Biology · Boek 1 · Grades 1–9

Biologie basisschool en onderbouw

Biologie basisschool en onderbouw · Grades 1–9

46Wat is ademhaling?

Zet een pissebed in een gesloten pot en uren later is de lucht in de pot veranderd: een deel van de zuurstof is weg, vervangen door koolstofdioxide. Herhaal het met een ontkiemend zaad, een paddenstoel, een goudvis, een lepel levende grond — elke keer hetzelfde resultaat. Propositie 26.5 liet de wisseling in je eigen borst zien; dit jaar opent het idee in zijn volle breedte: die wisseling is geen menselijke gewoonte maar een eigenschap van het leven zelf.

46.1 Ademhaling, omschreven en gemeten

Definitie 46.1 (Ademhaling)

Ademhaling is de gaswisseling waarbij een levend wezen zuurstof uit zijn omgeving opneemt en koolstofdioxide afgeeft. Ze mag niet verward worden met het ademhalen — de zichtbare borstbewegingen uit Definitie 26.1: ademhalen is één manier om de ademhaling te bedienen; de ademhaling zelf is de gaswisseling, en die gaat in elke levende cel door, met bewegingen of zonder.

Propositie 46.2 (Hoe de wisseling zichtbaar wordt gemaakt)

Twee standaardproeven op de werkbank laten de ademhaling zien:

  • een zuurstofmeter in een gesloten vat laat het zuurstofgehalte dalen zolang er een levend wezen in zit;
  • kalkwater, een heldere vloeistof die in koolstofdioxide melkachtig wordt, wordt troebel als de lucht uit het vat erdoorheen geleid wordt.

Dalende zuurstof plus troebel wordend kalkwater, met een levenloos controlevat dat onveranderd blijft (Methode 22.1 — de eerlijke proef volgt ons overal): dat is ademhaling, gemeten.

Bewijs. Op dit niveau zonder bewijs aangenomen. ∎

De onopvallendste ademhaler op de werkbank: een pot met kiemende erwten kan zijn zuurstof in een dag uitputten.
De onopvallendste ademhaler op de werkbank: een pot met kiemende erwten kan zijn zuurstof in een dag uitputten.

Opmerking 46.4 (Planten ademen ook)

Opmerking 40.5 zei het terloops; de pot bewijst het: een potplant in het donker laat de zuurstof in haar pot dalen en maakt kalkwater troebel als elk dier. Bij daglicht maskeert de fabricage van de producenten het effect — ze neemt veel meer koolstofdioxide op dan de ademhaling afgeeft — maar de ademhaling stopt nooit. Groen ontslaat een cel niet van ademhalen in de brede zin; niets levends is daarvan ontslagen.

46.2 Waarom levende wezens ademhalen

Propositie 46.5 (De ademhaling drijft de cellen aan)

Het doel van de wisseling is energie. In elke levende cel worden voedingsstoffen (Definitie 25.3) langzaam verbrand met de zuurstof die de ademhaling aanvoert: hun energie komt vrij voor het werk van de cel — samentrekken, bouwen, commanderen — en koolstofdioxide is de opgebrande rest, die wordt afgevoerd. Het “verbrande deel” uit Propositie 41.6 was precies dit, gezien vanuit de boekhouding; hier is het gezien vanuit de cel.

Bewijs. Op dit niveau zonder bewijs aangenomen. ∎

Voorbeeld 46.6 (De vergelijking met vuur, eerlijk gebruikt)

Een kaarsvlam verbruikt ook zuurstof en geeft koolstofdioxide af — verbranden en ademhalen zijn werkelijk dezelfde soort scheikunde. De verschillen tellen even zwaar: het verbranden van de cel is traag, vlamloos, verspreid over duizenden kleine stapjes, en de energie ervan wordt voor werk opgevangen in plaats van als licht en schroeiing verloren te gaan. Ademhaling is verbranding, getemd — vuur aan de lijn, in elke cel die je hebt.

Voorbeeld 46.7 (De vraag aflezen)

Omdat het verbranden het werk aandrijft, volgt de vraag de inspanning: het sprintende kind uit Voorbeeld 26.6 ademt veel sneller dan de lezer in de leunstoel; de ontkiemende erwt — die op volle snelheid een plant bouwt (Definitie 9.4) — ademt veel sneller dan het droge, wachtende zaad ernaast, waarvan de ademhaling jarenlang bij bijna nul stationair draait. Ademhaling is het motorgeluid van het leven: luid bij inspanning en groei, een gefluister in rust, en alleen stil bij de dood.

46.3 Ademhaling in elk leefgebied

Propositie 46.8 (Eén behoefte, veel omgevingen)

Elk levend wezen moet zijn zuurstof uit zijn omgeving halen — en omgevingen verschillen. Lucht is rijk aan zuurstof; water bevat er veel minder, opgelost (Oefening 26.11 kwam het gevolg al tegen); bodem en modder nog minder. Waar en hoe een levend wezen leeft wordt daarom gevormd door hoe het zijn zuurstofprobleem oplost — het onderwerp van de volgende twee hoofdstukken, voor de uitrusting van dieren (Hoofdstuk 47) en voor de huishouding van het water (Hoofdstuk 48).

Bewijs. Op dit niveau zonder bewijs aangenomen. ∎

Methode 46.9 (Een ademhalingsvraag toetsen)

Om elke bewering over ademhaling te toetsen (“zaden ademen sneller in de warmte”, “de vijvermodder ademt”):

  1. sluit het onderwerp op in een vat, met een zuurstofmeter of een kalkwaterval;
  2. bouw de tweelingcontrole — hetzelfde vat, met het onderwerp afwezig of levenloos;
  3. varieer één omstandigheid tegelijk, als de bewering er een noemt (warmte, vocht, donker);
  4. lees het vonnis af aan het verschil: zuurstof gedaald, kalkwater troebel — tegenover de stilstand van de controle.

Voorbeeld 46.10 (De methode op een koud zaad)

Bewering: ontkiemende erwten ademen langzamer in de kou. Twee potten met kiemende erwten, een op kamertemperatuur en een in de koelkast; op allebei een kalkwaterval; een levenloze derde als controle. De volgende dag: het kalkwater van de warme pot is melkachtig, dat van de koude nauwelijks beslagen, dat van de controle helder. Vonnis: de ademhaling loopt mee met het werktempo van de erwten — de regel over omstandigheden uit Propositie 42.8, in gas gemeten.

46.4 Oefeningen

Oefening 46.2 ★

Noem de twee proeven op de werkbank die de ademhaling laten zien, en wat elk ervan aantoont.

Oplossing

Oplossing van Oefening 46.2.

Een zuurstofmeter in een gesloten vat — die laat het zuurstofgehalte dalen; en kalkwater — een heldere vloeistof die melkachtig wordt als er koolstofdioxide doorheen gaat.

Oefening 46.3 ★

Waarom heeft elke ademhalingsproef een levenloos controlevat nodig?

Oplossing

Oplossing van Oefening 46.3.

Om te bewijzen dat de verandering van het levende onderwerp komt en niet van het vat, de warmte van de dag of het kalkwater zelf: de tweeling van de eerlijke proef, met het leven als enige verschil.

Oefening 46.5 ★

Noem vijf heel verschillende levende wezens die in Voorbeeld 46.3 ademhalend getoond worden.

Oplossing

Oplossing van Oefening 46.5.

Een muis, een pissebed, kiemende erwten, een paddenstoel, poelslakken — en een lepel levende grond.

Oefening 46.6 ★

Hoe kun je aantonen dat een plant ademhaalt, terwijl daglicht het effect maskeert?

Oplossing

Oplossing van Oefening 46.6.

Toets het in het donker: als de door licht aangedreven fabricage stilligt, daalt de zuurstof in de pot en wordt het kalkwater troebel — de ademhaling ontmaskerd.

Oefening 46.7 ★★

Geef twee eerlijke overeenkomsten en twee eerlijke verschillen tussen het branden van een kaars en de ademhaling van een cel.

Oplossing

Oplossing van Oefening 46.7.

Overeenkomsten: allebei verbruiken ze zuurstof en geven ze koolstofdioxide af; allebei maken ze de energie van de brandstof vrij. Verschillen: het verbranden van de cel is traag en vlamloos, in duizenden kleine stapjes; en de energie ervan wordt voor werk opgevangen in plaats van in één keer als licht en warmte verloren te gaan.

Oefening 46.8 ★★

Zet op volgorde van ademhalingssnelheid, met redenen: een droge erwt, een ontkiemende erwt, een sprintend kind, een lezend kind.

Oplossing

Oplossing van Oefening 46.8.

Sprintend kind (zwaar spierwerk) >> lezend kind (het rustige vaste verbruik van het lichaam) >> ontkiemende erwt (snel aan het bouwen, maar klein) >> droge erwt (in rust — de ademhaling draait bijna op nul). Het tempo volgt het werk.

Oefening 46.9 ★★

Een afgesloten pot met kiemende erwten staat een nacht; een kaars die er de volgende ochtend in gelaten wordt, gaat meteen uit. Verklaar dat met dit hoofdstuk — en zeg wat de kalkwaterval intussen zou hebben laten zien.

Oplossing

Oplossing van Oefening 46.9.

De hele nacht heeft de ademhaling van de kiemende erwten de zuurstof in de pot verbruikt en koolstofdioxide afgegeven; tegen de ochtend is er te weinig zuurstof over om een vlam brandend te houden. Het kalkwater zou de nacht door gestaag troebel geworden zijn.

Oefening 46.10 ★★

Ontwerp met Methode 46.9 de proef voor: “levende grond ademt; gebakken levenloze grond niet.”

Oplossing

Oplossing van Oefening 46.10.

Twee vaten met meters en kalkwatervallen: een met verse levende grond, een met dezelfde grond levenloos gebakken — het ene verschil. Als de zuurstof in het levende vat daalt en het kalkwater troebel wordt terwijl de gebakken tweeling onveranderd blijft, heeft het leven in de grond het gedaan.

Oefening 46.11 ★★

Waarom is een graanschuurbeheerder bang voor vochtige graanhopen die vanzelf warm worden? Verbind Voorbeeld 46.7 met de warmte van de composthoop (Voorbeeld 42.7).

Oplossing

Oplossing van Oefening 46.11.

Vochtig graan wordt wakker: de kieming begint, en de ademhaling stijgt van een gefluister naar het tempo van de kiemende erwt — miljarden korrels die tegelijk hun voorraad verbranden en de hoop verwarmen zoals de werkende ploegen van de compost. Warmte versnelt het werk verder: een vochtige hoop kan zichzelf richting bederf verwarmen. Droog graan slaapt koud; vochtig graan is een trage oven.

Oefening 46.12 ★★★

“Ademhalen is gedrag; ademhaling is scheikunde; het eerste dient het tweede.” Verdedig elk deel met één waarneming uit dit hoofdstuk of uit Hoofdstuk 26.

Oplossing

Oplossing van Oefening 46.12.

Gedrag: ademhalen kun je bekijken — de bewegingen van de borst, vijftien keer per minuut (Voorbeeld 26.2). Scheikunde: de ademhaling loopt in dingen die helemaal geen borst hebben — erwten, paddenstoelen, grond — en is alleen met gasproeven op te sporen. Dienst: ademhalen bestaat om de lucht in de longen te verversen zodat de gaswisseling door kan gaan — en het raast precies wanneer het verbranden in de cellen raast (Voorbeeld 26.6).

46.5 Probleem: De afgesloten potten

Probleem 46.1

Weekendprobleem — zes potten, twee raadsels, één gaswisseling

Voor de wetenschapsmarkt zet de klas zes afgesloten potten klaar, elk met een zuurstofmeter en een kalkwaterval: A — kiezels; B — droge erwten; C — kiemende erwten; D — een muis (met voer en water, en maar een paar uur, onder toezicht van de leraar); E — een groene plant in het licht; F — dezelfde soort plant in een donkere doos.

Deel I — Voorspellingen.

  1. Voorspel de metingen van A, en zeg wat de taak van A in de proef is.
  2. Voorspel B en C, en verklaar het verschil hoewel in beide potten “dezelfde” erwten zitten.
  3. Voorspel D, en zeg waarom de leraar de tijd beperkt.
  4. In E en F zitten identieke planten. Voorspel het zuurstofverloop in elke pot, en breng het verschil in overeenstemming met Opmerking 46.4.

Deel II — Uitkomsten en aflezingen.

  1. De gegevens van de ochtend komen met de voorspellingen overeen — alleen is een klasgenoot verbaasd dat de plant in F “ademt als een dier”. Zet uiteen wat F werkelijk laat zien, en wat E verbergt.
  2. De zuurstof in C daalde per gram erwten drie keer zo snel als in B. Vertaal die factor drie in de termen van Voorbeeld 46.7.
  3. Het kalkwater van D werd het snelst van allemaal troebel. Geef de keten — van het warme, bewegende lichaam van de muis tot de melkachtige vloeistof — in vier stappen.
  4. Noem de ene conclusie die B, C, D en F allemaal ondersteunen, in één zin die begint met “Elk levend wezen…”.

Deel III — Verder doordenken.

  1. Er wordt een zevende pot voorgesteld: plakjes paddenstoel. Voorspel de metingen, en zeg welk punt op het niveau van de rijken uit Voorbeeld 46.3 die pot zou toevoegen.
  2. Bezoekers van de markt vragen waarom pot C voor boeren van belang is. Antwoord met de graanschuur uit Oefening 46.11.
  3. Een achtste pot: vijverwater met zijn modder. De zuurstof daalt gedurende de nacht. Wie in de pot ademt er, en waarom is die bevinding van belang voor de vraag van Hoofdstuk 48?
  4. Sluit de poster van de markt af met het onderscheid uit het hoofdstuk: welke potten lieten ademhalen zien, en welke lieten ademhaling zien? (Pas op — één woord dekt ze allemaal.)
Oplossing

Oplossing van Probleem 46.1.

1. Geen verandering: de zuurstof blijft gelijk, het kalkwater helder. A is de levenloze controle — de stilstand waartegen elke andere pot gelezen wordt.

2. B: een nauwelijks meetbare verandering — droge erwten rusten, hun ademhaling draait stationair. C: een duidelijke zuurstofdaling en troebeling — kieming is bouwen op volle snelheid, en dat werk wordt in ademhaling betaald.

3. D: de snelste daling en troebeling van allemaal — een warm, bewegend zoogdier verbrandt hard. De tijd wordt beperkt omdat de muis de zuurstof van haar pot verbruikt; de proef moet ruim voordat de lucht opraakt afgelopen zijn.

4. E: de zuurstof blijft gelijk of stijgt — de fabricage van de verlichte plant neemt koolstofdioxide op en geeft meer zuurstof af dan haar ademhaling verbruikt. F: de zuurstof daalt en het kalkwater wordt troebel — in het donker stopt de fabricage en komt de ademhaling, die nooit stopte, duidelijk aan het licht.

5. F laat zien dat de plant altijd ademhaalt — zuurstof erin, koolstofdioxide eruit, net als de muis. E verbergt diezelfde ademhaling onder de grotere daghandel: de opname en afgifte van de fabricage overstemmen haar. Samen scheiden de tweelingen de twee wisselingen.

6. De ontkiemende erwt werkt per gram drie keer zo hard — ze bouwt wortels en scheut op volle snelheid — en de ademhaling is het motorgeluid van dat werk.

7. De spieren en het warme lichaam van de muis verbranden voedingsstoffen met zuurstof; het verbranden geeft koolstofdioxide af aan de lucht in de pot; die opgevangen lucht gaat door het kalkwater; de koolstofdioxide maakt het melkachtig.

8. “Elk levend wezen ademt — dier, plant, zaad wakker of amper slapend — en neemt zuurstof op en geeft koolstofdioxide af.”

9. Dalende zuurstof, troebel wordend kalkwater — de paddenstoel ademt. Ze voegt toe dat de regel ook voor schimmels geldt: plant noch dier, en geen uitzondering.

10. Omdat een graanschuur pot C op pakhuisschaal is: graan dat vochtig bewaard wordt begint te kiemen en hard te ademen, en verwarmt en bederft zo de voorraad — de droogteregels van de beheerder zijn ademhalingsbeheersing.

11. Alles wat erin zit: de poelslakken en kleine diertjes, de afbrekers in de modder, de planten en groene losse cellen in hun donkere uren. Het is van belang omdat alle bewoners van de vijver op één kleine voorraad opgeloste zuurstof teren — de huishouding die de volgende hoofdstukken openen.

12. Alleen D — de muis — liet ademhalen zien: zichtbare borstbewegingen ten dienste van haar gaswisseling. Elke pot met leven erin liet ademhaling zien: B zwakjes, C, D en F duidelijk, en E gemaskeerd door de fabricage bij daglicht maar even goed ademend.

Begrippen gedefinieerd in dit hoofdstuk

Bekijk alle 479 begrippen in de begrippenlijst