Влияние повышенной концентрации со2 на дыхание растений

Рассмотрим как изменяется дыхание растений в темное время суток. В первую половину ночи интенсивность дыхания высокая, но с течением времени она падает и к восходу солнца значительно ниже вечерних значений (на 35-60%) ( Рис. 30).

Интенсивность

дыхания

ночной период

Рис. 30. Изменение интенсивности дыхания с течением ночи.

Принято считать, что подобное снижение интенсивности темнового дыхания вызвано активной тратой углеводного субстрата тканей растения на дыхание. После активной фотосинтетической деятельности в предыдущие 16 часов накапливается большое количество карбогидратов (углеводов), которые растение тратит на дыхание. К концу ночи углеводного субстрата становиться меньше и, соответственно, снижается и интенсивность дыхания.

С этой точки зрения, логично было бы предполагать, что при повышении концентрации СО₂ (увеличивающей количество углеводов в растении) будет наблюдаться и увеличение темнового дыхания.

В связи с тем, что интенсивность дыхания зависит от уровня накопления неструктурных углеводов, скорости роста, состава биомассы ит.д., можно предполагать, что есть теоретические предпосылки для ожидания увеличения интенсивности дыхания при повышении концентрации углекислого газа в воздухе. Однако, экспериментальное определение интенсивности дыхания показало, что в большинстве случаев интенсивность дыхания ниже в атмосфере с высоким содержанием СО₂ (Табл.1).

Таблица 1.

Некоторые примеры снижения интенсивности дыхания при повышении концентрации со2

АВТОР	Концентрация СО2	фотосинтез	дыхание
Воронкова (1964)	1000 ppm	увеличение интенсивности на 60-80%	снижалось на 20-30%
Разоренова (1972)	увеличение на 50 ppm	увеличение	снижение на 12-34%
	4500 ppm		снижение на 52-74%
Коржева (1975)	4000 ppm		снижение на 50%
	8000 ppm		снижение на 80%

(ppm=мкл/л)

Считается, что механизм снижения темнового дыхания при повышенной концентрации углекислого газа не ясен. Предполагают, что причиной снижения интенсивности дыхания может быть ингибирование дыхательных ферментов (Drake et al., 1997).

В детальном обзоре Головко (1999) отмечено, что многими исследователями было показано независимое изменение интенсивности дыхания от содержания углеводов в растении. Только у молодых растений или органов, где преобладают процессы роста, повышение количества угдеводов активизирует дыхание. По-видимому, уровень неструктурных углеводов (глюкоза, фруктоза, сахароза, крахмал) определяет скорость роста растений, а не дыхание, поскольку не все «субстратные фонды» доступны для дыхания (Ap Rees,1980). Эффект снижения дыхания может быть следствием снижения ростовых процессов, часто наблюдаемого при длительных экспозициях растений в атмосфере, обогащаемой углекислым газом.

Ослабление такой важной функции как темновое дыхание снижает расход углеводов, но не дает повышения эффективности фотосинтеза и продуктивности.

На практике для эффективного фотосинтеза у растений закрытого грунта следует поддерживать оптимальное соотношение фотосинтеза и дыхания, давать растениям возможность эффективно реализовать субстрат для дыхания в ночной период. Определяющей эффективность дыхания и фотосинтеза растений является скорость роста. Поэтому, для эффективного фотосинтеза обогащение воздуха СО₂ должно быть кратковременным, не вызывающим снижение скорости роста растений.