Особливості процесів дихання та фотосинтезу у рослин. Дихання та фотосинтез рослин. Перетворення енергії шляхом фотосинтезу та дихання Дихання рослин ознаки фотосинтез дихання

Повторіть особливості будови пластид, які ви вивчили у попередній темі. у клітинах яких організмів є пластиди? Навіщо вони потрібні? Згадайте будову хлоропласту. Скільки мембран входить до його складу? Які структури утворює внутрішня мембрана хлоропласту?

Де відбувається фотосинтез

Фотосинтез це процес утворення живими організмами органічних речовин з неорганічних з використанням енергії світла. Фотосинтез здійснюють як одноклітинні організми (ціанобактерії та водорості), так і багатоклітинні (водорості та наземні рослини). Фотосинтез може відбуватися у всіх частинах організму, які містять хлоропласти.

У клітинах рослин процес фотосинтезу відбувається у хлоропластах. Предками хлоропластів були прокаріотичні ціанобактерії.

Ці бактерії перетворилися на хлоропласти, коли вступили в симбіоз з еукаріотичних клітин і оселилися всередині них. Крім хлоропластів існують і інші типи пластид - хромопласти та лейкопласти. Але фотосинтез у них не відбувається.

В результаті фотосинтезу з вуглекислого газу (CO2) та води (H2O) за допомогою сонячної енергії утворюються вуглеводи (C6HO6):

Цей процес складається з двох основних фаз — світлової та тем-нової (рис. 16.1).

Процеси світлової фази фотосинтезу

На початку світлової фази кванти світла уловлюються пігментом хлорофілом, який знаходиться на мембранах тилакоїдів. Енергія квантів світла переходить на електрони, які захоплюються молекулами-переносниками. Енергія цих електронів використовується в тілакоїдах для синтезу АТФ. Втрачені електрони замінюються електронами, що утворюються внаслідок розщеплення (фотолізу) води під впливом світла. Сумарне рівняння фотолізу води можна так:

Кисень виділяється як побічний продукт реакції, а протони Н+ підхоплюються молекулами-переносниками НАДФ (нікотин-амідаденіндінуклеотидфосфат). Приєднуючи до себе протони, вони стають акумуляторами енергії (НАДФ) і використовуються в темновій фазі для синтезу вуглеводів.

Таким чином, результатом світлової фази фотосинтезу є утворення кисню, синтез АТФ та відновлення НАДФ.

Процеси темнової фази фотосинтезу

Темнова фаза фотосинтезу здійснюється у стромі хлоропластів. Сукупність реакцій, які у цьому процесі, називається циклом Кальвіна. в ньому за участю вуглекислого газу, що надходить ззовні, та продуктів світлової фази фотосинтезу НАДФ і АТФ утворюються молекули глюкози.

Ця фаза називається темновою не тому, що відбувається у темряві. Більшість рослин вона відбувається вдень. Така назва означає лише те, що світло не бере у ній безпосередньої участі.

Біологічне значення та планетарна роль фотосинтезу

Процес фотосинтезу є основним способом утворення органічних речовин на планеті. За рік фотосинтезуючі організми утворюють понад 150 млрд. тонн органічних речовин. Фотосинтез також забезпечує надходження в атмосферу кисню (щорічно до 200 млрд. тонн), який живі організми використовують у процесах дихання (рис. 16.2).

Наслідком фотосинтезу стало також формування великої кількості корисних копалин.

Ще один наслідок фотосинтезу – озоновий шар. Він є тонким шаром нашої атмосфери, який утворюється з кисню під дією сонячного випромінювання. Наявність цього шару значно послаблює потік ультрафіолетових променів, що досягають поверхні планети. Це захищає живі організми від негативних наслідків(значно знижує ризик пошкодження молекул ДНК у клітинах).

Біологічне значення та планетарна роль клітинного дихання

Фотосинтез є дуже важливим процесом як для рослин, але й інших живих організмів. Він є джерелом кисню, що організми можуть використовувати для виробництва енергії.

Енергія організмам потрібна постійно: навіть коли організм спить, у ньому відбувається безліч процесів. Утворюються нові речовини і руйнуються старі, ростуть і діляться клітини, серце прокачує кров судинами — усе це потребує витрат енергії, що утворюється внаслідок процесів клітинного дихання. Саме завдяки клітинному диханню живим організмам вдається підтримувати високий рівеньжиттєдіяльності.

Наприклад, воно дозволяє тюленям та білим ведмедям виробляти достатньо тепла, щоб виживати у суворих умовах Арктики.

Вкрай важливою є планетарна роль клітинного дихання. Зелені рослини безперервно виробляють кисень, і підтримувати його вміст в атмосфері на певному рівні можна лише завдяки процесам клітинного дихання. Якщо рівновага між виробництвом та споживанням кисню порушиться, це може призвести до катастрофічних наслідків для всієї планети.

Як недолік, і надлишок кисню у атмосфері призведе до масової загибелі організмів. Його недолік буде причиною ядухи, а надлишок призведе до кисневого отруєння організмів.

Щоб забезпечити доставку молекул вуглекислого газу (CO 2 ) для фотосинтезу, рослини відкривають продихи на листі. Але в спекотному кліматі це призводить до великих втрат води. Тому рослини з сімейств Товстянкові та Кактусові вночі накопичують вуглекислий газ у своїх клітинах у вигляді певних сполук, а вдень використовують його для фотосинтезу. Цей тип фотосинтезу називається САМ-метаболізм (у перекладі з англійської — метаболізм на кшталт товстянкових).

Фотосинтез відбувається у хлоропластах і складається з двох фаз – світлової та темнової. в ході світлової фази кванти світла уловлюються пігментом хлорофілом, та їх енергія використовується для синтезу АТФ. у темновій фазі фотосинтезу за рахунок АТФ та інших продуктів світлової фази відбувається фіксація молекул CO2 та утворюються молекули глюкози. Живі організми у процесі фотосинтезу кисень виробляють, а ході клітинного дихання – споживають. Ці процеси спільно забезпечують сприятливі умови існування Землі живих організмів.

Перевірте свої знання

1. Які типи пластид існують? 2. у яких пластидах відбувається фотосинтез? 3. Крім хлорофілу у пластидах рослин є й інші пігменти. Навіщо вони їм потрібні? 4. Які процеси відбуваються під час фази фотосинтезу: а) світловий; б) темновий? 5. Порівняйте світлову фазу фотосинтезу та аеробне дихання. 6. На конкретні прикладипоясніть, у чому полягає планетарна роль клітинного дихання. 7*. З додаткових джерел ознайомтеся з Cg-фотосинтезом та ^-фотосинтезом. Порівняйте рослини з цими типами фотосинтезу.

Це матеріал підручника

Перегляди: 3398

29.12.2015

Відомо, що будь-яка рослина "добуває" їжу не тільки з ґрунту, а й з повітря.95% урожаю визначають органічні речовини, отримані в зеленому листі за рахунок повітряного живлення рослин - фотосинтезу , і лише решта 5% залежить від грунтового чи мінерального харчування.

Проте більшість садівників основну увагу приділяють насамперед мінеральному харчуванню. Вони регулярно вносять добрива, рихлять ґрунт, поливають, забуваючи про повітряне харчування рослин. Навіть приблизно не можна сказати, що ми "не добираємо" врожаю лише через те, що як би "не помічаємо" фотосинтезу.



Про масштаби фотосинтезу та його значення в природі можна судити вже за однією кількістю сонячної енергії, що перехоплюється зеленим листям і "законсервованою" в рослинах.Щорічно тільки рослини суші запасають у вигляді вуглеводів стільки енергії скільки могли б витратитисто тисяч великих міст протягом 100 років !

Про значення та сутність фотосинтезу говорив щеК. А. Тімірязєв1878 року у своїй знаменитій книзі"Життя рослин". "Колись, десь на Землю впав промінь сонця, але впав він не на безплідний ґрунт, він упав на зелену билинку пшеничного паростка, або краще сказати нахлорофілове зерно . Вдаряючись про нього, він погас,перестав бути світлом, але не зник . Він тільки витратився навнутрішню роботу . У тій чи іншій формі він увійшов до складу хліба, що послужив нам їжею. Він перетворився на наші м'язи, на наші нерви. Цей промінь зігріває нас. Він приводить нас у рух. Бути може,в цю хвилину він грає в нашому мозку ..." Слова ці не застаріли досі. За минулі роки вони лише уточнились і доповнились новими даними про дихання.

У рослин дихання в основі своїй - процес, протилежний фотосинтезу . Молекула цукру глюкози окислюється киснем повітря до вуглекислого газу та води з виділенням укладеної у вуглеводах енергії. Ця енергія йде на здійснення та підтримку всіх життєвих процесів: поглинання та випаровування води та мінеральних солей, зростання та розвиток рослин.

Саме у звільненні енергії та направленні її на потреби рослин і полягає головний сенс дихання , що відбувається у всіх живих клітинах рослин.

По суті, дихання підтримує саме життя Землі! Але як це відбувається? За рахунок якоїсь форми енергії? Не вдаючись у подробиці, скажімо лише, щовесь сенс дихання полягає у освіті аденозинтрифосфорної кислоти або скороченоАТФ- органічної речовини, до складу якої входятьазотисте основа аденін, п'ятивуглецевий цукор рибозу (разом вони становлять аденозин) і три залишки фосфорної кислоти, з'єднані між собою фосфатним зв'язком, при розпаді якого і звільняється енергія, необхідна для всього живого на Землі.

Аденозинтрифосфат (скор. АТФ, англ. АТР) - нуклеозидтрифосфат, що грає виключно важливу роль в обміні енергії та речовин в організмах; насамперед з'єднання відоме якуніверсальне джерело енергії для всіх біохімічних процесів, що протікають у живих системах . АТФ було відкрито 1929 року групою вчених Гарвардської медичної школи - Карлом Ломаном, Сайрусом Фіске та Йеллапрагадою Суббарао, а 1941 року Фріц Ліпман показав, щоАТФє основним переносником енергії у клітині.

Образно це можна порівняти з роботою акумуляторної батареїяка віддає енергію за потребою і знову заряджається у рослин за рахунок сонячної енергії при фотосинтезі .

Практично виходить, щоврожай рослин - це різниця між фотосинтезом і диханням: чим вище фотосинтез і нижче дихання, тим вищий урожай, і навпаки . У природі фотосинтез змінюється порівняно мало. Проте дихання може зростати в сто і навіть тисячу разів. До того ж співвідношення між виробляючими та споживаючими частинами рослин будується за принципом: один із сошкою (фотосинтез) – семеро з ложкою (дихання). Справді, аджефотосинтез йде тільки в листі і лише вдень на світлі , тоді як дихають рослини цілодобово, а накопичення органічних речовин (основи врожаю) можливе лише за умови, що фотосинтез набагато перевищує дихання. На превеликий жаль, це буває значно рідше, ніж хотілося б.

До того ж, все це ми розглядаємо зараз у дещо спрощеному вигляді. Насправді рослина - єдиний цілісний організм, в якому всі процеси тісно взаємопов'язані, з одного боку, один з одним, з іншого - з навколишнім середовищем: світлом, теплом, вологою. Вплив зовнішніх умов на будь-яку рослину складний, аджеу природі всі умови діють на рослину одночасно . І поки ми не знаємо, де закінчується дія одного з них і починається дія іншого і яка саме умова виявляється вирішальною в даний період росту та розвитку рослини.

Щоб відповісти на це питання і було споруджено величезні оранжереї з повністю керованим кліматом – кліматорони. Один з них - кліматрон Міссурійського ботанічного саду в місті Сент-Луїсі (США), побудований видатним американським вченим Ф. Вентом. Він встановив, що із усіх зовнішніх умов вирішальним фактором зростання томатів є нічна температура. Якщо вночі вона піднімалася вище 24 чи опускалася нижче 16 градусів, плоди взагалі не зав'язувалися. Нічна температура виявилася вирішальною і для врожаю картоплі. Бульби найкраще утворювалися при температурі вночі близько 12 градусів. Саме тому у спекотне літо 1999 року у багатьох зонах нашої країни, зокрема у Підмосков'ї, урожай картоплі знизився вдвічі порівняно з минулими роками.

Температура часто виявляється чи не "головним ворогом" майбутнього врожаю, причому не тільки тоді, коли буває надто низькою, а й у тих випадках, коли набагато перевищує оптимальну. Німецькі вчені X. Лір, Г. Польстер встановили, що в ясні сонячні дні для отримання врожаю найпродуктивніші ранкові ранкові години, коли температура повітря не перевищує 20-25°С. Приріст органічної маси в цей час у 30 разів більший, ніж за більш високих температурах.

І це цілком зрозуміло і зрозуміло.Саме в ранковий час фотосинтез досягає свого максимуму, тоді як дихання, що сильно залежить від температури, стає мінімальним. . Ось чому рослини особливо чуйні на ранкові поливи. Води, особливо огіркам, помідорам, кабачкам, потрібно багато і бажано не дуже холодної.

У зовсім незвичайне та незвичне середовище потрапляють рослини при вирощуванні їх у закритому ґрунті. В умовах теплиць всі зовнішні фактори нерідко починають працювати проти рослин. Намагаючись за допомогою звичайної плівки захистити рослини від холоду, ми ніяк не можемо позбавити їх перегріву, що зробити набагато важче. Адже навіть навесні температура у теплицях іноді перевищує оптимальну (близько 20 градусів). Що ж говорити про період квітень – серпень?

У похмурі дні теплиця мимоволі перетворюється на рослини в темницю, скупі промені сонця ледве проникають крізь плівку.Через нестачу світла фотосинтез різко падає, тоді як дихання йде своєю чергою, нерідко перекриває фотосинтез і помітно знижує майбутній урожай. .

Інша біда чатує на рослини в теплиці в ясні теплі сонячні дні. Теплиця перетворюється на такі дні на розпечену пустелю."Перегрів" листя та нестача вуглекислого газу - основної "сировини" для створення вуглеводів - призводять до різкого падіння фотосинтезу . Нагадаємо, що в повітрі міститься лише 0,03% вуглекислого газу, або 3 частини на 10 тисяч частин повітря, і нестача цього газу в теплицях в денні години - цілком звичайна справа. Зате сто і навіть тисячу разів (залежно від температури) зростає дихання. Природно, що в ці години про накопичення вуглеводів не може бути й мови. Навпаки, рослина втрачає навіть те, що було накопичено у сприятливіший час.

«Наука та життя»

Дихання– це процес поглинання рослинами кисню та виділення ними вуглекислого газу;

Фотосинтез– це процес утворення органічних речовин при використанні енергії сонця, вуглекислого газу та води, що відбувається у клітинах зелених рослин.

Дихання та фотосинтез мають однакові проміжні продукти: ФГК, ФГА, рибулоза, ПВК, ФЕП, малат та ін. Це говорить про можливість перемикання з одного процесу на інший. І дихання, і фотосинтез - це процеси і окислювальні, і відновлювальні, і розпаду, і синтезу. Обов'язковим учасником обох процесів є вода. При фотосинтезі вона служить донором водню відновлення НАДФ+, а при диханні окислення речовин може відбуватися з допомогою кисню води.

У чому різниця між диханням і фотосинтезом?

Дихання – це природний процесгазообміну, який рослини, як і всі живі організми, здійснюють із зовнішнім середовищем. Дихання відбувається у всіх органах рослини. Воно здійснюється через продихи, чечевички та тріщини в корі дерев; Процес дихання відбувається у цілодобовому режимі. Організацією дихання зайняті спеціальні органели клітини – мітохондрії; Фотосинтез – це процес, який неможливий без сонячного світла, тому він відбувається лише у світлий час доби або за наявності запасеної рослинами раніше енергії нашої зірки. Фотосинтез може відбуватися лише у клітинах рослин, що містять хлоропласти з пігментом хлорофілом. Традиційно фотосинтез відбувається в листі, поки воно зелене, в стеблах, в окремих частинах квітки, в плодах; У процесі дихання клітини рослини поглинають атмосферний кисень, використовуючи накопичені органи соед-я (крохмаль). У цьому відбуваються витрата, витрата, знищення орган в-ва. В результаті дихання виділяється вуглекислота, яка повертається в атмосферу, та вода, що залишається в середині живого організму; У процесі фотосинтезу рослина поглинає вуглекислий газ та використовує накопичену воду. Під дією енергії сонячних квантів відбувається о-ва реакція, результатом якої є освіта орган-хв-в (цукорів/крохмалю) та виділення кисню.

Відмінності: Дихання забезпечує життя рослини, а виділений кисень і накопичені в результаті фотосинтезу органічні речовини дають можливість існувати на Землі гетеротрофним організмам; Дихання відбувається у рослинах постійно, а фотосинтез йде лише під дією сонячного світла; У диханні задіяні всі клітини рослини, а фотосинтезі – лише зелені; При диханні кисень поглинається, а при фотосинтезі виділяється; У диханні органічні речовини розщеплюються, а при фотосинтезі синтезуються.

11.Як можна визначити інтенсивність дихання?

Визначення інтенсивності дихання залежить від t

Показники інтенсивності дихання прямо протилежні показникам інтенсивності фотосинтезу. Інтенсивність дихання можна визначити:

1) за кількістю виділеного С02; 2) за кількістю поглинань кисню; 3) по спаду сухої маси. Всі ці показники розраховуються на одиницю маси в одиницю часу.

Цікавий факт з біології, що процес фотосинтезуздійснюється лише вдень із використанням енергії Сонця. Звідки рослини одержують енергію вночі, коли фотосинтез неможливий? Що відбувається взимку, коли дерева скидають своє зелене листя? Невже життя рослини зовсім завмирає? У статті ми дізнаємося про дихання рослин.

Перше, що ми зазвичай дізнаємося про рослини під час уроків біології - те, що вони забезпечують нас киснем і очищають повітря від вуглекислого газу. Так, дійсно, рослини в процесі фотосинтезу використовують СО2 для синтезу цукрів та виділяють кисень. А як же дихання? Чи дихають рослини?

Рослини так само, як і ми з вами, відносяться до аеробним організмам, а це означає, що для їхньої життєдіяльності потрібен кисень. У рослинних клітинах, як і в клітинах інших ядерних організмів, є "енергетичні станції" - мітохондрії. Для чого?

Процес дихання рослин

У процесі дихання органічні речовини (як правило, вуглеводи) "згоряють" у мітохондріях з використанням кисню. Синтезується енергетична валюта клітин - АТФ, утворюються вода та вуглекислий газ, а частина енергії виділяється у формі тепла.

Отже, фотосинтез у рослинвідбувається на світі, а дихання – 24 години на добу! Фотосинтез здійснюють лише зелені частини рослин, а дихають усі його частини!

Днем, коли фотосинтезі дихання здійснюються одночасно, кількість кисню, що утворюється зазвичай, перевищує кількість виділеного вуглекислого газу. Вночі у повітря виділяється лише вуглекислий газ.

Саме з цим пов'язане існування хибних уявлень про рослини-вампіри, які відбирають енергію (це пояснюють надмірним споживанням кисню та виділенням вуглекислого газу). Але чи доводилося вам ночувати колись у лісі в наметі?

Напевно, дихало легко і ніхто не відчув нестачі кисню. Треба розуміти, що кількість виділеного рослиною вуглекислого газу або поглиненого кисню вночі незначна порівняно з кількістю кисню, яку вона виділяє в день.

Насправді люди, дихаючи, виділяють значно більше вуглекислого газу, аніж рослини. Для того, щоб утворилося стільки вуглекислого газу, скільки його виділяє звичайна людина, треба було б майже 10000 кг рослин! Якщо у вашій спальні їх саме стільки – відчиняйте двері та вікна. Стільки ні? Спіть спокійно!

Отже, кімнатні рослини - чудові постачальники кисню, особливо в зимовий період. Багато з них мають бактерицидні властивості, а один з кращих способівочищення повітря - правильне озеленення кімнати, у тому числі використання рослин, що виділяють фітонциди (природні антибіотики). Встановлено, що люди, у яких вдома багато рослин, набагато рідше хворіють, зокрема на грип.

Від чого залежить дихання рослин?

листя, стебла, коріння та навіть квіти. Цікаво, що коріння дихає слабше, ніж фотосинтезуюче листя. А пелюстки квітів (видозмінене листя) дихають у 18-20 разів активніше, ніж листя. Листяні деревадихають активніше, ніж хвойні, а рослини посушливих земель - сукулентів - швидкість дихання дуже низька.

Інтенсивність диханнязалежить від багатьох факторів: пори року, часу доби, температури, інтенсивності освітлення та ін.

Усього в процесі розвитку клітин, тканин, органів рослин інтенсивність дихання спочатку зростає, досягає максимуму на час максимальної швидкості росту, а потім поступово знижується. Людина також більше енергії потребує період активного зростання.

Молоді дерева витрачають третину добових продуктів фотосинтезу на дихання. Частини рослин, що завершили зростання (старе листя, стебла, деревина або дозріле насіння) мають невисоку інтенсивність дихання, але вона ніколи не падає до нуля.

У рослин також бувають періоди короткочасного та посиленого дихання. У соковитих плодах перед повним дозріванням відбувається тимчасова (2-3 дні) активація дихання – клімактеричний підйом дихання. Приклад прояву активного дихання рослин є високий вміст вуглекислого газу (до 13%, в нормі - 0,03%) в атмосфері елеваторів, де зберігають зерно.

Внаслідок дихання утворюється водаяка зволожує насіння, і виділяється тепло. Дихати у таких приміщеннях дуже важко. Температура насіння на елеваторах може досягати +60-90°С, і тоді насіння "горить" і втрачає здатність проростати.

Дихання залежить і від атмосферного тиску. Американський біолог Френк Браунвиявив, що дихання в клітинах осередків бульб картоплі посилюється через зростання атмосферного тискуі навпаки. Очі картоплі на дві доби раніше, ніж барометр "передбачають" зміну погоди. Перед дощем, тобто через зниження тиску, вони затримують дихання.

від -25 ° С до + 50-60 ° С. Для більшості рослин мінімальна температура дихання становить 0 ° С. У проміжку температур від 0 ° C до 30 ° C з підвищенням температури на кожні 10 ° C інтенсивність дихання зростає тільки в 2 рази . При температурах понад 40-50°C дихання уповільнюється.

Високі температури- Одна з причин посиленого дихання тропічних рослин, які "спалюють" 70-80% добових продуктів фотосинтезу. Найсприятливіша температура для дихання 35-40°С, для фотосинтезу вона нижча на 5-10°С. Тому за високих температур рослина інтенсивно витрачає органічні речовини, а їх синтез майже припиняється, що призводить до зниження врожаю багатьом видам рослин.

Що відбувається із рослинами взимку?

Так, рослинипродовжують дихати взимку! Літніх запасів вуглеводів цілком достатньо для того, щоб пережити зиму та відновити зростання навесні. Нирки плодових деревдихають з -14°С, а хвоя сосни - навіть при -25°С!

Посилюються процеси дихання у рослин, уражених хворобою. Професор Каліфорнійського університету С. Є. Ярвуд вимірював температуру листя рослин, інфікованих вірусом чи грибком, та порівнював її з температурою здорової рослини. Температура хворих частин рослини підвищувалася аж на 2°С.

Хіба не нагадують рослини хворих дітей? Згадайте себе з температурою 38,6 °С. Підвищена температура у стійких до захворювання рослин триває довше, ніж у нестійких. Виявляється, що за таких умов у клітинах синтезуються захисні фенольні сполуки, отруйні для збудників хвороби. Посилено дихають і поранені рослини, що також призводить до помітного підвищення температури в ділянках ушкодження.

Дихання - це не тільки процес постачання енергії для зростання та розвитку рослинного організму. Від дихання залежить поглинання води та поживних мінеральних елементів. На проміжних етапах дихання утворюються сполуки (органічні кислоти, цукор), які у різних реакціях обміну речовин. У посушливих умовах вода виділяється при диханні, що може вберегти рослину від зневоднення! Подібно до механізмів забезпечення водою верблюда, правда?

Як дихають рослини?

Рослини не мають спеціальних органів дихання, схожих на наші легені. Кисень надходить до них через природні отвори. Крім цього, рослини використовують кисень, який утворюється в процесі фотосинтезу. Надземні частини рослин отримують кисень з повітря безпосередньо через пори.

Пори в листі - це продих, Пори на гілках дерев - чечевички. Як правило, продихи знаходяться з нижнього боку листочка. Вони утворені особливими клітинами замикають, що містять зелений пігмент хлорофіл. Через щілину в листочок надходить повітря і випаровується волога.

На листочках водних рослин, листя яких плаває на поверхні води (наприклад, латаття), продихи розташовані тільки на верхній поверхні листа. Кількість продихів на 1 мм 2 листа в середньому становить 300! Найменше продихів виявлено в листі традесканції - 14 на мм 2 , а найбільше - в листі дуба болотного - 1200 на мм 2 . Коріння рослин має пори.

На берегах Південно-Східної Азії, Океанії, Австралії, Мадагаскару, Екваторіальної Африки на межі моря та суші ростуть мангрові рослини. До них відносяться близько 40 видів дерев та чагарників, що пристосувалися до припливів, під час яких вони до верхівки крони занурюються у воду.

Мангриназивають рослинами-амфібіями. Під час відливу оголюється мулистий ґрунт, пронизаний корінням і майже без кисню. Як же мангрові рослини виживають у таких умовах?

Мангриотримують кисень за допомогою особливих дихальних коренів-пневматофор, які, на відміну від звичайних, ростуть вгору, мають пористу будову та великі міжклітини, заповнені повітрям. До умов нестачі кисню пристосовано і листя таких рослин.

Так, авіценнія- рослина, названа на честь древнього перського вченого-енциклопедиста лікаря та філософа Авіценна, - під час припливу майже вся покривається
водою, а нижня поверхня її листя густо опушена. Під водою між волосками затримуються бульбашки повітря, кисень якого рослина використовує під час затоплення. А коріння авіценніі – це прямостоячі вирости, що піднімаються на 20-25 см над поверхнею ґрунту. Завдяки добре розвиненій системі міжклітинників повітря легко надходить у корінь.

Пневматофори є не тільки у мангрів, а й у рослин, що ростуть на прісноводних болотах тропічних та помірних широт. У Новій Гвінеї вони мають ротангову пальму, яку використовують для виготовлення меблів. Стебла цієї ліани досягають іноді 200-300 м-коду.

У Північній Америці пневматофори у болотного кипарису - дерева, що росте в 35-45 м з діаметром стовбура до 2 м. Циліндричні пневматофори цього дерева виступають над поверхнею ґрунту, особливо у рослин, що ростуть неподалік води. На болоті люди можуть ходити пневматофором, як бруківкою. Мексиканці влаштовують у них вулики.

Чи можуть рослини жити без кисню?

У повітрі міститься приблизно 21% кисню.
Цього цілком достатньо для нормальної життєдіяльності рослин. Правильний догляд рослин сприяє нормальному дихання. Регулярно мийте або протирайте листя від пилу. Але пам'ятайте, що з опушеними листочками робити це потрібно дуже обережно, бажано використовувати спеціальний пензлик.

Є випадки, коли рослини опиняються в умовах нестачі кисню. Найчастіше ця проблема стосується коріння. У добре аерованому грунті кисню не менше, ніж у повітрі – 7-12%, у погано обробленому його вміст знижується до 2%. Саме тому не варто рясно поливати кімнатні рослини.

Блокування доступу повітря до коренів призводить до того, що рослина буквально тоне у воді, загнивають коріння, листочки опускаються і жовтіють.

Як допомогти такій ситуації?

Вийміть рослину з горщика, очистіть від ґрунту, промийте та огляньте коріння. Якщо вони міцні та неушкоджені, пересадіть рослину в горщик зі свіжою, трохи зволоженою землею. На дно горщика насипте керамзит або дрібні глиняні черепки (дренаж), що сприятиме кращому газообміну коренів.

Помістіть горщик у затінене місце подалі від прямих сонячних променів і поливайте лише тоді, коли верхній шар ґрунту підсохне вглиб на кілька сантиметрів. Ще менше кисню у дуже заболочених ґрунтах. У них коріння ушкоджується, відмирає, і зростання рослин сповільнюється або зовсім припиняється.

Мімоза, яка здатна моментально складати свої листочки у відповідь на дотик, в анаеробних умовах ціпеніє і не реагує на жодне роздратування.

Видатний французький вчений Луї Пастерпоказав, що рослини серед без кисню утворюють як СО2, а й спирт. У природних умовах це можливо при вимоканні.

Спирт виявляють навіть у воді рослин. Внаслідок частих розливів у басейні річки Амазонки утворюються непроточні дрібні водоймища, які дуже добре прогріваються та висвітлюються. Затоплені рослини таких водойм перетворюють цукор на спирт - відбувається процес бродіння.

Місцеві жителі навчилися використовувати таку "воду" для приготування напоїв. Деякі види амазонських риб переходять до нересту лише тоді, коли у водоймах є певна кількість спирту. Незначні кількості спирту у плодах яблук, мандаринів та ін. Однак деякі рослини, які живуть в умовах постійного затоплення, пристосувалися до нестачі кисню.

Так виникло дихальне коріння або пневматофори у рослин мангрових чагарників. Знайомий вам ситник має особливу тканину - аеренхіму, для якої властиві великі міжклітини, заповнені повітрям.

Аеренхімаутворюється і в коренях інших рослин у відповідь на нестачу кисню, формуються додаткові корені, які значно товщі, мають добре розвинену аренінхіму та забезпечують процеси дихання. Вчені встановили, що рогоз, верба, інші болотні рослини в умовах нормального забезпечення киснем дихають у 2-3 рази слабше, ніж рослини, не пристосовані до кисневого дефіциту (горох, квасоля, пшениця чи тополя).

Не дивлячись на те, що фотосинтез та дихання – зовсім протилежні процеси, між ними дуже тісний зв'язок.

Фотосинтез - це процес утворення органічних речовин при використанні енергії сонця, вуглекислого газу та води, що відбувається у клітинах зелених рослин.

Фотосинтез неможливий без сонячного світла (відбувається лише у світлий час доби або за наявності запасеної рослинами раніше енергії нашої зірки) може відбуватися лише в клітинах рослин, які містять хлоропласти з пігментом; , у плодах

У процесі фотосинтезу рослина поглинає вуглекислий газ та використовує накопичену воду. Під дією енергії сонячних квантів відбувається окислювально-відновна реакція, результатом якої є утворення органічних речовин (цукорів або крохмалю) та виділення кисню.

Дихання це природний процес газообміну, який рослини, як усі живі організми, здійснюють із зовнішнім середовищем відбувається у всіх органах рослини здійснюється через продихи, чечевички та тріщини в корі дерев відбувається у цілодобовому режимі організацією дихання зайняті спеціальні органели клітини – мітохондрії.

У процесі дихання клітини рослини поглинають атмосферний кисень, використовуючи накопичені органічні сполуки, безпосередньо – крохмаль. При цьому відбуваються витрати, витрати, знищення органічної речовини. Внаслідок дихання виділяється вуглекислота, яка повертається в атмосферу, та вода, яка залишається в середині живого організму.

Виходячи з наведених особливостей, можна виділити такі відмінності між цими процесами: Дихання забезпечує життя самої рослини, а виділений кисень і накопичені в результаті фотосинтезу органічні речовини дають можливість існувати на Землі гетеротрофних організмів. Дихання відбувається у рослинах постійно, а фотосинтез йде лише під дією сонячного світла. У диханні задіяні всі клітини рослини, а фотосинтезі – лише зелені. При диханні кисень поглинається, а при фотосинтезі виділяється. У диханні органічні речовини розщеплюються, а при фотосинтезі синтезуються.

При фотосинтезі поглинається вуглекислий газ та виділяється кисень, необхідний для дихання. При диханні поглинається кисень та виділяється вуглекислий газ, необхідний для фотосинтезу.