Intensitatea procesului de fotosinteză poate fi exprimată în următoarele unități: în miligrame de CO2. asimilate 1 dm 2 foi pe oră; în mililitri de O2. alocat 1 dm 2 foi pe oră; în miligrame de materie uscată, s-au acumulat 1 dm 2 foi pe oră.
La interpretarea datelor obținute prin orice metodă, trebuie avut în vedere că, în lumina plantei, nu numai fotosinteza, ci și respirația. În acest sens, toate măsurate prin această sau acea metodă sunt rezultatul a două procese direct opuse sau diferența dintre indicatorii proceselor de fotosinteză și respirație. Aceasta este o fotosinteză vizibilă. De exemplu, schimbarea observată în conținutul de CO2 este diferența dintre cantitatea pe care o absoarbe în procesul de fotosinteză și cea pe care ați împărțit-o în procesul de respirație. Pentru a trece la adevărata valoare a fotosintezei, în toate cazurile este necesară introducerea unei corecții care să ia în considerare intensitatea procesului de respirație.
Influența condițiilor externe asupra intensității procesului de fotosinteză
Creșterea intensității iluminării afectează procesul de fotosinteză, diferența depinzând de tipul de plantă și de puterea altor factori. Plantele în procesul de dezvoltare istorică s-au adaptat la creșterea în diferite condiții de iluminare. Pe această bază, plantele sunt împărțite în grupuri: iubitoare de lumină, toleranță la umbră și iubitor de umbre. Aceste grupuri ecologice sunt caracterizate de o serie de trăsături anatomice și fiziologice. Acestea diferă în ceea ce privește conținutul și compoziția pigmenților.
Pentru fotosinteză, ca și pentru orice proces care implică reacția pho-tohimicheskie, caracterizat printr-un prag inferior-illum intrafamilial la care abia începe (aproximativ o lumânare la o distanță de 1 m). În general, dependența de fotosinteză a intensității iluminării poate fi exprimată printr-o curbă logaritmică. IniĠial crește intensitatea iluminării duce la (zona maximă de efect)-țional pentru a spori propor fotosinteză. Odată cu creșterea în continuare a intensității luminii pro fotosintezei continuă să crească, dar mai lent (zona de efect atenuat) și, în cele din urmă, crește intensitatea luminii, iar fotosinteza nu este schimbat (zona lipsa efectului - platou). Panta curbelor care arată dependența fotosinteză de intensitatea luminii este diferită pentru diferite plante. Există plante în care fotosinteza crește până la iluminare prin lumina directă a soarelui. Cu toate acestea, pentru multe plante crește intensitatea luminii de mai mult de 50% din lumina directă a soarelui este deja redundantă-l. Acest lucru se datorează faptului că randamentul final de-ing produk fotosinteza depinde de viteza luminii nu este atât de mult cât de multe reacții de tempo. Între timp, intensitatea iluminării afectează viteza numai a reacțiilor ușoare. Prin urmare, pentru a intensității luminii influențate după detectarea de nivel determinat, este necesară pentru a crește viteza reacțiilor întunecate. La rândul său, reacțiile întunecate ale ratei de fotosinteză depinde în mare măsură conținutul de dioxid de carbon și de temperatură. Cu temperatura a crescut-sheniem sau cu o creștere a conținutului de dioxid de carbon op-optimality iluminarii variază în sus.
În condiții naturale, datorită umbririi reciproce, doar o mică parte din energia solară cade pe frunzele inferioare. Astfel, într-o plantare densă a plantelor wiki în stadiul de înflorire, intensitatea luminii din stratul de pământ apropiat este de numai 3% din lumina naturală totală. Deseori, frunzele inferioare sunt iluminate de lumina apropiată de punctul de compensare. Astfel, în culturi, intensitatea totală a fotosintezei tuturor frunzelor de plante poate crește până la un nivel corespunzător intensității totale a luminii solare.
La o intensitate foarte mare a luminii, care se încadrează direct pe frunze, poate exista o depresie a fotosintezei. În stadiile inițiale ale depresiei cauzate de intensitatea intensă a luminii, cloro-straturile se deplasează la pereții laterali ai celulei (fototaxa). Cu o creștere suplimentară a iluminării, intensitatea fotosintezei poate fi redusă drastic. Cauza depresiei fotosintezei prin lumină puternică este supraîncălzirea și perturbarea echilibrului apei. Este posibil ca în exces de lumina strălucitoare să apară un exces de molecule de clorofil excitat, energia căreia este folosită pentru oxidarea unor enzime necesare pentru desfășurarea normală a procesului de fotosinteză.
Coeficient de utilizare a energiei solare
Într-o zi clară și însorită, aproximativ 30 168 kJ picături pe 1 dm 2 de suprafață a frunzei pe oră. Din această cantitate, aproximativ 75% sau 22,626 kJ sunt absorbite, 25% din energia incidentă trece prin tablă și se reflectă din ea. Pe baza cantității de substanță uscată acumulată de foaie pentru o anumită perioadă de timp, cantitatea de energie stocată a fost calculată și comparată cu suma pe care o primește foaia. Conform datelor obținute, eficiența fotosintezei a fost de 2,6%. Este chiar mai simplu să abordăm calculul cantității de interes pentru noi. Astfel, o plantă de kukuruzi acumulează, în medie, 18,3 g materie uscată pe zi. Se poate presupune că toată această substanță este amidon. Valoarea calorică a 1 g de amidon va fi de 17,6 kJ. În consecință, profitul energetic zilnic va fi (18.3X17.6) 322 kJ. La o densitate de 1 hectar de 15 mii de plante, câmpul în 1 ha pe zi acumulează 4830651 kJ și primește 209 500 000 kJ pe zi. Astfel, utilizarea energiei este de 2,3%.
În consecință, calculele arată că eficiența procesului de fotosinteză în condiții naturale este neglijabilă. Sarcina creșterii eficienței utilizării energiei solare este una dintre cele mai importante în fiziologia plantelor. Această sarcină este destul de reală, deoarece, teoretic, eficiența procesului de fotosinteză poate ajunge la o valoare mult mai mare.
Efectul temperaturii asupra fotosintezei depinde de intensitatea iluminării. La o iluminare scăzută, fotosinteza nu depinde de temperatură (Q10 = 1). Acest lucru se datorează faptului că, în condiții de iluminare scăzută, intensitatea fotosintezei este limitată de viteza reacțiilor fotochimice ușoare. Dimpotrivă, cu o iluminare ridicată, viteza de fotosinteză este determinată de cursul reacțiilor întunecate, iar în acest caz efectul temperaturii este foarte clar manifestat. Coeficientul de temperatură Q10 poate fi de aproximativ două. Deci, pentru floarea soarelui, o creștere a temperaturii în intervalul de la 9 la 19 ° C crește intensitatea fotosintezei de 2,5 ori. Limitele de temperatură în care sunt posibile procesele de fosfosinteză sunt diferite pentru diferitele plante. Temperatura minimă pentru fotosinteza plantelor din banda mijlocie este de aproximativ 0 ° C, pentru plantele tropicale de 5-10 ° C. Există date că plantele polare pot efectua fotosinteza la temperaturi sub 0 ° C. Temperatura optimă a fotosintezei pentru majoritatea plantelor este de aproximativ 30-33 ° C. La temperaturi de peste 30-33 ° C, intensitatea fotosintezei scade brusc. Acest lucru se datorează faptului că dependența procesului de fotosinteză de temperatură este rezultatul proceselor opuse. Astfel, o creștere a temperaturii crește rata reacțiilor întunecate ale fotosintezei. Simultan, la o temperatură de 25-30 ° C, are loc procesul de inactivare a cloroplastelor. Creșterea temperaturii poate provoca, de asemenea, închiderea spațiului stomatal.
Influența conținutului de CO2 în aer
În legătură cu creșterea de mai sus a CO2 în aerul NE-doresc să creeze una dintre cele mai importante moduri de a crește intensitatea foto-sinteză și, în consecință, acumularea de substanță uscată a plantelor. Cu toate acestea, în domeniu, reglementarea conținutului de CO2 este împiedicată. O parte din acest lucru poate fi obținut prin aplicarea îngrășămintelor sau a altor îngrășăminte organice (mulcirea) superficial. O creștere a conținutului de CO2 în solul închis este mai ușor de realizat. În acest caz, îngrășămintele cu CO2 dau rezultate bune și ar trebui utilizate pe scară largă. Plantele diferite folosesc aceleași concentrații de CO2 inegal. Plantele care au fotosinteză urmeaza „C-4“ calea (porumb), au o mare capacitate de a se lega de CO2 datorită mare suprafață activă enzimă fosfoenolpiruvat carboxilază.
Influența alimentării cu apă
deficit de apă mică (5-15%) în celulele de frunze se dovedește a-Vaeth efect benefic asupra ratei de fotosinteză. Cu o saturație completă a celulelor din frunze, fotosinteza scade. Acest lucru poate fi parțial datorită faptului că la celule complete de saturație mezofil trailing celule stomatal sunt oarecum stoarse, sloturi stomatal nu poate deschide (mișcare gidropassivnye). Cu toate acestea, nu doar asta. Obezvozhivanie_listev mici efect benefic-yatno asupra procesului de fotosinteză, și indiferent de gradul de împăcării deschis stomatelor. O creștere a deficitului de apă cu mai mult de 15-20% duce la o scădere semnificativă a intensității fotosintezei. Acest lucru se datorează în principal stomatelor close-Thieme (mișcare gidroaktivnye), ceea ce reduce drastic DIF-fuziune a CO2 în foaie. În plus, acest lucru determină o reducere a transpirației, ca urmare, temperatura frunzelor crește. Între timp, creșterea temperaturii peste 30 ° C determină o scădere a fotosintezei. În final, deshidratarea afectează conformația și urmează secvența, și activitatea enzimelor implicate în fotosinteză fază-povoy.
Furnizarea de oxigen și intensitatea fotosintezei
În ciuda faptului că oxigenul este unul dintre produsele procesului de fotosinteză, în condițiile anaerobiozelor complete procesul de fotosinteză se oprește. Se poate presupune că efectul anaerobiozelor este indirect, datorită inhibării procesului de respirație și acumulării de produse de oxidare incomplete, în special acizi organici. Această ipoteză este confirmată de faptul că efectul dăunător al anaerobiozelor este mai pronunțat într-un mediu acid. O creștere a concentrației de oxigen (până la 25%) inhibă, de asemenea, fotosinteza (efectul Warburg).
Efectul inhibitor al concentrațiilor ridicate de oxigen în foto-sinteză este deosebit de puternic, la o intensitate a luminii ridicată. Aceste observații au condus să acorde o atenție cu privire la caracteristicile procesului de respirație în prezența luminii (fotorespirației). Chimia acestui proces este diferită de respirația obișnuită. Photorespiration - este consumul de oxigen și CO2 lumina de emisie în utilizare pas-em ca substrat produs intermediar al ciclului Calvin. Aparent, format în acidul phosphoglyceric ciclul Calvin în timpul photorespiration oxidat și decarboxilat la acid glicolic și acid glicolic este oxidat la acidul glioksilevoy. Formarea acidului glicolic are loc în cloroplaste, dar nu se acumulează, dar transmis la CCA-pa organite peroxizomi. În peroxizomi, acidul glicolic este transformat în acid glioxilic. Glioksilevaya element pis, la rândul său, este supus aminării și apoi decarboxilare, dioxidul de carbon este eliberat.
Eliberarea CO2 prin fotorespirație poate ajunge la 50% din totalul CO2. asimilat în procesul de fotosinteză. În acest sens, se poate argumenta că o scădere a intensității fotorespirației ar trebui să conducă la o creștere a productivității plantelor. Astfel, formele mutante ale tancului, care nu au capacitatea de a forma acid glicolic, se caracterizează printr-o acumulare crescută de substanță uscată. Există dovezi că o ușoară scădere a conținutului de oxigen din atmosferă afectează favorabil ratele de acumulare a materiei uscate prin muguri. Porumbul și alte plante care efectuează fotosinteza de-a lungul căii "S-4" nu fac fotografii. Nu este exclus faptul că acest tip de schimb contribuie la creșterea productivității acestor plante.
Efectul nutriției minerale
Efectul potasiului asupra fotosintezei este multifactor. Cu o lipsă de potasiu, intensitatea fotosintezei scade deja după o scurtă perioadă de timp. Potasiul poate afecta în mod indirect fotosinteza, creșterea Th-cut în hidratarea citoplasma accelerarea fluxului de asimilatelor din frunze, creșterea gradului de deschidere a stomatelor. În același timp, există un efect direct al potasiului, deoarece activează procesele de fosforilare.
O valoare foarte mare de fosfor pentru fotosinteza. În toate etapele fotosinteză participă compuși fosforilați. Energia luminii se acumulează în legăturile de fosfor.
Recent, sa acordat multă atenție clarificării rolului manganului. Pentru studierea fotosinteza tulpina chlorella care poate crește în întuneric datorită materialului organic finit și expus la lumina, sa demonstrat că manganul este necesară doar în al doilea caz. Pentru acele microorganisme care efectuează procesul de fotoreducție, manganul nu este necesar. Cu toate acestea, lipsa de mangan inhiba dramatic reacția Hill și procesul de fosforilare nonciclice. Toate acestea demonstrează că rolul manganului este determinat de participarea sa la reacțiile de foto-oxidare a apei.
Mulți compuși care funcționează ca purtători, conține fier-RAT (citocromilor, feredoxin) sau cupru (plastocyanin). În mod firesc, cu lipsa acestor elemente, intensitatea phos-tosintezei scade.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: