Умблик
5 класс · базовый
Биология · 5 класс
Биология · 5 класс · Урок 6 из 9

Откуда организм берёт вещества и энергию

Питание, дыхание, выделение и рост связаны, но обозначают разные процессы.

Организмы — тела живой природыжизнедеятельность

Федеральная программа · базовый уровень · 5 класс

Организмы — тела живой природы

Этот урок раскрывает следующие элементы программы:

  • Питание, дыхание, выделение, движение и размножение
  • Развитие, раздражимость и приспособленность
  • Различия жизнедеятельности растений, животных, грибов и бактерий
  • Организм как единое целое
Внешняя средаКлетки организмавещества и энергияпродукты обмена и теплоПути обмена различаются у растений, животных и микроорганизмов
Стрелки показывают поступление и выход веществ и передачу энергии; конкретные пути различаются у разных организмов.

Поступление и преобразование

Организм получает из среды вещества и использует их для построения собственного тела и поддержания работы клеток. Животные получают готовые органические вещества с пищей. Фотосинтезирующие растения образуют органические вещества из углекислого газа и воды, используя энергию света, но также нуждаются в минеральных веществах.

Клеточное дыхание — совокупность процессов, при которых энергия органических веществ преобразуется в доступную клетке форму. У растений оно идёт и днём, и ночью; фотосинтез при отсутствии света не происходит. Не путайте клеточное дыхание с движением воздуха в лёгких у животных.

Что происходит дальше

Часть поступивших веществ превращается в новые структуры клетки, часть расходуется в реакциях обмена. Ненужные продукты удаляются. Рост означает увеличение размеров или числа клеток, развитие — изменение строения и функций в течение жизни. Эти слова близки, но не взаимозаменяемы.

В учебной схеме процессы разделяют для ясности. В реальном организме они работают одновременно: прекращение поступления воды влияет и на обмен веществ, и на рост растения. Правильный ответ всегда учитывает, о каком организме и об условиях идёт речь.

Растения, животные, грибы и бактерии — не один способ жизни

Зелёное растение может получать углерод из углекислого газа при фотосинтезе; животное получает готовые органические вещества, поедая пищу. Гриб выделяет вещества для расщепления пищи снаружи своих клеток и всасывает более простые молекулы. Не называйте гриб «растением без зелёного цвета»: устройство его клеток и способ питания имеют собственные особенности.

Бактерии особенно разнообразны. Молочнокислые бактерии используют органические вещества, а цианобактерии способны к фотосинтезу. Многие бактерии участвуют в разложении остатков и круговоротах веществ, но некоторые вызывают заболевания. Из слова «бактерия» нельзя узнать её питание или роль без дополнительных сведений о виде.

Движение, размножение и ответ на среду

Животное может менять местоположение, инфузория движется ресничками, а побег растения медленно меняет направление роста по отношению к свету. Это разные механизмы движения. Если сухой лист летит по ветру, движется предмет, но это не собственное движение живого организма.

Размножение создаёт новых особей, а раздражимость означает ответ на воздействие среды. Одно растение может расти и отвечать на свет, хотя ещё не образует семян. Эти процессы связаны в жизни целого организма: клетки и органы обмениваются веществами и сигналами, поэтому нельзя оценить его состояние по одному признаку в один момент.

Словарь урока

Определения с пояснением и примером

Прочитайте значение термина, затем проверьте его на конкретной ситуации. Оговорки отмечают границы школьной модели.

Вещество

То, из чего состоят тела и их части и что имеет определённый состав и свойства. Вода и сахар — разные вещества; лист — тело, в составе которого много веществ. Вещества могут перемещаться и превращаться, а энергия — не ещё одно вещество в этом списке.

Пример: В клетке есть вода, соли и органические вещества; в пище и воздухе набор веществ различается.

Молекула

Очень маленькая частица, состоящая из соединённых атомов — частиц химических элементов. Из молекул состоят многие вещества, а клетка содержит множество разных молекул. Молекула не является маленьким организмом; некоторые вещества, например многие соли, устроены не как отдельные молекулы.

Пример: Молекула воды включает атомы водорода и кислорода; молекула сахара имеет другой состав и строение.

Органические вещества

Большая группа соединений углерода — химического элемента, из атомов которого строится основа многих молекул живых организмов. К органическим веществам относятся сахара, жиры, белки и ДНК. Они входят в состав клеток, участвуют в их работе, а многие служат источником химической энергии.

Пример: Сахар, образующийся у растения при фотосинтезе, — органическое вещество; животное может получить органические вещества с пищей.

Важно: Не всякое вещество с углеродом органическое: углекислый газ и карбонатные соли относят к неорганическим. Органическое не означает обязательно живое, съедобное или безопасное; такие вещества можно получать и без организма.

Неорганические вещества

Вещества, которые не относят к группе органических: например, вода, кислород, углекислый газ и многие минеральные соли. Они есть и в неживой среде, и внутри организмов; слово не означает «ненужное для жизни».

Пример: Вода поступает в корень, а углекислый газ — в зелёные части растения; из них при фотосинтезе образуются органические вещества.

Минеральные соли

Группа неорганических веществ; некоторые из них растворяются в воде и поступают в организм с раствором. Они дают, например, элементы азот, фосфор и калий, необходимые растению для построения и работы клеток; это не готовый сахар и не замена света.

Пример: Корни получают часть нужных элементов с растворёнными солями из почвы, а углерод для фотосинтеза — из углекислого газа.

Питание

Получение организмом веществ, нужных для построения клеток и поддержания жизнедеятельности. Способ питания различается: животные и грибы используют готовые органические вещества, фотосинтезирующие растения способны образовывать их из неорганических.

Пример: Гриб получает вещества из окружающего субстрата после внешнего расщепления сложных соединений.

Фотосинтез

Преобразование энергии света в энергию химических веществ. В изучаемом здесь кислородном фотосинтезе зелёных растений клетки используют свет, углекислый газ и воду для образования органических веществ; выделяется кислород.

Пример: Клетки зелёного листа при освещении создают органические вещества, которые затем используются растением.

Важно: Не все клетки растения фотосинтезируют; фотосинтез не тождествен клеточному дыханию. У некоторых бактерий существует другой фотосинтез без выделения кислорода: модель зелёного растения нельзя переносить на всех фотосинтезирующих организмов.

Клеточное дыхание

Процессы, в ходе которых клетка преобразует энергию органических веществ в доступную для работы форму. У большинства изучаемых в школе организмов важен путь с участием кислорода, но у некоторых организмов возможны и другие пути.

Пример: Клетки растения продолжают клеточное дыхание ночью, когда фотосинтез из-за отсутствия света не идёт.

Выделение

Удаление из организма продуктов обмена и избытка некоторых веществ. Пути выделения зависят от строения и образа жизни организма.

Пример: У человека почки удаляют с мочой часть продуктов обмена, а лёгкие — образовавшийся при клеточном дыхании углекислый газ. У растения тоже удаляются продукты обмена, хотя почек и лёгких у него нет.

Транспорт веществ

Перемещение веществ внутри организма к местам использования, запасания или удаления. Оно связывает разные части тела: поступить в организм, переместиться внутри него и превратиться в другое вещество — три разных действия.

Пример: Вода поступает в корень растения, движется по проводящим путям к листьям и используется или испаряется; сахар из зелёных листьев поступает, например, к растущим корням.

Размножение

Образование новых особей, благодаря которому продолжается существование вида. Способы размножения различаются; отдельная особь может не размножаться и при этом оставаться живой.

Пример: При делении бактерии возникают две дочерние клетки — новые особи. У цветкового растения половое размножение приводит к образованию нового зародыша в семени; его дальнейшее прорастание — рост и развитие уже существующего зародыша, а не ещё одно размножение.

Движение организма

Изменение положения всего организма, его части или клетки, которое происходит благодаря жизненным процессам. У животных часто видно перемещение тела, у растений — рост и изменения положения органов; перенос ветром сам по себе не является собственным движением организма.

Пример: Инфузория плывёт с помощью ресничек, а побег растения постепенно изгибается в сторону света.

Организм как единое целое

Представление о том, что клетки и органы одного организма связаны обменом веществ и сигналами и работают согласованно. Повреждение или изменение одной части может влиять на другие; целое не сводится к простому списку органов.

Пример: Корни поглощают воду, стебель проводит её, а листья используют её в фотосинтезе и испаряют часть воды.

Раздражимость

Способность организма воспринимать воздействие и отвечать на него изменением процессов или поведения; ответ не обязательно быстрый и заметный глазом.

Пример: Побег растения постепенно меняет направление роста при одностороннем освещении.

Приспособленность

Соответствие наследуемых особенностей строения и жизнедеятельности организма условиям, в которых жили его предки. Такое соответствие формируется в ходе эволюции и имеет пределы.

Пример: Широкие листья водного растения удобны в определённых условиях, но не являются «сознательным выбором» растения.

Важно: Отдельный организм не создаёт нужное наследуемое приспособление по собственному желанию.

Почему это важно понимать именно так

Питание и клеточное дыхание связаны, но не совпадают. Пища или вещества, созданные при фотосинтезе, дают клеткам материал и химическую энергию; клеточное дыхание преобразует часть этой энергии для работы клетки. У растений оба процесса могут происходить в одних и тех же организмах.

Разберём вещества без химической путаницы: вода, углекислый газ и растворённые минеральные соли — неорганические; сахара, жиры и белки — органические. Зелёные клетки растения при фотосинтезе создают органические вещества из углекислого газа и воды, используя свет. Животное получает готовые органические вещества с пищей, гриб всасывает вещества после внешнего расщепления, а способы питания бактерий различаются. Слова «органическое» и «неорганическое» не означают «живое» и «мёртвое»: оба типа веществ нужны организму.

Выделение не требует одинаковых органов у всех организмов. При кислородном клеточном дыхании растения, гриба или подходящей бактерии образуется углекислый газ. У гриба и бактерии он может выйти через клеточную границу в окружающую среду; у растения газ из внутренних клеток проходит также через промежутки тканей, а в листе — через устьица, маленькие отверстия покрова. Не все бактерии используют этот путь дыхания. У растения на свету одновременно может идти фотосинтез, потребляющий CO2: по одному потоку газа нельзя объявить, что растение перестало дышать. У человека CO2 удаляется лёгкими, а часть других продуктов — почками. Выделение продуктов обмена не равно удалению непереваренных остатков пищи.

Движение бывает не только перемещением всего тела. У растений изменяется положение частей и направление роста; внутри клеток перемещаются вещества. При сравнении процессов обязательно уточняйте, какой организм и какой масштаб движения рассматриваются.

Транспорт у растения: вода с растворёнными минеральными веществами поступает через корни и перемещается по проводящей ткани к стеблю и листьям. Испарение воды листьями помогает поддерживать её движение. Зелёные клетки листьев создают органические вещества при фотосинтезе; часть этих веществ другая проводящая ткань доставляет в растущие или запасающие части, например корни. Поэтому выражение «все вещества растения идут только снизу вверх» неверно. Для 5 класса важен путь и назначение переноса; подробное строение тканей изучается дальше.

Транспорт у человека: кислород поступает в лёгкие, переходит в кровь и переносится к клеткам; вещества из переваренной пищи после всасывания тоже могут поступать в кровь. Сердце поддерживает её движение по сосудам. Кровь не «создаёт» кислород и не является клеточным дыханием: она доставляет вещества, а клетки используют их в своих процессах. Не все животные имеют такую кровеносную систему; у маленького или тонкого организма обмен может происходить без сердца и сосудов.

Различаем рост, развитие и размножение на одном примере. Модельные записи о проростке: 1 мая высота 20 мм, 4 мая — 26 мм и появился новый лист. Увеличение высоты — рост, появление новой части и изменение работы растения — развитие. Это всё ещё та же особь, поэтому нельзя назвать эти изменения размножением. При размножении родителей возникает новая особь — зародыш будущего растения; прорастание семени продолжает рост и развитие уже существующего зародыша, а не создаёт ещё одну особь из самого проростка. Раздражимость проявится, если побег изменит направление роста в ответ на свет; простой перенос горшка человеком не является собственным движением растения.

Пример по шагам

Верно ли, что растение ночью «не дышит», потому что нет света?

  1. Свет необходим для светозависимых процессов фотосинтеза.
  2. Клеточное дыхание не прекращается автоматически с наступлением темноты.
  3. У растения ночью продолжаются обмен веществ и получение энергии клетками.

Вывод: Нет. Клетки растения продолжают клеточное дыхание и ночью; фотосинтез и клеточное дыхание — разные процессы.

Учебное исследование

Как наблюдать потребление воды растением

  1. Отметьте начальный уровень воды в прозрачной ёмкости с растением и время наблюдения.
  2. Предусмотрите такую же ёмкость без растения, чтобы оценить испарение воды из самой ёмкости.
  3. Через равные промежутки времени сравнивайте уровни и записывайте условия освещения и температуры.
  4. Составьте две словесные схемы транспорта: вода — корень — стебель — лист; сахар — фотосинтезирующий лист — растущий корень. Объясните, почему перенос не равен образованию вещества и почему стрелки не всегда направлены только вверх.
  5. Определите процессы в описаниях: животное получает пищу; клетка преобразует энергию органических веществ; кровь доставляет кислород; почки удаляют продукты обмена; побег отвечает на свет; проросток увеличился с 20 до 26 мм; появился новый лист; возникла новая особь. Для каждого назовите термин и объясните один признак выбора.
  6. Разберите фразу «кислород движется с кровью, значит кровь выполняет клеточное дыхание». Отделите поступление, транспорт и использование вещества клетками; вспомните, почему растение тоже дышит, хотя у него нет лёгких.
  7. Отнесите воду, углекислый газ, минеральные соли, сахар и белок к органическим или неорганическим веществам. Затем объясните, почему CO2 относится к неорганическим, хотя содержит углерод, и почему химическая группа не разрешает пробовать вещество на вкус.
  8. Сопоставьте четыре описания удаления продукта обмена: CO2 через устьица листа; CO2 через границу грибной клетки; CO2 через границу бактерии с кислородным дыханием; CO2 через лёгкие человека. Что общего в результате и чем различается путь? Почему нельзя добавлять всем этим организмам почки или утверждать, что любая бактерия дышит кислородом?

Что можно заключить: Различие уровней в двух ёмкостях может свидетельствовать о потреблении воды растением при данных условиях; для более строгого вывода нужны повторения и учёт других факторов. Вода и сахар перемещаются к разным местам использования; транспорт не создаёт их заново. В описаниях по порядку: питание, клеточное дыхание, транспорт, выделение, раздражимость, рост, развитие, размножение. Изгиб побега также является движением части растения; процессы могут сочетаться. Кровь доставляет кислород, а клеточное дыхание происходит в клетках; у растения для этих процессов не требуются лёгкие. Вода, CO2 и минеральные соли — неорганические; сахар и белок — органические. Во всех четырёх описаниях удаляется продукт обмена, но путь зависит от строения: устьица листа, граница клетки или лёгкие; почки не универсальный орган, а кислородное дыхание не единственный путь у бактерий.

Безопасность: Не используйте неизвестные растения или растворы; опыт проводите под наблюдением учителя или взрослого.

Практическая работа

Потребление воды растением

  1. Возьмите два одинаковых сосуда с равным количеством воды. В один поместите разрешённый учителем побег; у обоих отметьте исходный уровень и время.
  2. Оставьте сосуды рядом при одинаковых освещении и температуре. Через одинаковый промежуток сравните уровни воды и запишите результаты с единицами.
  3. Учтите, что часть воды может испаряться из сосудов и с поверхности листьев. Объясните, что именно показывает контрольный сосуд и почему одной пары сосудов мало для обобщения.
  4. Разберите отдельные модельные данные, не выдавая их за собственный опыт: в обоих сосудах было 100 мл, через одинаковое время без растения осталось 98 мл, с разрешённым побегом — 94 мл. Вычислите уменьшение в каждом и дополнительное различие; перечислите условия, которые нужно сохранить одинаковыми и записать.
  5. Проведите словами путь воды к листу и путь органических веществ от фотосинтезирующего листа к растущему корню. Объясните, какие величины опыт действительно измеряет и почему он не показывает напрямую строение проводящей ткани или все направления транспорта.

Что можно заключить: Различие изменения уровня по сравнению с контрольным сосудом согласуется с поступлением воды в растение, но не разделяет полностью поглощение, испарение листьями и другие пути расхода воды. В модели уменьшение равно 2 мл без растения и 6 мл с ним, дополнительное различие — 4 мл. Это не точное измерение только клеточного потребления: испарение и условия поверхности могут различаться, нужны повторения и одинаковые исходные условия. Путь воды и перенос сахаров объясняют по данным биологии; объём воды сам по себе не доказывает все механизмы транспорта.

Безопасность: Используйте только разрешённое учителем растение и чистую воду; не пробуйте воду из опыта и устойчиво ставьте сосуды.

Попробуйте сами

Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.

Открываем задания…

Сверка содержания

Объяснения и рисунки созданы для Умблика. Объём темы сопоставлен с федеральной программой, а биологические понятия — с открытыми учебными источниками. Схемы учебные и не передают реальные масштабы.