6. Фотосинтез і врожай

У нормальних умовах величина господарських урожаїв тісно пов’язана з біологічними врожаями, що являють собою суму добових приростів сухої загальної біомаси на 1 га посіву протягом вегетаційного періоду. Звичайно розміри добових приростів сухої маси врожаю коливаються від нуля (на початку і наприкінці вегетаційного періоду або за несприятливих умов) до 150-300 і навіть 500 кг на 1 га (при найбільшому розвитку листя і в сприятливі для фотосинтезу періоди вегетації). У посівах, що перебувають у різних умовах, площа листків може збільшуватися з різною швидкістю. Через різну тривалість вегетаційних періодів у різних рослин період «роботи» листків також різний. Щодо цього відмінність посівів можна характеризувати поняттям «фотосинтетичний потенціал посіву», що виражається сумою площ листків (у м²) на 1 га за добу протягом вегетаційного періоду. Цей показник коливається у рослин помірної зони в межах 50-500 м² на 1 м². У формуванні врожаю важливою є продуктивність фотосинтетичної дії 1 м² площі листків. Вона може коливатись від 4 до 6 г вуглекислого газу за 1 шд при добрих умовах і спадати до часток грама при поганих. Звичайно інтенсивність фотосинтетичної роботи листків характеризується показником чистої продуктивності фотосинтезу, що складається з кількості загальної суми біомаси, утвореної рослиною протягом доби в розрахунку на 1 м² листкової поверхні. Цей показник за вегетаційний період коливається від нуля і навіть від’ємних значень до 15—18 г на 1 м² за добу.

Формування врожаю — процес не тільки кількісний, а й якісний. У ньому весь час змінюється живлення, співвідношення між різними його видами, використання речовин, що утворюються в процесі живлення. Спершу переважає ріст вегетативних органів, а потім запасаючих і репродуктивних. При інтенсивному загальному рості і при великій масі біологічного врожаю можна мати і дуже високі, і низькі, і навіть мізерні господарські врожаї. А тому важливо, щоб у відповідні періоди росту розподіл утворюваних і накопичуваних поживних речовин і асимілятів був найбільш сприятливим для формування не тільки загального біологічного, а й господарського врожаю. Для цього треба всі агротехнічні заходи (внесення добрив, поливання, обробіток) спрямувати на підтримання оптимальних умов, які б забезпечили найкращий ріст фотосинтетичного апарату — площі листків; найбільшу тривалість активної роботи листків протягом кожної доби вегетаційного періоду; найвищу інтенсивність фотосинтезу і сум денного засвоєння вуглекислого газу; високу чисту продуктивність фотосинтезу і високі добові прирости сухої речовини; найбільш високий коефіцієнт господарської ефективності фотосинтезу, що виражається відношенням маси господарської частини врожаю до маси біологічного врожаю.

7. Дихання рослин значення дихання в житті рослин

Дихання є дуже важливим фізіологічним процесом, під час якого відбувається виділення енергії, необхідної для нормального функціонування рослин, а також утворення ряду органічних сполук, потрібних для синтезу компонентів клітини.

Інтенсивність дихання і характер його окислювальної системи зумовлюються систематичними і екологічними групами. Найвища інтенсивність дихання у бактерій і грибів, а також у клітин твірної меристеми коренів вищих рослин.

Дихання залежить від екологічних умов росту рослини. У світловитривалих рослин воно інтенсивніше, ніж у тіневитривалих. Підвищена інтенсивність дихання властива також арктичним рослинам, особливо при низьких темпера­турах. Крім того, їм властива підвищена метаболічна активність у зв’язку з перебігом всього циклу розвитку за короткий період вегетації. Це також стосується високогірних рослин, які адаптувалися до низького парціального кисневого тиску. Ця особливість притаманна і тваринам високогірних районів. У них дуже збільшена кількість крові в організмі і вміст у ній еритроцитів. Знижена інтенсивність дихання властива сукулентам через масивність тканин, поверхня яких, вкрита товстим шаром кутикули, мало проникна для газів.

Структура тканин та їхня біохімічна активність помітно змінюються з віком, що позначається на ступені дихального процесу. Інтенсивність дихання сухого насіння дуже слабка, але після намочування різко активізується, що пов’язано з утворенням у зоні росту нових меристематичних клітин. Через кілька днів після проростання дихання досягає максимуму, а потім спадає внаслідок старіння цито­плазми новоутворених клітин і зменшення відносного значення меристематичних клітин. У багатьох видів рослин виявлено посилене дихання у старіючих листків (жита, сорго, вівса) внаслідок відмирання клітин, незбалансованості окислення субстратів дихання, що веде до тимчасового посилення поглинання кисню та виділення вуглекислого газу. В період цвітіння рослина дихає інтенсивно, особливо її репродуктивні органи (тичинки, маточка). При дозріванні активність дихання спадає, особливо наприкінці повної спілості, що супроводжується висиханням зерна. Зниження дихання триває і в період післязбирального до­зрівання, пов’язаного водночас із підвищенням схожості й енергії проростання зерна.

Ритмічність дихання рослин спостерігається не тільки в онтогенезі, а й протягом доби. Опівдні дихання в листків цукрових буряків максимальне, опівночі — мінімальне. Це результат філогенетичного пристосування до закономірної зміни зовнішніх умов. Зміна дихання в онтогенезі має не тільки кількісний, а й якісний характер. У молодих тканинах (пшениця, рицина, соняшники, помідори) переважає гліколітичний шлях окислення глюкози (анаеробний), а в старіючих — гексозомонофосфатний. Провідна роль в акти­вації молекулярного кисню при проростанні належить ци- тохромоксидазі, а потім із ростом проростка переходить до флавопротеїнових оксидаз. Під час утворення насіння на перше місце знов виходять цитохромоксидази. Отже, зміни в інтенсивності і характері дихання протягом онтогенезу рослини тісно пов’язані з особливостями обміну речовин у рослині залежно від філогенетичного розвитку і екологічної групи.