Диффузия газов через поверхность клетки

Растения дышат круглосуточно. Дыхание — это процесс окисления органических веществ с высвобождением энергии, необходимой для роста и развития. В ходе дыхания растения поглощают кислород (O₂) и выделяют углекислый газ (CO₂):

${\displaystyle {\text{С}}_{6}{\text{H}}_{12}{\text{O}}_{6}+6{\text{O}}_{2}\rightarrow 6{\text{CO}}_{2}+6{\text{H}}_{2}{\text{O}}+{\text{энергия}}}$

Днём растения осуществляют фотосинтез — процесс образования органических веществ из неорганических под действием солнечного света. Во время фотосинтеза происходит поглощение углекислого газа и выделение кислорода:

${\displaystyle 6{\text{CO}}_{2}+6{\text{H}}_{2}{\text{O}}\xrightarrow {\text{свет}} {\text{C}}_{6}{\text{H}}_{12}{\text{O}}_{6}+6{\text{O}}_{2}}$

Основным путём обмена газами между растением и окружающей средой являются устьица — микроскопические поры на поверхности листьев. Они регулируют поступление CO₂ для фотосинтеза и выход O₂, а также испарение воды (транспирацию).

Проникновение газов через устьица и клетки происходит путём диффузии. Концентрация CO₂ в атмосфере ниже, чем в клетках растения во время дыхания, поэтому CO₂ выходит наружу. Во время фотосинтеза концентрация CO₂ в клетках падает, и газ поступает внутрь.

В условиях недостатка кислорода растения могут осуществлять анаэробное дыхание (брожение). Открытое Луи Пастером, оно характеризуется превращением глюкозы в этанол и углекислый газ без участия кислорода:

C₆H₁₂O₆ → C₂H₅OH + CO₂ + энергия

Этот процесс менее эффективен по сравнению с аэробным дыханием, так как выделяется меньше энергии.

При высоких температурах и низкой концентрации CO₂ у растений происходит фотодыхание — процесс потребления кислорода и выделения CO₂ в светлое время суток. Это снижает эффективность фотосинтеза, но помогает защитить растение от повреждений.