Глава 3. Температурные, световые и углекислотные кривые фотосинтеза Световые кривые фотосинтеза

Движущей силой фотосинтеза является солнечная радиация. При разной интенсивности света наблюдается различная интенсивность фотосинтеза. Фотосинтез возможен не только на хорошем свету, но и при очень незначительном освещении. Если увеличивать интенсивность освещения, то интенсивность фотосинтеза резко повышается до определенного уровня, дальнейшее увеличение освещения повышает интенсивность фотосинтеза значительно слабее. При высоких интенсивностях света фотосинтез может и не отличаться значительно от такового при более низком освещении, то есть наступает насыщение фотосинтеза. Данную закономерность отражает световая кривая фотосинтеза, где по оси ординат отложена интенсивность фотосинтеза, а по оси абсцисс — интенсивность света (Рис.15).

В верхней части кривой увеличение интенсивности света неэффективно — световая кривая достигла насыщения.

интенсивность фотосинтеза

угол

наклона плато насыщения

фотосинтеза

увеличение освещенности

Рис.15. Световая кривая фотосинтеза

Световая кривая фотосинтеза характеризуется двумя параметрами: насыщающей интенсивностью света, при которой фотосинтез выходит на плато, и углом наклона начальной части кривой, характеризующей активность отклика фотосинтеза на воздействующий фактор (свет). Световые кривые различных растений отличаются (Рис. 16).

Рис.16. Световая кривая фотосинтеза у светолюбивого и теневыносливого растения

Для более теневыносливых растений наиболее оптимальной считается не максимальная интенсивность света, а гораздо меньшая ее величина, а при повышении интенсивности освещенности фотосинтез падает. У таких растений из двух фракций хлорофилла (а и b) увеличено содержание хлорофилла b по отношению к хлорофиллу а. Показатель «отношение a/b» является генетически детерминированным, но также может быть диагностическим показателем светового режима листа (Рис. 17).

Рис.17. Что можно узнать о растении по отношению хлорофилла а к хлорофиллу b.

Кроме интенсивности света на фотохимические реакции влияет качество света. Свет, доходящий до Земли от Солнца, включает очень широкий спектр волн. Та радиация, которая доходит до растений представлена лучами от 300 нм до 810 нм (Рис.18).

390 нм 490нм 580 нм 760 нм 810 нм

Рис. 18. Спектральный состав света и физиологические процессы в растении

Итак, световая кривая фотосинтеза определяется интенсивностью света и его качеством.

Рассеянный свет поглощается листьями растений почти полностью (90%), а в интенсивном солнечном свете (особенно в полдень) наиболее активны лучи желто-зеленой области. Эта часть спектра активно пропускается хлорофиллом. Усвоение здесь невысокое (менее 35%), поэтому лист не перегревается при поглощении света в полдень.

Оценка роли в фотосинтезе различных спектральных частей светового потока была проведена в эксперименте Протасовой (1962), в котором измеряли интенсивность фотосинтеза у растений салата при облучении его лампами с определенной длиной волны. Было показано, что интенсивность фотосинтеза при красном свете значительно выше, чем при белом, синем и зеленом (Рис.19).

мгСО₂

час

увеличение освещенности

Рис.19. Световые кривые фотосинтеза при облучении: красным (1), белым(2), синим (3) и зеленым (4) светом.

Важно помнить, что действие света на фотосинтез не ограничивается влиянием на его интенсивность. Влияние простирается дальше: качественный состав света оказывает воздействие на дальнейшие превращения продуктов фотосинтеза, на его углеводную или азотистую направленность.

Световая кривая фотосинтеза может измениться, если изменятся условия. Такими условиями могут быть температура и концентрация СО₂.