доклад по теме фотосинтеза. Интенсивность
 Скачать 0.98 Mb.
|
|
Интенсивность света оказывает большое влияние на процесс фотосинтеза. С повышением интенсивности света ускоряется и фотосинтез, но прямой пропорциональной зависимости между интенсивностью света и фотосинтезом не наблюдается. Зависимость фотосинтеза от количества света будет у разных растений неодинакова.  По отношению к интенсивности света растения разделяют на две группы: Светолюбивые (рисунок – 1) и теневыносливые (рисунок - 2).  Рисунок - 1 Рисунок - 2 Первые хорошо растут на открытых местах, при ярком свете, вторые в тени. Эти растения отличаются и по интенсивности фотосинтеза: У светолюбивых растений фотосинтез возрастает при увеличении освещения, у теневыносливых остается на одном уровне. У теневыносливых растений максимальный фотосинтез протекает при меньшей освещенности по сравнению со светолюбивыми. Светолюбивые и теневыносливые растения различаются как по анатомическому строению, так и по физиологическим признакам. Листья светолюбивых растений имеют более толстую листовую пластинку, хорошо развитый мезофилл, несколько слоев столбчатой паренхимы, более толстый слой кутикулы, больше устьиц и большее количество проводящих пучков. Клетки у них мелкие, хлоропласты тоже. Кроме того, они содержат меньше хлорофилла, чем теневыносливые растения. У теневыносливых растений листовая пластинка тонкая, один слой столбчатой паренхимы, сеть жилок слабо развита, устьиц немного. Клетки этих растений крупные, хлоропласты тоже. Все особенности в строении листьев у светолюбивых растении имеют приспособительный характер. Большое количество устьиц, хорошая проводящая система и повышенная транспирация не позволяют листьям перегреваться на ярком свету и способствуют быстрой подаче к ним воды. Особенности строения листьев у теневыносливых растений вполне обеспечивают их нормальный рост при относительно слабом освещении. Большое количество хлорофилла дает возможность теневыносливым растениям осуществлять процесс фотосинтеза при малой интенсивности света. Если же теневыносливые растения перенести на яркий свет, то они быстро погибают, так как высокое содержание хлорофилла приводит к большому поглощению света, в результате чего резко возрастает транспирация, однако из-за слабо развитой проводящей системы вода в листья поступает медленно. Светолюбивые и теневыносливые растения отличаются и по положению компенсационной точки, т. е. той интенсивности света, при которой образование органического вещества при фотосинтезе равно его трате на дыхание. Теневыносливые растения характеризуются низкой интенсивностью дыхания и повышенной интенсивностью фотосинтеза при слабой освещенности, поэтому точка компенсации у них расположена ниже. Накопление органического вещества у этих растений идет при низкой интенсивности света, при которой у светолюбивых растений вследствие интенсивного дыхания еще не наступила точка компенсации. Светолюбивые и теневыносливые растений изменяется в зависимости от места произрастания растений. Изменение светолюбивые растений в связи с географической широтой зависит не только от света, но и от температуры и водоснабжения. Листья растения хорошо приспосабливаются к условиям освещения. В кроне дерева всегда есть листья светового типа, расположенные на периферии, и листья теневого типа, находящиеся на ее затененной стороне. Растения можно выращивать при искусственном освещении, используя электрический свет. Однако в этом случае они приобретают признаки этиоляции. Электрический свет имеет недостаточное количество сине-фиолетовых лучей, влияющих на формообразовательные процессы. Помимо интенсивности существенное значение для фотосинтеза имеет спектральный состав света. Основные закономерности действия на фотосинтез лучей разных длин волн были установлены К. А. Тимирязевым. Дальнейшие исследования показали, что интенсивность фотосинтеза в участках спектра, выровненных по количеству энергии, различна: наиболее высокая интенсивность фотосинтеза отмечена в красных лучах. Спектр действия фотосинтеза при выровненном числе квантов имеет два четко выраженных максимума, в красной и синей части спектра, аналогичных максимумам поглощения хлорофилла. Следовательно, красные и синие лучи наиболее эффективны в фотосинтезе. Анализ кривой квантового выхода фотосинтеза в зависимости от длины волны показывает, что он имеет близкие значения в диапазоне длин волн 580 - 680 нм. В сине-фиолетовой части спектра 400 - 490 нм, поглощаемой наряду с хлорофиллами также и каротиноидами, квантовый выход снижается до 0,06, что связывают с менее продуктивным использованием энергии, поглощаемой каротиноидами. В дальней красной области спектра более 680 нм наблюдается резкое снижение квантового выхода. Явление «красного падения» фотосинтеза и последующие опыты Р. Эмерсона, показавшие усиление фотосинтеза при дополнительном освещении коротковолновым светом «эффект усиления», привели к одному из фундаментальных положений современного фотосинтеза о последовательном функционировании двух фотосистем. Качество света, как показали многолетние исследования Н. П. Воскресенской 1965-1989, оказывает сложное и разностороннее влияние на фотосинтез. Синий свет по сравнению с красным оказывает специфическое действие на фотосинтетический аппарат растений. На синем свету более активна общая ассимиляция С02, что обусловлено активирующим действием синего света на процессы электронного транспорта и на реакции углеродного цикла. В системе, где донором электронов служила вода, синий свет повышал активность фотовосстановления НАДФ+ почти в два раза по сравнению с активностью этой реакции у растений на красном свету. Спектральный состав света определяет состав продуктов, синтезируемых при фотосинтезе. На синем свету преимущественно синтезируются органические кислоты и аминокислоты, а позднее белки, тогда как красный свет индуцировал синтез растворимых углеводов, а со временем крахмала. Отмечено регулирующее действие синего света на активность ферментов фотосинтетического превращения углерода. У растений выращенных на синем свету, обнаружена более высокая активность РуБФ-карбоксилазы, глицеральдегидфосфатдегидрогеназы, гликолатоксидазы, глиоксилатаминотрансферазы. Отмеченные в работе изменения активности ферментов связаны с активирующим действием синего света на синтез белков. Для светокультуры растений необходимо знание теоретических основ и методов выращивания растений с помощью искусственного облучения. Источниками излучения в светокультуре растений служат электрические лампы различных типов. Необходимо, чтобы в их спектре были все участки видимого излучения с преобладанием красных, зеленых, синих и фиолетовых лучей, а также небольшая доля длинного ультрафиолетового и короткого инфракрасного света. Известно различное действие красного, синего или зеленого света на морфогенетические и метаболические процессы растений. В растениях, выращенных под красным или синим светом, обнаруживаются изменения метаболизма углерода, происходящие уже за секундные экспозиции. При этом синий свет активирует включение СО2 в амино и органические кислоты, а красный в углеводы и в особенности крахмал. Приводятся данные, что для выращивания растений в закрытом грунте наиболее эффективным является следующее соотношение отдельных участков спектра в излучении ламп: 25-30 % в синей области 380-490 нм, 20 % в зеленой 490-590 нм и 50 % - в красной 600-700 нм, которое обеспечивает оптимальные условия развития аппарата фотосинтеза, рост, морфогенез и продуктивность растений (Рисунок – 3).  (Рисунок – 3) |