какие газы поглощают растения при дыхании

07.07.202207.07.2022 admin 0 Comments

Выделение растениями углекислого газа и поглощение кислорода — процесс дыхания

Экологическая обстановка в мире давно уже перестала радовать земные экосистемы. Множество заводов, без которых человечеству просто не обойтись, выбрасывают ежегодно в атмосферу около 10 миллиардов тон углекислого газа. Многие относятся к этому скептически, утверждая, что количество диоксида углерода не меняется в экосистеме Земли.

На деле, проблема не столько в превышении количества CO₂, сколько в нарушении обмена веществ в экосистеме Земли. До начала промышленной деятельности человека углекислый газ, при взаимодействии с водой выпадал в осадок в виде карбонатов, потом переходил в почву, откуда служил для многих растений и водорослей удобрениями. Но это процесс, растянутый на десятки и сотни лет. Человечество же использует запасы миллионов лет в сокращенные сроки, перерабатывая твердые формы углерода в виде нефти и угля. При сжигании этих ископаемых в механизмах и на заводах происходит выброс диоксида углерода в воздух.

Единственный выход это воспользоваться другим механизмом и размножить флору. Фотосинтез — это естественный механизм, предусмотренный природой для переработки CO₂. Сегодня эта система нужна, как никогда ранее. Производство диоксида углерода растет и соизмеримо выбросам должно расти количество лесов, джунглей, парков и искусственных насаждений. Растение поглощает углекислый газ и выделяет кислород.

Дневное дыхание растений

Дневное дыхание связано с двумя процессами: непосредственно дыханием и фотосинтезом. Процесс дыхания, как и у человека, связан с окислением органических соединений и выделением диоксида углерода, воды и энергии. Вместо человеческих легких выступает вся поверхность растения. Химическая формула, описывающая реакции в процессе дыхания растений:

Любое дерево способно дышать всей поверхностью, даже поверхностью плодов. Но наиболее активно процесс дыхания происходит через устья листа, откуда и попадает по межклеточному пространству большая часть необходимых газов.

Если речь идет о дневном времени суток, то дыхание не столь заметно, как ночью. Поскольку работа растения направлена большей частью на постоянное запасание энергии в виде органических соединений (глюкозы). Попадающий в листья газ, при содействии воды и энергии солнечного света в хлоропластах превращается в глюкозу, которую организм запасает для дальнейшего использования. Собственно дыхание и является этим дальнейшим использованием.

Запасенная глюкоза, с помощью воды и кислорода разлагается на молекулы аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), углекислый газ и водород. АТФ – это твердая энергия. Биологический аккумулятор клеток, который обеспечивает энергетическими запасами все живое на планете. Позднее эти запасы будут использованы в жизнедеятельности каждой молекулы организма.

Кажется, что образуется замкнутый круг: фотосинтез происходит с образованием глюкозы и кислорода, но что толку, если потом в результате дыхания растений выделяется диоксид углерода и АТФ. А энергию растения расходуют лично на себя, ничего не оставляя другим. Но весь вопрос в количестве. Далеко не весь кислород, который образуется во время фотосинтеза, поглощается организмом во время дыхания. Растения производят в разы больше, чем поглощают. Может этим они и отличаются от человека. А все энергетические запасы растений рано или поздно переходят в запасы животных или человека. Так растения отдают все свои накопления ради существования экосистемы Земли.

В среднем 1 гектар лесов ежегодно выделяет 4 тонны кислорода и потребляет 5 тонн углекислого газа. Человек в день выдыхает до 1 килограмма диоксида углерода, в год — 365 кг. Следовательно, 1 гектар леса поглощает углекислоту, которую выдыхают 13 человек.

С увеличением процента содержания углекислого газа в атмосфере теоретически можно ускорить рост зеленых насаждений на Земле. Многие исследования показывают, что в условиях теплиц СО₂ можно использовать как «воздушное удобрение», ведь иногда при дыхании кислородом растениями поглощается еще и углекислый газ. Но так происходит это только в условиях экспериментов. На открытых пространствах начавшийся рост активизирует насекомых, которые не позволяют лесам и джунглям разрастись. А культурные растения от таких добавок превращаются в легкую добычу для вредителей. Поэтому, чтобы не говорили скептики, нарушение обмена углеродом это плохо.

Ночное дыхание растений

Процесс дыхания растений мало чем отличается от дыхания животных и человека. Есть и ночное дыхание. Это явление было открыто Отто Варбургом в начале XX века. Ночью света нет, а значит нет и энергии для фотосинтеза. Растения перестают вырабатывать O₂, но не могут перестать дышать. Кислород поглощается, а углекислый газ все так же продолжает выделяться.

Белки, жиры и углеводы, запасенные в процессе жизнедеятельности днем, благодаря циклу Кресса превращаются в углекислый газ, молекулы АТФ и водород.

АТФ расходуются на дальнейшие нужды, углекислый газ уходит в атмосферу по устьицам, а вот водород окисляется до воды. Растение не может позволить себе сбрасывать водород в атмосферу, поскольку легко может погибнуть от этого, поэтому происходит частичный выброс паров воды. Большая часть организма растения – вода. Она нужна во всех процессах, включая дневное и ночное дыхание. Окисленный водород будет использован вновь в следующих реакциях.

Именно из-за ночного дыхания не рекомендуется ставить цветы в спальнях. Это увеличивает содержание углекислоты в комнате. Что никак не скажется на цветах, но будет чувствительно для человека.

Для дыхания растений существует пороговое значение содержания кислорода. При увеличении содержания О₂ в воздухе до 5-8 процентов – интенсивность дыхания у растений скачкообразно растет. Но после это рост практически прекращается. Сейчас кислорода в воздухе около 21 процента. А значит, растениям еще долго не нужно будет о нем беспокоиться.

В природе есть еще одно интересное явление, названное САМ — фотосинтезом. Это явление характерно для пустынных цветов и растений. В вечной погоне за сохранением водных ресурсов, эти растения приспособились к проведению фотосинтеза в ночь.

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.

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.

Фотосинтез

О фотосинтезе уже шла речь в этой статье. Стоит рассмотреть его более подробно. Как уже говорилось ранее, фотосинтез происходит в хлоропластах. За две фазы происходит процесс образования новой молекулы глюкозы, которая после используется в химических процессах растения.

Во время световой фазы используется энергия солнца. Под ее действием вода отдает электрон и распадается на положительно заряженные частицы водорода (Н) и радикалы гидроксида (ОН). После этого оставшиеся частицы ОН образуют воду и кислород, который сразу же удаляется в атмосферу. В хлоропласте остались электроны и положительно заряженные частицы водорода. Эти частицы накапливаются на различных сторонах мембраны тилакоида (одной из частей хлоропластов), из-за разницы концентраций протоны из большей концентрации стремятся проникнуть через мембрану к протонам с меньшей концентрацией. Когда разность потенциалов между ними достигнет 200 миллиВольт, произойдет разряд и молекула АТФ зарядится, а никотинамидадениндинуклеотидфосфат (сокращенно НАДФ) восстановится до НАДФ*Н. Эти два компонента и будут необходимы в темновой фазе фотосинтеза.

В теневой фазе АТФ является аккумулятором, а НАДФ курьером, который доставляет в другую часть хлоропласта протон Н. К тому же растению нужен будет СО₂, который послужит основой для будущей молекулы глюкозы. В итоге химических реакций из молекул СО₂ и водорода, с помощью энергии из АТФ получается глюкоза С₆Н₁₂О₆, которая и является первым питательным веществом во всех пищевых цепочках Земли.

Заключение

Хлоропласты — устройство для сбора солнечной энергии возрастом 3 миллиарда лет. Эта микроскопическая солнечная батарея дает жизнь лесам, полям, планктону морей, а также животным включая нас с вами.

Биосфера, работающая на солнечной энергии, собирает и обрабатывает в 6 раз больше энергии, чем вся человеческая цивилизация. Сейчас мы понимаем, как фотосинтез работает на химическом уровне. Мы способны повторить этот процесс лабораторных условиях, но у нас это получается хуже, чем у растений. Неудивительно, ведь природа занималась этим миллиарды лет, а мы только что начали. Но если бы мы смогли раскрыть тайны фотосинтеза, все источники энергии, от которых мы зависим сегодня — уголь, нефть, природный газ ушли в прошлое. Фотосинтез — идеальная экологическая энергия, она не загрязняет воздух, не даёт выбросов углерода. Искусственный фотосинтез в достаточно больших масштабах позволил бы снизить парниковый эффект, ведущий к опасному изменению климата …

Источник

Естествознание.ру

Дыхание растений

Всем известно, что растения способны поглощать углекислый газ. Не поэтому ли в лесах и парках столь свежий, чистый воздух?! В конце XVIII века ученые установили, что растения не только поглощают углекислый газ, но и выделяют его. Этот процесс получил название дыхания растений.

Дыхание — это общая особенность всех живых организмов на нашей планете. Одни организмы дышат в привычном для нас смысле, другие — в непривычном. Конечно, отличия в процессе дыхания человека и зеленого побега колоссальны. Но все же растения, как и мы, дышат и нуждаются в воздухе.

Суть дыхания растений сводится к поглощению кислорода, как это происходит и в человеческом организме. Поэтому можно смело утверждать, что дыхание растений и животных устроено по одному принципу. Кислород, поглощаемый в небольших количествах, взаимодействует с органическими тканями растений, что приводит к образованию углекислоты и воды.

Дыхание растения происходит на всех его клеточных уровнях, а орган дыхания растений — это вся его поверхность. В процессе дыхания растения поглощают большую часть кислорода в ночное время, пока солнце неактивно и процесс фотосинтеза останавливается. С наступлением утра фотосинтез запускается вновь, а интенсивность дыхания растений снижается. Выходит, различная интенсивность дыхания растений на протяжении дня позволяет не расходовать энергию зря. Это уравновешивает два процесса и дает растению возможность продолжать свой рост.

При дыхании внутри цветка повышается температура. Это нужно для привлечения насекомых-опылителей. Чемпион среди нагревающихся цветков — аморфофаллус. Его «нагревательный прибор»— стерильный фиолетовый придаток на верхушке. При цветении он способен нагреваться до 40 о С и пахнет гниющим мясом.

Источник

Дыхание растений

Все живые организмы дышат. В процессе дыхания осуществляется распад более сложных органических веществ на более простые и неорганические. Смысл дыхания в том, что в результате происходит выделение и запасание энергии, которая необходима для различных процессов жизнедеятельности.

Подавляющее число организмов для окисления органических веществ используют кислород, который берут из воздуха. Одним из конечных продуктов дыхания является углекислый газ, который должен выводиться из организма в окружающую среду.

Таким образом, растения, также как и животные, дышат. А для этого они поглощают из воздуха кислород и выделяют в воздух углекислый газ. Однако у растений, в отличие от животных, есть процесс фотосинтеза, при котором газообмен обратный: растение поглощает из воздуха углекислый газ, а выделяет в него кислород. Поэтому заметить, что растения все-таки дышат можно лишь в темное время суток, когда фотосинтеза нет, либо протекает его темновая стадия.

При активном процессе фотосинтеза выделяется куда больше кислорода, чем его поглощается для дыхания. Поэтому суммарно в светлое время суток растение выделяет кислород и поглощает углекислый газ. Хотя при этом поглощение кислорода и выделение углекислого газа также происходят, т. е. осуществляется процесс дыхания.

В темное время суток растения выделяют углекислый газ и поглощают кислород, т. е. газообмен осуществляется только для процесса дыхания.

У большинства сложно-устроенных животных для процесса дыхания существует специальная дыхательная система. Благодаря ей кровь насыщается кислородом и разносит его по клетками организма. Такие животные не дышат всей поверхностью тела, или такой способ является вспомогательным. Растения же поглощают кислород всей поверхностью тела, особенно листьями. У них нет специальной дыхательной системы, есть лишь межклетники облегчающие газообмен. Другими словами, клетки растений поглощают кислород прямо из воздуха.

Источник

Дыхание растений

Урок 15. Биология 6 класс. Многообразие покрытосеменных растений ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Дыхание растений»

Дыхание — один из важнейших процессов обмена веществ у растений, в результате которого происходит поглощение кислорода и окисление органического вещества с выделением углекислого газа и энергии.

От части процесс дыхания противоположен фотосинтезу.

Вспомним, что при фотосинтезе растениями потребляется углекислый газ и выделяется кислород.

В этом можно убедиться благодаря опыту.

Посмотрите: освещённое растение — элодея — выделяет пузырьки — это кислород. Поместим на стакан с водой лабораторную воронку.

А сверху её стебля — пробирку. Проверим наличие газа тлеющей лучинкой. Лучинка вспыхнула, значит, растение выделяет кислород. Важно заметить, что выделение кислорода всегда наблюдается при образовании органических веществ в листьях.

А теперь проверим, действительно ли при фотосинтезе растения поглощают углекислый газ.

Удалим из воды воздух. Для этого прокипятим её и остудим. Будет ли растение в такой воде выделять кислород? Нет, пузырьков не видно, кислород не выделяется.

Но стоит насытить воду углекислым газом, как растение начинает выделять кислород.

Сделаем вывод: зелёные растения поглощают углекислый газ и воду, создают органические вещества, при этом выделяется кислород.

При дыхании все происходит наоборот поглощается кислород и выделяется углекислый газ.

Фотосинтез и дыхание это два процесса, которые идут параллельно в клетках растений зелёного листа. Как и всем другим организмам, растениям для жизнедеятельности необходима энергия. Они получают её в процессе дыхания.

Если у животных есть специальные органы для дыхания, то у растений таких специальных органов нет. Так как же тогда растения дышат?

Жизненные процессы протекают во всех живых клетках. Следовательно, все части растения, состоящие из живых клеток, дышат.

Убедиться, что все органы растения дышат, можно, поставив опыт.

Возьмём три ёмкости из бесцветного прозрачного стекла — стаканы. В один из них поместим 30 набухших, прорастающих семян гороха, фасоли или других растений. Сухие семена брать не следует. Они находятся в состоянии покоя, и поэтому все процессы жизнедеятельности, в том числе и дыхания, у них протекают очень слабо.

Во второй стакан положим корнеплоды моркови. Чтобы активизировать их клетки, перед опытом корнеплоды следует 2-3 дня подержать в воде. В третий стакан поместим свежесрезанные веточки липы с листьями. Края стаканов смажем вазелином. Плотно закроем стаканы стеклом и поставим в тёмное тёплое место.

На следующий день проверим, изменился ли состав воздуха в стаканах. Опустим в каждый из них зажжённую свечу, прикреплённую к проволоке.

Свечи гаснут, потому что в процессе дыхания органы растения поглотили кислород из воздуха, находящегося в стаканах, и выделили большое количество углекислого газа.

В этом же помогает убедиться и известковая вода. Если поместить небольшие сосуды с известковой водой внутрь стаканов она помутнеет, взаимодействуя с углекислым газом. Этот опыт показывает, что все органы растения дышат, поглощают кислород и выделяют углекислый газ.

Если вместо стаканов взять термос, хорошо сохраняющий тепло, то, опустив в него термометр, легко заметить повышение температуры. Это часть энергии при дыхании выделилась в виде тепла.

Если наземные растения поглощают кислород из окружающего воздуха атмосферы, то водные растения потребляют кислород, растворенный в среде их обитания.

Дышат растения и днём, и ночью. Днём большая часть атмосферного кислорода поступает в растение через устьица листьев и молодых побегов, кожицу молодых корней, а также через чечевички стеблей, которые расположены на поверхности коры многолетних растений.

Ночью почти у всех растений устьица закрыты. В это время для дыхания растения используют, в основном кислород, образовавшейся при фотосинтезе и накопленный в межклетниках. По межклетникам кислород проникает во все живые клетки растений.

Как протекает процесс дыхания?

Вы все видели, как горят дрова в костре. При горении выделяется большое количество энергии в виде тепла и света. Откуда она берётся? При горении органические вещества взаимодействуют с кислородом (вы уже знаете, что кислород поддерживает горение).

Сложные органические вещества распадаются на более простые, из которых они образовались, — воду и углекислый газ. А световая энергия, которая была использована растениями в процессе фотосинтеза для образования органических веществ, освобождается в виде тепла и света.

Горение сходно с дыханием.

Во всех клетках растения содержится некоторая часть глюкозы, которая была получена при фотосинтезе. При дыхании глюкоза взаимодействует с кислородом поступившим в клетки, и окисляются. В результате такого процесса образуются углекислый газ и вода. А также высвобождается много энергии.

Итак, в процессе дыхания происходит расщепление сложных органических веществ на простые, например крахмала на глюкозу. И в конечном итоге на углекислый газ и воду.

При дыхании растение обеспечивается энергией. Поэтому дыхание — это жизненно важный процесс. Основная часть этой энергии запускает превращение одних соединений в другие. Также образовавшаяся энергия в процессе дыхания используется на рост, размножение и другие процессы жизнедеятельности.

Часть освобождаемой энергии превращается в тепловую. Например, около крупных цветков лотоса температура воздуха может повышаться на 12 °С.

Наиболее интенсивно дыхание растений происходит в тёплую погоду.

При выращивании культурных растений почва уплотняется и содержит мало воздуха. Поэтому для улучшения дыхания корней её рыхлят специальными культиваторами.

Особенно от недостатка кислорода страдают растения, выращиваемые на сильно увлажнённых (заболоченных) почвах. Для улучшения снабжения воздухом корней растений такие почвы обычно осушают.

При хранении семян в зернохранилищах следят за влажностью семян. Сырые семена дышат интенсивнее и сильно разогреваются выделяющимся теплом — тогда зародыши в них погибают. Чтобы этого не происходило, закладываемые на хранение семена должны быть сухими, а зернохранилище — хорошо проветриваемым.

Дыханию растений препятствует пыль, оседающая на листьях. Её твёрдые мельчайшие частицы закрывают устьица, и поступление воздуха в листья затрудняется.

Вредно действуют на дыхание растений и примеси, появляющиеся в воздухе при сжигании различных видов топлива на промышленных предприятиях. Поэтому при озеленении городов обычно высаживают деревья, устойчивые к запылённому воздуху и загрязнению.

Источник

Дыхание растений

Урок 31. Биология 6 класс