Дыхание растений, бактерий и грибов
Для протекания процессов жизнедеятельности всем клеткам необходима энергия. Они получают энергию в процессе дыхания.
Дыхание и его значение
Дыхание — процесс, при котором под действием кислорода происходит разложение органических веществ (сахаров) с выделением энергии. Дыхание большинства живых организмов происходит одинаково. В процессе дыхания поглощается кислород, а выделяется углекислый газ. Схематично процесс дыхания можно изобразить так:
органические вещества+ кислород
вода + углекислый газ + энергия
Дыхание связано с непрерывным потреблением кислорода клетками живых организмов. Кислород необходим для расщепления сложных органических веществ до углекислого газа и воды. При этом освобождается энергия, которая расходуется на различные процессы жизнедеятельности: рост, развитие, размножение, синтез белков. Именно в освобождении энергии, заключенной в органических веществах, и состоит значение дыхания. В процессе дыхания сложные органические вещества распадаются на более простые постепенно. Поэтому энергия выделяется небольшими порциями и клетка не перегревается.
Дыхание растений
Дыхание растении — процесс, противоположный фотосинтезу. При фотосинтезе из углекислого газа и воды образуются органические вещества и выделяется кислород.
При дыхании органические вещества под действием кислорода расщепляются до углекислого газа и воды. Солнечная энергия, которая была запасена в процессе фотосинтеза, расходуется при дыхании. Фотосинтез осуществляется только днем. Дыхание идет во всех клетках непрерывно и днем, и ночью. Значит, на свету в растении происходят два противоположных процесса — фотосинтез и дыхание, а в темноте только дыхание. Кислорода при фотосинтезе выделяется гораздо больше, чем расходуется в процессе дыхания. Поэтому воздух богаче кислородом там, где больше зеленых растений. Дышат все органы растения. Большое значение для поступления кислорода к внутренним частям растения, особенно к подземным, имеют межклетники.
Дыхание и брожение бактерий
Бактерии, которые дышат, потребляя кислород для разложения органических веществ до углекислого газа и воды, называют аэробными Бактерии, не нуждающиеся в кислороде, называются анаэробными. Они добывают энергию в результате брожения — разложения сложных органических веществ (например, сахаров) на более простые органические вещества без потребления кислорода. По образующимся продуктам различают спиртовое, молочно-кислое, маслянокислое и другие виды брожения. При спиртовом брожении сахар распадается до спирта, при молочнокислом — до молочной кислоты.
Дыхание и брожение грибов
Большинство грибов дышат, используя кислород воздуха для расщепления органических веществ и освобождения энергии. Есть грибы, например дрожжи, которые могут жить в бескислородной среде. Они сбраживают органические вещества. Дрожжи широко используются в хлебопечении, пивоварении, виноделии.
Источник
Углекислые грибы
Растения поглощают углекислый газ, превращая его в сложные органические соединения; эти соединения формируют растительную биомассу. Но получающуюся органику растения тратят не только на себя. Как минимум 70% видов растений живут в симбиозе с грибами. Грибы оплетают гифами мицелия растительные корни, образуя так называемую микоризу (причём гифы могут проникать в корень, а иногда и прямо в клетки растений.) Грибы облегчают всасывание воды и минеральных веществ, которые иначе были бы для растений просто недоступны, а взамен получают питательную органику и фитогормоны.
Разные исследователи неоднократно пытались оценить, сколько органических веществ растения отдают микоризным грибам по всей земле. Сотрудники Амстердамского свободного университета и Кейптаунского университета вместе с коллегами из Бельгии, США и Великобритании проанализировали различные работы на эту тему и получили в итоге цифру 13,12 гигатонн в год — это углекислый эквивалент поглощённой грибами органики. Иными словами, симбиотические грибы забирают 13,12 Гт атмосферного углекислого газа, который они принимают от растений в виде органических молекул. Это примерно 36% от всех промышленных выбросов СО2 за год.
Часть полученной органики грибы выделяют в почву. Ещё часть хранится в мёртвом мицелии, который остаётся в земле после того, как гриб погибает. В статье в Current Biology авторы пишут о грибной некромассе, на которую приходится значительная часть того самого поглощённого СО2 — грибные гифы даже после смерти скрепляют почву, сохраняя её структуру. Однако пока непонятно, насколько долго вся эта органика лежит без движения. Всё-таки в почве обитает масса живых существ, от бактерий и архей до червей и зверей, в ней активно идут самые разные химические реакции, и вполне возможно, что «растительно-грибной» СО2 довольно быстро включается в биогеохимические цепочки и возвращается в атмосферу.
Источник
Грибы поглощают около трети от общего объема выбросов парниковых газов
ТАСС, 5 июня. Климатологи обнаружили, что грибы ежегодно запасают в себе огромные количества углерода, эквивалентные 13,1 млрд тонн углекислого газа, что сравнимо с третьей частью выбросов от сжигания ископаемого топлива. Об этом сообщила в понедельник пресс-служба британского университета Шеффилда.
«Мы долгое время подозревали, что в природе существуют крупные резервуары углерода, которые не учитываются существующими климатическими моделями. Одним из них оказались подземные грибницы, в которые растения закачивают огромные объемы углеводов, возникших из поглощенного ими углекислого газа в процессе фотосинтеза», — заявила научный сотрудник университета Кейптауна Хайди Хокинс, чьи слова приводит пресс-служба университета Шеффилда.
Ученые пришли к такому выводу в ходе изучения круговорота углерода между растениями и симбиотическими грибами, чьи грибницы соединяются с корневыми системами фактически всех деревьев и других представителей флоры в лесах и прочих экосистемах Земли. Их интересовало то, как много углерода поглощают грибы и какая доля этой органики оказывается захороненной в почве.
Для получения этих сведений исследователи проанализировали данные, которые были собраны их коллегами при наблюдении за взаимодействиями растений и пяти ключевых групп грибов, которые образуют разные типы микориз. Так ученые называют особые симбиотические структуры, где соединяются корни растений и грибницы и где происходит обмен нутриентами и химическими сигналами.
Грибы и глобальное потепление
Климатологи проанализировали то, как много те или иные виды грибов и связанные с ними варианты микориз получали сахаров и прочих органических соединений от растений. Используя эти сведения, Хокинс и ее коллеги определили типичную долю питательных веществ, которые вырабатывали растения в ходе фотосинтеза и передавали их грибным симбионтам.
Как оказалось, растения расходовали на поддержание взаимовыгодных отношений с грибами достаточно существенную долю производимых сахаров, составлявшую от 1% для пшеницы, кукурузы и некоторых других злаков, и до 6-7% для моркови, люцерны, а также до 10-20% для многих широколиственных лесных деревьев и других диких растений. Это было особенно характерно для тех представителей флоры, чьими симбионтами выступают грибы с так называемыми эктомикоризами.
Опираясь на эти оценки, Хокинс и ее коллеги вычислили объем углерода, который ежегодно закачивается всеми растениями мира в их симбиотические грибницы. Оказалось, что каждый год в почве оказывается огромная масса органики, эквивалентная 13,1 млрд тонн атмосферного углекислого газа. Согласно таким данным, это сравнимо с третью от общего объема выбросов, связанных со сжиганием ископаемого топлива.
Существование этого резервуара углерода, как отмечают исследователи, сейчас никак не учитывается климатическими моделями, что снижает точность подготовленных на их базе прогнозов. Последующее изучение взаимодействий между грибами и растениями, как надеются Хокинс и ее коллеги, позволит климатологам исправить этот недочет и повысить качество прогнозов того, как будет меняться климат Земли в ближайшие годы и десятилетия.
Источник
Грибы связывают больше трети выбросов углекислого газа
Биологи впервые оценили количество углерода, который симбиотические грибы получают от растений. В глобальных масштабах он оказался исключительно велик. Каждый год грибы сохраняют в почве больше трети глобальных выбросов углекислого газа, которые создает все человечество.
Подосиновик образует микоризу с осиной, тополем, дубом, березой, ивой и другими деревьями / ©Максим Шанин, Wikimedia Commons
Почвенные грибы образуют тесный симбиоз с растениями суши — микоризу. За счет этого углерод, который растения связывают из воздуха в виде углекислого газа и превращают в сахара, передается грибам и сохраняется в них. Взамен растения получают ценные минералы. Однако объемы этого переноса в глобальных масштабах до сих пор не были известны. Такую работу провели лишь недавно, и оказалось, что ежегодно грибы сохраняют в почве более 13 миллиардов тонн углекислого газа. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Current Biology.
Профессор Шеффилдского университета Кэти Филд (Katie Field) и ее коллеги получили новую оценку на основе метаанализа предыдущих исследований. Судя по этим данным, каждый год растения переносят в грибы 13,12 миллиарда тонн в пересчете на углекислый газ. Таким образом, в почве «захоранивается» около 36 процентов всех выбросов, которые попадают в атмосферу за счет сжигания ископаемого топлива — примерно то же количество, которое создает вся экономика Китая.
«В наших знаниях сохраняется крупный пробел о присутствии углерода в структурах микоризы. Известно, что существует поток и что часть углерода сохраняется здесь, пока гриб жив и какое-то время после его смерти. Часть затем разлагается на более мелкие молекулы, которые остаются связаны на частицах почвы или снова используются растениями. И конечно, что-то снова превращается в диоксид углерода за счет дыхания микробов и других грибов», — добавила Хайди Хокинс (Heidi Hawkins), одна из авторов новой работы.
Растения не смогли бы наполнить атмосферу кислородом, если бы не симбиоз с грибами, которые обеспечивают их фосфором и другими минералами уже сотни миллионов лет.
Источник