Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 10 клас. Задорожній - Нова програма

§ 32. Надходження газів та поживних речовин до організмів рослин і грибів

Поміркуйте

Сумарна довжина кореневих волосків однієї рослини пшениці може сягати 20 км. Навіщо рослині це потрібно?

Згадайте

Продихи

Автотрофи, гетеротрофи

Дихання

Хемотрофи, фототрофи

Фотосинтез

Осмос, тургор

Особливості рослин і грибів

Рослини й гриби мають спільні риси: вони ведуть нерухомий спосіб життя і прикріплені до субстрату, з якого й поглинають поживні речовини.

Але ці групи організмів відрізняються одна від одної за дуже важливою ознакою: рослини є автотрофами, тоді як гриби належать до гетеротрофів. Отже, рослини поглинають з навколишнього середовища мінеральні речовини, тому що органічні вони синтезують самі. На відміну від рослин, гриби поглинають із середовища і мінеральні, й органічні сполуки.

Рослини й гриби, як і всі живі організми, дихають. При цьому вони поглинають атмосферний кисень і виділяють у навколишнє середовище вуглекислий газ. Але рослини здатні до фотосинтезу і водночас потребують надходження як кисню (для дихання), так і вуглекислого газу (для фотосинтезу).

Всмоктування рослинами речовин із ґрунту

Як вам уже відомо, мінеральні речовини й вода потрапляють в організм рослин через корінь. Вода надходить за допомогою осмосу, а мінеральні речовини переносяться шляхом активного транспорту.

Поглинання води й мінеральних солей з ґрунту відбувається в зоні всмоктування кореня, де добре розвинена різодерма з кореневими волосками. Йони мінеральних солей ґрунтового розчину пересуваються з течією води до поверхні кореневих волосків. Транспорт йонів крізь цитоплазматичну мембрану всередину клітин кореневих волосків відбувається проти градієнта концентрації й електричного потенціалу, тому вимагає витрат енергії. Тобто поглинання поживних речовин рослинами є процесом, під час якого витрачається енергія.

Джерелом енергії, необхідної для активного поглинання елементів мінерального живлення, є процеси клітинного дихання. У разі погіршення росту коренів і гальмування дихання (поганої аерації ґрунтів) поглинання поживних речовин уповільнюється.

Газообмін у рослин

В організм рослин гази з повітря потрапляють через листки, корені й стебла. Кожна клітина самостійно обмінюється з навколишнім середовищем вуглекислим газом і киснем шляхом дифузії. Кисень легко дифундує з повітря в проміжках між частинками ґрунту у воду і потім у кореневі волоски. Утворена в клітинах рослини вуглекислота дифундує у зворотному напрямку і виходить з кореня назовні також через кореневі волоски. У листках газообмін здійснюється через продихи. Гази дифундують також через сочевички на коренях і стовбурах старих дерев і чагарників.

Найінтенсивніший газообмін відбувається через продихи. Продихи ведуть у систему міжклітинників, утворених пухко розташованими клітинами губчастої паренхими листка. По міжклітинному простору до клітин постачається кисень для дихання, вуглекислий газ для фотосинтезу і видаляються продукти обміну (мал. 32.1).

Газообмін крізь продихи забезпечує два основні процеси: дихання та фотосинтез. Удень більша частина CO2 для фотосинтезу і O2 для дихання надходить у рослину крізь продихи. Уночі продихи закриті, і для дихання рослини використовують O2, утворений у процесі фотосинтезу і накопичений у міжклітинниках.

Надходження поживних речовин до організму грибів

Живлення грибів здійснюється шляхом усмоктування води і розчинених у ній органічних і неорганічних речовин усією поверхнею міцелію. Для того щоб вода з розчиненими в ній поживними речовинами надходила із субстрату (наприклад ґрунту) у міцелій, гриби створюють у клітинах високий осмотичний тиск, наслідком якого є утворення тургору (мал. 32.2).

Такий спосіб живлення змушує тіло гриба повністю занурюватися в субстрат. Розгалужений міцелій допомагає грибу охопити максимальну площу для вилучення поживних речовин. При цьому гриб не може мати великі розміри, тому що надходження поживних речовин у глибину тіла викликає труднощі.

Як джерела енергії гриби використовують складні органічні речовини. Але, як вам відомо, великі біополімери не можуть проникати в клітину крізь її мембрану. Тому гриби виділяють у навколишнє середовище ферменти, які руйнують високомолекулярні полімери до мономерів, що потім надходять у клітину.

Відповідно, гриби розвиваються на ґрунтах, багатих на органічні речовини. Часто гриби використовують як живильне середовище інші організми або їхні залишки (паразитичні й цвілеві гриби, копрофаги, трутовики). Іноді гриби вступають у взаємовигідні харчові взаємовідносини з рослинами (мал. 32.3).

Газообмін у грибів

Як і для інших аеробних організмів, для грибів характерно кисневе дихання, що забезпечує вилучення енергії з їжі. При цьому деякі гриби, наприклад дріжджі, можуть обходитися малою кількістю кисню.

Газообмін відбувається крізь усю поверхню міцелію. Перебуваючи в ґрунті, міцелій потребує постійного притоку повітря, тому грибниця залягає неглибоко, у 6—12 см від поверхні ґрунту.

Мал. 32.1. Схема газообміну крізь продихи

Мал. 32.2. Великий тургорний тиск усередині грибів дозволяє їм проростати навіть крізь асфальтове покриття

Мал. 32.3. Мікориза й лишайник — приклади взаємодії грибів і рослин з метою взаємного поліпшення живлення

Ключова ідея

Поглинання поживних речовин рослинами й грибами потребує енергії. Рослини поглинають мінеральні речовини й воду коренями. Газообмін відбувається дифузно крізь продихи, сочевички й кореневі волоски. Гриби всмоктують із субстрату гази, воду, органічні й неорганічні речовини поверхнею міцелію.

Запитання та завдання

1. Як протягом доби змінюються інтенсивність і характер газообміну у рослин? 2. Що відбувається з мінеральним живленням рослин у випадках: а) висихання ґрунту; б) затоплення ґрунту; в) засоленості ґрунту? Відповідь поясніть. 3. Виходячи з особливостей живлення грибів поясніть, чому гриби не досягають складної організації, як вищі рослини й тварини. 4. Як взаємодіють гриб і рослина у мікоризі та в складі лишайнику?