Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

misc / 33033_be1bc857fd8878814d328e7e8f439cb1

.pdf
Скачиваний:
32
Добавлен:
09.03.2016
Размер:
11.29 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

с

 

 

 

Рис. 52. Строение устьиц (вид сверху)

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обычно (хотя и не всегда) клетки эпидермиса не имеют хлоро-

 

 

а

 

 

 

 

 

пластов и, поэтому, не мешают проникновению света в глубь ли-

стовой пластинки.

н

 

 

 

 

 

Связь тканей листа с внешнейясредой происходит через рас-

 

д

(рис. 52). Устьице образовано

положенные в эпидермисе

устьица

двумя замыкающими клетками, в которых имеются хлоропласты. Между замыкающимио клетками находится крупный межклетник — устьичная щель. Через устьица в лист поступает воздух, а выходят парырв ды, кисл род и углекислый газ.

Благодаая сл жным физиологическим процессам, которые происходят в з мык ющих клетках устьиц, и особенностям строения их клеточных стенок, устьичная щель может открываться и закрываться. Так растениеН втом тически регулирует испарение воды и газообмен.

У растений, обитающих на суше и имеющих плоские листья, устьица расположены главным образом на нижней стороне листа. У водных растений с листьями, плавающими на воде, устьица расположены на верхней стороне листа. У многих сухопутных растений, у которых листья освещаются равномерно, устьица находятся на обеих сторонах листа.

101

Правообладатель Народная асвета

Под эпидермисом находится мякоть листа. Она образована фотосинтезирующей паренхимой, в клетках которой находятся хлоропласты и происходит фотосинтез. Чаще всего в листьях присутствует две разновидности паренхимы: столбчатая и губчатая.

Столбчатая паренхима располагается сразу под верхним эпидермисом (см. рис. 51). Ее клетки имеют продолгов тую форму. Под столбчатой паренхимой находится губчатая. Она обр зов на клетками закругленной формы, между которыми имею ся крупные меж-

клетники, заполненные воздухом.

а

В клетках столбчатой паренхимы содержится значи ельно боль-

ше хлорофилла, чем в клетках губчатой. Поэтомутних фотосинтез

проводящие ткани. Ксилема и флоэма при этом располагаются ря-

дом друг с другом и образуют проводящие пучки. Ксилема в про-

происходит наиболее интенсивно. В губчатой паренхиме фотосинтез

 

 

е

менее интенсивен, но активно идет газообмен окружающей средой.

В паренхиме расположена система жилок листа. Их основа —

 

в

с

 

а

 

 

водящих пучках всегда ориентирована в сторону верхней, а фло-

 

а

 

эма — в сторону нижней поверхности листа. В листе, как в стебле

н

 

и корне, по сосудам ксилемы передвигается вода с растворенными

в ней веществами. По ситовиднымя

трубкам происходит отток ор-

д

 

 

ганических веществ, которые синтезируются в листьях.

Крупные жилки листа почти всегда окружены волокнами, которые придают прово ящим пучкам прочность. Жилки образуют в листе непрерывную проводящую систему, которая тесно связана с проводящей систем й стебля.

Листопад. Все вы, конечно, бывали в осеннем лесу или пар-

а

растения по сравнению с летом. Их листья ста-

ке. Как изменилисьо

ли желтыми, к асными, багряными. Да и количество их на дере-

вьях уменьшилосьр

. И только ели и сосны выглядят почти так же,

какНлетом. Что же происходит с растениями с приближением осени? Как они готовятся к зиме?

Осенью листья деревьев желтеют и краснеют из-за разрушения хлорофилла. Хлоропласты постепенно превращаются в хромопласты, что и придает листьям оранжево-бурую окраску. Красную же окраску листьев вызывает накопление в вакуолях клеток красных пигментов.

102

Правообладатель Народная асвета

Со временем желтые и красные листья опадают. Это явление называется листопадом. Вместе с опадающими листьями из растений удаляются вредные вещества, которые накапливаются в них к осени. Перед листопадом питательные вещества, образовавшиеся в

 

а

листьях, перемещаются к зимующим почкам. Так идет подготовка

почек к зимнему периоду и весеннему распусканию.

 

Листопад — это еще и приспособление растений к уменьшению

е

 

испарения воды осенью и зимой. С наступлением холодов корни мно-

гих растений перестают всасывать воду с раствор нными в ней ми-

 

 

 

в

о ум ньшается

неральными веществами. Когда же листья опадают,

поверхность растения, и, следовательно, потеря им

одыт. Сбрасы-

вая листья, растения предохраняют себя от

с

 

ысыхания. Кроме того,

 

а

 

 

зимой во время сильных снегопадов покрытые ли тьями ветки ско-

рее всего обламывались бы под тяжестью

нега.

 

Вечнозеленые растения тоже сбр сыв ют листву. Но листья у

я

 

 

 

 

них опадают не все сразу, а постепенно в течение жизни. У травянистых растений осенью листья не опадают, а погибают вместе со всей надземной частью.

Внутреннее строение листа обеспечивает выполнение основных

функций — фотоси теза, исп рения воды, газообмена. Листья

 

д

 

состоят из эпидермиса, паре химыа, проводящей и механической тка-

о

 

ней. Через устьица в лист поступает воздух, и выходят в атмосферу

пары воды, кисл р и углекислыйн

газ. В столбчатой и губчатой па-

р

 

 

ренхиме происх дит пр цесс фотосинтеза. Жилки образуют проводящую систему листа, к торая связана с проводящей системой стебля. Листопада — это массовое опадение листьев у деревьев и кустарников в течение короткого промежутка времени. Это приспособлениеНр стений к перенесению неблагоприятных условий.

1. Рассмотрите рисунок 52. Как называются клетки, образующие устьице? Чем они отличаются от других клеток листа? 2. Какими клетками образована покровная ткань листа? 3. Какие функции выполняют устьица? 4. В чем сходство и различие столбчатой и губчатой паренхимы? 5. Какие изменения происходят в листьях осенью? 6. Как устроен проводящий пучок листа? Какие функции выполняют входящие в него ткани? 7. Каково значение опадения листьев для листопадных и вечнозеленых растений?

103

Правообладатель Народная асвета

§ 35. Фотосинтез и дыхание растений

Лист является важнейшим органом растения, в котором из неорганических веществ образуются органические. Они используются

растением для различных целей: идут на построение его тела, откладываются в запас, используются при прорастании семян и т. д.

протекания этого процесса? Для того чтобы о ветиаь на этот вопрос, можно проделать несколько несложных опы ов.

Вы уже знаете, что органические вещества в р стении образу-

ются в результате фотосинтеза. Какие же условия необходимы для

Опыт 1. Берут два одинаковых комнатных раст ния. Одно из них

ставят на подоконник, где оно будет освещаться ярким солнечным све-

 

е

в

с

 

том. Второе растение помещают в темный шкаф, куда солнечный свет

вообще не проникает. Через 4—5 дней резают с каждого растения

мывают обесцвеченные листья, расправляюта их и обрабатывают слабым раствором йода. Известно, что от йода синеет крахмал. Тот лист,

по одному листу. Опускают листья сн ч ла в кипящую воду, а затем на

несколько минут в горячий спирт, пока листья не обесцветятся. Про-

который был на свету, посинел. Второй же лист, на который не попа-

дал солнечный свет, ост лся бесцветнымя

. Опыт показывает, что толь-

ко в том листе, которыйднбылаосвещен солнцем, образовался крахмал.

На самом делеоперво ачаль о под действием света в листьях образуется са- хар. Но н быстро превращается в крахмал, который накапливается в листьях. В ртемн те крахмал вновь превращается в сахар, который по ситовид-

ным трубкам ттекает т листьев к другим органам растений.

Опыта2. Бе ут комнатное растение с крупными листьями. Один его лист, не срезая, помещают в прозрачный полиэтиленовый пакет, в Нкоторый свободно проходит воздух (рис. 53). Второй лист тоже помещают в такой же пакет, но воздух, который будет попадать в этот пакет, предварительно пропускают через раствор щелочи, поглощающий углекислый газ. Через несколько дней срезают оба листа и проделывают с ними то же, что и в первом опыте. Выясняется, что лист из того пакета, где не было углекислого газа, не окрасился, то есть в нем не было крахмала.

104

Правообладатель Народная асвета

Опыт показывает, что рас-

 

 

 

 

 

 

 

тению для образования органиче-

 

 

 

 

 

 

 

ских веществ в процессе фотосин-

 

 

 

 

 

 

 

теза необходим углекислый газ.

 

 

 

 

 

 

а

Как

показали исследования,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для фотосинтеза растениям не-

 

 

 

 

 

 

 

обходима еще и вода. Но во всех

 

 

 

 

е

 

ли клетках растения может про-

 

 

 

 

 

исходить

процесс

образования

 

 

 

 

 

 

 

 

в

т

органических веществ из угле-

 

 

 

 

 

 

 

 

кислого газа и воды под действи-

 

 

 

 

 

ем света? Для ответа на этот во-

 

 

 

 

 

 

 

прос рассмотрим еще один опыт.

Рис. 53. Опыт, доказы ающий необ-

Опыт 3. Берут

любое пе-

 

 

а

 

 

 

 

стролистное

растение (такое, у

ходимо ть углеки лого газа для фо-

тосинтеза

 

 

 

 

которого

на

листьях

есть белые

я

с

 

 

 

 

 

 

 

 

участки, лишенные хлорофилла). Выдерживают это растение, например пеларгонию, некоторое время на рком свету для того, чтобы в листьях образовалось достаточное количество крахмала. После этого лист срезают и проделыв ют с ним то же, что и в первом опыте.

Лист окрашивается в си ий цвет

 

е полностью. Те участки листа,

где не было хлорофилла, остаются белыми (рис. 54).

 

 

а

 

 

Этот опыт показывает, что

 

 

 

для образования рганическихнве-

 

 

 

 

 

 

ществ из неорганических в клет-

 

 

 

 

д

 

 

 

 

ках листа должны быть хлоро-

 

 

 

пласты, соде жащие хлорофилл.

 

 

 

о

 

 

 

 

Только в т ких клетках будет

 

 

 

протекать процесс фотосинтеза.

 

 

 

р

 

 

 

 

 

Таким обр зом, фотосин-

 

 

 

тез — этоасложный процесс. У

 

 

 

растений он происходит только в

 

 

 

живых клетках, содержащих хло-

 

 

 

ропластыН. Фотосинтез протекает

 

 

 

 

 

 

только на свету в присутствии

Рис. 54. Опыт, доказывающий необхо-

углекислого газа и воды.

 

димость хлорофилла для фотосинтеза

 

 

 

 

105

Правообладатель Народная асвета

В процессе фотосинтеза не только создается строительный материал для всего живого, но и происходит обогащение планеты кислородом. Ведь при фотосинтезе образуется кислород, который выделяется растениями в окружающую среду. Поэтому озеленение городов и поселков способствует обогащению воздуха кислородом.

Только 2/5 созданных органических веществ используется самими растениями в качестве источника энергии для своей жизнедеятельности. Остальные продукты фотосинтеза идут на построение

тела самого растения. Эти органические в щ с ва служат источни-

ком энергии для всех остальных живых организмов.

а

Как вы уже знаете, все живые организмы,

ттом числе и рас-

тения, дышат. При дыхании они поглощают из окружающей среды

кислород и выделяют углекислый газ.

е

Дыхание происходит у рас-

тений круглые сутки — и на свету, и в темноте. Убедиться в том,

 

 

в

что растения дышат, можно с помощью про того опыта.

Опыт 4. Берут несколько листьевслюбого комнатного растения,

я

а

 

имеющего длинные черешки. Став т их в стакан с водой. Рядом по-

мещают другой стакан, заполненный прозрачной известковой водой.

кислород. В темноте растеаия только дышат: поглощают кислород и

Оба стакана размещают на подносе, накрывают стеклянным кол-

паком и ставят в темное место. В темноте, как вам известно, рас-

тения не фотосинтезируют. Следовательно, они не могут выделять

выделяют углекислый газ. Через некоторое время известковая вода

в стакане становится мутной. Значит, известковая вода поглощает

 

н

углекислый газ, к т рый выделяется растениями в процессе дыхания.

Дыхание во всехдрганах растения происходит непрерывно. Если

дыхание п ек ащается, растение гибнет.

о

 

Придых ниипотребляетсякислородивыделяетсяуглекислыйгаз.

При фотосинтезе наоборот — углекислый газ поступает в растение,

 

р

а

Н

 

а кислород выделяется в окружающую среду. При дыхании кислорода потребляется значительно меньше, чем его образуется при фотосинтезе. При фотосинтезе растения поглощают значительно больше углекислого газа, чем выделяют его при дыхании. Благодаря этому днем растения обогащают атмосферу кислородом и поглощают из нее выделяемый всеми живыми организмами углекислый газ (рис. 55).

Таким образом, на свету в растении протекают два противопо-

106

Правообладатель Народная асвета

ложных процесса — фотосин-

 

 

 

 

 

тез и дыхание. В результате

 

 

 

 

 

фотосинтеза создаются органи-

 

 

 

 

 

ческие вещества и потребляет-

 

 

 

 

а

ся энергия. В процессе дыхания

 

 

 

 

органические вещества разру-

 

 

 

 

шаются и выделяется энергия.

 

 

 

 

Процесс фотосинтеза про-

 

 

 

 

исходит только в

зеленых

 

 

 

 

 

 

 

т

частях растения при

наличии

 

 

 

света, воды и углекислого газа.

Рис. 55. Газообм н у раст ний (толщина

 

 

стрелок показы ает количество погло-

При этом растение

образует

 

 

е

и O2)

щенных и выделенных CO2

органические вещества, а так-

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

же поглощает углекислый газ и выделяет кислород. Дыхание про-

исходит в растениях круглые сутки — и на свету, и в темноте. При

этом в растении разрушаются органические вещества, поглощается

кислород и выделяется углекислый газ. При дыхании кислорода по-

требляется гораздо меньше, чем его выдел ется при фотосинтезе.

 

 

 

 

я

 

1. Что такое фотосинтез? 2. К кие условия необходимы для протекания

фотосинтеза? 3. Каково з аче ие фотосинтеза в природе и жизни чело-

века? 4. Сравните процессы

а

ыха ия и фотосинтеза, установите черты

сходства и отличия. Ответ

запишите в виде сравнительной таблицы.

5. Почему не рек мен уетсянспать в комнате, где много растений? 6. Вес-

на была сухая и у пл д вых деревьев выросли мелкие листья. Почему

 

 

 

д

 

 

это огорчило сад в да? Как это может сказаться на урожае?

 

 

о

 

 

§ 36. Тр нспо т воды в растении

 

р

 

 

 

Большинство зеленых водорослей, которые являются предками

а

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

 

высших растений, обитает в воде и никогда не испытывает проблем с водообеспечением. Вода всегда есть в окружающей их среде, причем в избытке. Высшие растения, которые освоили сушу, оказались в условиях постоянного недостатка воды. Ведь влага все время испаряется с поверхности растений, так как воздух почти никогда не бывает полностью насыщен водяными парами.

107

Правообладатель Народная асвета

Вы знаете, что основным источником энергии для растений яв-

ляются те органические вещества, которые образуются в процессе

фотосинтеза. Поэтому, для того чтобы образовывать большее ко-

личество органических веществ, растение вынуждено увеличивать

площадь поверхности своих листьев — основных фотосинтезирую-

щих органов. Однако это приводит к увеличению исп рения воды с

поверхности растения.

 

 

 

 

 

 

Как же высшим растениям в процессе эволюции уд лось решить

проблему

обеспечения

водой? Оказывается,

большую роль здесь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

играет передвижение воды в растении — транспорт воды (рис. 56).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

Для растения это очень важный процесс. Он об сп чивает все тка-

ни растения водой, минеральными вещест ами, способствует охлаж-

 

 

 

 

 

 

 

 

е

ода всасывается

дению растения при перегреве. Но каким образом

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

яа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

д

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 56. Схема транспорта воды в растении

 

 

 

 

108

Правообладатель Народная асвета

корнем? Почему она идет вверх по стеблю? Какие силы этому способствуют?

Известно, что вода стремится туда, где более высокая концентрация определенных веществ. Как правило, цитоплазма клеток корневых волосков имеет более высокую концентрацию веществ по сравнению с окружающим почвенным раствором. Это приводит к тому, что вода начинает поступать внутрь корневых волосков. К к

ложить к цитоплазматической мембране, чтобы во препятствовать

вы уже знаете, клеточная мембрана обладает избира ельной про-

ницаемостью. Воду в клетку она пропускает беспр пя с в

анно, при-

чем этот процесс происходит без затрат энергии.

т

 

Вода за счет осмоса проникает внутрь клетки. При этом воз-

никает осмотическое давление. Это то давление, котороее

надо при-

в

 

 

с

 

 

поступлению воды внутрь клетки. Чем больше р зница в концентра-

ции веществ между цитоплазмой клетки и окружающей средой, тем

го воды. Ведь клетка имеет довольноаяжесткую клеточную стенку, которая препятствует значитель ому увеличению ее объема. Поэтому, по мере того как вода поступает в утрь клетки, ее цитоплазматиче-

выше осмотическое давление. Это зн чит, что воды в клетку может

поступить больше.

а

Но в растительную клетку не может поступить сразу очень мно-

ская мембрана все силь еенавит на клеточную стенку. Возникает тургорное давление, к т р е позволяет тканям растений сохранять

упругость. Оно сп с бствуетд также поддержанию формы клеток. Благода я с вместн му действию осмотического и тургорного

давления, та вода, котооая поступает в корневые волоски, постепен-

но передвигаетсярв ко не по направлению к сосудам ксилемы. Вода можетНдвиг ться из клетки в клетку по тяжам цитоплазмы, проходящим через оболочки клеток. Излишки воды могут выходить в межклеточное пространство. Там вода передвигается по системе межклетников и по клеточным стенкам, которые проницаемы для воды. В конечном итоге вода под давлением поступает в сосуды ксилемы. Давление, под которым вода поступает из корневых волосков в кси-

лему, называется корневым давлением, или нижним насосом.

109

Правообладатель Народная асвета

За счет корневого давления вода по сосудам может подниматься вверх. Но таким способом водный раствор можно поднять невысоко — всего на несколько сантиметров. Так можно обеспечить водой лишь невысокие травы и кустарнички. А как же крупные растения?

Очень важную роль в транспорте воды по растениюа, помимо корневого давления, играет транспирация — процесс исп рения воды с поверхности растения. Большое значение в регуляции этого процесса имеют устьица, расположенные в эпидермисе. Именно за счет их открывания и закрывания растение способно регулировать

транспирацию.

т

 

При испарении воды с поверхности клеток ст бля и листьев в них

уменьшается количество воды и, как лед т иее, повышается осмо-

тическое давление. Поэтому такие ча тично обез оженные клетки

как бы «подтягивают» воду вверх из р положенныхв

ниже сосудов.

Это функционирует так называемыйаверхнийснасос. Он качает воду благодаря разнице между концентр цией веществ в цитоплазме клеток, из которых испаряется вода, и в содержимом сосудов.

Математические расчеты показывяют, что взаимодействие всех сил, которые обеспечивают транспорт воды в р стении, может поднять столб воды на 140 м. Поэтому высота с мых больших деревьев не превышает эту величину.

При передвиже ии во ы по сосудам очень важную роль играют

силы сцепления молекул воды между собой и их сцепление со стен-

 

н

д

о

 

Если же в сосуде появляется хотя бы небольшой пузырек воздуха, который очень легко растягивается, это может привести к остановке трНнспорта воды по такому сосуду.

ками сосуд в. Дело в том, что вода практически не способна сжиматься и растягиватьсяр . Именно это обеспечивает «подтягивание» непрерывногоа столба воды, находящегося в сосуде, снизу вверх.

Передвижение воды в теле растения происходит в результате

согласованного действия нижнего насоса (корневого давления) и верхнего насоса (транспирации). В корень вода поступает благодаря осмотическому давлению клеточного сока. За счет транспирации вода постоянно поднимается вверх от корней к стеблям и листьям.

110

Правообладатель Народная асвета

Соседние файлы в папке misc