Тема 8 Эколого-физиологические основы фотосинтеза

Цель: Сформировать понятия о природе света и его действии на вещество, о начальных и конечных продуктах фотосинтеза, расширить показать его биологическую сущность и роль в масштабе биосферы

План:

1 Влияние интенсивности и качества света

2 Влияние максимальных и минимальных концентраций углекислоты

3 Влияние температуры на интенсивность фотосинтеза

4 Влияние оводненности и минерального питания на фотосинтез

1 Влияние интенсивности и качества света. В среднем листья поглощают 80 — 85% энергии фотосинтетически активных лучей солнечного спектра (400 - 700 нм) и 25 % энергии инфракрасных лучей, что составляет около 55% от энергии общей радиации. На фотосинтез расходуется 1,5 — 2 поглощенной энергии (фотосинтетически активная радиация ФАР)

Зависимость скорости фотосинтеза от интенсивности света имеет форму логарифмической кривой (рис. Прямая зависимость скорости процесса от притока энергии наблюдается только при низких интенсивностях света. <1 синтез начинается при очень слабом освещении. Впервые было показано А. С. Фаминцыным в 1880 г. на установке искусственным освещением. Света керосиновой лампы оказалось достаточно для начала фотосинтеза и образовании крахмала в растительных клетках. У многих светолюбивых растений максимальная (100%) интенсивность фотосинтеза на дается при освещенности, достигающей половины от по солнечной, которая, таким образом, является насыщающей. Дальнейшее возрастание освещенности не увеличивает синтез и затем снижает его.

У растений, осуществляющих С₃–путь фотосинтеза, насыщение происходит при более низкой интенсивности света, чем у растений с С₄ –путем превращения углерода, высокая фотосинтезирующая активность которых проявляется только при высоком уровне освещенности.

Помимо интенсивности для процесса фотосинтеза важен и качественный состав света. Скорость фотосинтеза в разных участках спектра, выравненных по количеству энергии, не одна и та же. Наиболее высока интенсивность фотосинтеза в красных лучах.

Растения, выращенные на синем и красном свету, существен­но различаются по составу продуктов фотосинтеза. По дан­ным Н.П. Воскресенской (1965), при выравнивании синего и красного света по квантам, т. е. при одинаковых для фото­химической стадии фотосинтеза условиях освещения, синий свет уже через несколько секунд экспозиции активирует включение ¹⁴С в неуглеводные продукты — амино- и органические кислоты, главным образом в аланин, аспартат, малат, цитрат, и в более поздние сроки (через минуты) — во фракцию белков, а красный свет при коротких экспозициях — во фракцию раство­римых углеводов и при минутных экспозициях — в крахмал. Таким образом, на синем свету по сравнению с красным светом в листьях дополнительно образуются неуглеводные продукты. Эти различия в метаболизме углерода при действии света разного качества обнаружены у целых растений с С₃- и С₄-путями ассимиляции СО₂, у зеленых и красных водо­рослей; они сохраняются при различных концентрациях СО₂ и неодинаковой интенсивности света. Но у изолированных хлоропластов различий в образовании крахмала на синем и красном свету не обнаружено. Полагают, что фоторецептором, с деятельностью которого связаны изменения в метаболизме углерода на синем свету у зеленых растений, являют­ся флавины. Скорость фотосинтеза быстро и значительно уве­личивается при добавке небольшого количества (20% от насыщения красного света) синего света к красному. По-видимому, это связано с тем, что фотохимическая стадия фотосинтеза регулируется синим светом.