанник прикреплён к щитовидному хрящу. Полость гортани выстлана слизистой оболочкой, покрытой мерцательным эпителием. |
|
| Трахея и бронхи | Трубка 10–13 см с хрящевыми полукольцами. Задняя стенка эластичная, граничит с пищеводом. В нижней части трахея разветвляется на два главных бронха. Изнутри трахея и бронхи выстланы слизистой оболочкой. | Обеспечивает свободное поступление воздуха в альвеолы лёгких. |
| Зона газообмена | ||
| Лёгкие | Парный орган — правое и левое. Мелкие бронхи, бронхиолы, легочные пузырьки (альвеолы). Стенки альвеол образованы однослойным эпителием и оплетены густой сетью капилляров. | Газообмен через альвеолярно-капилярную мембрану. |
| Плевра | Снаружи каждое лёгкое покрыто двумя листками соединительнотканной оболочки: легочная плевра прилегает к лёгким, пристеночная — к грудной полости. Между двумя листками плевры — полость (щель), заполненная плевральная жидкостью. |
|
Транспорт кислорода в организме
| Путь кислорода | Функции |
| Верхние дыхательные пути | |
| Носовая полость | Увлажнение, согревание, обеззараживание воздуха, удаление частиц пыли |
| Глотка | Проведение согретого и очищенного воздуха в гортань |
| Гортань | Проведение воздуха из глотки в трахею. Защита дыхательных путей от попадания пищи надгортанным хрящом. Образование звуков путём колебания голосовых связок, движения языка, губ, челюсти |
| Трахея | Свободное продвижение воздуха |
| Бронхи | Свободное продвижение воздуха |
| Лёгкие | Органы дыхания. Дыхательные движения осуществляются под контролем центральной нервной системы и гуморального фактора, содержащегося в крови, — СО2 |
| Альвеолы | Увеличивают площадь дыхательной поверхности, осуществляют газообмен между кровью и лёгкими |
| Кровеносная система | |
| Капилляры лёгких | Транспортируют венозную кровь из легочной артерии в лёгкие. По законам диффузии О2 поступает из мест большей концентрации (альвеолы) в места меньшей концентрации (капилляры), в то же время СО2 диффундирует в противоположном направлении. |
| Легочная вена | Транспортирует О2 от лёгких к сердцу. Кислород, попав в кровь, сначала растворяется в плазме, затем соединяется с гемоглобином, и кровь становится артериальной |
| Сердце | Проталкивает артериальную кровь по большому кругу кровообращения |
| Артерии | Обогащают кислородом все органы и ткани. Легочные артерии несут венозную кровь к лёгким |
| Капилляры тела | Осуществляют газообмен между кровью и тканевой жидкостью. О2 переходит в тканевую жидкость, а СО2 диффундирует в кровь. Кровь становится венозной |
| Клетка | |
| Митохондрии | Клеточное дыхание — усвоение О2 воздуха. Органические вещества благодаря О2 и дыхательным ферментам окисляются (диссимиляция) конечные продукты — Н2О, СО2 и энергия которая идёт на синтез АТФ. Н2О и СО2 выделяются в тканевую жидкость, из которой диффундируют в кровь. |
Значение дыхания.
Дыхание — это совокупность физиологических процессов, обеспечивающих газообмен между организмом и внешней средой (внешнее дыхание), и окислительных процессов в клетках, в результате которых выделяется энергия (внутреннее дыхание). Обмен газов между кровью и атмосферным воздухом (газообмен) — осуществляется органами дыхания.
Источником энергии в организме служат пищевые вещества. Основным процессом, освобождающим энергию этих веществ, является процесс окисления. Он сопровождается связыванием кислорода и образованием углекислого газа. Учитывая, что в организме человека нет запасов кислорода, непрерывное поступление его жизненно необходимо.
Прекращение доступа кислорода в клетки организма ведёт к их гибели. С другой стороны, образованный в процессе окисления веществ углекислый газ должен быть удалён из организма, так как накопление значительного количества его опасно для жизни. Поглощение кислорода из воздуха и выделение углекислого газа осуществляется через систему органов дыхания.
https://www.youtube.com/watch?v=Xz1ip38UxFs
Биологическое значение дыхания заключается в:
- обеспечении организма кислородом;
- удалении углекислого газа из организма;
- окислении органических соединений БЖУ с выделением энергии, необходимой человеку для жизнедеятельности;
- удалении конечных продуктов обмена веществ (пары воды, аммиака, сероводорода и т.д.).