Что необходимо для образования в листьях питательных веществ
Питание и дыхание растений (3 класс)
Мы уже знаем, что растения корнями впитывают из почвы воду, в которой растворены минеральные соли. Но этого для нормального развития мало. Растениям нужны ещё главные питательные вещества — крахмал и сахар. В почве этих веществ нет, но они есть в растениях.
Учёные установили, что питательные вещества образуются в самих растениях, в их листьях.
Листья растений — это настоящая «кухня», которая может «приготовить» пищу из углекислого газа и воды.
Воду растения получают из почвы благодаря корням. Углекислый газ листья поглощают из воздуха.
Но, чтобы эта волшебная «кухня» заработала, нужен солнечный свет . Солнечный свет даёт энергию, без которой ничего не происходит. Энергия нужна для жизни любого живого существа.
Процесс создания питательных веществ из углекислого газа и воды под действием солнечного света называется фотосинтезом .
Фотосинтез происходит в листьях, но в этом процессе принимают участие и другие части растения:
— корень всасывает из почвы растворы минеральных солей;
— стебель проводит эти растворы к листьям;
— листья поглощают из воздуха углекислый газ и образуют сахар и крахмал.
Органические вещества (сахар и крахмал) поступают во все органы растения. Они используются для разных целей:
— используются при дыхании;
— расходуются при прорастании семян;
— откладываются про запас (в плодах, корнях, клубнях).
При фотосинтезе углекислый газ поглощается, а кислород выделяется.
Растения, как и все другие живые существа, дышат. Дышат все органы растения. Дыхание происходит непрерывно днём и ночью.
Причём дышат растения тем же газом, что и мы с вами, т. е. кислородом. А выдыхают — углекислый газ.
При дыхании растения поглощают из воздуха кислород, а выделяют углекислый газ.
Корни растений берут частицы кислорода из почвы, а стебли и листья поглощают его из воздуха.
Кислород нужен, чтобы растение могло получить энергию, которая ему требуется для жизни. С участием кислорода питательные вещества окисляются, и энергия выделяется.
Сравним процессы дыхания и питания растений.
Существование животных и людей на нашей планете невозможно без растений. Ни один человек, ни одно животное не могут получать питательные вещества из углекислого газа и воды. Только растения способны это делать.
Растения улавливают энергию солнечного света и запасают её в питательных веществах. Животные и люди питаются растениями и обеспечивают себя необходимыми веществами и энергией для жизни.
Без растений животным и человеку нечем было бы дышать. Ведь люди и животные вдыхают кислород, а выдыхают углекислый газ. Без растений в воздухе давно бы не осталось кислорода. Только растения способны поглощать из воздуха углекислый газ и превращать его в кислород.
Каждый год растения выделяют в воздух примерно 45 миллионов тонн чистого кислорода. Чем больше на нашей планете деревьев, кустарников и трав, тем больше в воздухе кислорода, тем чище и полезнее воздух.
Солнце — источник энергии для растений.
Растения — источник питательных веществ и кислорода для животных и человека.
Дыхание и питание растений
Урок 8. Окружающий мир 3 класс ФГОС
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Дыхание и питание растений»
Здравствуйте ребята! Меня зовут профессор Колбочкин! Очень много своего времени я провожу в своей любимой лаборатории, ставлю различные опыты и эксперименты. И сегодня на уроке я помогу вам узнать, как происходит дыхание и питание растений.
Вы уже знаете, что растение – это живой организм. Значит, для него, как и для всех других живых организмов характерно питание, дыхание, рост, развитие, размножение, старение и гибель.
Растение – живой организм
Растениям для жизни необходима вода, минеральные вещества и воздух. Все эти вещества растения получают из окружающей среды с помощью своих органов. Корень поглощает из почвы воду. Вместе с водой в растение поступают растворённые в ней минеральные вещества. Убедиться в этом нам поможет опыт.
У комнатного растения срежем стебель на высоте 10 сантиметров и на пенёк наденем короткую резиновую трубку, которая соединяет его со стеклянной трубкой. Если почву в горшке полить водой, то вода начинает подниматься по трубке и вытекать из неё. Этот опыт доказывает нам, что корень поглощает из почвы воду с минеральными веществами, которая далее поднимается вверх по растению во все его органы.
Растения получают вещества не только из почвы, но и из воздуха.
С помощью опытов, я и другие учёные установили, что зелёные листья поглощают из воздуха углекислый газ. Под действием солнечного света из углекислого газа и воды в листьях образуются органические вещества – сахар и крахмал, и выделяется кислород. Сначала из углекислого газа и воды образуется сахар. Затем сахар превращается в крахмал и наоборот. Из листьев органические вещества поступают во все органы растения. Они используются растением для различных целей: идут на построение его тела, необходимы для питания, используются при прорастании семян. Часть органических веществ не расходуется и откладывается в запас. Например, у яблони питательные вещества накапливаются в плодах, у моркови в корнеплодах (утолщённых корнях), а у картофеля в клубнях.
Подтвердим это опытом. Возьмём клубень картофеля и разрежем его. Капнем на срез несколько капель раствора йода. Срез картофеля окрасится в сине-фиолетовый цвет. Как известно, от йода крахмал синеет. Значит, можно сделать вывод, что различные органы растения, например клубни картофеля, содержат крахмал.
Кроме сахара и крахмала в зелёных листьях под действием света образуется газ кислород. Он выделяется из листьев в воздух, и необходим всем живым организмам, в том числе и человеку для дыхания. Убедимся в этом с помощью опыта.
Листья растений испаряют воду. Проведём небольшой эксперимент. Наклоним ветку с листьями и, не отрезая её от растения, поместим в стеклянную колбу. Горлышко колбы закроем ватой. Через некоторое время стенки колбы покроются капельками воды. Её испарили листья.
Можно определить количество воды, испаряемой растением. Возьмём три пробирки, нальём в них одинаковое количество воды, в две пробирки на поверхность воды нальём масло. Оно покроет воду и не даст ей испаряться с поверхности. Срежем ветку с листьями какого-нибудь растения и поставим в третью пробирку. Уже через сутки воды в пробирке без масла станет меньше, так как часть её испарится. В третьей пробирке воды станет меньше всего. Значит, вода поднялась вверх по растению и испарилась через листья.
Разные растения испаряют разные количества воды. Одно можно сказать точно, так это то, что растения испаряют очень много воды. Для примера одно растение подсолнечника испаряет за день от 3 до 4 стаканов воды, капуста – 5 стаканов, а берёза в жаркий день испаряет до 6 вёдер воды.
Чем крупнее листья растений, чем больше их поверхность, тем больше испаряется воды. В этом легко убедиться, проделав следующий опыт. Поставим в две одинаковые пробирки с водой по одной веточке комнатного растения с мелкими и крупными листьями. Уровень воды быстрее понизится в пробирке, в которой находится ветка с крупными листьями.
Испарение играет в жизни растений большую роль. Ярко освещённые солнцем листья сильно нагреваются. При испарении листья охлаждаются и растение не перегревается. Испарение помогает передвижению воды в растении. Благодаря испарению листьями вода поступает через корни по стеблю в листья. А вместе с ней передвигаются и растворённые в ней питательные вещества.
Растения, как и все другие живые организмы, дышат. При дыхании они поглощают из окружающей среды кислород и выделяют углекислый газ. Дыхание происходит у растений круглые сутки — и на свету, и в темноте.
Если дыхание прекращается, растение гибнет. Дышат все органы растения. Убедиться, что все органы растения дышат, можно, поставив опыт.
Возьмём три прозрачные ёмкости. В одну из них поместим прорастающие семена гороха. Во вторую ёмкость положим корнеплод моркови. В третью ёмкость поместим свежесрезанный стебель растения с листьями. На следующий день опустим в каждую из ёмкостей горящую лучинку. Лучинки гаснут, потому что в процессе дыхания органы растения поглотили кислород из воздуха, и выделили большое количество углекислого газа, который не поддерживает горение. Для дыхания необходим кислород.
Проведём опыт. В две стакана с водой поместим растения. Нальём во второй стакан масло, которое покроет всю поверхность воды плёнкой. Спустя некоторое время растение во втором стакане погибнет, так как через слой масла к корням не поступает кислород. Растения поглощают при дыхании значительно меньше кислорода, чем выделяют его при образовании питательных веществ. Благодаря этому днём растения обогащают атмосферу кислородом и поглощают из неё выделяемый всеми живыми организмами углекислый газ.
Подведём итог. Растения – это живые организмы. Для них, как и для всех живых организмов характерно питание и дыхание. Всё необходимое для жизни – воду, минеральные вещества и воздух, растения получают из окружающей среды с помощью своих органов. На свету зелёные листья поглощают из воздуха углекислый газ. Под действием солнечного света из углекислого газа и воды в листьях образуются органические вещества – сахар и крахмал, которые являются основной пищей растений. Вместе с питательными веществами образуется кислород. Растения выделяют его в воздух. Кислородам дышат животные, люди и сами растения. Если бы на Земле не росли растения, в воздухе совсем бы не было кислорода!
При дыхании растения поглощают из окружающей среды кислород и выделяют углекислый газ. Дыхание происходит у них круглые сутки — и на свету, и в темноте.
Что необходимо для образования в листьях питательных веществ
Питанием растений называется поглощение минеральных веществ, содержащихся в почве, корневой системой и дальнейшее усвоение их самим растением. Для нормального прохождения процессов поглощения минеральных элементов растению необходимы дыхание корневой системы, подходящие температура окружающей среды, кислотность почвы, концентрация и состав питательных растворов. Важнейшими элементами для питания растений являются: фосфор, калий, азот, железо, кальций, магний, и бор. Все элементы, входящие в состав растений, выполняют определенные функции. Роль минеральных веществ в процессе роста растений очень разнообразна. Кроме кислорода, углерода и водорода (органогенов) всем растениям требуется фосфор, сера, азот, магний, кальций и железо. В результате различных исследований было открыто, что для оптимального роста и развития растений обязателен целый набор веществ, находящихся в почве в микроскопических количествах. Помимо железа, усваиваемого растением, ему необходимы также медь, цинк, бор, кобальт, марганец и молибден.
Все вышеназванные элементы, используемые в питательных растворах, по характеру потребления разделены на три группы:
Растение для своего нормального развития должно получать все необходимые ему минеральные вещества в нужных концентрациях в растворенном виде. Если растение не получает нужного количества какого-то элемента, то проявляются признаки голодания. При добавлении этого элемента эти признаки устраняются. Если же растение получает какой-либо микроэлемент в избытке, то получается отравление растения. Бор и медь, например, при концентрациях свыше 1 мг на 1 килограмм почвы затормаживают рост у многих растений. Если концентрация становится ниже 0,5 мг на 1 килограмм, то начинается голодание. Это можно объяснить тем, что эти минеральные элементы участвуют в процессе построения клеточных органоидов и протоплазмы. Кроме того, они обеспечивают определенную структуру биоколлоидов живого вещества, без которых жизненные процессы не могут протекать.
Фосфор содержится в почве в органической и в минеральной форме. Минеральные формы фосфора преобладают в подзолистых и кислых почвах. Поэтому известкование таких почв повышает для растений доступность фосфоросодержащих веществ. Если наступает фосфорное голодание, листья растений становятся зелено-желтыми, задерживается процесс закладки цветочных почек и начало цветения растений, ухудшается и качество цветов.
Азот необходим для нормального развития растений. При недостатке этого элемента листья растения становятся бледными желто-зелеными с красноватыми пятнышками. В случае азотного голодания листья становятся более тонкими. Обычно азот в плодородном слое почвы содержится в форме, которая растениям недоступна. Однако в результате микробиологических процессов азот из недоступных форм преобразуется в усвояемую растениями форму. В почве присутствуют некоторые микроорганизмы, которые усваивают азот из воздуха и делают его доступным для растений. Тем не менее, подкормка растений азотистыми удобрениями в большинстве случаев необходима, так как почвы этим элементом бедны.
Кальций присутствует в почве в виде фосфатов, карбонатов и других солей. Наличие кальция в почве улучшает ее свойства. Однако, для питания растений этот элемент идет в небольшом количестве. Кальций вносят в почву с целью нормализации ее кислотности.
Железо поддерживает нормальное развитие хлорофилла и хлоропластов в растениях. Если в почве недостаточно железа, то листья приобретают мраморность, цвет их становится неровным, наступает хлороз и старение листьев, так как разрушается хлорофилл, содержащийся в них.
Кобальт также увеличивает устойчивость хлорофилла в растениях.
Цинк нормализует дыхание растений.
Бор необходим для хлоропластов. Недостаточное количество этого элемента в почвах приводит к дегенерации хлоропластов растений.
Медь отвечает за окислительно-восстановительные реакции, протекающие в клетках растений.
Для корневой подкормки в одном 10-литровом ведре растворяют 3 таких таблетки. Для опрыскивания листьев 1 таблетка растворяется в 1 л воды. Опрыскивание производят перед цветением растений и через месяц после него.
Высшие растения являются автотрофными организмами, т. е они сами синтезируют органические вещества за счет минеральных соединений, в то время как для животных и подавляющего большинства микроорганизмов характерен гетеротрофный тип питания — использование органических веществ, ранее синтезированных другими организмами. Накопление сухого вещества растений происходит благодаря усвоению углекислого газа через листья (так называемое «воздушное питание»), а воды, азота и зольных элементов — из почвы через корни («корневое питание»).
Фотосинтез является основным процессом, приводящим к образованию органических веществ в растениях. При фотосинтезе солнечная энергия в зеленых частях растений, содержащих хлорофилл, превращается в химическую энергию, которая используется на синтез углеводов из углекислого газа и воды. На световой стадии процесса фотосинтеза происходит реакция разложения воды с выделением кислорода и образованием богатого энергией соединения (АТФ) и восстановленных продуктов. Эти соединения участвуют на следующей темновой стадии в синтезе углеводов и других органических соединений из СО2.
При образовании в качестве продукта простых углеводов (гексоз) суммарное уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом:
С6 Н12 O6 +6 O2 ® 6 СО2+6Н2О+ 2874 кДж
Путем дальнейших превращений из простых углеводов в растениях образуются более сложные углеводы, а также другие безазотистые органические соединения. Синтез аминокислот, белка и других органических азотсодержащих соединений в растениях осуществляется за счет минеральных соединений азота (а также фосфора и серы) и промежуточных продуктов обмена — синтеза и разложения — углеводов. На образование разнообразных сложных органических веществ, входящих в состав растений, затрачивается энергия, аккумулированная в виде макроэргических фосфатных связей АТФ (и других макроэргических соединений) при фотосинтезе и выделяемая при окислении — в процессе дыхания — ранее образованных органических соединений. Интенсивность фотосинтеза и накопление сухого вещества зависят от освещения, содержания углекислого газа в воздухе, обеспеченности растений водой и элементами минерального питания. При фотосинтезе растения усваивают углекислоту, поступившую через листья из атмосферы. Лишь небольшая часть СО2. (до 5% общего потребления) может поглощаться растениями через корни. Через листья растения могут усваивать серу в виде SО2. из атмосферы, а также азот и зольные элементы из водных растворов при некорневых подкормках растений. Однако в естественных условиях через листья осуществляется главным образом углеродное питание, а основным путем поступления в растения воды, азота и зольных элементов является корневое питание.
Растения усваивают ионы не только из почвенного раствора, но и ионы, поглощенные коллоидами. Более того, растения активно (благодаря растворяющей способности корневых выделений, включающих угольную кислоту, органические кислоты и аминокислоты) воздействуют на твердую фазу почвы, переводя необходимые питательные вещества в доступную форму.
Корневая система растений и ее поглотительная способность
Мощность корневой системы, ее строение и характер распределения в почве у разных видов растений резко различаются. Для примера достаточно сравнить известные всем слаборазвитые корешки салата с корневой системой капусты, картофеля или томатов, сопоставить объемы почвы, которые охватывают корни таких корнеплодов, как редис и сахарная свекла. Активная часть корней, благодаря которой происходит поглощение элементов минерального питания из почвы, представлена молодыми растущими корешками. По мере нарастания каждого отдельного корешка верхняя его часть утолщается, покрывается снаружи опробковевшей тканью и теряет способность к поглощению питательных веществ. Рост корня происходит у самого его кончика, защищенного корневым чехликом. В непосредственной близости к окончанию корешков располагается зона делящихся меристематических клеток. Выше ее находится зона растяжения, в которой наряду с увеличением объема клеток и образованием в них центральной вакуоли начинается дифференциация тканей с формированием флоэмы — нисходящей части сосудисто-проводящей системы растений, по которой происходит передвижение органически веществ из надземных органов в корень. На расстоянии 1—3 мм от кончика растущего корня находится зона образования корневых волосков, В этой зоне завершается формирование и восходящей части проводящей системы — ксилемы, по которой осуществляется передвижение воды (а также части поглощенных ионов и синтезированных в корнях органических соединений) от корня в надземную часть растений. Корневые волоски представляют собой топкие выросты наружных клеток с диаметром 5—72 мкм и длиной от 80 до 1500 мкм. Число корневых волосков достигает несколько сотен на каждый миллиметр поверхности корня в этой зоне. За счет образования корневых волосков резко, в десятки раз, возрастает деятельная, способная к поглощению питательных веществ поверхность корневой системы, находящаяся в контакте с почвой. Влияние корневой системы распространяется на большой объем почвы благодаря постоянному росту корней и возобновлению корневых волосков. Старые корневые волоски (продолжительность жизни каждого корневого волоска составляет несколько суток) отмирают, а новые непрерывно образуются уже на других участках растущего корешка. На том участке корня, где корневые волоски отмерли, кожица пробковеет, поступление воды и поглощение питательных веществ из почвы через нее ограничивается. Скорость роста корней у однолетних полевых культур может достигать 1 см в сутки. Растущие молодые корешки извлекают необходимые ионы из почвенного раствора на расстоянии от себя до 20 мм, а поглощенные почвой ионы —-до 2—8 мм. По мере нарастания корня происходит, следовательно, непрерывное пространственное перемещение зоны активного поглощения в почве. При этом наблюдается явление хемотропизма, сущность которого заключается в том, что корневая система растений усиленно растет в направлении расположения доступных питательных веществ (положительный хемотропизм) либо ее рост тормозится в зоне высокой, неблагоприятной для растений концентрации солей (отрицательный хемотропизм). Недостаток элементов питания растений в доступной форме вызывает, как правило, образование относительно большей массы корней, чем при высоком уровне минерального питания. Наиболее интенсивно поглощение ионов осуществляется в зоне образования корневых волосков, и поступившие ионы передвигаются отсюда в надземные органы растений. Необходимо отметить, что корень является не только органом поглощения, но и синтеза отдельных органических соединений, в том числе аминокислот и белков. Последние используются для обеспечения жизнедеятельности и процессов роста самой корневой системы, а также частично транспортируются в надземные органы.
Поглощение питательных веществ растениями через корни
Росянка поймала добычу.mp4
За счет сосущей силы, возникающей при испарении влаги через устьица листьев, и нагнетающего действия корней находящиеся в почвенном растворе ионы минеральных солей вместе стоком воды могут поступать сначала в полые межклетники и поры клеточных оболочек молодых корешков, а затем транспортироваться в надземную часть растений по ксилеме — восходящей части сосудисто-проводящей системы, состоящей из омертвевших клеток без перегородок, лишенных живого содержимого. Однако внутрь живых клеток корня (как и надземных органов), имеющих наружную полупроницаемую цитоплазматическую мембрану, поглощенные и транспортируемые с водой ионы могут проникать «пассивно» — без дополнительной затраты энергии — только по градиенту концентрации — от большей к меньшей за счет процесса диффузии либо при наличии соответствующего электрического потенциала (для катионов — отрицательного, а анионов — положительного) на внутренней поверхности мембраны по отношению к наружному раствору.
В то же время хорошо известно, что концентрация отдельных ионов в клеточном соке, как и в пасоке растений (транспортируемой по ксилеме из корней в надземные органы) чаще всего значительно выше, чем в почвенном растворе. В этом случае поглощение питательных веществ растениями должно происходить против градиента концентрации и невозможно за счет диффузии.
Одностороннее преобладание (высокая концентрация) в растворе одной соли, особенно избыток какого-либо одновалентного катиона, оказывает вредное действие на растение Развитие корней происходит лучше в многосолевом растворе. В нем проявляется антагонизм ионов, каждый ион взаимно препятствует избыточному поступлению другого иона в клетки корня Например, Са3+ в высоких концентрациях тормозит избыточное поступление K+, Na+ Mg2+ и наоборот Такие же антагонистические отношения существуют и для ионов K+ и Na +, K+ и NH4+, K+ и Mg2+, NO3- и H2PO4, Cl- и H2PO4- и др.
Физиологическая уравновешенное IB легче всего восстанавливается при введении в раствор солей кальция При наличии кальция в растворе создаются нормальные условия для развития корневой системы, поэтому в искусственных питательных смесях Са2+ должен преобладать над другими ионами. Особенно сильно ухудшается развитие корней и поступление в них питательных веществ при высокой концентрации ионов водорода, т е при повышенной кислотности раствора Высокая концентрация в растворе ионов водорода оказывает отрицательное влияние на физико-химическое состояние цитоплазмы клеток корпя Наружные клетки корня ослизняются, нарушается их нормальная проницаемость, ухудшается рост корней и поглощение ими питательных веществ. Отрицательное действие кислой реакции сильнее проявляется при отсутствии или недостатке других катионов, особенно кальция, в растворе Кальций тормозит поступление ионов H+,, поэтому при повышенном количестве кальция растения способны переносить более кислую реакцию, чем без кальция
Реакция раствора оказывает влияние на интенсивность поступления отдельных ионов в растение и обмен веществ.
Влияние СаСl2 на рост корней пшеницы при различной кислотности раствора