Дихання рослин — характеристика і значення процесу

Один з найважливіших процесів в організмі живої істоти – це дихання. Рослини під час нього випускають енергію, яка була використана для їх функціонування.

Якщо ґрунт був оброблений небезпечними речовинами, а вода забруднена, то дерево не отримує достатньо кисню. Це позначається на його життєдіяльності: з часом частини рослини, а потім і вона сама гинуть.

Визначення поняття

Для нормального функціонування організму кожній клітині потрібна енергія. Вона з’являється під час процесу, який називають диханням, при якому розщеплюються органічні речовини під впливом кисню. В результаті з’являється вуглекислий газ, вода і вільна енергія.

Рослини будь-якого класу потребують сонячного світла, оскільки вони фотосинтезують. Як і будь-які інші живі організми, вони виділяють шкідливі гази. Хоча під впливом світла з них виходить ще й кисень.

Рослини дихають цілодобово, навіть в стані спокою. Саме тому вуглекислий газ вони виділяють постійно. А для нормального функціонування всіх органів в клітини повинен безперервно надходити кисень.

Сам процес, який називається диханням, здійснюється у два етапи:

Ці процеси взаємопов’язані, один не може протікати без іншого. А дихання у рослин практично не відрізняється від того, що проходить в організмі тварин.

Роль клітин

Особливу роль в процесі відіграють клітини. І у рослин, і у тварин дихання відбувається в спеціальних центрах — мітохондріях. Тут окислюються органічні речовини. Найчастіше енергія утворюється за допомогою вуглеводів, але іноді в процесі беруть участь білки та жири.

Під час дихання вода осідає в клітці. А вуглекислий газ залишає її, проходячи шлях дифузії. При цьому найчастіше він відразу використовується в фотосинтезі. Цей процес ступінчастий – все відбувається не відразу, а поступово.

В органах проходить безліч різних реакцій, в результаті яких утворюються і розпадаються такі речовини, як органічні кислоти. А вода і гази — це тільки кінцеві продукти всіх процесів.

Частина органічних речовин при цьому витрачається. Проростають насіння втрачають приблизно до 10% сухої маси. І тому для розвитку рослини потрібна сприятливе середовище. Чим гірше природні умови, тим інтенсивніше дихає організм. Насіння, які проростають, набухають, тому процеси в їх клітинах прискорюються. А простір між ними наповнюється повітрям, полегшуючи пересування газів.

Поживні речовини надходять в нього з ґрунту через корінь, а в клітинах вони перетворюються в енергію. Всі зелені рослини на планеті поглинають більше вуглекислого газу з атмосфери, ніж виділяють його.

Замість цього вони випускають в повітря кисень, необхідний для всіх інших живих організмів. Енергія, яка виділяється при диханні, необхідна для безперервного росту і розвитку квітки або дерева.

Особливості газообміну

У рослинних організмів немає спеціальних частин тіла, які відповідали б за дихання. Обмін газами відбувається через отвори, розташовані в покривних тканинах. Вони діляться на два типи:

Останні розташовані на листках рослини. У кожного продихи є свої клітини, в яких постійно змінюється наповненість водою. Коли вони розбухають, то закривають щілини. Через продихи листя поглинають і випускають газ, а також випаровують зайву вологу.

На стеблах знаходяться більші отвори, їх називають сочевичками. Вони мають витягнуту вузьку форму, нагадують порізи або подряпини. Через них також проходить газ і кисень, виходить зайва вода.

Рослини отримують повітря не тільки в чистому, але і в розчиненому вигляді. Він надходить до стебел через коріння з ґрунту. Якщо ґрунт бідний або занадто сухий, дерева і квіти можуть загинути.

Процес фотосинтезу

Фотосинтез і дихання пов’язані, хоча це протилежні процеси. Їх перебіг послідовне. Фотосинтез – це один із способів харчування рослини. Під сонячними променями дерева і чагарники утворюють речовини з енергії, яку вони отримали завдяки освітленню.

А диханням називається метод її звільнення. Вихідна енергія міститься в поживних речовинах, які рослина запасає. Але між процесами дихання і фотосинтезу є відмінності.

У першому випадку дерево, квітка або мох виділяють вуглекислий газ. Саме при диханні рослина поглинає кисень, як і інші живі істоти. Газообмін проходить через продихи та сочевички.

Якщо говорити коротко і зрозуміло, то під час цього процесу рослина отримує корисні речовини з навколишнього середовища. Під час дихання воно поглинає з них енергію, використовує її для розвитку і зростання. А надлишки викидає назад в атмосферу.

Під час фотосинтезу рослинні організми поглинають газ, а виділяють кисень. Саме тому так цінуються дерева і квіти, адже вони роблять атмосферу придатною для життя інших істот — людини і тварин. Газообмін проходить тільки через продихи. А сам процес здійснюється лише в зелених клітинах. Вони містять спеціальну речовину-хлорофіл.

Фотосинтез відіграє особливу роль в житті рослин. Під час цього процесу поглинається сонячне світло, завдяки якому можуть харчуватися клітини організму.

Світло запасається рослиною, щоб витрачатися на його розвиток і зростання.

Дихання в різних частинах дерева не однаково за інтенсивністю. Але є окремі елементи, де процес протікає швидко:

Біологи не рекомендують розставляти такі рослини в житлових приміщеннях – вони виділяють багато газу. Він робить повітря непридатним для людини. Не варто ставити в кімнатах і зрізані квіти, оскільки вони поглинають занадто багато кисню.

Не тільки надземні органи можуть дихати. Повітрям насичуються і клітини коренів. Для їх нормального розвитку потрібно часто рихлити ґрунт навколо рослини.

Вплив природних умов

Велику активність проявляють рослини, які можна зустріти в горах або постійно освітлюваних місцевостях. Тіньолюбиві організми дихають не так часто і швидко.

На інтенсивність процесу впливають і інші природні умови:

Якщо насіння висадити в сухий ґрунт, то їх дихання буде уповільненим. Для нормального розвитку і витрати поживних речовин вологість ґрунту повинна бути не менше 33%. Але для тривалого зберігання зерна і сухих рослин її рівень необхідно знизити до 14%.

Інтенсивність дихання безпосередньо залежить від температури повітря. Чим вона вища, тим швидше протікає процес.

Він не зупиняється навіть взимку при -20 °С, тільки сповільнюється. Завдяки цьому власникам дачних ділянок вдається зберегти бульби картоплі в льохах і підвалах цілими. Але занадто висока температура теж негативно позначається на стані рослини. Насіння перестають дихати, якщо спека доходить до +50 °С.

Величезне значення має ступінь освітленості. Чим яскравіше в приміщенні, тим швидше будуть проростати насіння. Якщо розсада занадто виросла, то її потрібно помістити в тінь. Квіти та дерева, які зустрічаються в прохолодних місцевостях з низькою освітленістю, дихають набагато повільніше.

Кисень необхідний всім живим організмам на планеті, крім бактерій. Але в повітрі він міститься в певному співвідношенні з іншими газами.

Склад атмосфери змінюється, коли в неї потрапляють промислові відходи. У деяких місцевостях повітря стає непридатним для проживання тварин і людини.

Через забруднення з’являються дірки в озоновому шарі, через що з’являється парниковий ефект. Наслідки таких змін – танення льодовиків і затоплення деяких ділянок суші, а також зрушення сезонів року.

Очищення повітря

Атмосфера забруднюється не тільки через людську діяльність, а й внаслідок життєвих процесів інших організмів. Якість повітря погіршують кілька типів речовин:

• вуглекислий газ;
• виробничі відходи – сажа, пил, зола, дим, кіптява;
• отруйні синтетичні речовини;
• сільськогосподарські хімікати;
• вихлопні гази.

Але чисте повітря потрібен не тільки для наземних частин — стебел, листя, квіток. Коріння також потребують кисню. Недолік повітря і надлишок вологи призводять до загибелі дерева.

У зелених насаджень є кілька корисних функцій:

• збагачення атмосфери киснем;
• створення нових органічних речовин;
• поліпшення стану ґрунту;
• підтримка оптимальної кількості вуглекислого газу в повітрі.

Сонячне світло в рослинах накопичується у вигляді поживних речовин. Вони необхідні всім живим організмам. Накопичену енергію квіти та дерева використовують для окислення деяких речовин. Але схема фотосинтезу набагато важливіше, ніж процес дихання.

Обмін речовин в деревах і чагарниках відбувається поступово. Дихання супроводжується фотосинтезом, обидва процеси тісно пов’язані. Рослини забезпечують атмосферу киснем і очищають її від шкідливого газу.

Процес дихання у рослин

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

Поняття фотосинтезу

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

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

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

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

Особливості дихання рослин

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Фактори, що впливають на інтенсивність

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Деякі цифри та факти

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

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

Температура навколишнього середовища здорово впливає на інтенсивність дихання посівного матеріалу.

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

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

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

Шкідливий вплив

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

Є багато факторів, які забруднюють атмосферу:

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

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

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

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

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