План урока:

Минеральное питание растений

Фотосинтез

Дыхание растений

Минеральное питание растений

Все физиологические процессы не могут быть осуществлены без присутствия различных элементов. Растение своими корнями одновременно с водой вбирает из почвы и соли, то есть осуществляется процесс минерального питания. В почве содержатся различные элементы, но не все они нужны организму.

Какие же вещества необходимы для минерального питания растениям? Много времени и труда было затрачено учеными на выяснение этого вопроса. Многочисленными опытами установлено, что для минерального питания растениям необходимы следующие вещества: азот, фосфор, калий, а также некоторые другие.

Так, если растить растение в сосуде с раствором, в котором содержатся все требуемые в питании минеральные вещества, то оно нормально растет, цветет и плодоносит. Но если выращивать то же растение в растворе, в котором недостает какого-либо элемента, то оно вырастает маленьким, а затем погибает от голода.

Таким образом,не давая растению то одной, то другой соли, удалось выяснить, какие вещества необходимы для минерального питания. Из всех необходимых растительному организму элементов мы называем только три, потому что их часто недостает в почве. Познакомимся с ролью некоторых веществ в минеральном питании растений.

У высших растительных существ минеральное питание осуществляется корнями. На поверхности корня находится огромное количество волосков. Посредством их как раз и осуществляется поглощение питательных веществ из земли. Волоски корня соприкасаются с почвенными частичками, что способствует лучшему всасыванию влаги. Поступающий в корневые волоски раствор переходит по клеткам и достигает сосудов. По ним раствор движется к стеблю, а из него – к остальным органам. Этот процесс обеспечивается благодаря корневому давлению.

Проиллюстрировать корневое давление возможно, проводя опыт. У молодого растения, лучше всего комнатного, стебель обрежем чуть выше начала корня, на 4 см. Увлажним землю в горшке теплой водой. На обрезанный стебель поместим резиновую трубочку, а другой конец совместим со стеклянной трубкой. В течение определенного времени будем наблюдать подъем воды по трубке. Эксперимент доказывает наличие корневого давления.

Значение корневого давления в жизни растительного организма велико. Благодаря ему происходит поступление питательных растворов ко всем органам, которые необходимы для различных процессов.

Питательные элементы растительный организм поглощает из почвы, в которой укрепляется корнями. Что же собой представляет почва?

Почва – поверхностный слой земли, покрытый растениями, способный создавать условия для их жизни. Поверхностный слой обладает плодородием, которое зависит от наличия органических веществ.

Органический материал почвы получил название перегноя. Формирование его происходит при перегнивании остатков других организмов. Также в почве имеется песок, глина, минеральные соли, вода, воздух.

Следует учитывать, что впитывая питательные растворы, растительный организм истощает почву, то есть содержание различных элементов снижается. Для восполнения дефицита в почву добавляют минеральные и органические удобрения.

Самым распространенным органическим удобрением считается навоз, который является отходами жизнедеятельности животных. В почве он постепенно перегнивает, и от него остаются различные минеральные элементы. Внесение этого органического удобрения делает почву более рыхлой, она лучше удерживает воду, содержит больше воздуха и питательных элементов.

Навоз 

Жидким органическим удобрением является навозная жижа.Получают ее добавляя к навозу воду.

Особенно богат питательными элементами птичий помет. Его разбавляют водой, получившим настоем поливают землю.

Обогащают почву и считаются органическими удобрениями перегной, торф, компост. Компост специально приготавливают из разных органических отбросов в смеси с землей.

Приготовление компоста

Широко применяются в сельском хозяйстве минеральные удобрения, производимые на заводах. Азотные и калийные удобрения хорошо растворяются в воде, фосфорные же малорастворимые. Все эти минеральные удобрения обыкновенно имеют вид порошков, но нередко их изготавливают в виде гранул.

Установлено, что гранулированные удобрения лучше используются растительными организмами, чем порошкообразные.

Внесение минеральных, а также органических удобрений, производят в разные периоды роста организма. Органические удобрения лучше вносить в почву до посева семян и посадки растений. Минеральные удобрения напротив важны растительному организму уже в период роста. Каждый вид удобрений определенным образом влияет на развитие организма. Так, азотные удобрения затягивают созревание, поэтому их вносят обычно в первую половину лета. Кроме того, они способствуют лучшей перезимовке растений. С этой целью, например, широко применяют осеннюю подкормку озимых культур фосфорными и калийными удобрениями.

Внесение удобрений

В результате минерального питания растение поглощает питательные растворы из почвы,а формирование органических веществ осуществляется при фотосинтезе.

Фотосинтез

Из углекислого газа и воды в зеленых листьях на свету образуются органические вещества, то есть протекает процесс фотосинтеза.

Впервые процесс фотосинтеза был открыт английским химиком Джозефом Пристли в 1771 году.

В дальнейшем исследованию этого сложного явления, происходящего в листьях, посвятил свою жизнь русский ученый К.А.Тимирязев. Он изучал важнейшую роль хлорофилла, а также солнечного света при формировании органических веществ.

Фотосинтез очень сложный и многоступенчатый процесс, который происходит в зеленых частях растений. Зеленый цвет придает хлорофилл, в котором и осуществляется протекание фотосинтеза.

Можно выделить две фазы фотосинтеза:

1. Световая фаза фотосинтеза, как видно из названия, осуществляется в светлое время.Энергия солнца достигает молекулы хлорофилла, и она активизируется, воздействуя на воду. Происходит распад молекулы воды и образование кислорода, который выделяется в воздушное пространство. В этой же фазе образуется энергия, нужная для последующего протекания фотосинтеза в растении.
2. Темновая фаза очень сложна и может протекать без участия света, однако он участвует в ее регуляции. Веществами, обеспечивающим протекание фотосинтеза в клетках растений является углекислый газ, а также вода.Они принимают участие в различных химических реакциях, способствующих образованию крахмала.

Для нормального протекания процесса фотосинтеза необходимы определенные условия.

1. Важным условием протекания фотосинтеза является достаточный объем солнечного света. Рассмотрим это на примере опыта. Поместим какое-либо комнатное растение в темноту и продержим дня два, затем вынем его. Часть листа закроем от света двумя пластинками так, чтобы к этому месту свет не проникал. Затем выставим растение на освещенное место. В конце дня срежем лист, снимем с него пластину. Положим лист в спиртовой раствор и прокипятим. Горячий спиртовой раствор способствует растворению хлорофилла, лист становится бесцветным. Зальем бесцветный лист йодом. Освещенная частичка листа приобретает синий цвет – здесь есть крахмал. Закрытая часть останется желтой - крахмала в ней нет.

Из опыта видно, что все реакции фотосинтеза протекают при наличии одного из основных условий – света.

2. Немаловажным условием фотосинтеза является присутствие углекислого газа. Рассмотрим опыт для демонстрации этого условия фотосинтеза.

Растение поместим на свет, прикроем прозрачным колоколом. Вместе с ним поставим сосуд со щелочью - она будет вбирать из воздуха углекислый газ. Со временем внутри колокола снижается количество углекислого газа. К концу дня срежем один лист, обесцветим его спиртовым раствором, а потом обольем йодом. Лист останется желтым.

После проведения опыта становится, очевидно, что без углекислого газа в клетках зеленых листьев крахмал не образуется даже на свету, значит, фотосинтез не протекает.

Подведя итог можно сказать, что основными условиями процесса фотосинтеза являются наличие зеленых листьев, света и углекислого газа. Только в этом случае растительный организм будет формировать органические вещества, необходимые для построения его тела, на образование клеток. Большая часть таких веществ еще и откладывается в запас, к примеру, в семенах, плодах и других органах.

К слову сказать, фотосинтез считается управляемым процессом. Его интенсивность повышается при улучшении освещенности растений, достаточном снабжении их водой и минеральными элементами, поддерживание в теплицах и парниках нужной температуры, а также достаточной концентрации углекислого газа в воздухе. 

Дыхание растений

Как и для всех живых существ, для растений характерно дыхание. Каких-то особых органов дыхания у растений нет. Их организм дышит всеми органами непрерывно, и днем, и ночью. В процессе дыхания растения поглощают кислород и выделяют углекислый газ.

Рассмотрим опыт, доказывающий дыхание органов растения.

В три сосуда помещаем влажные семена, корнеплоды и срезанные ветки растений. Плотно прикрываем эти сосуды и помещаем в темный шкаф на двое суток. 

После этого достаем сосуды и проверяем состав воздуха. Для этого опускаем горящую свечу, и она гаснет. Соответственно, если бы в сосуде был кислород, то горение свечи продолжилось, так как он способствует этому процессу. В сосуде кислорода нет, значит,при дыхании клетки растений его поглотили.Однако, там высокое содержание углекислого газа, так как происходит потухание свечи, а, как известно, этот газ не поддерживает горение.

Причем на данном опыте мы можем убедиться, что дыхание происходит не только в листьях, но и во всех других органах растений, к примеру, в семенах и корнеплодах.

В любом организме все процессы жизнедеятельности связаны между собой. Питание из воздуха, то есть фотосинтез, осуществляется лишь теми органами, в которых содержится хлорофилл, главным образом листьями. К клеточному дыханию способны все органы растения – корни, стебли, листья, цветки. При питании из воздуха поглощается углекислый газ и выделяется кислород, а при дыхании наоборот. Получается, что фотосинтез и дыхание растений, прямо противоположные процессы.

Различие фотосинтеза и дыхания можно представить в таблице.

Какова же может быть взаимосвязь между такими разными процессами как дыхание и фотосинтез?

При фотосинтезе растительный организм увеличивает количество органических веществ, происходит их накопление, образование новых клеток и рост тела. Для всего этого растение использует энергию солнечного света и накапливает ее в виде органических веществ. В процессе дыхания организм расходует накопленные вещества и освобождается энергия, необходимая для других процессов. В этом и проявляется взаимосвязь процессов фотосинтеза и дыхания, которую можно отразить в виде схемы.

Оба эти процессы необходимы для жизни растения. При всем этом, они необходимы и для других организмов. Взаимосвязь фотосинтеза и дыхания проявляется также в поддержании постоянства состава воздуха. Питание растений происходит только днем, дыхание – непрерывно, в течение всего времени. Но так как при питании растение выделяет раз в 20 больше кислорода, чем поглощает его при дыхании, то днем, на свету, происходит обогащение воздуха кислородом. Ночью же, в темноте, зеленые растения только дышат, и поэтому в воздухе становится больше углекислого газа.

В науке признано, что кислород, который содержится в атмосфере, выделен зелеными растениями в процессе питания из воздуха. Этим кислородом дышит все живое на планете.