Respirația la plante

Plantele respiră ca toate ființele vii: celulele lor folosesc oxigen pentru a descompune glucoza și obțin energie, iar rezultatul este dioxid de carbon, apă și energie. Respirația are loc zi și noapte, în toate organele vii: frunze, tulpini, flori, rădăcini, semințe. Fotosinteza este alt proces: se petrece numai în celulele cu cloroplaste și numai la lumină.

Gazele intră și ies din plantă pe mai multe căi:

• stomatele: orificii foarte mici, mai numeroase pe fața inferioară a frunzei; fiecare este mărginit de două celule stomatice care îl deschid și îl închid; prin stomate trec oxigenul, dioxidul de carbon și vaporii de apă;
• lenticelele: mici crăpături din scoarța tulpinilor și a ramurilor, prin care pătrunde aerul;
• rădăcinile: preiau oxigenul din aerul aflat între particulele solului. Un sol inundat timp îndelungat nu mai conține aer, rădăcinile se sufocă, iar planta se ofilește, deși are apă din belșug.

Factorii care influențează respirația sunt temperatura, cantitatea de apă, oxigenul disponibil, vârsta și felul organului: semințele care germinează și mugurii respiră mult mai intens decât semințele uscate.

Exemplu rezolvat: cum arătăm că semințele încolțite respiră? Se pregătesc două borcane cu capac. În borcanul A se pun 50 g de semințe de grâu încolțite, umede; în borcanul B (martorul), 50 g de semințe de același fel, dar fierte. Ambele se închid și rămân 24 de ore la căldură.

1. Ce ne așteptăm să se întâmple? Dacă semințele vii respiră, consumă oxigen și produc dioxid de carbon.
2. Verificăm consumul de oxigen: introducem o lumânare aprinsă. În A se stinge repede, deoarece oxigenul s-a consumat; în B continuă să ardă.
3. Verificăm dioxidul de carbon: turnăm în fiecare borcan puțină apă de var. În A apa se tulbură, iar în B rămâne limpede.
4. Concluzie: semințele fierte au celulele moarte și nu respiră, deci diferența dintre borcane se datorează respirației semințelor vii. Fierberea este singura diferență dintre cele două borcane, de aceea experimentul este corect.

Respirație și fotosinteză

Căile gazelor

Stomata are două celule stomatice reniforme, cu cloroplaste, între care se află ostiola; sub ea este camera substomatică, legată de spațiile dintre celulele mezofilului. Când celulele stomatice se umplu cu apă (devin turgescente), ostiola se deschide; când pierd apă, se închide. La majoritatea plantelor stomatele sunt deschise ziua și închise noaptea. Nufărul, care are frunzele pe apă, are stomatele pe fața superioară. La tulpinile cu scoarță gazele trec prin lenticele; plantele de apă și de mlaștină (nufărul, orezul) au țesut cu spații mari de aer, numit aerenchim, care duce oxigenul spre rădăcini. Mangrovele au rădăcini care ies deasupra apei (pneumatofori) și absorb oxigenul din aer. Între organe, gazele circulă prin difuzie, prin spațiile intercelulare.

Factorii respirației

• Interni: felul organului și al țesutului (meristemele, semințele în germinare și florile au respirație intensă), vârsta, conținutul de apă. Semințele uscate de cereale, cu umiditate sub 14%, respiră practic imperceptibil, de aceea se păstrează uscate.
• Externi: temperatura (între 0 și 30 °C, la fiecare creștere cu 10 °C intensitatea aproape se dublează, apoi scade, când enzimele se denaturează), oxigenul, apa și dioxidul de carbon în exces, care o frânează. Merele se păstrează în depozite cu mai puțin oxigen și mai mult dioxid de carbon și la rece, deoarece respirația scăzută încetinește degradarea lor.

Pentru a evidenția respirația se folosesc trei indicatori: consumul de ${\mathrm{O}}_2$ (lumânarea se stinge), producerea de $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ (apa de var se tulbură) și eliberarea de căldură (într-un termos cu semințe germinate termometrul urcă cu câteva grade față de martor).

Exemplu rezolvat 1: schimbul net de gaze al unei frunze. La o frunză cu respirația de $2\mathrm{mg}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2/h$ pe decimetru pătrat s-au măsurat schimburile nete la patru intensități ale luminii.

1. Fotosinteza brută este schimbul net plus respirația: la lumină medie $6+2=8$, la lumină puternică $10+2=12$.
2. În întuneric fotosinteza este 0, iar respirația eliberează 2 mg, deci schimbul net este −2.
3. La lumină slabă fotosinteza este egală cu respirația (2 = 2): schimbul net este 0, adică punctul de compensare. Lipsa schimbului nu înseamnă că procesele s-au oprit.

Exemplu rezolvat 2: intensitatea respirației. Intensitatea respirației = masa de $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ eliminat / (masa țesutului · timp). Din 100 g de semințe încolțite s-au degajat în 3 ore 36 mg $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$, iar din 100 g de semințe uscate, 3 mg.

1. Semințe încolțite: $36/(100\cdot 3)=0,12mg/g\cdot \mathrm{h}$.
2. Semințe uscate: $3/(100\cdot 3)=0,01mg/g\cdot \mathrm{h}$.
3. Raportul $0,12/0,01=12$: semințele încolțite respiră de 12 ori mai intens, fiindcă celulele lor sunt hidratate și în creștere.

Greșeli frecvente

• Greșit: Plantele respiră numai noaptea.
  Corect: Respirația celulară are loc continuu în celulele vii.
• Greșit: Dacă planta produce oxigen ziua, nu consumă deloc oxigen.
  Corect: Măsurarea arată schimbul net al proceselor simultane.
• Greșit: Stomatele servesc numai fotosintezei.
  Corect: Prin ele intră și oxigenul necesar respirației; prin ele ies și vaporii de apă.
• Greșit: Rădăcinile nu respiră, ele doar absorb apa.
  Corect: Celulele rădăcinii respiră și iau oxigenul din aerul solului; solul inundat le sufocă.

Înainte și după