Дыхание, транспорт веществ и испарение воды
Проследим, почему и корень, и лист дышат, как вода поднимается по древесине и куда движутся продукты фотосинтеза.
Федеральная программа · базовый уровень · 6 класс
Жизнедеятельность растительного организма
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Клеточное дыхание растения и условия дыхания корней
- Газообмен через устьица и чечевички
- Сосуды древесины и транспорт воды с минеральными веществами
- Ситовидные трубки луба и распределение органических веществ
- Транспирация, камбий, рост стебля в толщину и годичные кольца
Как это устроено
Фотосинтез и дыхание не являются противоположными режимами, которые просто переключаются днём и ночью. Живые клетки растения дышат постоянно, если есть необходимые вещества и условия; фотосинтез в зелёных клетках требует света. Днём суммарный газообмен листа может быть связан преимущественно с фотосинтезом, ночью — с дыханием. Корни обычно не фотосинтезируют, но активно дышат.
Вода и растворённые минеральные вещества поступают от корней в ткани древесины и поднимаются к листьям. Испарение через устьица поддерживает движение воды, а корневое давление может вносить дополнительный вклад при определённых условиях. Органические вещества, образованные в листьях, перемещаются по лубу к растущим и запасающим частям — в том числе вверх к плодам, а не исключительно вниз.
Рыхление почвы может улучшать доступ кислорода к корням, если почва уплотнена; переувлажнение может заполнить поры водой и затруднить дыхание. Но механическое рыхление не должно повреждать корни. Растение не «вдыхает» воздух лёгкими: газы проходят через поверхности и специальные структуры, а энергия высвобождается внутри клеток.
У древесных растений камбий образует новые слои тканей. На поперечном срезе различия древесины, образованной в разные части сезона, могут создавать годичные кольца. Для оценки возраста считают кольца правильно выбранного среза и учитывают, что ствол в месте среза начал расти позже самого проростка.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Клеточное дыхание
Совокупность процессов, при которых клетки высвобождают энергию из органических веществ и делают её доступной для работы. При кислородном дыхании расходуется кислород и образуются углекислый газ и вода.
Пример: Клетки корня фасоли дышат даже в темноте, используя вещества, образованные ранее в листьях.
- Газообмен
Поступление газов в организм и выход газов из него. У растения газообмен связан и с фотосинтезом, и с дыханием, поэтому направление суммарного обмена меняется с освещением и условиями.
Пример: В освещённом листе поступление углекислого газа для фотосинтеза может превышать его выделение при дыхании.
- Устьице
Участок кожицы с щелью между замыкающими клетками, через который регулируются газообмен и выход водяного пара.
Пример: На многих листьях большая доля устьиц расположена на нижней стороне пластинки.
- Чечевичка
Участок наружных покровов древесного стебля с рыхло расположенными клетками, облегчающий газообмен внутренних живых тканей с воздухом.
Пример: На коре берёзы заметны чечевички, через которые происходит обмен газами.
- Древесина (ксилема)
Проводящая ткань растения, элементы которой переносят воду и растворённые минеральные вещества преимущественно от корней к надземным частям; также участвует в опоре.
Пример: Окрашенная вода при учебном опыте поднимается по сосудам срезанного стебля сельдерея.
- Сосуд древесины
Трубчатый проводящий элемент, образованный из последовательных клеток, утративших живое содержимое при созревании. По его просвету может двигаться вода.
Пример: В стебле цветкового растения сосуды входят в состав проводящих пучков.
- Луб (флоэма)
Проводящая ткань, по которой продукты фотосинтеза и другие растворённые органические вещества распределяются от источников к потребляющим или запасающим органам.
Пример: Сахара из листа могут поступать по лубу к растущему корню или плоду.
Важно: Школьное «нисходящий ток» описывает частый путь от листьев к корням, но транспорт по флоэме не всегда направлен только вниз.
- Ситовидная трубка
Проводящий путь флоэмы, образованный живыми ситовидными элементами с участками отверстий между ними; участвует в переносе растворённых продуктов фотосинтеза.
Пример: Плоды, развивающиеся выше листьев, тоже могут получать сахара по ситовидным трубкам.
- Транспирация
Испарение воды надземными частями растения, прежде всего через устьица листьев. Оно связано с охлаждением и поддержанием потока воды по проводящим тканям.
Пример: В жаркий сухой день лист может терять воду быстрее, чем в прохладном влажном воздухе.
- Камбий
Боковая образовательная ткань стебля и корня многих растений, клетки которой делятся и образуют новые проводящие ткани, обеспечивая рост в толщину.
Пример: У дерева камбий ежегодно добавляет новые слои древесины и луба.
- Годичное кольцо
Заметный на поперечном срезе древесины слой, сформированный за один период сезонного роста при выраженной сезонности. Его ширина зависит от условий и не является прямым измерителем календарной погоды.
Пример: На спиле сосны последовательные кольца позволяют оценить число сезонов роста древесины.
Пример по шагам
Почему длительный застой воды вокруг корней может навредить растению, хотя вода ему необходима?
- Корни получают воду из почвенного раствора, но их живые клетки также нуждаются в энергии дыхания.
- Когда поры почвы долго заполнены водой, доступ кислорода к корням ухудшается.
- Нарушение дыхания может ослабить поглощение и повредить корни; избыток воды не компенсирует нехватку кислорода.
Вывод: Корням нужны одновременно доступная вода и условия для газообмена.
Практическая работа
Путь окрашенной воды в стебле
- Поставьте срезанный стебель сельдерея или белого цветка в воду с безопасным пищевым красителем по инструкции учителя.
- Через установленное время рассмотрите поперечный срез и запишите, какие участки окрасились.
- Сравните с контрольным стеблем в неокрашенной воде; не делайте вывода о движении сахаров по этому опыту.
Что можно заключить: Окрашенные участки указывают на пути движения воды по проводящим тканям; этот опыт не показывает транспорт органических веществ по лубу.
Безопасность: Срезы делает взрослый или обучающийся под руководством учителя; краситель и растения из опыта не употребляют в пищу.
Практическая работа
Годичные кольца на готовом спиле
- Возьмите готовый учебный спил древесного стебля с известной высотой места среза.
- Найдите и отметьте границы последовательных годичных слоёв от центра к коре.
- Сравните число слоёв с возрастом ствола на высоте среза и обсудите, почему это не обязательно полный возраст дерева от семени.
Что можно заключить: Кольца помогают оценить число сезонов роста данной части ствола; для возраста дерева нужны контекст среза и осторожная интерпретация.
Безопасность: Используйте заранее подготовленный спил без острых щепок; не пилите дерево ради опыта.
Практическая работа
Рыхлая и уплотнённая почва: что именно сравнивают
- Рассмотрите две одинаковые ёмкости с одинаковым субстратом и растениями; одну почву слегка уплотнили, другую оставили рыхлой.
- При одинаковом поливе и освещении наблюдайте состояние растений и влажность, не повреждая корни.
- Обсудите, какие ещё факторы могли различаться; изменение роста само по себе не измеряет концентрацию кислорода в почве.
Что можно заключить: Уплотнение может ухудшать доступ воздуха к корням, но для строгого вывода о дыхании нужны контролируемые условия и дополнительные измерения.
Безопасность: Не используйте загрязнённую почву и мойте руки после работы с субстратом.
Попробуйте сами
Молодой плод находится выше листа на побеге. Может ли он получать сахара из этого листа, если школьный рисунок подписал движение по лубу как «нисходящее»?
Показать ориентир для ответа
Да. Сахара движутся по флоэме от органа-источника к органу-потребителю или месту запаса. В конкретном случае путь может быть направлен вверх к плоду; школьная стрелка вниз не универсальна.
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.