Как осуществляется газообмен у растений. Газообмен у растений

ГАЗООБМЕН • Большая российская энциклопедия

В книжной версии

Том 6. Москва, 2006, стр. 266-267
Скопировать библиографическую ссылку:

Авторы: Г. Г. Исаев (Газообмен у животных), Г. А. Дмитриева (Газообмен у растений)

ГАЗООБМЕ́Н (биологич.), обмен газов между организмом и внешней средой в процессе дыхания. В организмы поступает кислород (O2), который затем используется для окисления соединений, вовлекаемых в обмен веществ; в результате освобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности, и образуются конечные продукты обмена, в т. ч. диоксид углерода (CO2) и незначит. количество др. газообразных соединений. Организмы получают необходимый им O2 либо из атмосферы, либо из воды, в которой он растворён. Г. осуществляется путём диффузии газов непосредственно через поверхность клеток.

Газообмен у животных

У простейших, кишечнополостных и червей Г. происходит через покровы тела. У насекомых и паукообразных появляется система трубочек (трахей), с помощью которых O2 поступает непосредственно к тканям тела. У ракообразных, рыб и некоторых др. организмов для Г. служат жабры, а у большинства позвоночных – лёгкие. У земноводных помимо лёгких в Г. участвуют кожа и эпителий, выстилающий ротовую полость.

У мн. животных и человека Г. осуществляется при участии дыхательных пигментов (металлопротеинов крови или гемолимфы), способных обратимо связываться с $\ce{O_2}$ и служить его переносчиками. При высоких концентрациях $\ce{O_2}$ пигмент легко его присоединяет, а при низких – отдаёт (в связывании $\ce{O_2}$ участвуют гл. обр. ионы железа или меди). У позвоночных и мн. беспозвоночных животных таким пигментом является гемоглобин, у ряда беспозвоночных – гемоцианин, гемоэритрин и хлорокуорин. Лишь незначит. доля (ок. 5%) всего поступающего из клеток в кровь $\ce{CO_2}$ находится в растворённом состоянии; осн. его часть (ок. 80%) при участии фермента карбоангидразы превращается в угольную кислоту, которая диссоциирует на карбонатные и гидрокарбонатные ионы; т. о., существует равновесие между растворёнными $\ce{CO_2, H_2CO_3, HCO_3^-}$ и $\ce{CO_3^{2-}}$. Кроме того, 6–7% $\ce{CO_2}$ может взаимодействовать также с аминогруппами белков (в т. ч. гемоглобина) с образованием карбаминовых соединений. Отношение удаляемого из организма $\ce{СО_2}$ к поглощённому за то же время О2 называется дыхательным коэффициентом, который равен примерно 0,7 при окислении жиров, 0,8 при окислении белков и 1,0 при окислении углеводов. Количество энергии, освобождающейся при потреблении 1 л $\ce{O_2}$, составляет 20,9 кДж (5 ккал) при окислении углеводов и 19,7 кДж (4,7 ккал) при окислении жиров. Т. о., по потреблению $\ce{O_2}$ в единицу времени и по дыхательному коэффициенту можно рассчитать количество освободившейся в организме энергии, оценить интенсивность окислительно-восстановительных процессов, происходящих во всех органах и тканях.

Г. у животных уменьшается с понижением темп-ры тела, а при её повышении – увеличивается. У человека потребление $\ce{O_2}$ может возрастать с 200–300 мл/мин в состоянии покоя до 2000–3000 мл/мин при физич. работе, а у хорошо тренированных спортсменов – до 5000 мл/мин. Соответственно увеличиваются выделение $\ce{CO_2}$ и расход энергии; происходят сдвиги дыхательного коэффициента. Сравнит. постоянство Г. обеспечивается приспособительными (компенсаторными) реакциями систем организма, участвующих в Г. и регулируемых нервной системой как непосредственно, так и через эндокринную систему. Г. у человека и животных исследуют в условиях полного покоя, натощак, при темп-ре 18–22 °С. При исследованиях Г. определяют объём вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и его состав (при помощи газовых анализаторов), что позволяет вычислять количества потребляемого $\ce{O_2}$ и выделяемого $\ce{O_2}$. См. также Дыхание, Дыхания органы.

Газообмен у растений

Газообмен у растений сопровождает как дыхание, так и фотосинтез: во время фотосинтеза поглощается $\ce{CO_2}$, выделяется $\ce{O_2}$, а при дыхании – наоборот. Как все живые организмы, растения дышат 24 ч в сутки, фотосинтез же идёт только на свету. Днём, как правило, фотосинтез идёт быстрее дыхания, к вечеру скорость его снижается и в определённый момент становится равной скорости происходящего одновременно дыхания. При этом Г. не регистрируется (состояние компенсации). При дальнейшем уменьшении освещённости дыхание начинает преобладать, а в темноте происходит только выделение $\ce{CO_2}$, образующегося в результате дыхания.

Г. листьев, молодых стеблей, цветков происходит через устьица (с помощью открывания и закрывания последних растение регулирует скорость Г.). На старых стеблях устьица заменяются всегда открытыми чечевичками (отверстиями в пробке), поэтому Г. старых стеблей растение регулировать не может. Скорость Г. различна у растений разных видов, в разных органах и тканях одного растения. Она зависит от внешних факторов и физиологич. состояния клеток. По количеству выделенного или поглощённого $\ce{O_2}$ или $\ce{CO_2}$ определяют скорость фотосинтеза или дыхания того или иного растения или органа.

bigenc.ru

Как осуществляется газообмен у растений | Природоведение. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, лекция, шпаргалка, конспект, ГДЗ, тест

Раздел:

Растения

Как известно, у растений нет специальных органов дыхания. Кислород из воздуха попадает в их тело и через лист, и через корень, и через стебель.

Рис. 28. Устьица: 1 — открытые; 2 — закрытые

Больше всего кислорода попадает в растение через листья. На нижней стороне листа имеется множество устьиц. Каждое устьице — это щель между двумя клетками, похожими по форме на фасоль (рис. 28). Изменяя свою форму, они могут увеличивать или уменьшать щель. Именно через устьица в лист поступает кислород, выводится углекислый газ и испаряется вода. Во время дождя устьица закрываются.

Вспомните, что растения при фотосинтезе поглощают углекислый газ (СО2) и выделяют кислород (О2). При дыхании, наоборот, поглощают кислород, а выделяют углекислый газ. Углекислый газ поглощается только в светлое время суток, а дышат растения все время (рис. 29). Однако на дыхание растений тратится кислорода значительно меньше, чем выделяется благодаря фотосинтезу. То есть растения обеспечивают кислородом другие организмы. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Рис. 29. Схема газообмена в листе: 1 — фотосинтез; 2 — дыхание

Именно поэтому растения образно называют «зелеными легкими планеты».

На этой странице материал по темам:

Газообмен в листьях растений
Газообмен у растений википедия
Нарисовать схему газообмена у растений

Вопросы по этому материалу:

Как осуществляется дыхание у растений?
Почему в спальне не рекомендуется держать много комнатных растений?

worldofschool.ru

Газообмен растений

У растений под воздействием загрязненного воздуха ослабляется фотосинтез, желтеют и опадают листья, нарушается газообмен, подавляются рост, цветение и плодоношение. Зарегистрированы случаи сильных повреждений картофеля, кукурузы, томата, сои, арахиса, фасоли, люцерны, апельсинов, винограда и других видов культивируемых растений.[ ...]

Как абсолютные, так и дифференциальные измерения (1 1е, 1960) проводили при помощи инфракрасных анализаторов газов («Унор» и «15А», выпускаемых фирмами Майхак и Бекман, соответственно). Величину абсолютного обмена СОг в единицу времени рассчитывали как произведение разности концентраций СОг во входящем и выходящем воздухе и скорости обмена воздуха и выражали в мг СОг/дм2 площади листа в единицу времени.[ ...]

Большинство растений поливают летом обильно, зимой - умеренно. Сильная пересушка почвы также опасна, как и избыточный полив: отмирает часть корневой системы (прежде всего молодые корни), желтеют и осыпаются листья (обычно сначала нижние). Растения, пересушенные неоднократно, постепенно ослабевают, теряют декоративность. Есть растения, которые совсем не выносят сильной пересушки и погибают сразу (плющ, азалия, хойя, циссус, хвойные, камелия, цитрусовые). Частая пересушка приносит вред и самой почве: нарушается ее структура, пористость, газообмен, она постепенно уплотняется, быстрее высыхает.[ ...]

Большинство растений не может существовать без непрерывного притока кислорода к корням и вывода углекислого газа из почвы. Если изолировать почву от атмосферного воздуха, то кислород в ней израсходуется полностью через несколько суток. Следовательно, почвенный воздух обеспечивает живые организмы кислородом только при условии постоянного обмена с атмосферным воздухом. Процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным называют газообменом или аэрацией.[ ...]

Сожительство растений может быть и без прижизненного обмена веществ. В этих случаях растение, живущее на другом, используя последнее только как место прикрепления, называют эпифитом. Частным случаем эпифитизма являются э п и ф и л л ы, т. е. растения, использующие в качестве опоры только листья другого растения. Эпифиты и эпифиллы могут заметно влиять на свой субстрат, затрудняя газообмен и другими путями.[ ...]

Насосная функция растений может ослабляться или усиливаться в зависимости от условий внешней среды. Открытием чрезвычайной важности было установление анти-транспирационного эффекта С02. Этому явлению, которое несомненно должно иметь как положительные, так и серьезные теневые стороны, пока уделяется слишком мало внимания. Опыты с пшеницей и кукурузой показали, что при повышении концентрации С02 с 300 до 600 частей на млн. транспирация у этих культур снижалась соответственно на 5 и 20%. Оказалось также, что по увеличению эффективности использования воды в условиях дополнительной подкормки углекислотой кукуруза превосходит хлопчатник. С помощью специальной аппаратуры была установлена причина указанного явления. Оказалось, что рост концентрации С02 в воздухе вызывает снижение устьич-ной проводимости и повышает эффективность использования воды у всех растений, подвергающихся опытам (рис.2). Устьица - это маленькие отверстия на поверхности листьев, обычно около 10 мкм длиной и от 2 до 7 мкм шириной. Через них растеши осуществляют газообмен с атмосферой.[ ...]

Хроническое поражение растений является результатом длительного (периодического или систематического) воздействия небольших концентраций ЙОг. Характерными здесь являются уменьшение размеров ассимиляционных органов, снижени« прироста, преждевременный листопад, прекращение плодоношения и др. Газообмен при этом нарушается в течение длительного времени.[ ...]

В процессе отмирания как целых растений, так и отдельных их частей органические вещества поступают в почву (корневой и наземный спад). Количество годового спада колеблется в значительных пределах: во влажных тропических лесах он достигает 250 ц/га, в арктических тундрах — менее 10 ц/га, а в пустынях — 5—6 ц/га. На поверхности почвы органические вещества под воздействием животных, бактерий, грибов, а также физических и химических агентов разлагаются с образованием почвенного гумуса. Зольные вещества пополняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный материал образует так называемую лесную подстилку (в лесах) или войлок (в степях и лугах). Эти образования оказывают влияние на газообмен почвы, проницаемость осадков, на тепловой режим верхнего слоя почвы, почвенную фауну и жизнедеятельность микроорганизмов.[ ...]

Потребность в кислороде корней растений удовлетворяется преимущественно за счет свободного почвенного воздуха, участвующего постоянно в газообмене между почвой и атмосферой.[ ...]

Вода - это основной элемент жизни растений. Питание их изначально зависит от наличия достаточно большого количества почвенной влаги. Вода растворяет находящиеся в почве питательные соли и переводит их в форму, усвояемую растениями. Вместе с водой они всасываются корнями в виде питательных растворов и поступают в ток питательных веществ, идущих по проводящим сосудам к органам растения, которые его и используют. Образование новых клеток и вообще рост могут в конечном счете осуществляться только с помощью воды. Кактусы и прочие суккуленты населяют места, которые в течение долгого времени отличаются острой нехваткой воды. Чтобы на протяжении недель и даже месяцев, а порою даже годами переживать засуху, они запасают влагу в короткое время, когда она имеется, в своей запасающей ткани и затем очень экономно ее расходуют благодаря очень ограниченному испарению. Все суккуленты реагируют на высокую температуру и освещение не так, как другие растения - усилением транспирации, а наоборот, сокращают ее, поскольку их устьица (клетки, через которые осуществляется газообмен) глубоко погружены в ткань и открываются только ночью. Длительные периоды засухи приводят к значительной потере воды растениями. Действительно, некоторые виды безболезненно переносят сокращение своего объема до 60% от нормы. С другой стороны, тело кактуса может на 95% состоять из воды. Эти удивительные создания, легко переносящие голод и жажду, в благоприятное время должны достаточно интенсивно использовать влагу и растворенные в ней питательные вещества. Они не только должны вновь заполнить влагой свои водозапасающие органы, но и обеспечить прирост, который зависит от количества потребляемой воды и растворенных в ней питательных веществ. Немаловажную роль в жизни кактусов также играют роса и туман. Многие виды могут воспринимать эту влагу непосредственно через колючки или волоски. Большинство кактусов проходит период покоя во время нашей темной и холодной зимы. Исключение составляют южноамериканские шаровидные кактусы и различные эпифиты, некоторые из них даже зацветают зимой (шлюмбергера различные рипсалисы и родственные роды). Эти виды в состоянии покоя содержат в холоде и сухости. С конца октября - начала ноября полив сводят до минимума (за немногими исключениями). Растения, которые должны зимовать в теплых жилых комнатах или рабочих помещениях, должны получать немного воды раз в 8-10 дней.[ ...]

В действительности воздушно-сухие растения мха содержат значительное количество воды. По определениям этого года воздушно-сухие растения содержали: мох Шребсра — 22%, хилокомиум — 18% воды. Это количество составляет более ’А части воды растений при полном насыщении. Видимых признаков завядания растений мха при этом содержании воды не обнаруживалось. Возможно, что газообмен при таких условиях продолжал совершаться, тем более, что истинное количество воды в живых тканях выше общего содержания ее в растении. Как известно, семена при такой влажности обнаруживают заметное дыхание.[ ...]

Закрытые днем устьица препятствуют газообмену и поступлению в растение ССЬ, что затрудняет фотосинтез. Как адаптация к этому ряд видов суккулентов поглощают ССЬ ночью, когда устьица открыты, а используют в фотосинтезе на следующий день; это сопряжено с определенными биохимическими приспособлениями.[ ...]

На нижней стороне листа у большинства растений в эпидерме находятся многочисленные устьица — отверстия, образованные двумя замыкающими клетками. Через них осуществляются газообмен, испарение воды. Днем устьичная щель открыта, а на ночь закрывается.[ ...]

Куперман И. А., Хитрово Е. В. Дыхательный газообмен как элемент продукционного процесса растений.— Новосибирск: Наука, 1977.— 183 с.[ ...]

Лист — это важный вегетативный орган растения, выполняющий основные функции: фотосинтез, испарение воды и газообмен.[ ...]

Значительная плотность воды дает возможность растениям обитать во всей ее толще. У низших растений, заселяющих различные слои и ведущих плавающий образ жизни, для этого имеются специальные придатки, которые увеличивают их плаву- честь и позволяют им удерживаться во взвешенном состоянии. Высшие гидрофиты имеют слабо развитую механическую ткань. Как уже отмечалось выше, в их листьях, стеблях, корнях располагаются воздухоносные межклеточные полости, увеличивающие легкость и плавучесть взвешенных в воде и плавающих на поверхности органов, что также способствует омы-ванию внутренних клеток водой с растворенными в ней солями и газами. Гидрофиты отличаются большой поверхностью листьев при малом общем объеме растения, что обеспечивает им интенсивный газообмен при недостатке растворенного в воде кислорода и других газов.[ ...]

Установлено, что по скорости выделения С02 листья растений из-под полога леса превышали деляночные на 60%. Достоверных различий по интенсивности тепловыделения листьев лесных и деляночных растений выявлено не было. Расчеты показали, что относительная скорость роста листьев живучки, произрастающей под пологом леса, была вдвое выше, чем у растений на делянке. Снижение относительной скорости роста листьев у деляночных растений, вероятно, обусловлено замедлением роста в результате формирования большого числа наземных ползучих побегов, тогда как особи в лесу продолжали интенсивно развиваться. Можно полагать, что уменьшение интенсивности роста растений на делянке связано с их переходом к вторичному цветению в августе, что характерно для данного вида. В целом рассчитанные на основе микрокалориметрического метода данные, согласуются с результатами по С02-газообмену (Дымова, Головко 1998; Головко, Дымова, Табаленкова 2004). Таким образом, микро-калориметрический метод позволяет корректно и быстро исследовать эффекты внешней среды на рост растений. Данные свидетельствуют о согласовании дыхательного метаболизма растений с условиями произрастания.[ ...]

УСТЬИЦА — микроскопические отверстия в основном на нижней стороне листьев растений, через которые осуществляется газообмен двуокиси углерода и кислорода со средой, а также испарение воды.[ ...]

Возможно, что семенные оболочки служат чисто физическим барьером, препятствующим газообмену между зародышем и внешней средой. Вряд ли действие семенной оболочки обусловлено накоплением двуокиси углерода внутри семени, поскольку прорастание семян салата на самом деле стимулируется в ат- мосфере этого газа. Вместе с тем некоторые типы семян нуждаются в кислороде в большей степени, чем активно растущие растения тех же видов; это наводит на мысль, что семейные оболочки препятствуют поглощению кислорода. Семенные оболочки у тыквы обыкновенной (Cucurbita pepo) намного менее проницаемы для кислорода, чем для углекислого газа. Семена определенных видов, например березы и не требующих дозревания зерновых, можно индуцировать к прорастанию либо надрезанием или удалением оболочек, либо содержанием при высокой концентрации кислорода. Изучение дыхания прорастающих семян гороха наводит на мысль, что начальные стадии прорастания до прорыва семенной кожуры протекают в анаэробных условиях, после чего происходит заметное увеличение поглощения кислорода (с. 4-15). Следовательно, ряд данных подтверждает точку зрения, что семенные оболочки могут ограничивать поглощение кислорода.[ ...]

Если токсичные газы не задерживаются полностью наружными покровами, то в газоустойчивости растений существенную роль начинает играть анатомическое строение внутренних тканей. Чем выше их плотность, тем слабее развиты межклеточные промежутки и воздухоносные каналы, тем быстрее по ним распространяются газы и, следовательно, сильнее поражаются ткани. Особо важное значение это обстоятельство приобретает у листьев, где располагается так называемая губчатая ткань. Она залегает под палисадным слоем, примыкая к нижнему эпидермису, и характеризуется рыхлым сложением клеток, обилием воздухоносных •полостей и ходов. Поэтому листья с плотным мезофиллом оказываются более газоустойчивыми по сравнению с листьями, у которых сильно "развита губчатая ткань. .Примером высокой газоустойчивости, благодаря указанным особенностям анатомического строения, могут служить суккуленты. В газоустойчивости растений существенное значение имеет физиологическое состояние клеток. Газообмен листьев с окружающим воздухом, наблюдаемый при фотосинтезе и дыхании, определяется физиологическим состоянием клеток. Изменение этого состояния неизбежно приводит к соответствующему изменению степени газовых ожогов.[ ...]

Для получения информации целесообразно использовать растительные организмы, поскольку их газообмен в десятки раз интенсивнее по сравнению с человеком и животными, и они обладают более высокой чувствительностью и стабильностью ответной реакции на действие различных внешних факторов. В этой связи как никогда возросла роль леса - наиболее значимой альтернативы отрицательному воздействию на природу. В процессе газообмена растительность поглощает из воздуха газ и пыль, очищая атмосферу и обеспечивая необходимое для жизни качество воздуха. Многочисленные эксперименты (Тарабрин и др., 1986; Бусько, 1995) показали, что растения способны поглощать и аккумулировать из воздуха до 48 % загрязняющих веществ, остальные поступают из почвы, водной поверхности и других источников экосистемы. По данным экспертов, 1 га леса за вегетацию поглощает в среднем от 200 кг до 10-400 т двуокиси серы (Карпачевский, 1981).[ ...]

И, наконец, у многих суккулентов изменился даже сам процесс фотосинтеза. Как известно, обычно у растений фотосинтез происходит днем, на свету. В растение поступает углекислый газ, и под действием солнечных лучей в зеленых листьях растения из углекислого газа и воды образуются сложные органические вещества, в первую очередь, сахара и крахмал, а также кислород, который обогащает нашу атмосферу. Но у суккулентов «все наоборот». Дело в том, что днем у них закрыты устьица и газообмен проходить не может. Открываются они ночью, но в это время нет солнечного света, и, следовательно, фотосинтез невозможен.[ ...]

Важнейшими свойствами почвы как среды обитания являются: наличие минеральных элементов питания растений и способность их удерживать, наличие воды и влагоудерживающая способность. Инфильтрация воды с поверхности и аэрация почвы зависят от ее структуры. Переуплотненные почвы становятся непригодными для роста растений. Переувлажнение почв также нарушает газообмен, а относительная кислотность и ионный состав почвенного раствора сильно влияют на жизнь организмов в почвенном слое. Почвенные экосистемы включают следующие компоненты: минеральные частицы, детрит (мертвые остатки растений и животных) и множество живых организмов - почвообразователей.[ ...]

Несравненно большую опасность представляют атмосферные загрязнения для растительного мира. Если газообмен и обмен веществ в организме человека и животных ориентирован на присутствие в атмосферном воздухе кислорода, доля которого постоянно составляет около 21 %, то зеленая растительность должна настраивать свой ассимиляционный аппарат на диоксид углерода, количество которого в воздухе намного меньше (0,03%). Поэтому растения в большей мере подвергаются воздействию различных вредных компонентов атмосферного воздуха. Все факторы окружающей среды, усиливающие дыхательную деятельность листьев вследствие расширения устьица (свет, влажность воздуха, тепло), усиливают также и токсичность вредных атмосферных загрязнений.[ ...]

Эксперименты, проведенные в университете Северной Каролины (США), подтвердили пагубное влияние кислотных дождей на растения. Воздействие опасного осадка нарушает дыхание и газообмен растительности. Проникая в тонкую структуру листьев и ветвей, кислотный дождь отравляет растения, опасно снижает интенсивность фотосинтеза и всхожесть семян. Наиболее уязвимыми для кислотных дождей оказались белая сосна, осинообразный тополь и пушистая береза, а также редис, кустовая фасоль и соевые бобы. Под воздействием этих дождей портятся помидоры и ягоды, развивается пятнистость на поверхности яблок.[ ...]

Две последние работы установили влияние ионизированного воздуха на газообменные процессы у растительных организмов. Отсутствие при проведении опытов измерений числа положительных и отрицательных аэроионов и получение ионизации от радиоактивных веществ, без защиты объекта от радиоактивных излучений, делают данные работы лишенными серьезного значения.[ ...]

Пыль в зависимости от своего происхождения оказывает различное воздействие. Так, химически инертная пыль, покрывающая растения, ухудшает тепло- и газообменные процессы, снижает процесс фотосинтеза на 8-22%, замедляет рост растений на 15-20%. Токсичная пыль, попадая через поры и соединяясь с водой, разрушает растения, вступая в химические реакции, накапливается растениями и через трофические цепи поражает животных и человека.[ ...]

Внутреннее строение листа (рис. 63). Снаружи лист покрыт эпидермой — кожицей, которая защищает внутренние части листа, регулирует газообмен и испарение воды. Клетки кожицы бесцветны. На поверхности листа могут быть выросты клеток кожицы в виде волосков. Их функции различны. Одни защищают растение от поедания животными, другие — от перегрева. Листья некоторых растений покрыты восковым налетом, плохо пропускающим влагу. Это способствует уменьшению потери воды с поверхности листьев.[ ...]

Важное значение для плодородия почвы имеет кислород воздуха. Кислород необходим прежде всего для микробиологических процессов. Затрудненный газообмен в плотных почвах и накопление в почвенном воздухе углекислоты, равно как дефицит кислорода при избыточном увлажнении почвы, угнетающе действуют на растительность. Отрицательное действие почвенного воздуха проявляется при содержании кислорода менее 8—12% от всего объема, а при содержании кислорода менее 5% большая часть растений гибнет.[ ...]

Все отрасли техносферы потребляют огромное количество воды: около 5000 км3/год. Оно соответствует почти 1/5 объема влаги, вводимой в планетарный круговорот транспирацией всех растений суши. Техносферный газообмен составляет более 150 тыс. км3/год, что превышает 1/4 биосферного газообмена. Почти такое же соотношение существует между выделением техногенной теплоты и годовым протоком энергии фотосинтеза. Таким образом, к концу XX столетия человечество на 20—25% увеличило обмен веществ и энергии на планете.[ ...]

Кислородный метод предпочтителен для определения фотосинтеза в водной среде и теоретически, поскольку в ней сравнительно невелико содержание кислорода и его изменения хорошо обнаруживаются. Заметим, что газообмен в процессе фотосинтеза и дыхания сухопутных растений чаще изучают по углекислоте, количество которой в воздухе гораздо ниже, чем кислорода [2].[ ...]

С02 и парниковый эффект. Выбросы большого количества кислых продуктов оказывают влияние на биосферный обмен углекислого газа, так как кислые осадки приводят к выделению С02 из низкобуферных лесных почв и усиливают газообмен аэробной микрофлоры. Вместе с огромной продукцией «топливной» углекислоты это становится фактором планетарного масштаба. Выделение углекислого газа, вызванное всеми формами человеческой деятельности, достигло такого уровня, при котором главные буферные механизмы — поглощение С02 зелеными растениями при фотосинтезе и связывание карбонатной системой воды океана — оказываются уже недостаточными для поддержания прежнего постоянства концентрации этого газа в атмосфере. В последние десятилетия концентрация С02 постоянно увеличивается (см.[ ...]

Периодически может сильно возрастать роль других факторов газообмена. Интенсивность аэрации определяет и наличие свободных, не заполненных водой пор в почве. В суглинистых почвах, если поры, через которые совершается газообмен, занимают меньше 10 % объема почвы, интенсивность аэрации недостаточная, при 10—15% — удовлетворительная и при 15—25%—хорошая для растений.[ ...]

В городе материальный ущерб от наводнения определяется площадью, глубиной и продолжительностью затопления, а в сельской местности решающее значение имеет сезон и продолжительность затопления. Вода вытесняет воздух из почвы, нарушая газообмен, и к корням поступает углекислота, что приводит к отравлению растений, снижению или потере урожая.[ ...]

Водный фактор на суше. В воздушной среде потери воды организмами неизбежны, так как содержание воды в их теле велико, а давление паров воды в воздухе относительно мало. Организмы не обладают совершенной гидроизоляцией; многие из них, особенно растения, имеют очень большую относительную поверхность. Газообмен, дыхание и выделение продуктов обмена веществ сопровождаются потерей воды. Эти потери существенно зависят от температуры, влажности и скорости движения воздуха и от возможности обеспечения водой.[ ...]

Выше упоминалось о том, что на листьях яблонь и груш остаются с нижней стороны очень многочисленные пятнышки экскрементов клопов (Stephanitis pyri F. и S. oshanini Vas.), эти экскременты закрывают большое количество устьиц на листьях, что отрицательно действует на газообмен деревьев. Подобный вред могут наносить и некоторые другие обитающие на растениях насекомые.[ ...]

Верхние горизонты почвенного профиля, содержащие больше органического вещества, лучше оструктуренные, подвергающиеся рыхлению, имеют более низкую плотность, которая вниз по профилю возрастает. Плотность почвы сильно влияет на поглощение влаги и ее передвижение в профиле, газообмен, развитие корней, интенсивность микробиологических процессов, условия существования почвенных насекомых и животных. Оптимальная плотность корнеобитаемого слоя для большинства культурных растений 1,0—1,2 г/см3.[ ...]

Инкубация с ацетиленом предполагает в качестве обязательного условия быстрое и равномерное перемешивание газов в исследуемой системе. Последней может быть образец почвы нарушенного или естественного (монолит) сложения, участок почвы известной площади, вегетационный сосуд с растениями и пр. Благодаря хорошей растворимости ацетилена в воде это условие хорошо выполняется для водных и песчаных культур растений, для почв легкого механического состава. Более сложно протекает газообмен в почвах тяжелого механического состава и в переувлажненных почвах, что приводит к недооценке реальной интенсивности азотфиксации. Одним из способов усиления газообмена является принудительная подача ацетилена в толщу почвы.[ ...]

При хранении на холоде она загустевает. Внесенная в теплое помещение, вновь становится сметанообразной. Обладает контактным действием. Попадая на тело насекомого, нарушает газообмен и водный баланс организма, поэтому при работе с ними необходимо тщательно накрывать поверхность растений.[ ...]

В жизни организмов вода выступает как важнейший экологический фактор. Без воды нет жизни. Живых организмов, не содержащих воду, на Земле не найдено. Она является основной частью протоплазмы клеток, тканей, растительных и животных соков. Все биохимические процессы ассимиляции и диссимиляции, газообмен в организме осуществляются при достаточном обеспечения его водой. Вода с растворенными в ней веществами обусловливает осмотическое давление клеточных и тканевых жидкостей, включая и межклеточный обмен. В период активной жизнедеятельности растений и животных сожержание воды в их организмах, как правило, довольно высокое (табл. 4.10).[ ...]

Соотношение объемов, занимаемых твердой фазой почвы и различными видами пор, называется строением или сложением пахотного слоя. Оно определяется взаимным расположением почвенных комков и частиц и зависит от механического состава, структуры, времени и способов обработки почвы, а также от развития корневых систем растений и деятельности почвенной фауны. Строение (сложение) пахотного слоя оказывает большое влияние на водный и воздушный режимы почвы, интенсивность биологических процессов, газообмен между почвой и атмосферой и ряд других свойств почвы.[ ...]

Листоватые лишайники по сравнению с накипными являются значительно более высокоорганизованными формами. В эволюционном отношенни оказалось выгодным отделение слоевища от субстрата. Между ними появился небольшой промежуток, и это дало целый ряд преимуществ. Во-первых, в нем заключена прослойка воздуха, способствующая лучшему газообмену внутренних слоев слоевища. Во-вторых, там дольше задерживается влага, благодаря чему слоевище более длительное время может находиться во влажном состоянии. В-третьих, в узком пространстве между поверхностью субстрата и слоевищем обычно задерживаются различные органические и неорганические вещества, которые могут быть использованы растением.[ ...]

Флоэма у хвощей состоит из ситовидных элементов и паренхимных клеток. Ситовидные элементы представляют собой узкие и длинные (иногда до 3 мм) клетки с небольшими ситовидными полями на продольных и конечных стенках. У большинства хвощей паренхимные клетки в центре междоузлия при росте стебля расходятся. При этом образуется полость, первоначально заполненная водой, а впоследствии воздухом. Эта полость вместе с ложбиночными полостями играет важную роль в газообмене зрелого растения с окружающей средой.[ ...]

ru-ecology.info

Газообмен

В губчатой паренхиме интенсивность фотосинтеза ниже, чем в столбчатой паренхиме, но именно здесь идут процессы транспирации и газообмена. Диоксид углерода через устьица, расположенные главным образом в нижнем эпидермисе, приникает в большие межклетники и по ним поступает ко всем тканям листа. Парообразная влага, кислород и диоксид углерода, образующиеся при фотосинтезе и дыхании клеток мезофилла, передвигаются в обратном направлении и через устьица выделяются наружу. Т.о. оба вида ассимиляционной ткани тесно связаны между собой не только в структурном, но и в функциональном плане.

Расположение устьиц на нижней стороне листа имеет следующее экологическое значение:

Нижняя сторона листа меньше нагревается на свету, поэтому потеря воды листом в процессе транспирации происходит медленнее через устьица, расположенные в нижнем, а не в верхнем эпидермисе.
Главным источником диоксида углерода в атмосфере является «почвенное дыхание», т.е. выделение углекислого газа в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов и дыхания корней высших растений. Воздух, обогащенный диоксидом углерода, по градиенту концентрации диффундирует вверх и легко проникает через устьица в ткани листьев.

Фотосинтез

Все живые организмы, обитающие на Земле, представляют собой открытые системы, активно организующие поступление энергии и вещества извне. Для синтеза компонентов организма необходимо потребление извне химических элементов. Главным структурным элементом органических молекул является углерод. В зависимости от источников углерода живые организмы делят на две большие группы: автотрофы, использующие неорганический источник углерода. И гетеротрофы, использующие органические источники углерода.

В общем виде поток энергии можно представить схемой:

Энергия Солнца → автотрофы → органические вещества → АТФ → различные формы работы.
Энергия Солнца → автотрофы → органические вещества → гетеротрофы → АТФ → различные формы работы.

Существует два типа клеточных механизмов, обеспечивающих поток энергии.

Процесс приобретения энергии и вещества живыми организмами называется питанием.
Процесс высвобождения энергии из богатых ею веществ, полученных с пищей, называется дыханием.

Фотосинтез – синтез органических соединений из неорганических, идущих за счет энергии света, т.е. процесс утилизации энергии света. Фотосинтетическими органоидами клеток являются хлоропласты. Структурной и функциональной единицей хлоропластов является тилакоид, имеющий форму плоских мешочков. Тилакоиды местами уложены в стопки – граны. На мембранах тилакоидов имеются частицы 2-х типов. Мелкие частицы составляют фотосистему 1, более крупные – фотосистему 2. Пигменты хлорофиллы улавливают квант света и передают возбужденный электрон к реакционному центру. Часть хлорофиллов связана с ферментативным комплексом. В эти комплексы входят белки – цитохромы, которые являются переносчиками электронов.

Фотосинтез можно подразделить на две фазы.

Световая фаза, которая включает в себя циклическое фосфорилирование, нециклическое фосфорилирование и фотолиз воды.
Темновая фаза.

Световая фаза. В ней участвуют хлорофиллы, белки – переносчики, и АТФ-азы. При циклическом фосфорилировании квант света взаимодействует с хлорофиллом, высвобождается электрон, который захватывается фотосистемой 1. Возбужденный электрон возвращается на свою орбиту в хлорофилл, проскакивая цитохромы. При этом энергия света, которую получил электрон, переводится на цитохромах в энергию химических связей АТФ. Такое превращении энергии наблюдается у фотосинтезирующих бактерий.

2 хл а + 2 АДФ + 2 Ф + 2 hν→ 2 хл+ + 2ē + 2 АТФ.

АТФ – соединение нестойкое, в качестве более стойкого акцептора выступает НАДФ. Эта кумуляция энергии происходит при нециклическом фосфорилировании. Параллельно с этим происходит и фотолиз воды.

Нециклическое фосфорилирование и фотолиз воды. Нециклическое фосфорилирование происходит у растений с ФС1 и ФС2. Квант света взаимодействует с ФС1 и ФС2. Возбужденный электрон из ФС2 переносится на молекулу акцептора. Молекула хлорофилла второй фотосистемы, потерявшая свои электроны, может заменить их электронами молекулы воды. Процесс светозависимого окислительного расщепления молекул воды называют фотолизом. Ферменты фотолиза локализованы на внутренней мембране тилакоидов.

2 Н2О hν→2Н+ + 2 ОН-
ОН- + ОН- → Н2О + ½ О2 + 2ē

½ О2 + ½ О2 = О2

2 хл а+ + 2Н+ + 2ē + НАДФ → 2 хл+ а + НАДФ.Н2
2 хл а+ + 2ē→2 хл а

Энергия света передает электроны последовательно на различные акцепторы ФС1, задействуется ФС2. При этом происходит фотофосфорилирование с образованием АТФ. Общее уравнение нециклического фосфорилирования:

Н2О + НАДФ + 2 АДФ + 2Ф →½О2 + НАДФ.Н2 + 2АТФ.

Таким образом, во время световой фазы происходит:

образование О2 вследствие разложения воды.
Синтез АТФ
Образование водорода в форме НАДФ.Н2

В дальнейшем НАДФ.Н2 переходит в строму хлоропласта, где участвует в синтезе углеводов. Для этих реакций свет не нужен, и поэтому они называются темновыми.

Темновая фаза. В ней происходит перевод активного водорода с никотинамиддинуклеатидфосфата восстановленного на компактный акцептор – углерод. Т.е. в темновой фазе синтезируются углеводы. В строму хлоропласта поступает НАДФ.Н2 , СО2, и АТФ. Процесс синтеза углеводов происходит циклично и называется циклом Кальвина.

Исходным (и конечным) соединением цикла Кальвина является сахар – рибулозо-1,5-бифосфат. Процесс начинается, когда диоксид углерода входит в цикл и фиксируется на РБФ. Шесть молекул РБФ реагируют с шестью молекулами СО2, образуя 12 молекул 3-фосфоглицерата, которые превращаются глицероальдегид – 3 – фосфата. Десять из них перераспределяются с образованием шести пятиуглеродных молекул РБФ. Оставшиеся 2 молекулы глицероальдегид-3-фосфата представляют собой «чистый выход» цикла Кальвина. В течение каждого оборота цикла одна молекула СО2 восстанавливается, а молекула РБФ регенерируется. Шесть оборотов цикла с поглощением шести С необходимо совершить, чтобы образовался шестиуглеродный сахар – глюкоза.

6СО2 + 12НАДФ.Н2 + 18 АТФ → С6Н12О6 + 12 НАДФ. + 18 АДФ + 18 Ф + 6Н2О.

Т.о. Все органические вещества, включающие в себя углерод в качестве акцептора возбужденного электрона, являются источниками энергии.

В процессе фотосинтеза кроме моносахаридов (глюкоза и др.), которые превращаются в крахмал и запасаются растением, синтезируются мономеры других органических соединений: аминокислоты, глицерин и жирные кислоты.

В процессе фотосинтеза кроме моносахаридов (глюкоза и др.) которые превращаются в крахмал и запасаются растением, синтезируются мономеры других органических соединений – аминокислоты, глицерин и жирные кислоты.

studfiles.net

Как происходит газообмен у растений

Газообмен осуществляется, главным образом, через устьица листа. В зависимости от количества воды в устьичных клетках их неравномерно утолщенные оболочки растягиваются в разной степени, что способствует открыванию или замыканию устьичной щели. Через эту щель углекислый газ поступает к хлорофиллсодержащим тканям листа, а освобожденный в ходе фотосинтеза кислород выходит наружу. В процессе дыхания кислород, наоборот, поглощается, а углекислый газ поступает в окружающую среду.Таким образом, процессы фотосинтеза и дыхания противоположны друг другу, но в то же время и взаимосвязаны. В процессе фотосинтеза кислорода освобождается больше, чем потребляется при дыхании, поэтому зеленые растения обогащают им атмосферу. Водяные пары также выходят в окружающую среду через устьица. Как вы помните, этот процесс называется транспирацией. Скорость газообмена в растении регулируется открыванием и закрыванием устьичной щели.Удостовериться в том, что растение в процессе фотосинтеза выделяет кислород можно с помощью такого опыта. Одно растение плотно накроем стеклянным колпаком и поставим на несколько суток в темное место, а другое, также накрытое колпаком, оставим на свету. Через несколько суток под стеклянные колпаки, которыми накрыты растения, поставим зажженные свечи. Вы сможете убедиться, что свеча будет дольше гореть под колпаком, которым было накрыто освещенное растение. Это объясняется тем, что фотосинтез осуществляется только на свету, поэтому кислород накапливается именно под этим колпаком. В растении, которое оставалось в темноте, в отличие от освещенного, фотосинтез не происходит и кислород, необходимый для горения, не выделяется.Чтобы выявить дыхание у растений, возьмите два стеклянных сосуда с чистой водой и с веточкой элодеи в каждом. В один из них долейте прозрачной известковой воды. Накройте сосуды колпаками и поставьте в темное место. Через два-три дня можно увидеть, что известковая вода помутнела. Это свидетельствует о том, что растение во время дыхания выделяет углекислый газ, который и реагирует с известковой водой.

shpora.org

Как происходит газообмен у растений

Оцени ответ

reshebka.com

Что такое газообмен в крови, в легких и тканях? Особенности газообмена

Что такое газообмен? Без него не сможет обойтись практически ни одно живое существо. Газообмен в легких и тканях, а также крови помогает насыщать клетки питательными веществами. Благодаря ему мы получаем энергию и жизненные силы.

Что такое газообмен?

Для существования живым организмам необходим воздух. Он представляет собой смесь из множества газов, основную долю которых составляют кислород и азот. Оба эти газа являются важнейшими компонентами для обеспечения нормальной жизнедеятельности организмов.

В ходе эволюции разные виды выработали свои приспособления для их получения, у одних развились легкие, у других - жабры, а третьи используют только кожные покровы. При помощи этих органов осуществляется газообмен.

что такое газообмен

Что такое газообмен? Это процесс взаимодействия внешней среды и живых клеток, в ходе которого происходит обмен кислорода и углекислого газа. Во время дыхания вместе с воздухом в организм поступает кислород. Насыщая все клетки и ткани, он участвует в окислительной реакции, превращаясь в углекислый газ, который выводится из организма вместе с другими продуктами метаболизма.

Газообмен в легких

Каждый день мы вдыхаем больше 12 килограмм воздуха. В этом нам помогают легкие. Они являются самым объемным органом, способным вместить до 3 литров воздуха за один полный глубокий вдох. Газообмен в легких происходит при помощи альвеол – многочисленных пузырьков, которые переплетены с кровеносными сосудами.

газообмен в легких и тканях

Воздух попадает в них через верхние дыхательные пути, проходя трахею и бронхи. Соединенные с альвеолами капилляры забирают воздух и разносят его по кровеносной системе. В то же время они отдают альвеолам углекислый газ, который покидает организм вместе с выдохом.

Процесс обмена между альвеолами и сосудами называется двусторонней диффузией. Он происходит всего за несколько секунд и осуществляется благодаря разнице в давлении. У насыщенного кислородом атмосферного воздуха оно больше, поэтому он устремляется к капиллярам. Углекислый газ имеет меньшее давление, отчего и выталкивается в альвеолы.

Кровообращение

Без кровеносной системы газообмен в легких и тканях был бы невозможен. Наше тело пронизано множеством кровеносных сосудов различной длины и диаметра. Они представлены артериями, венами, капиллярами, венулами и т. д. В сосудах кровь непрерывно циркулирует, способствуя обмену газов и веществ.

Газообмен в крови осуществляется при помощи двух кругов кровообращения. При дыхании воздух начинается двигаться по большому кругу. В крови он переносится, прикрепляясь к специальному белку гемоглобину, который содержится в эритроцитах.

газообмен в тканях

Из альвеол воздух попадает в капилляры, а затем в артерии, направляясь прямо к сердцу. В нашем организме оно исполняет роль мощного насоса, перекачивая насыщенную кислородом кровь к тканям и клеткам. Они, в свою очередь, отдают кровь, наполненную углекислым газом, направляя её по венулам и венам обратно к сердцу.

Проходя через правое предсердие, венозная кровь завершает большой круг. В правом желудочке начинается малый круг кровообращения. По нему кровь перегоняется в легочный ствол. Она движется по артериям, артериолам и капиллярам, где совершает обмен воздухом с альвеолами, чтобы начать цикл заново.

Обмен в тканях

Итак, мы знаем, что такое газообмен легких и крови. Обе системы переносят газы и обмениваются ими. Но ключевая роль принадлежит тканям. В них происходят главные процессы, изменяющие химический состав воздуха.

Артериальная кровь насыщает клетки кислородом, который запускает в них целый ряд окислительно-восстановительных реакций. В биологии они называются циклом Кребса. Для их осуществления необходимы ферменты, которые также приходят вместе с кровью.

В ходе цикла Кребса образуются лимонная, уксусная и другие кислоты, продукты для окисления жиров, аминокислот и глюкозы. Это один из важнейших этапов, который сопровождает газообмен в тканях. Во время его протекания освобождается энергия, необходимая для работы всех органов и систем организма.

Для осуществления реакции активно используется кислород. Постепенно он окисляется, превращаясь в углекислый газ - СО2, который выделяется из клеток и тканей в кровь, потом в легкие и атмосферу.