Залежність процесу фотосинтезу від умов зовнішнього середовища

Ефект Варбурга виявляється не у всіх рослин, у ряду рослин аридных пустель виявлений «антиефект Варбурга» -- придушення фотосинтезу низькими концентраціями кисню (1 % О2) (А. Т. Мокроносов, 1981, 1983). Дослідження показали, що позитивний або негативний вплив 02 на фотосинтез залежить від співвідношення в листі фототрофных і гетеротрофных тканин. У рослин, де фототрофные тканини складають велику частину об'єму листа, при низькому змісті кисню виявляється посилення фотосинтезу. У рослин, що містять велику частку гетеротрофных тканин, в цих умовах виявляється «антиефект Варбурга» -- придушення фотосинтезу в безкисневому середовищі . Це протилежна дія низьких концентрацій кисню обумовлена складною взаємодією фотосинтезу, фотодихання і темнового дихання в клітках листа різного типу (фототрофных, гетеротрофных). [10; з. 77]

У С3-растеній при природному співвідношенні 02 і С02 (21 і 0,03 %) частка фотодихання складає 20 -- 30% від швидкості фотосинтетичного карбоксилювання.

2.7 Результати досліджень впливу добових і сезонних ритмів фотосинтезу

Дослідження фотосинтеза рослин природних наземних екосистем були початі в першій четверги XX ст. роботами Ст. Н. Любіменко, С. П. Костичева і ін. Чинники зовнішнього середовища, розглянуті раніше, діють спільно і в різних поєднаннях. Проте вирішальну роль грають світло, температура і водний режим.

Зі сходом сонця інтенсивність фотосинтезу зростає разом з освітленістю, досягаючи максимальних значень в 9--12 ч (мал. 8). Подальший характер процесу определяется ступенем оводненности листя, температурою воздуха і інтенсивністю сонячного світла. У полуденний годинник інтенсивність фотосинтезу не збільшується: вона може залишатися приблизно на рівні уранішнього максимуму (у нежаркие, хмарні дні) або декілька знижуватися, але тоді до 16--17 ч спостерігається повторне посилення процесу. Інтенсивность фотосинтезу падає після 22 ч із заходом сонця.

Ріс.8

Денна депресія фотосинтезу (якщо має місце) связана з порушеннями в діяльності фотосинтетичного аппарата і відтоку ассимилятов при перегріві, оскільки температура листя в цей період може перевищувати температуру повітря на 5-10°С. Якщо втрати води тканинами великі і спостерігається посилення фотодихання, то устьица в цей час закриваються.

Сезонні зміни фотосинтезу, вивчені О. Ст. Заленським у рослин пустель і в умовах Арктики, показали, що у пустинних рослин вони залежать від особливостей онтогенеза, а у ефемерів з коротким вегетаційним періодом максимальні інтенсивності фотосинтезу спостерігаються в конце березня -- середині квітня і співпадають з початком плодоношения. У рослин, що закінчують активну вегетацію на початку літа, сезонний максимум фотосинтезу наголошується перед настанням літнього спокою. У тривало вегетируюших дерев і чагарників сезонний максимум реєструється на самому початку жаркого і сухого періоду. До осені интенсивность фотосинтезу поступово знижується. У арктичних рослин сезонні зміни фотосинтезу виявляються в снижении його інтенсивності на початку і в кінці періоду вегетації, коли рослини часто схильні до дії заморозків. Максимум фотосинтезу наголошується в найбільш благоприятный період полярного літа.

Виводи

Під екологією фотосинтезу розуміють залежність продуктивності фотосинтезу від чинників зовнішнього середовища: інтенсивності і якості світла, концентрації Со2, температури, водного режиму тканин листа, мінерального живлення і ін.

Фотосинтез рослин значно змінюється, оскільки на нього впливає комплекс часто взаємодіючих зовнішніх і внутрішніх чинників. Деякі чинники, такі, як світло і Со2, роблять прямий вплив на фотосинтез, інші (наприклад, вода і мінеральні речовини) нерідко діють побічно. Протягом дня обмежує може бути спочатку один, а потім інший чинник. Наприклад, вранці фотосинтез, часто корелює з інтенсивністю світла, а в пізніший годинник дня його обмежує водний стрес листя, що впливає на ширину устьичных щілин і поглинання Со2. Спостерігається також сезонна заміна одного обмежуючого чинника іншим: взимку і весною фотосинтез обмежує температура, влітку - устьичное опір, двоокис вуглецю і світло.

Особливості фотосинтетичної діяльності зелених частин рослин залежать від непостійності зовнішніх умов, в яких виростають культури, і безперервних вікових змін в рослинах.

У достатньо сприятливих для зростання умовах навколишнього середовища листя рослин фотосинтезируют безперервно протягом світлого часу доби. Інтенсивність же процесу зазнає за цей час істотні коливання: наростання і зниження.

Нерівномірність фотосинтезу зберігається навіть тоді, коли умови зовнішнього середовища можуть бути стабільними протягом всього періоду вирощування різних культур. Добовий хід фотосинтезу підкоряється ритмам, закріпленим спадковістю рослинного вигляду.

Тимчасова гнучкість процесу фотосинтезу виявляється не тільки в зміні інтенсивності, але і в його якісній спрямованості. Зміни протягом дня фізіологічної діяльності листя, фотосинтетичної активності, загальній спрямованості утворення вуглеводних і білкових продуктів створюють основу добових ритмів життєдіяльності рослин.

Зазвичай складовими частинами процесу фотосинтезу вважаються енергія світлових променів, що поглинається листям з повітря вуглекислий газ і що поставляються з кореневих систем вода і елементи живлення.

Інтенсивність фотосинтезу може бути однаковою при різних рівнях світла і температури повітря.

При низьких інтенсивностях світла, невисокий рівень фотосинтезу компенсується посиленим зростанням поверхні листя.

Фотосинтез сильно залежить від стану і роботи устьичных кліток листа. Є майже пряма залежність між ступенем відкриття устьиц і величиною фотосинтезу . При зайвій освітленості і пов'язаних з цим нагрівом тканин листа і порушенням його водопостачання, устьица закриваються. А при широко відкритих устьицах у листя в тіні фотосинтез обмежується рівнем світла.

Фотосинтез тісно пов'язаний з водним режимом рослин. З припиненням транспірування відразу припиняється і фотосинтез. Виявляється також, що для оптимальної фотосинтетичної діяльності листя не потрібне повне насичення їх тканин водою, а невеликий дефіцит у розмірі 5-20 % від повного насичення вологою не шкодить процесу. Припинення фотосинтезу може відбуватися тільки при половинному влагонасыщении листя.

У числі чинників, що визначають інтенсивність фотосинтезу, знаходиться мінеральне живлення рослин. При припиненні по тих або інших причинах поглинання корінням живильних елементів, вже через півгодини фотосинтез істотно ослабляється.

Окремі елементи так чи інакше впливають на фотосинтетичну діяльність культур. До складу хлорофілу входять азот, магній, залізо, сіра; у освіті його беруть участь молібден, цинк; марганець підвищує інтенсивність, знижує денну депресію фотосинтезу, підсилює відтік утворюваних органічних речовин; кобальт зменшує розпад хлорофілу в темноті; мідь попереджає руйнування хлорофілу в несприятливих для рослин умовах; кількість хлорофілу зростає від калія; процесу фотосинтезу допомагає ванадій.

Від умов живлення рослини сильно залежать при зниженій освітленості. Тут головну роль грає наявність доступного азоту в грунті. Поліпшення рівня живлення азотом негайно підвищує інтенсивність фотосинтезу.

Від сприятливого фотосинтезу залежить, у свою чергу, перетворення з'єднань азоту в рослинах, наприклад, первинний етап синтезу білка - відновлення нітратів.

У прямій залежності від азоту знаходиться вміст хлорофілу в листі і розміри їх поверхонь. Недолік азоту в рослинах пригнічує фотосинтез сильніше, ніж брак інших живильних елементів.

Вуглецеве живлення листа рослини через поглинання з повітря вуглекислого газу, поєднуючись з живленням азотним з грунту, є основним чинником, що забезпечує гармонійне зростання, високий урожай і стійкість до несприятливих умов.

Фотосинтез можливий навіть при таких температурах повітря, коли зупиняється зростання рослини. В цьому випадку утворювані органічні речовини поступають в запас.

Нас фотосинтез рослин впливають основні чинники зовнішнього середовища, хоча в природі вони діють на рослину одночасно, і продуктивність рослини є інтегральною функцією сумісної дії ряду екологічних чинників .

Вплив чинників зовнішнього середовища і адаптації до них рослин дуже істотні для рослинництва.

Список використаної літератури

1. Блукет н.А. Ботаніка з основами фізіології рослин (теоретичний і практичний курс) /Н.А. Букет. - М.: Колос, 1975.- 608с.

2. Дмітрієва Г.А.Фізіология рослин Підручник /Г.А. Дмітрієва Вл. В.Кузнецов, В.В. Ковалів.-М.: Вища школа, 2006.- 437с.

3. Максимов н.А. Короткий курс фізіології рослин /Н.А.Максимов.- М.:Сельхозгиз, 1958.- 427с.

4. Медведев с.С. Фізіологія рослин. Підручник / С.С. Медведев. - Спб.: Видавництво Санкт-петербурзького університету, 2004.- 336с.

5. Овчинников н.Н. Фотосинтез / Н.Н. Овчинникова. - М: Освіта, 1972.- 344с.

6. Польовой в.В. Фізіологія рослин: Підручник / В.В. Польовий.. - М.: Висш. шк., 1989. - 464 з.

7. Рубін б.А. Біохімія і фізіологія фотосинтезу / Б.А. Рубін, В.Ф. Гавріленко.- М.: Вища школа, 1977.- 328с.

8. Рубін б.А. Курс фізіології рослин / Б.А. Рубін.- М. Висшая школа, 1976.- 475с.

9. Фізіологія рослин : Підручник / Н. Д. Алехина і ін. ; під ред. І. П. Ермакова. - М. : Академія, 2005. - 640 з.

10. Якушкина н.І. Фізіологія рослин / Н.І. Якушина.- М.: Освіта, 1993.- 376с.

Размещено на Allbest.ru