Дихання рослин – особливості, характеристика та значення процесу

Дихання – це ланцюг хімічних реакцій, який дозволяє всім живим істотам синтезувати енергію, необхідну підтримки життєдіяльності. Чим дихають рослини і як дихають рослини – про це читайте нижче.

Це біохімічний процес, у якому повітря переміщається між довкіллям і тканинами і клітинами виду. При диханні відбувається вдихання кисню та видих вуглекислого газу. Оскільки сутність одержує енергію за рахунок окислення поживних речовин і, отже, вивільнення відходів, це називається метаболічним процесом.

Давайте поглянемо на дихання рослин, щоб дізнатися про процес дихання та про різні типи дихання, що відбуваються у рослин.

Чи дихають рослини?

Так, як тварини та люди, рослини теж дихають.

Рослини дійсно потребують кисню, щоб дихати, у відповідь на це виділяється вуглекислий газ. На відміну від людей і тварин, рослини не володіють будь-якими спеціалізованими структурами для обміну газів, проте вони володіють продихами (виявленими в листі) і сочевічками (виявленими в стеблах), які активно беруть участь у газообміні. Листя, стебла та коріння рослин дихають повільніше, ніж люди та тварини.

Читайте також: Біогумус/вермикомпост: як правильно застосовувати (склад, формат випуску, норми витрати та ін.)

Дихання відрізняється від дихання. І тварини, і люди дихають, що є одним із ступенів дихання. Рослини беруть участь у диханні протягом усього свого життя, оскільки рослинній клітині потрібна енергія для виживання, проте рослини дихають інакше завдяки процесу, відомому як клітинне дихання.

У процесі клітинного дихання рослини виробляють молекули глюкози за допомогою фотосинтезу, уловлюючи енергію сонячного світла та перетворюючи її на глюкозу. Декілька живих експериментів демонструють дихання рослин. Всі рослини дихають, щоб забезпечити енергією свої клітини, щоб вони були активними чи живими.

Погляньмо на дихальний процес у рослин.

Процес фотосинтезу

Фотосинтез та дихання пов'язані, хоча це протилежні процеси. Їхнє протікання послідовне. Фотосинтез – це один із способів харчування рослини. Під сонячним промінням дерева та чагарники утворюють речовини з енергії, яку вони отримали завдяки освітленню.

А диханням називається метод її визволення. Енергія, що виходить, міститься в поживних речовинах, які рослина запасає. Але між процесами дихання та фотосинтезу є відмінності.

У першому випадку дерево, квітка чи мох виділяють вуглекислий газ. Саме при диханні рослина поглинає кисень, як інші живі істоти. Газообмін проходить через продихи та чечевички. А у насіння, що проростає, така тонка шкіра, що речовини можуть виходити в атмосферу через її отвори.

Дихання проходить у кожній клітині організму, оскільки у них утворюється та зберігається енергія. Якщо говорити коротко і зрозуміло, під час цього процесу рослина отримує корисні речовини з навколишнього середовища. Під час дихання воно поглинає з них енергію, використовує її для розвитку та зростання. А надлишки викидає назад у атмосферу.

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

Фотосинтез грає особливу роль життя рослин. Під час цього процесу поглинається сонячне світло, завдяки якому можуть харчуватися клітини організму. Світло запасається рослиною, щоб витрачатися на його розвиток та зростання.

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

• зростаючі органи;
• проростає насіння;
• квіти, що розпускаються.

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

Не лише надземні органи можуть дихати. Повітрям насичуються і клітини коріння. Для їх нормального розвитку потрібно часто розпушувати ґрунт навколо рослини.

Дихання в корінні

Коріння, підземна частина рослин, вбирає повітря з повітряних зазорів/проміжків між частинками ґрунту. Отже, кисень, поглинений корінням, використовується для вивільнення енергії, яка в майбутньому використовуватиметься для транспортування солей та мінералів із ґрунту.

Ми знаємо, що рослини мають особливу здатність синтезувати власну їжу за допомогою фотосинтезу. Фотосинтез відбувається лише у тих частинах рослин, які мають хлорофіл – зелених частинах рослин. Фотосинтез настільки очевидний, що іноді здається, що маскує дихальний процес у рослин. Подих не слід приймати за фотосинтез. Дихання відбувається протягом усього дня, але процес фотосинтезу відбувається вдень, лише за наявності сонячного світла.Отже, дихання рослин стає очевидним у нічний час.

Це причина, через яку ми часто чуємо, як люди застерігають від сну під деревом у нічний час, оскільки це може призвести до задухи через надмірну кількість вуглекислого газу, що виділяється деревами після дихання.

Вплив природних умов

Велику активність виявляють рослини, які можна зустріти в горах або місцевостях, що постійно освітлюються. Тенелюбні організми дихають не так часто і швидко. На інтенсивність процесу впливають інші природні умови:

• вода;
• температура повітря;
• вміст кисню у атмосфері.

Якщо насіння висадити в сухий ґрунт, то його дихання буде уповільненим. Для нормального розвитку та витрати поживних речовин вологість ґрунту повинна бути не менше 33%.

Інтенсивність дихання безпосередньо залежить від температури повітря. Чим вона вище протікає процес. негативно позначається на стані рослини. Насіння перестає дихати, якщо спека доходить до +50°С.

Чим яскравіше в приміщенні, тим швидше буде проростати насіння. Якщо розсада занадто зросла, то її потрібно помістити в тінь.

Кисень необхідний всім живим організмам планети, крім бактерій. Але у повітрі він міститься у певному співвідношенні коїться з іншими газами.Склад атмосфери змінюється, коли до неї потрапляють промислові відходи. У деяких місцевостях повітря стає непридатним для проживання тварин та людини.

Через забруднень з'являються дірки в озоновому шарі, через що з'являється парниковий ефект.

Дихання у стеблах

Повітря у випадку стебла дифундує в продихи і проходить через різні частини клітини, щоб дихати.

Кореневе харчування

Багато необхідних для існування елементів рослини поглинають із ґрунту.

• азот;
• фосфор;
• сірка;
• кальцій;
• калій;
• натрій;
• магній;
• залізо.

Рослини здатні впливати на ґрунт у твердій формі, переводячи необхідні речовини у необхідний стан.

Дихання у листі

Листя складаються з крихітних пір, відомих як продихів. Газообмін відбувається шляхом дифузії через продихи.

Охорона ґрунтів

Люди руйнівним чином впливають на природу, знищують ліси, будують водосховища, знижують родючість ґрунтів невірним зрошенням.

Через засолення та інші явища землі, місцевості, які могли приносити плоди, зменшуються. А ось пустелі збільшують свої площі. бути використані для сільського господарства.

Для того, щоб зберегти ґрунт, потрібно вживати заходів щодо запобігання засоленню. Потрібно обробляти землю без шкоди для неї, правильно її удобрювати, не варто застосовувати отрутохімікати.

Для збереження верхнього шару ґрунту від вітру потрібно робити полезахисні лісосмуги. Вони дозволять волозі утримуватись на полях.

Відмінності між диханням рослин та фотосинтезом

Різниця між диханням рослин показано у таблиці.

Пересування та перетворення солей

Після того як коріння отримали поживні солі, відбувається їхнє пересування та перетворення на необхідні речовини.Таким чином, створюються необхідні умови для дихання коренів. Якщо аерація грунту хороша, відбувається належне забезпечення киснем. Впливає на життєдіяльність рослини та відповідна температура, наявність отрут у ґрунті.

Усі мінеральні та органічні речовини, що утворилися, рухаються до листя.

Таким чином, надходження іонів речовин до рослини проходить у 3 етапи:

• зміна іонів із твердої форми, пересування до поверхні коріння;
• проникнення до коріння;
• рух їх до органів рослини, що знаходяться над землею.

Типи дихання

Є два основні типи дихання.

Аеробне дихання

Цей тип дихання має місце у мітохондріях всіх еукаріотичних організмів. F молекули повністю окислюються в двоокис вуглецю, воду, і енергія вивільняється у присутності кисню. Цей тип дихання спостерігається у всіх вищих організмів та потребує атмосферного кисню.

Анаеробне дихання

Цей тип дихання відбувається у цитоплазмі прокаріотичних утворень, таких як дріжджі та бактерії. Тут менше енергії вивільняється внаслідок неповного окислення їжі за відсутності кисню. Етиловий спирт та діоксид вуглецю утворюються під час анаеробного дихання.

Причини розвитку світлового дихання

Початком, як припускають вчені, став симбіоз примітивних фотосинтезуючих організмів з нефотосинтезуючими. Під симбіозом розуміють взаємну участь у процесах, яка корисна обом сторонам. Маленькі фотосинтетики, що жили у воді, поглинали з навколишнього середовища вуглекислий газ, виділяючи при цьому кисень. Якби дихаючих, поглинаючих О2 організмів у середовищі був, то фотосинтетиків створилися б нестерпні умови.Але в процесі еволюції вижили й представники органічного світу, які були чимось корисні і для нефотосинтетиків.
Однією з сполук, що утворюється при фотосинтезі, є гліколева кислота. Ця речовина виділяється і деякими сучасними водоростями. В результаті нефотосинтетики одержували від фотосинтетиків гліколеву кислоту. Це, своєю чергою, сприяло посиленню споживання кисню для окислення сполуки.

Як рослини дихають?

Усі зелені рослини дихають у вигляді клітинного дихання. У цьому процесі поживні речовини, отримані з ґрунту, перетворюються на енергію та використовуються для різних клітинних дій.

Чи дихають рослини вночі?

Так, рослини дихають протягом усього свого життя як вдень, так і вночі. Хімічне рівняння клітинного дихання виражається як кисень + глюкоза -> вуглекислий газ + вода + теплова енергія.

Назвіть дихальний орган у деревних стеблах?

У твердих та деревних стебел дихання чи газообмін відбувається через чечевички. Це маленькі пори, розкидані по всій корі, що зустрічаються на всіх деревах.

Яка роль продихів у диханні рослин?

Продихання – це крихітні пори, розташовані на епідермісі листя, стебел та інших органів. Під час клітинного дихання продихи сприяють газообміну, відкриваючи і закриваючи пори.

Експерименти

Можна подивитися на практиці, як дихають рослини. 6 клас шкільної програми з біології дуже докладно висвітлює це питання. Для спостереження за процесом можна взяти аркуш кімнатної квітки. Крім того, знадобиться лупа, прозора ємність, наповнена водою, коктейльна трубочка.Досвід, що доводить, що рослини дихають, дозволяє не тільки зрозуміти хід процесу, але й виявити потребу зразка у кисні. На зрізі листа можна побачити невеликі отвори. Частина зразка поринає у воду, при цьому відзначається виділення бульбашок. Є ще один спосіб подивитися, як дихають рослини. Для цього слід взяти пляшку, налити в неї води, залишивши незаповненою приблизно на два-три сантиметри. Лист на довгому стеблині вставляється так, щоб його кінчик занурився в рідину. Отвір пляшки щільно замазують пластиліном (замість пробки). У ньому робиться отвір для соломинки, яку вставляють так, щоб вона не торкалася води. Через соломинку слід відсмоктувати з пляшки повітря. Зі стебла, зануреного у воду, почнуть виділятися бульбашки.

Рослини виділяють фітонциди, які вбивають віруси та бактерії у повітрі?

Фітонциди – модна тема, яка регулярно піднімається останнім часом, особливо у світлі пандемії коронавірусу. У свідомості міцно закріпилася думка, деякі летючі речовини, вироблювані рослинами, здатні майже стерилізувати навколишнє повітря. Чи так це насправді, а головне – чи застосовно це до кімнатних рослин? Подивимося, що каже наука.

Навіть якщо відкрити статтю про властивості фітонцидів у Вікіпедії, можна виявити, що в жодному розділі немає посилань на достовірні джерела інформації, а наявна бібліографія веде або на дуже старі публікації радянських фахівців, або на словникові визначення фітонцидів. Жодного посилання на сучасні дослідження там немає.І недарма: пошук за основами нових наукових публікацій видає кілька дуже слабких досліджень, присвячених фітонцидам, з низькою достовірністю отриманих результатів. Причому в жодному з них кімнатні рослини не фігурують. Є дослідження, присвячені антибактеріальним та антивірусним властивостям соку деяких рослин, але це не новина: про те, що рослини можуть бути лікарськими, людство знає з найдавніших часів. І йдеться не конкретно про фітонциди, а про інші компоненти соку рослин.

Рослини в цілому дійсно здатні виробляти всілякі способи захисту від шкідників та інфекцій: це і різноманітні отрути – фітотоксини (нікотин, атропін, рицин та ін), і специфічні фітогормони, що забезпечують активну імунну реакцію на вторгнення «ворога» (докладніше про імунітет рослин почитати тут >>>). Фітонциди вважаються складовими пасивного імунітету рослин, але, як показує практика, вони не особливо ефективні: ті ж цибуля та часник, «розрекламовані» як джерело фітонцидів, дуже часто уражаються хворобами – це бачить у себе на ділянці кожен дачник.

У самому існуванні фітонцидів ніхто не сумнівається, але відкритими залишаються питання:

– Наскільки кімнатні рослини здатні їх виділяти і

— наскільки ці фітонциди можуть бути ефективними проти інфекцій, які є небезпечними для нас, а не для рослин. Адже люди і томати хворіють на дуже різні хвороби, і збудники у них теж різні. А захисні механізми рослини виробляли не для нас, а для себе.

Читайте також: Насіння кімнатних квітів, овочів та фруктів: види, як не помилитися з вибором, поради щодо посадки та догляду в домашніх умовах

Поки що немає жодного серйозного дослідження, яке давало б на ці запитання обнадійливі відповіді.

Виходячи із загальних знань біології, можна припустити, що кімнатні рослини якщо і продукують фітонциди, то в зникаюче малих кількостях, які до того ж легко видаляються з приміщення під час провітрювання (про користь провітрювання ми вже домовилися). Тож фітонциди наших зелених домашніх вихованців навряд чи можуть суттєво сприяти збереженню нашого здоров'я.

Натомість в Інтернеті можна знайти безліч статей без зазначення джерел інформації, де буквально перераховується, яким людським інфекціям доблесно протистоять певні рослини. Що характерно, деякі із згадуваних інфекцій передаються лише контактним шляхом, а не «по повітрю», тож ніякі фітонциди тут і не допомогли б.

Абсолютно точно: захоплення кімнатними рослинами сприятливо позначається на настрої

Спектр випромінювання, що поглинається рослинами

Який спектр випромінювання поглинають рослини? Завдяки рослинним організмам відбувається фотосинтез, виділяється енергія, необхідна їхнього існування. У цьому використовується сонячне освітлення. Поглинає його хлорофіл у червоному та синьому ділянках спектру.

Окрім фотосинтезу, у рослині відбуваються й інші процеси. Там впливає світло різних ділянок спектра. Швидкий та повільний розвиток рослини залежить від чергування темного або світлого часу доби. Червоні ділянки спектра впливають на розвиток коренів, цвітіння, поява і дозрівання плодів. Тому в теплиці поміщають натрієві лампи, що випромінюють червону зону спектра. А ось синя область впливає на зростання листя і самої рослини.Якщо цієї ділянки буде недостатньо, то саджанець тягтиметься вгору у пошуках потрібного світла.

Тому людині, яка вирощує рослини, слід встановлювати лампи, які випромінюють червоні та сині кольори. Різні виробники спеціально для садівництва випускають такі освітлювальні прилади.

Отже, для розвитку, росту, плідності рослині потрібне харчування. Воно здійснює його за допомогою ґрунту та повітря. Від нестачі якогось елемента, невідповідних умов розвиток рослини сповільнюватиметься.

Алое

Зазвичай у кожній квартирі знаходяться три шкідливі речовини, які виділяють килимові покриття, синтетичні матеріали, фарби, побутова хімія. Це формальдегід, бензол та трихлоретилен. Щоб убезпечитись, на кожні 10 кв. м площі потрібно поміщати одну кімнатну рослину в горщику. Звичайно, не варто рослини-одиначки розставляти по периметру. Композиційно краще розставити їх групами – так і красивіше, і повітря буде чистіше.

Алое – рослина, яка росте практично у кожному будинку. Воно має багато цілющих властивостей, тому його справедливо називають домашнім лікарем. У нього є ще одна назва – столетник. Алое цвіте червоними квітами, але в кімнатних умовах це відбувається дуже рідко. Тому й кажуть, що цвіте раз на сто років.

Рослина абсолютно невибаглива. Воно чудово переносить посушливі сезони та нестачу світла. Сік алое має бактерицидні властивості. Його застосовують як краплі в ніс від нежиті. Цю рослину вважають очищає повітря від формальдегідів, що знаходяться в приміщенні. Альое поглинає 90% цих шкідливих речовин. Меблі – джерело виділення формальдегідів. Подбайте про те, щоб у вашій кімнаті красувався столітник.

У листі цієї кімнатної рослини є спеціалізовані клітини, наповнені жовтуватим соком, що містить біологічну речовину лектин, яка пригнічує ріст ракових клітин. До того ж листя столетника виділяють величезну кількість фітонцидів, які зміцнюють імунітет і благотворно впливають на мозок людини.

Клопіт із цією рослиною зовсім немає. Його достатньо поливати раз на тиждень. Алое не тільки підлікує при необхідності домочадців, але й систематично очищатиме повітря від шкідливих речовин.

Водорості та CO2.

Під водоростями розуміють усі рослини, що знаходяться під водою і не мають кореня. Найінтенсивніше, з водоростей, поглинає вуглекислоту одноклітинні водорості – фітопланктон. В основному всі водорості дихають розчиненим у воді киснем, за винятком кількох видів, що здійснюють безкисневий фотосинтез. Ті як акцептор електронів при диханні використовують елементну сірку.

Одержання енергії групи ціанобактерій.

Фітопланктон живе у верхніх шарах води, оскільки йому потрібна велика кількість сонячної енергії для фотосинтезу. За наявності у воді розчиненого вуглекислого газу фітопланктон здійснює фотосинтезуючий процес, побічним продуктом якого є кисень. Великою відмінністю цих водоростей від наземних рослин є кількість виробленого кисню. За один цикл фотосинтезу фітопланктон виробляє кисню в 3-4 рази більше за власну вагу. Не дивно, що за таких показників 70 відсотків атмосферного кисню вироблено у воді.

До чого тут NASA?

У 1989 році опублікували результати дослідження, проведеного NASA, — найчастіше в текстах про властивості рослин, що очищають, посилаються саме на нього. Щоправда, висновок там було зроблено наступний: «Для свійських рослин у поєднанні з фільтрами з активованого вугілля продемонстровано потенціал покращення якості повітря у приміщеннях за рахунок усунення слідів органічних забруднювачів». Тобто про покращення якості повітря завдяки одним тільки рослинам не йшлося — лише у поєднанні з вугільними фільтрами. Більше того, дослідження багато в чому було сфокусовано не на самих рослинах, а на спеціальних контейнерах, де їх вирощували, використовуючи замість землі активоване вугілля, тобто в умовах, зовсім відмінних від звичних нам.

Крім того, у дослідженні вивчалося лише три забруднюючі повітря хімічні речовини, хоча насправді їх сотні. Експерименти проводилися в закритих лабораторних камерах, куди можна було додати відому кількість поллютанта, а через добу (або інший проміжок часу) виміряти решту — природно, у квартиру чи будинок повітря постійно надходитиме з вулиці навіть за зачинених вікон. Ще цікавіше, що непогані результати видалення забруднювачів з повітря (приблизно такі ж, як для цілих рослин) були отримані для тих же рослин після того, як з них зрізали все листя, і навіть для горщиків з землею, в якій нічого не вирощували.