41

Фотосинтез Вопросы:

1. ФОТОСИНТЕЗ, ЕГО ЗНАЧЕНИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ 2

1.1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ФОТОСИНТЕЗА 2

2. ЛИСТ КАК ОРГАН ФОТОСИНТЕЗА 4

3. ХЛОРОПЛАСТЫ, ИХ СОСТАВ, СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И ФУНКЦИИ 5

4. ПИГМЕНТЫ ХЛОРОПЛАСТОВ 7

4.1. ХЛОРОФИЛЛЫ 7

4.2. КАРАТИНОИДЫ 8

5. СВЕТОВАЯ ФАЗА ФОТОСИНТЕЗА 9

5.1. ОРГАНИЗАЦИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ПИГМЕНТНЫХ СИСТЕМ 9

5.2. ЦИКЛИЧЕСКОЕ И НЕЦИКЛИЧЕСКОЕ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ 10

6. ТЕМНОВАЯ ФАЗА ФОТОСИНТЕЗА 12

6.1. С3-ПУТЬ ФОТОСИНТЕЗА (цикл КАЛЬВИНА) 13

6.2. С4-ПУТЬ ФОТОСИНТЕЗА (цикл ХЕТЧА И СЛЭКА) 14

6.3. ФОТОСИНТЕЗ ПО ТИПУ ТОЛСТЯНКОВЫХ (САМ-МЕТАБОЛИЗМ) 15

6.4. ФОТОДЫХАНИЕ И МЕТАБОЛИЗМ ГЛИКОЛЕВОЙ КИСЛОТЫ 16

7. ИНТЕНСИВНОСТЬ ФОТОСИНТЕЗА И МЕТОДЫ ЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ 18

8. ЭНДОГЕННЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ФОТОСИНТЕЗА 18

9. ЗАВИСИМОСТЬ ФОТОСИНТЕЗА ОТ ФАКТОРОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ 20

9.1. Интенсивности света 20

9.2. Спектрального состава света 21

9.3. Концентрации СО2 и О2. 22

9.4. Температуры 24

9.5. Водного режима 25

9.6. Света. Фотодыхание 26

9.7. Минерального питания 26

9.8. Болезни растений 27

9.9. Взаимодействие факторов при фотосинтезе 28

10. ПОСЕВЫ И НАСАЖДЕНИЯ КАК ФОТОСИНТЕЗИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ 28

10.1. ИНДЕКС ЛИСТОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ (ИЛП) 28

10.2. ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ 29

10.3. ЧИСТАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ФОТОСИНТЕЗА 30

10.4. РАДИАЦИОННЫЙ РЕЖИМ И СТРУКТУРА ПОСЕВА 31

10.5. ПАРАМЕТРЫ ОПТИМАЛЬНОГО ПОСЕВА 33

10.6. ПУТИ ОПТИМИЗАЦИИ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПОСЕВОВ 34

10.7. ФОТОСИНТЕЗ И УРОЖАЙ 37

11. СВЕТОКУЛЬТУРА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ 38

11.1. ИСТОЧНИКИ ОБЛУЧЕНИЯ 38

11.2. ВЛИЯНИЕ ИСКУССТВЕННОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА АНАТОМО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКУЮ ХАРАКТЕРИСТИКУ РАСТЕНИЙ 40

1. Фотосинтез, его значение и физико-химическая сущность

Фотосинтез - это процесс трансформации поглощенной растениями энергии света в химическую энергию органических соединений. Из СО₂ и воды образуются органические вещества и высво­бождается О₂. Энергия фотосинтеза может быть направлена на различные эндергонические процессы.

Зеленые растения по­средством фотосинтеза обеспечивают космическую связь жизни на Земле с Вселенной и определяют экологическое благополучие биосферы вплоть до возможности существования человеческой цивилизации (К. А. Тимиря­зев и В. И. Вернадский).

ЗНАЧЕНИЕ ФОТОСИНТЕЗА

1. Фотосинтез - источник пищевых ресурсов и полезных ископаемых. Суммарная чистая продуктивность фотосинтеза составляет 7810⁸ т углерода в год, из которых 7 % исполь­зуют на питание, топливо и строительные материалы. В настоящее время потребление ископаемого топлива  сравнялось с образованием биомассы на планете.

2. В процессе фотосинтеза восстанавливаются также нитраты или сульфаты.

3. Фотосинтез - фактор сбалансирован­ности биосферных процессов на Земле, включая постоянство содержания О₂ и СО₂ в атмосфере, состоя­ние озонового экрана, содержание гумуса в почве, парниковый эффект и т. д. В ходе фотосинтеза в атмосферу поступает 70-120 млрд. т О₂ в год, (дыхание всех организмов). Одним из важ­нейших последствий выделения кислорода является образование озонового экрана в верхних слоях атмосферы на высоте 25 км. Озон (О₃) образуется в результате фотодиссоциации молекул 0₂ и задерживает большую часть УФ. В настоящее время содер­жание СО₂ составляет 0,03 % объема воздуха (711 млрд. т С). Благодаря фотосинтезу поглощается СО₂, выделяемая при дыхании организмов и в процессе производственной деятельности людей, поддерживается постоянный уровень СО₂ в атмо­сфере. СО₂, а также вода поглощают ИК лучи и сохраняют значительное количество теплоты на Земле.

За последние десятилетия из-за возрастающего сжига­ния человеком ископаемого топлива, вырубки лесов и разложе­ния гумуса сложилась ситуация, когда технический прогресс сде­лал баланс атмосферных явлений отрицательным. Каждые сутки на Земле рождается 200 тыс. человек, которых нужно обеспечить питанием и энергией. Эти обстоятельства ставят изучение фо­тосинтеза в ранг ведущих проблем современного естествознания. Повышение фотосинтетической продуктивности сельскохозяйственных посе­вов и насаждений, а также создание эффективных биотехнологий фототрофных синтезов - важнейшие задачи естествознания.