§ 8. Дыхание



1. Что такое питание?

Питание — это процесс приобретения организмом необходимых ему веществ и энергии.

2. Рассмотрите схему, отражающую функционирование пищеварительной системы. По аналогии с ней составьте схемы работы выделительной и дыхательной систем.

функционирование пищеварительной системы

3. В чём принципиальная разница в питании растений и животных?

Растения не имеют специальной пищеварительной системы, так как питательные вещества образуются у них непосредственно в клетках либо проникают в них через клеточные мембраны. Используя энергию солнца, растения путём сложных химических превращений из простых неорганических веществ образуют необходимые им органические вещества.

Животные в процессе питания используют солнечную энергию, накопленную в растениях.

4. Справедливо ли известное высказывание: «Мы все нахлебники растений»? Свой ответ обоснуйте.

Высказывание справедливо, т.к. из всех населяющих Землю живых организмов только зелёные растения могут использовать солнечную энергию непосредственно. Используя эту энергию, растения путём сложных химических превращений из простых неорганических веществ образуют необходимые им органические вещества.

Другие же организмы используют органические вещества растений, питаясь непосредственно ими или получают энергию, заключенную в органических веществах по цепям питания.

5. Определите критерии и сравните воздушное и почвенное питание.

критерии и сравните воздушное и почвенное питание

6. Используя дополнительные источники информации подготовьте сообщение о истории открытия фотосинтеза.

Сообщение

История открытия фотосинтеза

В течение тысячелетий люди считали, что питается растение исключительно благодаря корням, поглощая с их помощью все необходимые вещества из почвы.

Проверить эту точку зрения взялся в начале девятнадцатого века голландский натуралист Ян Ван Гельмонт. Он взвесил землю в горшке и посадил туда побег ивы. В течение пяти лет он поливал деревце, а затем высушил землю и взвесил её и растение. Ива весила семьдесят пять килограмм, а вес земли изменился всего на несколько сот граммов. Вывод учёного был таков - растения получают питательные вещества прежде всего не из почвы, а из воды.

К самому неожиданному, но правильному предположению о воздушном питании растений ученые пришли лишь к началу девятнадцатого века. Важную роль в понимании этого процесса сыграло открытие, совершенное английским химиком Джозефом Пристли в 1771 году. Он поставил опыт, в ходе которого он выявил «порчу» воздуха в герметичном сосуде горящей свечой (воздух переставал быть способен поддерживать горение, помещённые в него животные задыхались) и «исправление» его растениями. Пристли сделал вывод, что растения выделяют кислород, который необходим для дыхания и горения, однако не заметил, что для этого растениям нужен свет. Это показал вскоре Ян Ингенхаус.

Позже было установлено, что помимо выделения кислорода растения поглощают углекислый газ и при участии воды синтезируют на свету органическое вещество. В 1842 Роберт Майер на основании закона сохранения энергии постулировал, что растения преобразуют энергию солнечного света в энергию химических связей. Это положение было развито и экспериментально подтверждено в исследованиях замечательного русского ученого К.А. Тимирязева. В 1877 В. Пфеффер назвал этот процесс фотосинтезом.

Хлорофиллы были впервые выделены в 1818 П. Ж. Пельтье и Ж. Кавенту. Разделить пигменты и изучить их по отдельности удалось М. С. Цвету с помощью созданного им метода хроматографии. Спектры поглощения хлорофилла были изучены К. А. Тимирязевым.

Окислительно-восстановительную сущность фотосинтеза постулировал Корнелис ван Ниль. Это означало что кислород в фотосинтезе образуется полностью из воды, что экспериментально подтвердил в 1941 А. П. Виноградов в опытах с изотопной меткой. В 1937 г. Роберт Хилл установил что процесс окисления воды (и выделения кислорода), а также ассимиляции CO2 можно разобщить. В 1954—1958 Д. Арнон установил механизм световых стадий фотосинтеза, а сущность процесса ассимиляции CO2 была раскрыта Мельвином Кальвином с использованием изотопов углерода в конце 1940-х, за эту работу в 1961 ему была присуждена Нобелевская премия.

Начиная с семидесятых годов прошлого столетия, крупные успехи в области фотосинтеза были получены в России. Работами русских учёных Пуриевича, Ивановского, Риктера, Иванова, Костычева были изучены многие стороны этого процесса.

7. Сравните организм-симбионт и организм-паразит. Чем они отличаются и что у них общего?

Общим для организма-симбионта и организма-паразита является то, что они ведут совместное существование с другими организмами и забирают у других необходимые питательные вещества.

Но паразиты при этом ничего не дают им взамен, т.е. целиком существуют за счёт организма-хозяина. А симбионты еще приносят другому организму пользу. Например, корни дерева получают от гриба дополнительную воду и минеральные соли, а гриб от растения — органические вещества, которые он, не имея хлорофилла, сам синтезировать не может.

8. К какой группе организмов вы бы отнесли человека, исходя из особенностей его питания. Приведите примеры организмов с таким типом питания.

Человек в процессе питания использует солнечную энергию, накопленную в растениях и использует в пищу растительноядных животных, т.е. его можно отнести к хищникам. К ним относятся, например, лисы, волки, тигры, ястребы, совы, многие змеи.

9. Подготовьте сообщение на одну из тем по выбору: «Растения-хищники», «Растения-паразиты».

Сообщение

«Растения-паразиты»

Есть на свете травы и даже кустарники, живущие на других растениях и добывающие питательные вещества из их тканей. Те, что полностью зависят от своих кормильцев, называются паразитами, а другие, способные к фотосинтезу и отнимающие у хозяев лишь воду и минеральные соли, получили название полупаразитов.

Одно из таких растений - омела. Для обеспечения своего существования омела пускает в глубь древесных тканей растения-хозяина, на котором она обосновалась, особые присоски.

Почти все виды омелы, паразитирующие на разных деревьях, имеют между собой много общего. Это небольшой густой кустик с короткими вильчатыми веточками и торчащими в разные стороны кожистыми листьями. В развилке веточек располагаются желто-зеленые цветки, на месте которых осенью созревают яркие липкие ягоды. У разных видов они разного цвета. Благодаря липким ягодам омела и попадает на другие деревья. А помогают ей в этом птицы. Они едят плоды, а семена выходят из кишечника птиц непереваренными. Помет попадает на ветку дерева, и семечко вместе с ним присыхает к ней. Со временем семечко прорастает, и на ветке появляется новый кустик омелы.

Один и тот же вид омелы может поселяться на различных деревьях, но существуют подвиды, приспособленные только к хвойным или только к лиственным породам. Стоит ростку сосновой омелы начать свою разрушительную деятельность на груше, как ткани груши мертвеют и омела погибает. Но если на грушу попали семена грушевой омелы, то они приживутся. Живет омела на груше от двадцати до пятидесяти лет, иногда в конце концов груша гибнет, но далеко не всегда.

Омела относится к полупаразитам, так как имеет хлорофилл и сама способна к фотосинтезу. Таким образом, она хотя бы некоторую часть пищи добывает себе самостоятельно.

В Индонезии, в дремучих джунглях острова Суматра, можно встретить растения с гигантскими цветками, достигающими почти метра в поперечнике. Вес одного цветка около 6 кг. Он похож окраской на сырое мясо и распространяет запах гнили. Над цветком вьются мухи, привлеченные его «ароматом». Они помогают растению в перекрестном опылении. Называется необычное растение раффлезией Арнольди. Ее цветки — самые крупные из всех известных в мире. Короткая толстая цветоножка раффлезии сидит непосредственно на корнях лианы циссуса (близкого родича виноградной лозы). Толстые корни лианы тянутся по поверхности почвы. На них кроме распустившихся цветков видны и многочисленные бутоны. Легко принять эти цветки за цветки самой лианы. Но ведь цветки никогда не возникают на корнях. Где же тогда тело растения, которому принадлежит цветок? Где его побеги с листьями, где корни? Их нет. В корнях циссуса, отчасти в его древесине и между корой и древесиной залегают тяжи чуждых лиане клеток. Это клетки раффлезии. Ими она высасывает из циссуса питательные вещества. На верхних концах тяжей развивается цветок раффлезии. Раффлезия — растение-паразит. Оно кормится за счет циссуса.

Понятно, что для растения-хозяина такое сожительство с паразитом не проходит даром: корни, на которых поселился паразит, в конце концов отмирают. В мясистых плодах раффлезии созревает огромное количество семян. Слон или другое крупное животное, проходя по джунглям, может наступить на эти плоды, тогда семена раффлезии прилипают к его ногам. Если животное потом где-либо снова наступит на корень циссуса, то семена растения-паразита попадут на него и прорастут. Проросток из семени проделает отверстие в коре циссуса и даст начало клеточным тяжам, которые будут развиваться между живыми клетками растения-хозяина и высасывать из них питательные вещества.

Раффлезия Арнольди встречается только на Суматре. Другие виды этого растения, с цветками меньшего размера, встречаются на Яве и на других островах Малайского архипелага.

Паразитическую жизнь ведет не только раффлезия Арнольди. Встречаются и у нас растения-паразиты. Они приносят большой вред сельскому хозяйству. Особенно вредны среди них различные заразихи и повилики. Питаются целиком за счет растения-хозяина, рассчитывают только на него.

Длинные, гибкие, вьющиеся стебли повилики, обвивают хозяина и внедряются в его стебель. При этом они плотно сплетаются вокруг растения, часто буквально иссушая его.

Повилика вредна не только тем, что душит полезные растения и отбирает у них питательные соки. Она еще и переносит заразные болезни с одного растения на другое.

От повилики страдают не только растения, но и животные. Сено из травы, пораженной этим паразитом, не только теряет питательную ценность, но и быстрее плесневеет, портится. Повилика содержит яд, опасный для скота. Иногда животные сильно заболевают и даже погибают, если долго питаются таким сеном.

В европейской части России, а особенно в пустынях, встречается еще один паразит - заразиха. Ее невысокий стебель толстый, жирный, лоснящийся. У основания его — раздувшаяся «бульба», покрытая бурыми чешуйками. На конце стебля красуется густая кисть из крупных трубчатых цветков. У разных видов заразихи цветки могут быть окрашены по-разному: то бурые, то желтые, то голубые, то красноватые. Но зеленого цвета на заразихе вы не увидите никогда! Этот паразит полностью лишен хлорофилла и питается только за счет своего хозяина. Обычно каждый вид заразихи присасывается гаусториями к молоденьким корешкам только определенного растения. К примеру, на подсолнечнике паразитирует один вид заразихи, на арбузах— другой, на помидорах — третий.

Семена у всех заразих мелкие и легкие, как пыль. Их даже не разглядеть невооруженным глазом. Подхваченные ветром, они переносятся на большие расстояния, оседают на землю и могут, не теряя всхожести, лежать в земле восемь или даже десять лет и ждать, не вырастет ли поблизости их хозяин.

Заразиха растет быстро, вытягиваясь над поверхностью почвы в виде жирных соцветий. Паразитирует заразиха на дикорастущих и сельскохозяйственных культурах (клевере, люцерне и многих других).