контрольная по Ботанике. Ботаника. Контрольная работа 2
 Скачать 495.02 Kb.
|
22. Суточный ход фотосинтеза, зависимость его от возраста дерева. Связь фотосинтеза с урожаем. Оптимальные условия, необходимые для фотосинтеза.Ранним утром светлого безоблачного теплого дня фотосинтез идет слабо вследствие небольшой интенсивности света и низкой температуры, несмотря на высокую влажность листьев и высокую концентрацию двуокиси углерода в межклетниках листьев. При повышении интенсивности света, нагревании воздуха устьица открываются, нетто-фотосинтез начинает быстро увеличиваться и может достичь максимума до полудня. Часто вслед за максимумом наступает полуденное понижение, которое может быть небольшим или резким. Полуденная депрессия нередко сменяется новым повышением фотосинтеза в более поздние послеполуденные часы, а затем окончательно снижается. Наблюдается это, как правило, ранним вечером вслед за уменьшением интенсивности света и температуры. Вследствие изменений условий внешней среды в разные дни и в пределах одного дня дневной ход фотосинтеза часто значительно отклоняется от описанного выше. Большинство дневных изменений фотосинтеза, за исключением полуденного понижения, хорошо взаимодействуют с изменениями интенсивности света. Например, на открытом пространстве максимум интенсивности фотосинтеза трех видов покрытосеменных наблюдался в полдень и соответствовал максимуму интенсивности общей солнечной радиации. Под пологом леса интенсивность фотосинтеза значительно изменялась в течение дня. При этом наивысшая интенсивность наблюдалась в солнечных бликах. Дневной ход фотосинтеза голосеменных был очень различным в облачные и в солнечные дни. Без затенения в пасмурные или облачные дни типичная картина была такой: интенсивность нетто-фотосинтеза возрастала, достигая максимума около полудня, затем или уменьшалась, или оставалась более или менее постоянной в течение 1-2 ч и попом понижалась. В ясные солнечные дни фотосинтез обычно быстро возрастал, достигал максимума между 9 и 12 ч утра, затем, до поздних послеполуденных часов, понижался. Позднее он вновь усиливался и достигал второго максимума, но значительно более низкого. Причины дневных изменений фотосинтеза. Регуляция дневного хода фотосинтеза под влиянием разнообразных внешних и внутренних факторов очень сложна. Главными из внешних факторов являются, по-видимому, свет, температура, наличие воды, содержание СО2 в воздухе и различные взаимодействия между ними. Внутреннюю регуляцию поглощения СО2 относили за счет разных причин: водного стресса, закрывания устьиц, чрезмерного дыхания, накопления конечных продуктов фотосинтеза и фотоокисления ферментов. Значение отдельных факторов, влияющих на поглощение СО2, нередко изменяется. Например, утром, когда клетки тургесцентны, повышение интенсивности фотосинтеза взаимосвязано с нагреванием воздуха и увеличением интенсивности света. Однако полуденный спад при наивысшей интенсивности света часто происходит, особенно в жаркие дни, вследствие слишком большой потери воды, сопровождаемой закрыванием устьиц. Концентрация хлорофилла в листьях растений не бывает лимитирующим фактором. Однако количество его может уменьшаться с возрастом (при нормальном старении). Сухая масса растений на 90—95% состоит, из органических веществ, источником накопления которых служит фотосинтез, но нельзя считать, что размеры урожая целиком определяются одним лишь этим процессом. Связь между деятельностью фотосинтетического аппарата и урожаем очень сложна и вместе с тем весьма изменчива. Общее количество накопленных органических веществ зависит от соотношения между процессами их синтеза и распада — ассимиляцией и диссимиляцией. Только на дыхание, без которого невозможна жизнедеятельность высшего растения, в среднем расходуется до 15—25% всех продуктов фотосинтеза. Потери на дыхание могут значительно возрастать. При загущенном посеве, например, нижние, а отчасти и средние листья в результате взаимозатенения становятся не столько фотосинтезирующими органами, сколько потребляющими. Значительные потери органических веществ, до 25% от общего их количества, могут вызываться отмиранием и опадением отдельных частей растения (листьев, цветков, корневых волосков и др.), а также корневыми выделениями в почву. Кроме того, величина урожая во многом определяется общим характером ростовых процессов и темпом роста отдельных органов, продолжительностью вегетационного периода и фотосинтетической активностью листьев. Для получения высоких урожаев недостаточно лишь постоянно следить за ходом их формирования по состоянию посевов. Необходимо также целенаправленно изменять процессы, которые лежат в основе продуктивности растений. Детальное изучение влияния внешних и внутренних условий на процесс фотосинтеза раскрывает перед человеком перспективы активного вмешательства и сознательного управления этим процессом, а через него — и ходом формирования урожая. Широкое использование специальных приборов обеспечит в недалеком будущем точный контроль за темпом роста площади листьев, степенью снабжения растений элементами минерального питания и водой, за условиями освещения, температурным режимом и т. д. Вполне вероятно, что приборы можно будет программировать таким образом, чтобы они не только сигнализировали о всевозможных отклонениях от оптимального хода формирования урожая, но и автоматически включали в нужные моменты подкормщики, дождеватели, опрыскиватели и др. Все это вполне осуществимо, особенно при выращивании растений в условиях закрытого грунта — теплицах и оранжереях. В полевых условиях при высоком уровне агротехники высшие растения в среднем дают 15—20 т/га сухой биомассы в год, хотя и это еще далеко не предел. Создавая оптимальный режим фотосинтетической деятельности растений, можно резко повысить их урожайность. Будущее в этом отношении рисуется весьма обнадеживающим. Исключительное значение придается тому, что химический состав одноклеточных водорослей может очень сильно изменяться в зависимости от условий культивирования. Он поддается регулированию, а это открывает возможность получения клеток с нужным химическим составом. Выращивая хлореллу на питательной среде, богатой азотом, можно получать клетки с очень высоким (до 80% и более) содержанием белков; при недостатке азота в среде клетки хлореллы способны накапливать главным образом жиры. Большим преимуществом культуры водорослей является также и то, что для их выращивания можно использовать площади, непригодные для земледелия. Массовое культивирование водорослей в установках под открытым небом — это новый мощный источник получения белков, жиров, углеводов, витаминов и других веществ кормового, пищевого и технического назначения. Большие надежды, возлагающиеся на выращивание водорослей с практическими целями, в ряде случаев уже оправдываются. Общеизвестно значение одноклеточных водорослей для биологической очистки бытовых и промышленных сточных вод, содержащих органические остатки, для повышения производительности прудов, используемых с целью разведения рыбы, а также для повышения плодородия рисовых полей (внесение сине-зеленых азотфиксирующих водорослей в почву). Условия, необходимые для фотосинтеза: Солнечный свет. Солнечная энергия это обязательное условия для протекания фотосинтеза и жизни на планете в целом. Под воздействием лучей светила происходит световая и темная фазы фотосинтеза. Они возбуждают в составе листьев растений электроны хлорофилла, которые влияют на протекание световой фазы фотосинтеза. Углекислый газ (СО2). В атмосферу углекислый газ попадает в процессе дыхания живых существ. Также его выделяют и зеленые растения. СО2 это парниковый газ и большие его концентрации могут вызывать парниковый эффект. Он является важным условием прохождения темной фазы фотосинтеза. Его молекулы проходят полный цикл превращения. В результате растений поглощают газ и «выдают» в атмосферу чистый О2. Еще одна важная роль углекислого газа в том, что он задерживает на планете тепло, из-за чего не бывает низких температур. Вода. Это источник жизни, который учувствует во всех природных процессах. Поэтому, не удивительно, что вода необходима для процесса фотосинтеза. Без нее растения, их клетки и листья не смогли бы выжить и условия для осуществления фотосинтеза не смогли бы создаться. Вода берет активное участие в световой фазе. Ее молекулы способствуют образованию свободного кислорода. Хлорофилл. Кроме того, основным фактором фотосинтеза является зеленый пигмент хлорофилл. Его электроны возбуждаются при влиянии солнечного света и оказывают движение на мембраны тилакоида. Дальше происходит процесс фосфорилизации: создания главного источника в темной фазе фотосинтеза – АТФ. |