Дыхание растений — особенности, характеристика и значение процесса

Дыхание — это цепь химических реакций, которая позволяет всем живым существам синтезировать энергию, необходимую для поддержания жизнедеятельности. Чем дышат растения и как дышат растения — об этом читайте ниже.

Это биохимический процесс, при котором воздух перемещается между внешней средой и тканями и клетками вида. При дыхании происходит вдыхание кислорода и выдох углекислого газа. Поскольку сущность получает энергию за счет окисления питательных веществ и, следовательно, высвобождения отходов, это называется метаболическим процессом.

Давайте взглянем на дыхание растений, чтобы узнать о процессе дыхания и о различных типах дыхания, которые происходят у растений.

Дышают ли растения ?

Да, как животные и люди, растения тоже дышат.

Растения действительно нуждаются в кислороде, чтобы дышать, в ответ на это выделяется углекислый газ. В отличие от людей и животных, растения не обладают какими-либо специализированными структурами для обмена газов, однако они обладают устьицами (обнаруженными в листьях) и чечевичками (обнаруженными в стеблях), активно участвующими в газообмене. Листья, стебли и корни растений дышат медленнее, чем люди и животные.

Дыхание отличается от дыхания. И животные, и люди дышат, что является одной из ступеней дыхания. Растения участвуют в дыхании на протяжении всей своей жизни, так как растительной клетке нужна энергия для выживания, однако растения дышат иначе, благодаря процессу, известному как клеточное дыхание.

В процессе клеточного дыхания растения производят молекулы глюкозы посредством фотосинтеза, улавливая энергию солнечного света и превращая ее в глюкозу. Несколько живых экспериментов демонстрируют дыхание растений. Все растения дышат, чтобы обеспечить энергией свои клетки, чтобы они были активными или живыми.

Дыхание растений

Давайте посмотрим на дыхательный процесс у растений.

Процесс фотосинтеза

Фотосинтез и дыхание связаны, хотя это противоположные процессы. Их протекание последовательное. Фотосинтез — это один из способов питания растения. Под солнечными лучами деревья и кустарники образуют вещества из энергии, которую они получили благодаря освещению.

А дыханием называется метод ее освобождения. Выходящая энергия содержится в питательных веществах, которые растение запасает. Но между процессами дыхания и фотосинтеза есть отличия.

В первом случае дерево, цветок или мох выделяют углекислый газ. Именно при дыхании растение поглощает кислород, как и другие живые существа. Газообмен проходит через устьица и чечевички. А у прорастающих семян такая тонкая кожа, что вещества могут выходить в атмосферу через ее отверстия.

Дыхание проходит в каждой клетке организма, так как в них образуется и хранится энергия. Если говорить кратко и понятно, то во время этого процесса растение получает полезные вещества из окружающей среды. Во время дыхания оно поглощает из них энергию, использует ее для развития и роста. А излишки выбрасывает обратно в атмосферу.

Во время фотосинтеза растительные организмы поглощают газ, а выделяют кислород. Именно поэтому так ценятся деревья и цветы, ведь они делают атмосферу пригодной для жизни других существ — человека и животных. Газообмен проходит только через устьица. А сам процесс осуществляется лишь в зеленых клетках. Они содержат специальное вещество — хлорофилл.

Фотосинтез играет особую роль в жизни растений. Во время этого процесса поглощается солнечный свет, благодаря которому могут питаться клетки организма. Свет запасается растением, чтобы расходоваться на его развитие и рост.

Дыхание в разных частях дерева не одинаково по интенсивности. Но есть отдельные элементы, где процесс протекает быстро:

• растущие органы;
• прорастающие семена;
• распускающиеся цветы.

Биологи не рекомендуют расставлять такие растения в жилых помещениях — они выделяют много газа. Он делает воздух непригодным для человека. Не стоит ставить в комнатах и срезанные цветы, так как они поглощают слишком много кислорода.

Не только надземные органы могут дышать. Воздухом насыщаются и клетки корней. Для их нормального развития нужно часто рыхлить почву вокруг растения.

Дыхание в корнях

Корни, подземная часть растений, впитывают воздух из воздушных зазоров / промежутков между частицами почвы. Следовательно, кислород, поглощенный корнями, используется для высвобождения энергии, которая в будущем будет использоваться для транспортировки солей и минералов из почвы.

Мы знаем, что растения обладают особой способностью синтезировать собственную пищу посредством фотосинтеза. Фотосинтез происходит только в тех частях растений, которые имеют хлорофилл — зеленых частях растений. Фотосинтез настолько очевиден, что иногда кажется, что он маскирует дыхательный процесс у растений. Дыхание не следует принимать за фотосинтез. Дыхание происходит в течение всего дня, но процесс фотосинтеза происходит днем, только при наличии солнечного света. Следовательно, дыхание растений становится очевидным в ночное время.

Это причина, по которой мы часто слышим, как люди предостерегают от сна под деревом в ночное время, поскольку это может привести к удушью из-за избыточного количества углекислого газа, выделяемого деревьями после дыхания.

Влияние природных условий

Большую активность проявляют растения, которые можно встретить в горах или постоянно освещаемых местностях. Тенелюбивые организмы дышат не так часто и быстро. На интенсивность процесса влияют и другие природные условия:

• вода;
• температура воздуха;
• содержание кислорода в атмосфере.

Если семена высадить в сухую почву, то их дыхание будет замедленным. Для нормального развития и расхода питательных веществ влажность грунта должна быть не менее 33%. Но для длительного хранения зерна и сухих растений ее уровень необходимо понизить до 14%.

Интенсивность дыхания напрямую зависит от температуры воздуха. Чем она выше, тем быстрее протекает процесс. Он не останавливается даже зимой при -20 С, только замедляется. Благодаря этому владельцам дачных участков удается сохранить клубни картофеля в погребах и подвалах целыми. Но слишком высокая температура тоже отрицательно сказывается на состоянии растения. Семена перестают дышать, если жара доходит до +50 С.

Огромное значение имеет степень освещенности. Чем ярче в помещении, тем быстрее будут прорастать семена. Если рассада слишком выросла, то ее нужно поместить в тень. Цветы и деревья, которые встречаются в прохладных местностях с низкой освещенностью, дышат гораздо медленнее.

Кислород необходим всем живым организмам на планете, кроме бактерий. Но в воздухе он содержится в определенном соотношении с другими газами. Состав атмосферы меняется, когда в нее попадают промышленные отходы. В некоторых местностях воздух становится непригодным для проживания животных и человека.

Из-за загрязнений появляются дыры в озоновом слое, из-за чего появляется парниковый эффект. Последствия таких изменений — таяние ледников и затопление некоторых участков суши, а также сдвиг сезонов года.

Дыхание в стеблях

Воздух в случае стебля диффундирует в устьица и проходит через разные части клетки, чтобы дышать. На этом этапе высвободившийся диоксид углерода также распространяется через устьица. Известно, что чечевички осуществляют газообмен у древесных или высших растений.

Корневое питание

Много требуемых для существования элементов растения поглощают из почвы. Азот и зональные элементы поступают благодаря катионам и анионам. Лишь бобовые растения имеют способность усваивать атмосферный азот на молекулярной основе. Существует ряд элементов, которые поглощают растительные живые организмы:

• азот;
• фосфор;
• сера;
• кальций;
• калий;
• натрий;
• магний;
• железо.

Растения способны воздействовать на почву в твердой форме, переводя требуемые вещества в необходимое состояние.

Дыхание в листьях

Листья состоят из крошечных пор, известных как устьица. Газообмен происходит путем диффузии через устьица. Сторожевые клетки регулируют каждую из устьиц. Обмен газов происходит при закрытии и открытии устьиц между нижним листом и атмосферой.

Устьица

Охрана почв

Люди разрушающим образом влияют на природу, уничтожают леса, строят водохранилища, снижают плодородие почв неверным орошением. В результате этого растения не могут существовать, потому что соли в больших количествах нарушают их развитие.

Из-за засоления и других явлений земли, местности, которые могли приносить плоды, уменьшаются. А вот пустыни увеличивают свои площади. За последние 20 лет их стало больше на 100 млн гектаров. Если так будет продолжаться, то со временем на планете земли не смогут быть использованы для сельского хозяйства.

Для того, чтобы сохранить почву, требуется предпринимать меры по предотвращению засоления. Нужно обрабатывать землю без вреда для нее, правильно ее удобрять, не стоит применять ядохимикаты. Для борьбы с вредителями существуют аналоги, которые не вредят биологической среде.

Для сохранности верхнего слоя почвы от ветра нужно делать полезащитные лесополосы. Они позволят влаге удерживаться на полях.

Различия между дыханием растений и фотосинтезом

Разница между дыханием растений показана в таблице.

Передвижение и превращение солей

После того как корни получили питательные соли, происходит их передвижение и превращение в необходимые вещества. При этом выделяется энергия. Таким образом создаются необходимые условия для дыхания корней. Если аэрация почвы хорошая, то происходит должное обеспечение кислородом. Влияет на жизнедеятельность растения и соответствующая температура, наличие ядов в почве.

Все минеральные и органические вещества, которые образовались, двигаются к листьям.

Таким образом, поступление ионов веществ к растению проходит в 3 этапа:

• изменение ионов из твердой формы, передвижение к поверхности корней;
• проникновение в корни;
• движение их в органы растения, которые находятся над землей.

Типы дыхания

Есть два основных типа дыхания.

Аэробное дыхание

Этот тип дыхания имеет место в митохондриях всех эукариотических организмов. F молекулы полностью окисляются в двуокись углерода, воду, и энергия высвобождается в присутствии кислорода. Этот тип дыхания наблюдается у всех высших организмов и требует атмосферного кислорода.

Анаэробное дыхание

Этот тип дыхания происходит в цитоплазме прокариотических образований, таких как дрожжи и бактерии. Здесь меньше энергии высвобождается в результате неполного окисления пищи в отсутствие кислорода. Этиловый спирт и диоксид углерода образуются во время анаэробного дыхания.

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 О2 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.

Как растения дышат ?

Все зеленые растения дышат посредством клеточного дыхания. В этом процессе питательные вещества, полученные из почвы, превращаются в энергию и используются для различных клеточных действий.

Дышат ли растения ночью ?

Да, растения дышат на протяжении всей своей жизни как днем, так и ночью. Химическое уравнение клеточного дыхания выражается как кислород + глюкоза -> углекислый газ + вода + тепловая энергия.

Назовите дыхательный орган в древесных стеблях ?

У твердых и древесных стеблей дыхание или газообмен происходит через чечевички. Это маленькие поры, разбросанные по всей коре и встречающиеся на всех деревьях.

Чечевички

Какова роль устьиц в дыхании растений ?

Устьица — это крошечные поры, расположенные на эпидермисе листьев, стеблей и других органов. Во время клеточного дыхания устьица способствуют газообмену, открывая и закрывая поры.

Строение устьиц

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 выявить потребность 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.

Растения выделяют фитонциды, которые убивают вирусы и бактерии в воздухе?

Фитонциды – модная тема, которая регулярно поднимается в последнее время, особенно в свете пандемии коронавируса. В общественном сознании прочно закрепилась мысль, что некие летучие вещества, вырабатываемые растениями, способны чуть ли не стерилизовать окружающий воздух. Так ли это на самом деле, а главное – применимо ли это к комнатным растениям? Посмотрим, что говорит наука.

Даже если открыть статью о свойствах фитонцидов в Википедии, можно обнаружить, что ни в одном из разделов нет ссылок на достоверные источники информации, а имеющаяся библиография ведет либо на очень старые публикации советских специалистов, либо на словарные определения фитонцидов. Ни одной ссылки на современные исследования там нет. И недаром: поиск по базам свежих научных публикаций выдает некоторое количество очень слабых исследований, посвященных фитонцидам, с низкой достоверностью полученных результатов. Причем ни в одном из них комнатные растения не фигурируют. Есть исследования, посвященные антибактериальным и антивирусным свойствам сока некоторых растений, но это не новость: о том, что растения могут быть лекарственными, человечество знает с древнейших времен. И речь идет не конкретно о фитонцидах, а о других компонентах сока растений.

Растения в целом действительно способны вырабатывать всевозможные способы защиты от вредителей и инфекций: это и разнообразные яды – фитотоксины (никотин, атропин, рицин и др.), и специфические фитогормоны, обеспечивающие активную иммунную реакцию на вторжение «врага» (подробнее об иммунитете растений можно почитать здесь >>>). Фитонциды считаются составляющими пассивного иммунитета растений, но, как показывает практика, они не особенно эффективны: те же лук и чеснок, «разрекламированные» как источник фитонцидов, очень часто поражаются болезнями – это видит у себя на участке каждый дачник.

В самом существовании фитонцидов никто не сомневается, но открытыми остаются вопросы:

— насколько комнатные растения способны их выделять и

— насколько эти фитонциды могут быть эффективными против инфекций, которые опасны для нас, а не для растений. Ведь люди и томаты болеют очень разными болезнями, и возбудители у них тоже разные. А защитные механизмы растения вырабатывали не для нас, а для себя.

Пока нет ни одного серьезного исследования, которое давало бы на эти вопросы обнадеживающие ответы.

Исходя из общих знаний биологии, можно предположить, что комнатные растения если и продуцируют фитонциды, то в исчезающе малых количествах, которые к тому же легко удаляются из помещения при проветривании (о пользе проветривания мы уже договорились). Так что фитонциды наших зеленых домашних питомцев вряд ли могут существенно поспособствовать сохранению нашего здоровья.

Зато в Интернете можно найти множество статей без указания источников информации, где буквально перечисляется, каким человеческим инфекциям доблестно противостоят определенные растения. Что характерно, некоторые из упоминаемых инфекций передаются только контактным путем, а не «по воздуху», так что никакие фитонциды здесь и не помогли бы.

Абсолютно точно: увлечение комнатными растениями благотворно сказывается на настроении

Спектр излучения, поглощаемый растениями

Какой спектр излучения поглощают растения? Благодаря растительным организмам происходит фотосинтез, выделяется энергия, необходимая для их существования. При этом используется солнечное освещение. Поглощает его хлорофилл в красном и синем участках спектра.

Кроме фотосинтеза, в растении происходят и другие процессы. На них влияет свет разных участков спектра. Быстрое и медленное развитие растения зависит от чередования темного или светлого времени суток. Красные участки спектра влияют за развитие корней, цветение, появление и созревание плодов. Поэтому в теплицы помещают натриевые лампы, которые излучают красную зону спектра. А вот синяя область влияет на рост листьев и самого растения. Если этого участка будет недостаточно, то саженец будет тянуться вверх в поисках нужного света.

Поэтому человеку, который выращивает растения, следует устанавливать лампы, которые излучают красные и синие цвета. Разные производители специально для садоводства выпускают такие освещающие приборы.

Итак, для развития, роста, плодотворности растению нужно питание. Оно осуществляет его с помощью почвы и воздуха. От недостатка какого-то элемента, неподходящих условий развитие растения будет замедляться.

Алоэ

Обычно в каждой квартире находятся три вредных вещества, которые выделяют ковровые покрытия, синтетические материалы, краски, бытовая химия. Это формальдегид, бензол и трихлорэтилен. Чтобы обезопаситься, на каждые 10 кв. м площади нужно помещать одно комнатное растение в горшке. Конечно, не стоит растения-одиночки расставлять по периметру. Композиционно лучше их расставить группами – так и красивее, и воздух будет чище.

Алоэ – растение, которое растет практически в каждом доме. Оно обладает многими целебными свойствами, поэтому его справедливо называют домашним доктором. У него есть еще одно говорящее название – столетник. Алоэ цветет красными цветами, но в комнатных условиях это происходит крайне редко. Поэтому и говорят, что цветет раз в сто лет.

Растение абсолютно неприхотливо. Оно отлично переносит засушливые сезоны и недостаток света. Сок алоэ обладает бактерицидными свойствами. Его применяют в качестве капель в нос от насморка. Это растение считают очищающим воздух от находящихся в помещении формальдегидов. Алоэ поглощает 90% этих вредных веществ. Мебель – источник выделения формальдегидов. Позаботьтесь о том, чтобы в вашей комнате красовался столетник.

В листьях этого комнатного растения есть специализированные клетки, наполненные желтоватым соком, содержащим биологическое вещество лектин, которое подавляет рост раковых клеток. К тому же листья столетника выделяют огромное количество фитонцидов, которые укрепляют иммунитет и оказывают благотворное влияние на мозг человека.

Хлопот с этим растением совершенно нет. Его достаточно поливать раз в неделю. Алоэ не только подлечит при необходимости домочадцев, но и будет систематически очищать воздух от вредных веществ.

Водоросли и CO2.

Под водорослями понимают все растения, находящиеся под водой и не имеющие корня. Интенсивнее всего, из водорослей, поглощает углекислоту одноклеточные водоросли — фитопланктон. В основном все водоросли дышат растворенным в воде кислородом, за исключением нескольких видов, осуществляющих бескислородный фотосинтез. Те в качестве акцептора электронов при дыхании используют элементную серу.

Получение энергии в группе цианобактерий.

Фитопланктон обитает в верхних слоях воды, поскольку ему требуется большое количество солнечной энергии для фотосинтеза. При наличии в воде растворенного углекислого газа фитопланктон осуществляет фотосинтезирующий процесс, побочным продуктом которого является кислород. Большим отличием этих водорослей от наземных растений является количество производимого кислорода. За один цикл фотосинтеза фитопланктон производит кислорода в 3-4 раза больше собственного веса. Неудивительно, что при таких показателях 70 процентов атмосферного кислорода произведено в воде.

При чём тут NASA?

В 1989 году опубликовали результаты исследования, проведённого NASA, — чаще всего в текстах об очищающих свойствах растений ссылаются именно на него. Правда, вывод там был сделан следующий: «Для домашних растений в сочетании с фильтрами из активированного угля продемонстрирован потенциал улучшения качества воздуха в помещениях за счёт устранения следов органических загрязнителей». То есть об улучшении качества воздуха благодаря одним только растениям речь не шла — только в сочетании с угольными фильтрами. Более того, исследование во многом было сфокусировано не на самих растениях, а на специальных контейнерах, где их выращивали, используя вместо земли активированный уголь — то есть в условиях, совершенно отличных от привычных нам.

Кроме того, в исследовании изучалось лишь три загрязняющих воздух химических вещества, хотя в действительности их сотни. Эксперименты проводились в закрытых лабораторных камерах, куда можно было добавить известное количество поллютанта, а через сутки (или другой промежуток времени) измерить оставшееся — естественно, в квартиру или дом воздух будет постоянно поступать с улицы даже при закрытых окнах. Ещё интереснее, что неплохие результаты по удалению загрязнителей из воздуха (примерно такие же, как для целых растений) были получены для тех же растений после того, как с них срезали все листья, и даже для горшков с землёй, в которой ничего не выращивали.