Газообмен у цветковых растений.

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.

Газообмен у цветковых растений.Дыхание растений

Давайте посмотрим на дыхательный процесс у растений.

Процесс дыхания у растений

Во время дыхания в разных частях растения происходит значительно меньший газообмен. Следовательно, каждая часть питает и удовлетворяет свои собственные потребности в энергии.

Следовательно, листья, стебли и корни растений обмениваются газами по отдельности. Листья обладают устьицами — крошечными порами, предназначенными для газообмена. Кислород, потребляемый через устьица, используется клетками листьев для разложения глюкозы на воду и углекислый газ.

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.

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.

Газообмен у цветковых растений.

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.

Газообмен у цветковых растений.Устьица

Различия между дыханием растений и фотосинтезом

Разница между дыханием растений показана в таблице.

Фотосинтез Дыхание
Этот процесс характерен для всех зеленых растений, содержащих пигменты хлорофилла. Этот процесс характерен для всех живых существ, включая растения, животных, птиц и т. д.
Пища синтезируется. Пища окисляется.
Энергия сохраняется. Высвобождается энергия.
Это анаболический процесс. Это катаболический процесс.
Требуется цитохром. Здесь тоже нужен цитохром
Это эндотермический процесс. Это экзотермический процесс.
В его состав входят такие продукты, как вода, кислород и сахар. В его состав входят такие продукты, как диоксид углерода и водород.
Возникает в дневное время только при наличии солнечного света. Это непрерывный процесс, происходящий на протяжении всей жизни

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.

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.

Газообмен у цветковых растений.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.

Газообмен у цветковых растений.Строение устьиц

Какая часть корней участвует в обмене дыхательных газов ?

Корневые волоски, трубчатые отростки эпидермиса, участвуют в обмене дыхательных газов.

Газообмен листьев

Лист – вегетативный орган растения. Он располагается на побеге, или стебле, месторасположениие листа называют узлом.  От узла отходят боковые органы – листья, почки, ветки, придаточные корни.

Лист выполняет важные функции в жизни растения. Основными функциями листа являются газообмен, фотосинтез и транспирация. Именно с помощью листьев растение хорошо улавливает солнечный свет.

Мякоть листа состоит из:

  • эпидермиса (кожицы),
  • столбчатой ткани (хлоренхимы),
  • губчатой ткани (аэренхимы),
  • жилок (сосудисто-волокнистого пучка),
  • межклетников,
  • замыкающих клеток и устьица.

Устьица представляют собой крошечные поры. Количество устьиц у разных растений ризменяется от нескольких десятков до нескольких тысяч на 1 кв.мм. Они расположены на эпидермисе листьев,  стеблей и других органов. Устьице состоит из 2-х замыкающих клеток, содержащих хлоропласты, и соответственно, способных к фотосинтезу.

При недостатке влаги замыкающие клетки начинают тесно прилегать друг к другу. При избытке воды в замыкающих клетках они увеличиваются в объеме, их более тонкие стенки начинают растягиваться. Таким образом, между замыкающими клетками образуется отверстие – устьичная щель. Она способна сужаться или расширяться, что регулирует испарение воды и газообмен.

Под устьичной щелью располагается межклетник. Он представляет собой воздушную полость, окруженную клетками мякоти листа. Через открытые устьица внутрь листа проникает воздух, который в дальнейшем используется в процессах дыхания и фотосинтеза. Благодаря наличию хлорофилла в столбчатом мезофилле – основной ткани пластинки листа, и происходит фотосинтез.

Газообмен у цветковых растений.

Благодаря межклетникам и устьицам, расположенным в губчатом мезофилле листа, происходит процесс газообмена.

Клетки кожицы, примыкающие к замыкающим клеткам, называют сопровождающими, или околоустьичными. Замыкающие и сопровождающие клетки – это устьичный аппарат. Устьица могут располагаться на верхней плоскости листа, снизу листа или сразу с 2-х сторон. У большинства растений они расположены на нижней поверхности листа, это предотвращает пересыхание влаги на солнечном свету.

Важной особенностью клеточного строения листа является содержание хлоропластов в некоторых клетках. Их основная функция – фотосинтез.

Что такое газообмен листьев

Растения, как и все живые организмы, растут, питаются, размножаются и дышат. Дыхание представляет собой процесс поглощения организмом кислорода и удаления из него углекислого газа.

Процесс не прекращается ни днем, ни ночью. Органы дыхания у растений не такие сложные, как у животных или людей. Из воздуха кислород попадает в ткани и клетки растений через лист, стебель или корень.

Больше всего кислорода попадает в растение именно через листья.

Читайте также:  Видео формирование колостомы из сигмовидной кишки. Посмотреть видео формирование колостомы из сигмовидной кишки.

Существует два основных типа дыхания, присущее и листьям растения: аэробное и анаэробное.

  • Аэробное дыхание происходит в митохондриях всех эукариотических организмов и свойственно всем высшим организмам, для него требуется атмосферный кислород. Оно представляет собой окислительный процесс, состоящий из бескислородной и кислородной стадии. Бескислородная стадия сопровождается освобождением водорода. Во время кислородной стадии  расщепляются атомы.
  • Энаэробное дыхание происходит у прокариотических организмов – бактерий и дрожжей, сопровождается отсутствием кислорода и образование этилового спирта и диоксида углерода. При нем окисляется молекулярный водород и энергия, необходимая для синтеза аденозинтрифосфорной кислоты.

Газообмен листьев представляет собой совокупность процессов обмена газами между живыми организмами, в частности растениями,  и окружающей средой. У растений он осуществляется через устьица листьев, чечевички или мелкие трещины в коре.

Газообмен обеспечивает жизнедеятельность между живыми организмами и окружающей средой. В процессе диффузии растения поглощают кислород из воды или воздуха, а окружающую среду выделяют углекислый газ, образовавшийся в результате фотосинтеза.

В процессе фотосинтеза растения, наоборот, поглощают из окружающей среды углекислый газ и выделяют в нее кислород.

Следовательно,  дыхание и фотосинтез у листьев растений – полностью противоположные процессы, и в то же время взаимосвязанные межу собой.


Функция газообмена листа

Функции листа разнообразны: газообмен, фотосинтез, испарение, запас питательных веществ, удаление ненужных веществ. Благодаря работе устьиц происходит газообмен между растением и окружающей его атмосферой.

Доступ кислороду к органам растения, в том числе и листьев, это – одно из важнейших условий его жизни.  Растениям требуется относительно мало кислорода по сравнению с животными. На дыхание растений кислорода тратится намного меньше, чем выделяется в процессе фотосинтеза

Кислород жизненно необходим для дыхания растения, а углекислый газ нужен растению для образования органических веществ. В воздух выделяется кислород через устьица листа, образованный в процессе фотосинтеза. Образовавшийся у  растения в процессе дыхания углекислый газ удаляется.

Дыхание, газообмен, фотосинтез во всех клетках листа происходят непрерывно. Как только прекращается дыхание, лист погибает.

Вследствие процесса газообмена листья защищены от иссушения, в них сохраняется вода в засушливый период.


Процесс газообмена в листьях

Газообмен листьев происходит благодаря диффузии газов через всю поверхность листа и через устьица листьев. Под диффузией понимают процесс, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного разных веществ.

Основной оборот газа у растений главным образом происходит через листья благодаря большой площади его поверхности и очень малой толщине. В мякоти листа содержится огромное количество хлоропластов с зеленым хлорофиллом.

Кислород поступает в ткани растения, далее через межклетники он проникает в его клетки.

Обмен газов происходит при открытии и закрытии устьиц между листом и атмосферой. Через устьица кислород поступает в лист, через них же выводится углекислый газ и испаряется влага. В процессе фотосинтеза поступление углекислого  газа осуществлятся через щель в клетках устьиц. Затем он поступает к хлорофилосодержащим тканям листа.

Газообмен у цветковых растений.

Это сопровождается выделением кислорода – освободившись в процессе фотосинтеза, он начинает выходить наружу. В процессе дыхания растение поглощает кислород, а выделяет углекислый газ.

Кроме кислорода растения способны высвобождать водяные пары, также выходящие через устьица. Этот процесс называют транспирацией.

Таким образом, газообменные процессы в листе регулируются благодаря открыванию и закрыванию устьичной щели.


Через что происходит газообмен листьев

Газообмен происходит благодаря работе устьиц. Дыхание в листьях происходит в клетках органов, которые  расположены по всей поверхности. Такие же клетки расположены и на поверхности стебля и корней. Но, основной оборот газа проходит именно через листья.

Замыкающие клетки устьиц листьев могут меняться в размерах, расширяться, сужаться или замыкаться. Благодаря этому свойству через них происходит испарение воды и газообмен. Клетки, примыкающие к устьичной щели, более утолщенные.

В зависимости от объема воды в устьичных клетках, их оболочки, которые имеют разную толщину, в разной степени растягиваются. Благодаря этому процессу открывается или замыкается устьичная щель. Только замыкающие клетки кожицы содержат хлоропласты. Изменение формы замыкающих клеток приводит к изменению ширины устьичной щели.

Наружная часть устьица состоит из пленчатых выступов, которые ограничивают небольшое пространство от наружных поверхностей.

Скорость газообмена и транспирации в листьях растений может регулироваться  открыванием и закрыванием устьичной щели.

При транспирации выводится водяной пар. Воду испаряют все части растения, но больше всего ее испаряют листья, создавая особый микроклимат возле растения. Устьичная транспирация листа является самой интенсивной.


Приспособление листьев к газообмену

Для осуществления газообмена листьев есть специальные приспособления – кожица, жилки, устьица и чечевички.

Со всех сторон лист окружен покровной тканью – эпидермой или кожицей, состоящей из слоя плотно примыкающих живых клеток без межклетников между ними. Наружные стенки покровных клеток утолщенные.

Эти клетки выделяют воскоподобные вещества, образующие кутикулу. Клетки кожицы не содержат хлорофилла. Поэтому, они не способны к фотосинтезу и газообмену.

Но, они свободно пропускают солнечные лучи в глубину листа к фотосинтезирующим клеткам основной ткани. Их называют паренхимами.

Кожица листа также непроницаема для газов. С одной стороны, эпидермис защищает листья растения от высыхания. Но, с другой стороны, через него проходят  массы газов и паров воды, причем в разных направлениях. К ним относятся весьма интенсивные процессы газообмена и парообмена. У листьев растений проблема  газообмена и парообмена успешно разрешается через устьица.

Газообмен у цветковых растений.

Почти всю площадь листа, кроме жилок, занимает основная ткань, мезофилл. Она состоит из столбчатой и губчатой фотосинтезирующих тканей.

Столбчатый мезофилл, или основная фотосинтезирующая ткань листа, располагается над верхним слоем кожицы и состоит из вертикально вытянутых клеток. Они плотно прижаты друг к другу и содержат хлорофилл в большом количестве.

Благодаря наличию хлоропластов в столбчатой ткани мякоти листа происходит фотосинтез с образованием органических веществ. Они доставляются в разные части растения.

Губчатый мезофилл расположен ниже относительно столбчатого мезофилла. Он состоит из фотосинтезирующих клеток, которые рыхло расположены и имеют большие межклетники. Благодаря этому осуществляется свободный газообмен с внешней средой.

В эпидермисе листа располагаются устьица. Через устьица и межклетники губчатого мезофилла углекислый газ поступает в клетки столбчатого мезофилла. Образованный в процессе фотосинтеза кислород свободно проникает в атмосферу из листа. Площадь поверхности клеток губчатого мезофилла превышает площадь поверхности листа. Это способствует интенсивному газообмену листьев.

Устьица занимают не более 2 процентов площади всего листа. Длина устьичной щели составляет 20-30 мкм. Ширина щели колеблется в пределах  3-6  мкм


Что происходит в листе во время газообмена

При солнечном свете в замыкающих клетках устьица вырабатывается сахар, ответственный за  оттягивание воды от соседних клеток.

Происходит увеличение тургора в замыкающих клетках, при этом тонкие места оболочки устьичных клеток растягиваются намного сильнее по сравнению с толстыми.

Выступы в форме выпуклостей, которые выпячиваются в щель устьица, принимают плоскую форму. Все это приводит к раскрытию устьица.

В темноте сахар переходит в крахмал, соответственно, в замыкающих клетках начинает падать тургор. Ослабляется растяжение тонких участков оболочки. Они начинают выпячиваться навстречу во встречных направлениях. Соответственно, происходит закрытие устьица.

Через устьичные щели воздух попадает к внутренним клеткам листа. Через них же пары воды и газы выходят наружу.


Влияние различных факторов на газообмен листьев

  1. Если почва плохо обработана, недостаточно увлажнена, или наоборот переувлажнена с избытком, то корням растения не хватает кислорода. Не поступает кислород и к остальным частям растения, включая и листья, что приводит к полной гибели растения.
  2. Чем выше температура воздуха, тем более интенсивно происходят процессы дыхания и газообмена. Доказано, что при температуре выше +40С и ниже 0С эти процессы в листьях замедляются вплоть до полного прекращения.
  3. Газообмен листьев ускоряется при хорошей освещенности.
  4. Возраст листьев также влияет на процесс газообмена – чем старше лист, тем медленнее он происходит.
  5. Испарение воды снижает температуру растения, защищает его от перегрева, обеспечивает приток веществ от корня к стеблю, листьям и другим частям растения. От скорости и интенсивности транспирации зависит интенсивность фотосинтеза и газообмена листьев.

Дыхание растений

Растения, как все живые организмы, в процессе дыхания поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Газообмен у них происходит через устьица на листьях, а также через чечевички на стеблях и трещины в коре. Внутри тканей кислород следует по межклетникам, потом проникает в клетки. Доступ кислорода ко всем органам растения — одно из основных условий жизни.

Читайте также:  Биологическая борьба с вредителями.

При плохой обработке почвы или на переувлажненных почвах корням растений не хватает воздуха и, следовательно, кислорода. Поэтому при застое воды на отдельных участках поля большинство растений погибает. Ведь растения, так же как люди или животные, умирают без кислорода. Но у них потребность в кислороде меньше, чем у животных, и у них нет таких сложных органов дыхания.

Дыхание

Дыхание — это поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа, а также использование кислорода для окисления органических веществ с освобождением энергии (Рис.1).

Газообмен у цветковых растений.

Рис.1 Сравнение дыхания и фотосинтеза растений

Дыхание Признак Фотосинтез
Кислород 1.Поглощаемый газ Углекислый газ
Углекислый газ 2.Выделяемый газ Кислород
Чечевички, устьица, кожица семян и т.д. 3.Пути газообмена Только через устьица
Во всех живых клетках 4.В каких клетках происходит Только в зеленых клетках, содержащих хлорофилл
Получение и использование энергии из питательных веществ на рост и развитие 5.Роль в жизни растений Запасание энергии света в виде питательных веществ

Во время дыхания часть органических веществ расходуется. Например, прорастающее зерно теряет 3-10% сухого вещества.

Чем более неблагоприятна oкружающая среда для прорастания, тем больше требуется питательных веществ и тем интенсивнее дыхание проростка. Энергия, выделяемая во время дыхания, затрачивается на рост и развитие органов растений.

Подтвердим опытным путем поглощение прорастающим семенем кислорода и выделение им углекислого газа (Рис.2).

Газообмен у цветковых растений.

Рис.2 Поглощение кислорода и выделение углекислого газа прорастающими семенами (1-влажные семена, 2-сухие семена)

Возьмем 2 широкогорлые стеклянные банки и в одну из них положим проросшие семена гороха (20-30 шт.). В другую — столько же сухих, непроросших семян гороха. Банки плотно закрываем крышками и ставим в теплое место.

Через неделю в банку с сухими семенами опустим горящую свечу. Свеча не потухнет, будет продолжать гореть. Поскольку дыхание сухих семян замедленное, за неделю они не успели поглотить весь кислород из воздуха в банке.

В банке с проросшими семенами свеча сразу же погаснет. Почему? Проросшие семена дышат интенсивно, поэтому они поглотили весь кислород в банке и насытили воздух углекислым газом. Во время набухания и прорастания семян и дальнейшего развития растений дыхание в тканях усиливается. Межклеточные воздушные пространства в тканях растений облегчают движение газов.

Влияние различных условий на дыхание растений

Интенсивность дыхания у разных частей растения неодинакова. Наиболее высока она у молодых быстро растущих органов и тканей. С окончанием периода активного роста растений дыхание их тканей ослабевает.

Активнее дышат высокогорные и светолюбивые растения (по сравнению с теневыносливыми). Дыхание растений усиливается с повышением температуры, когда речь идет о потеплении. Но в зной оно ослабевает, а при 45-50°С почти прекращается.

Таким образом, на дыхание растений влияют различные факторы.

1. Влияние воды.

Сухие семена (10-12% влаги) дышат очень слабо. Если содержание влаги в семенах достигает 33%, то дыхание усиливается, расход питательных веществ увеличивается, и семена начинают прорастать. Поэтому при хранении в зернохранилищах влажность зерна не должна превышать 12-14%. Только в таких условиях семена могут долго храниться.

2. Влияние температуры.

Чем выше температура окружающей среды, тем интенсивнее дышат семена. Даже зимой при температуре -20-25°С дыхание растений не прекращается, оно лишь замедляется. Дыхание семян прекращается при температуре +50°С. Зимой в клубнях картофеля, хранящегося при низкой температуре, дыхание замедляется.

3.Влияние света.

При наличии достаточной освещенности дыхание растений ускоряется. Теневыносливые растения дышат слабее светолюбивых. Если поместить молодые проростки в темное место, их дыхание немного замедлится.

4.Влияние воздуха.

Всему живому на Земле, кроме некоторых бактерий, необходим кислород. Мы дышим воздухом, в котором кислород находится в определенном соотношении с другими газами (азот, инертные газы, углекислый газ).

Когда в воздух попадают отходы промышленного производства, это соотношение изменяется, что может оказаться губительным для растений, животных и человека.

В последнее время можно часто слышать выражения озоновые дыры, и парниковый эффект. Эти явления связаны с состоянием воздушной оболочки Земли. Накопление вредных веществ в атмосфере оказывает отрицательное воздействие на все живое, и на растения в том числе. Их дыхание замедляется.

Какие же вещества загрязняют воздух?

Вот главные из них:

1.Углекислый газ, выделяемый всеми живыми организмами, обитающими на Земле. 2.Отходы производства и газы, выделяемые заводами и фабриками, прежде всего угарный газ, зола, сажа, пыль, копоть, дым. 3.Выхлопные газы автомобилей. 4.Ядовитые газы, выделяемые синтетическими веществами, созданными химическим путем.

5.Пылевые частицы ядохимикатов, используемых в сельском хозяйстве.

Рост и развитие растений в условиях загрязненной атмосферы замедляются. Они быстро подвергаются различным вредным воздействиям. Таким образом, воздух необходим не только для надземных органов растений, но и для корней, находящихся в почве.

Если не будет обеспечен достаточный приток воздуха к корням, их дыхание замедлится, и они погибнут. Если корни постоянно покрыты водой, они загниют. Корни обеспечивают всю надземную часть растения питательными веществами и водой.

Без них само растение неминуемо погибнет.

Роль зеленых растений:

1.Создание органических веществ. 2.Поступление кислорода в атмосферу 3.Поддержание постоянного содержания углекислого газа.

4.Участие в создании почв.

Зеленые растения запасают энергию космического светила — Солнца в виде органических веществ, используемых живыми существами нашей планеты.

Дыхание — это процесс, происходящий во всех живых организмах: поглощение кислорода и выделение углекислого газа.

Кислород используется для окисления органических веществ, чтобы извлечь из них энергию.

Растения запасают энергию солнечного света в виде органических веществ в ходе фотосинтеза и используют эту энергию, окисляя вещества в ходе дыхания, В целом, растения интенсивнее фотосинтезируют, чем дышат.

  Фотосинтез. Воздушное питание.

Дыхание организмов. Газообмен

Поддержание обмена веществ. Подавляющее большинство живых организмов для дыхания нуждаются в постоянном поступлении кислорода. Кислород усваивается организмом либо из атмосферного воздуха, либо из воды, в которой он растворен. Дыхание – это процесс, посредством которого живые организмы высвобождают энергию из питательных веществ.

Когда дыхание протекает в клетках, его называют клеточным (тканевым) или внутренним дыханием. (Процесс клеточного дыхания был рассмотрен в § 13.) Если для этого процесса требуется кислород, то дыхание называют аэробным. Если же реакции происходят в отсутствие кислорода, то дыхание анаэробное.

Анаэробными организмами являются некоторые бактерии, получающие энергию в процессе бескислородного расщепления углеводов или аминокислот. Анаэробами являются, например, такие бактерии, как палочки ботулизма и гангрены.

Клеточное (внутреннее) дыхание не следует путать с двумя процессами: поглощением кислорода из окружающей среды и выделением углекислого газа в среду. В совокупности эти два процесса составляют газообмен, или внешнее дыхание.

Газообмен. Внешнее дыхание, или газообмен, представляет собой совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода для использования его в биологическом окислении органических веществ и удаление из организма углекислого газа, образовавшегося в процессе окисления.

Каким бы ни был процесс дыхания – аэробным или анаэробным, между организмом и средой непрерывно должен происходить обмен газами.

Аэробным организмам для окисления питательных веществ и получения энергии нужен поступающий из окружающей среды кислород, а в окружающую среду аэробы и большинство анаэробов выделяют конечный продукт дыхания – углекислый газ.

Газообмен у растений. Интенсивность обмена веществ у растений меньше, чем у животных. Процесс газообмена у растений, с одной стороны, обеспечивает дыхание (т. е. поступление кислорода и выделение углекислого газа), а с другой – снабжает углекислым газом и выводит кислород при фотосинтезе.

У некоторых низших растений (у водорослей) газообмен осуществляется путем диффузии газов через всю поверхность, а у крупных цветковых растений кислород в основном поступает через устьица листьев (и зеленых стеблей у травянистых растений).

Внутри растения кислород поступает в воздухоносные межклетники, а затем достигает клеток и растворяется во влаге, покрывающей клеточные стенки. Отсюда кислород диффундирует уже внутрь клеток. Углекислый газ движется по растению тем же путем, но в обратном направлении.

Таким образом, все растения, животные и бактерии (за исключением организмов-анаэробов) поглощают кислород из внешней среды и в нее же выделяют углекислый газ, хотя пути газообмена у разных организмов различны.

Читайте также:  Миелоархитектоника. Межнейронные связи коры большого мозга.

Экскреция как процесс саморегуляции организма

В процессе обмена веществ в органах и тканях образуются различные отходы, которые должны выводиться из организма. Эти продукты образуются при распаде органических веществ: белков, нуклеиновых кислот, жиров и др. Если они накапливаются свыше определенной концентрации, то возникает угроза нарушения нормального течения основных физиологических процессов.

Экскреция и дефекация. Выведение из организма ненужных ему веществ, продуктов обмена, которые могли бы привести к нарушению постоянства состава внутренней среды организма, называется экскрецией.

Экскреция – важный процесс, характерный для живых организмов. В той или иной мере экскреция способствует сохранению постоянства внутренней среды организма в условиях изменяющейся внешней среды.

Помимо «отходов», из организма выводятся также и другие вещества, например не образующиеся в самом организме. В этом случае речь идет не об экскреции, а о дефекации – удалении из организма балластных веществ (главным образом непереваренных остатков пищи), которые никогда не участвовали в обмене веществ.

Экскреция у растений. У растений экскреция осуществляется намного проще, чем у животных. Это объясняется различиями в физиологических процессах и образе жизни растений и животных. Зеленые растения в результате фотосинтеза образуют в нужном количестве все необходимые им органические вещества.

Например, в растении синтезируется столько белка, сколько его необходимо в данный момент. Растения никогда не синтезируют белок в избытке и поэтому очень мало выделяют продуктов обмена веществ, содержащих азот. В ходе обменных процессов у растений образуются основные конечные продукты: газообразный кислород, углекислый газ и вода.

Эти же продукты могут вновь использоваться как исходные вещества для реакций других процессов – фотосинтеза, дыхания. Единственный продукт, выделяемый растениями на свету в избытке,– это газообразный кислород.

Кислорода при фотосинтезе образуется гораздо больше, чем требуется растению для дыхания, поэтому избыток кислорода переходит из клеток в окружающую среду путем диффузии. Многие органические отходы обмена веществ откладываются у растений в омертвевших тканях (например, в древесине), а также в листьях и коре, которые периодически сбрасываются.

Подлежащие удалению вещества выносятся не только с опадающими листьями, но и с лепестками цветков, плодами и семенами, хотя экскреция не является главной функцией этих органов. У водных растений основная масса продуктов обмена веществ переходит путем диффузии непосредственно в окружающую водную среду.

Экскреция у животных. Возможным местом экскреции может быть любая проницаемая поверхность, которая напрямую связана с внешней средой.

К таким поверхностям относятся наружная плазматическая мембрана одноклеточных организмов, покровы низших беспозвоночных, мальпигиевы сосуды у паукообразных и насекомых; почки, жабры и кожа рыб; почки, легкие и кожа земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих.

Размножение организмов

Размножение – основное свойство живых организмов. Способность производить новое поколение особей того же вида является основным свойством живых организмов.

В процессе размножения происходит передача генетического материала от родительского поколения следующему, дочернему поколению, что обеспечивает воспроизведение признаков не только организмов данного вида, но и конкретных родительских особей.

Следовательно, размножение – необходимое условие непрерывности существования вида и преемственности последовательных поколений внутри вида. При определенных условиях размножение может существенно увеличить общую численность вида.

Таким образом, размножение – это присущее всем организмам свойство воспроизводить себе подобных, что обеспечивает непрерывность и преемственность жизни. Различают две формы размножения – бесполое и половое.

Бесполое размножение. О формах бесполого размножения вы узнали при изучении разделов «Растения» и «Животные». Напомним, что в бесполом размножении участвует обычно одна особь.

При бесполом размножении, как правило, образуются генетически идентичные потомки, а единственным источником генетической изменчивости служат случайные изменения (мутации). Высшие животные не способны к бесполому размножению.

Эта форма размножения широко распространена у растений, грибов, бактерий и некоторых примитивных животных.

Способы бесполого размножения. Существует несколько способов бесполого размножения: деление клеток, спорообразование, почкование, размножение фрагментами тела (фрагментация), вегетативное размножение.

Половое размножение. Половое размножение связано с образованием и слиянием половых клеток – гамет. При оплодотворении гаметы сливаются, образуя зиготу, из которой развивается зрелый организм.

Гаметы содержат одинарный (гаплоидный) набор хромосом (n), полученный ими в результате мейоза.

В зиготе благодаря оплодотворению восстанавливается диплоидный набор хромосом (2n) с новой комбинацией наследственных признаков.

Гаметы обычно бывают двух типов – мужские и женские, но некоторые примитивные организмы (например, многие одноклеточные водоросли) производят гаметы одного типа. Гаметы двух типов могут производить соответственно мужские и женские родительские особи. Но может быть и так, что у одной и той же особи имеются и женские, и мужские половые органы.

Виды, у которых существуют отдельно мужские и женские особи, называют раздельнополыми, таковы большинство животных. Среди покрытосеменных растений тоже встречаются раздельнополые виды.

Например, у однодомных видов растений мужские и женские цветки образуются на одном и том же растении (огурец, кукуруза), а у двудомных – одни растения несут только женские цветки, а другие – только мужские (остролист, облепиха).

Особые случаи полового размножения – партеногенез и гермафродитизм. Партеногенез (от греч. parthenos – девственница, genesis – происхождение).

Гаметогенез и оплодотворение

Гаметогенез. У большинства организмов гаметы (половые клетки) образуются в специальных органах. У покрытосеменных растений спермии развиваются в пыльцевых зернах, а яйцеклетки формируются в семязачатках завязи пестика.У большинства животных гаметы формируются в половых железах – гонадах (от греч. gone – порождающее).

В семенниках образуются сперматозоиды, в яичниках – яйцеклетки. Процесс возникновения половых клеток называют гаметогенезом (от греч. gametes – супруг, genesis – происхождение). Процесс образования мужских половых клеток называют сперматогенезом (от греч. sperma – семя).

У животных он происходит в три этапа: размножение, рост, созревание

Оплодотворение у животных. Большинство животных, обитающих в водной среде (морские кольчатые черви, пластинчатожаберные моллюски, иглокожие, рыбы, большинство видов земноводных), свои яйца и сперму выделяют в воду, половые клетки – гаметы – соединяются друг с другом случайно.

Такое наружное оплодотворение – примитивный и ненадежный способ соединения гамет. Для повышения вероятности оплодотворения у многих из названных организмов в ходе эволюции выработалось приспособление производить гаметы в очень больших количествах.

Например, луна-рыба откладывает до 300 млн икринок! Однако данный способ оплодотворения требует от организма огромных физических и энергетических затрат.

Более прогрессивно в эволюционном плане внутреннее оплодотворение. При внутреннем оплодотворении слияние гамет происходит в теле материнской особи.

Вероятность встречи гамет при внутреннем оплодотворении достаточно высока, поэтому количество вырабатываемых яйцеклеток уменьшается, количество же сперматозоидов остается большим.

Внутреннее оплодотворение характерно для многих водных беспозвоночных, насекомых, живородящих рыб, некоторых земноводных и для всех пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. Появление внутреннего оплодотворения в ходе эволюции способствовало утрате зависимости организмов от водной среды и освоению ими наземно-воздушной среды.

Оплодотворение у растений. Оплодотворение свойственно большинству растений. Ему обычно предшествует образование половых органов – гаметангиев, в которых развиваются гаметы. Половой процесс у низших растений разнообразен.

У высших споровых растений образуются гаметангии – антеридии (мужские) и архегонии (женские), в которых развиваются гаметы. В архегониях образуются яйцеклетки, в антеридиях – много сперматозоидов. У мхов и папоротникообразных вышедшие из антеридиев сперматозоиды подплывают в воде к вскрывшимся архегониям и сливаются с яйцеклетками внутри архегоний.

У голосеменных растений в процессе эволюции исчезают антеридии. У покрытосеменных уже нет ни антеридиев, ни архегоний. Постепенное исчезновение у семенных растений гаметангиев связано с тем, что при наземном существовании (где часто изменяются условия среды) слишком рискованно оставаться в гаплоидном состоянии, поскольку вероятность оплодотворения в этом случае невысокая.

У семенных (голосеменных и покрытосеменных) растений оплодотворению предшествует опыление. Оплодотворение голосеменных и покрытосеменных растений, в отличие от споровых (мхов и папоротников), не зависит от воды. Именно поэтому в ходе эволюции сперматозоиды лишились жгутиков и превратились в спермии.

Исчезновение зависимости полового процесса от капельной воды позволило семенным растениям широко расселиться по планете и занять территории с сухим климатом.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector