ПРОЦЕС ДИХАННЯ У РОСЛИН І ТВАРИН Робота учениці 10-Б класу Перевізник Анастасії

Поряд з фотосинтезом, дихання – найважливіший, необхідний процес, що протікає в рослинах. Він полягає в безперервному газообміні рослини з навколишнім середовищем шляхом поглинання кисню, окислення за його допомогою органічних речовин, виділення вуглекислого газу, води і великої кількості теплової енергії. Ця енергія витрачається на рух цитоплазми в клітинах, розвиток молодих тканин і органів, розмноження, тобто на ріст і розвиток рослини в цілому. В якості органічних речовин, що використовуються рослиною для здійснення процесу дихання, служать в основному вуглеводи, білки і жири. Дихання рослин посилюється з підвищенням температури навколишнього повітря, але до того рівня, при якому можлива її нормальна життєдіяльність. Для прикладу, оптимальна температура для дихання проростаючого насіння становить °С. В цілому ж дихання у рослин відбувається в досить широкому температурному діапазоні. У зимуючих рослин дихання продовжується навіть при °С морозу. При температурі понад +50 °С дихання, як правило, припиняється, оскільки білки цитоплазми згортаються. Вплив світла на дихання рослин залежить насамперед від біологічних особливостей виду, але у більшості рослин у темряві дихання більш інтенсивне, ніж на світлі.

Великий вплив на дихання здійснює ступінь насиченості цитоплазми вологою. Наприклад, у сухого насіння дихання дуже слабке, внаслідок чого воно має здатність до тривалого зберігання. При збільшенні вологості насіння понад 14% його дихання значно зростає. Спостерігається пряма залежність дихання від рівня вмісту кисню в повітрі, але невеликі його коливання помітного впливу на процес дихання рослин не роблять. При підвищеному вмісті в повітрі вуглекислого газу процес дихання сповільнюється.

Весь процес дихання протікає в клітинах рослинного організму. Він складається з двох етапів, в ході яких складні органічні речовини розщеплюються на більш прості неорганічні – вуглекислий газ і воду. На першому етапі за участю спеціальних білків, які прискорюють процес (ферментів), відбувається розпад молекул глюкози. У підсумку з глюкози утворюються більш прості органічні сполуки і виділяється небагато енергії. Цей етап дихального процесу відбувається в цитоплазмі. На другому етапі прості органічні речовини, що утворилися на першому етапі, взаємодіючи з киснем, окислюються – утворюють вуглекислий газ і воду. При цьому вивільняється багато енергії. Другий етап дихального процесу протікає тільки за участю кисню в спеціальних органелах клітини – мітохондріях. Таким чином, в процесі дихання відбувається розщеплення більш складних органічних речовин на прості неорганічні сполуки - вуглекислий газ і воду. При цьому рослина забезпечується вивільненою енергією. Одночасно йде передача різних хімічних елементів з одних сполук до інших. Ці перетворення речовин в організмі називають обміном речовин.

Типи дихання Тим часом процес дихання має характерну особливість. У ряді випадків дихання може відбуватися без надходження кисню. Таке дихання називається анаеробним (безкисневим). Воно спостерігається у вищих рослин. При відсутності кисню повітря рослинний організм продовжує якийсь час жити за рахунок кисню, що отримується від неповного розкладання органічної речовини до спирту і вуглекислоти. Але це дає рослині в 27 разів менше енергії, ніж у тих же умовах при нормальному, аеробному диханні. У той же час для ряду нижчих організмів (деяких бактерій, одноклітинних грибів) анаеробне дихання є нормальним явищем. Ці організми можуть викликати молочнокисле, маслянокисле, оцтовокисле, спиртове та інші види бродіння, перебуваючи в безкисневому середовищі.

Одноклітинні організми використовують дифузне дихання, яке відбувається в наслідок безпосереднього проникнення газів через оболонку клітини. У нижчих багатоклітинних, наприклад у черв'яків, нижчих комах, обмін газами відбувається в наслідок шкірного дихання через клітини поверхні тіла. Шкірне дихання грає велику роль і в нижчих хребетних (риб, амфібій, плазунів), у яких є й інші спеціальні, в залежності від середовища проживання, органи дихання. Органами водного дихання є зябра, що мають різноманітну будову і забезпечують зяброве дихання, а органами повітряного дихання трахеї і легені (трахейне, легеневе дихання). У всіх риб зябровий подих, а у деяких риб, крім зябрового, є ще шкірне і кишкове дихання. Кишкове дихання забезпечується через плавальний міхур, клітини якого активно поглинають кисень (секреція газу). Наприклад, в плавальному міхурі щуки 35% кисню, а у морського окуня до 88%.

У водних хребетних бувають як зовнішні, так і внутрішні зябра. У безхребетних органами повітряного дихання нерідко є перетворені зябра. У більшості комах існує трахейна система, що складається з складної мережі тонких гілок трахеї, через які тканини забезпечуються киснем. У рептилій і амфібій газообмін здійснюється на 2/3 через шкіру і на 1/3 через легені (легеневе дихання).

У птахів органи дихання мають особливу будову. У них, як і у рептилій, немає діафрагми. Трахея ділиться на 2 бронхів, що проходять крізь легені в повітряні мішки. Легені невеликі і зрощені з ребрами. Повітря з легенів надходить через розгалуження бронхів, бронхіол і повітряні капіляри в повітряні мішки. Невеликі повітряні мішки розташовані в грудній, а великі в черевній порожнині. У всіх повітряних мішків є відростки, деякі з них проникають в трубчасті довгі кістки кінцівок. При вдиху відбувається значне збільшення обсягу грудної клітини в вертикальному напрямку за рахунок збільшення кута між частинами ребер. Газообмін здійснюється в легенях і в повітряних капілярах (рясно забезпечених кровоносними капілярами), через які повітря проходить під час вдиху і видиху двічі (в повітряні мішки і назад). Повітряні мішки сприяють підтримці тіла птаха в польоті, а також охолодженню тіла і збереженню життя при тривалій відсутності дихання. У водоплавних птахів вони зменшують щільність тіла, внаслідок чого птахи мало занурюються у воду

Значення дихання для живих організмів. Живий організм Дихає протягом усього життя. Свої енергетичні витрати він відновлює завдяки енергії, яка вивільняється при окисненні поживних органічних речовин. Переважна більшість таких процесів відбувається тільки при наявності кисню. Тому для забезпечення окисних процесів, а отже, збереження життя, необхідне постійне надходження в організм кисню. Під час окиснення в клітинах із поживних речовин утворюються кінцеві продукти, одним із яких є вуглекислий газ, що видаляється з організму. Таким чином, одночасно з безперервним надходженням кисню має відбуватися і видалення вуглекислого газу. Цю функцію здійснюють органи дихання живих організмів. Під час дихання відбувається процес газообміну між організмом і його середовищем життя. У процесі дихання організм поповнюється киснем та енергією, які необхідні для життєдіяльності, а вуглекислий газ виділяється назовні.