Физиология растений - Лебедев С.И.
ISBN 5-10-000574-2
Скачать (прямая ссылка):
Образование хлорофилла в растениях 'с некоторым запасом создает благоприятные условия для интенсивного фотосинтеза в. утренние и вечерние часы, когда температура воздуха умеренная, напряжение водного фактора невысокое и нет перегрева растений. Поэтому утром и вечером фотосинтез у растений с достаточным запасом хлорофилла наиболее интенсивный. О степени использования растением фотохимической активности хлорофилла можно судить по так называемому ассимиляционному числу, которое соответствует количеству углекислого' газа, ассимилированного единицей хлорофилла (по массе) в единицу времени. У растений с темно-зелеными листьями оно-невелико, а у бледно-зеленых растений — более высокое.
Основное поглощение солнечной радиации происходит ,в верхних ярусах посева. В листьях этих ярусов содержится и наибольшее количество хлорофилла. Лучистую энергию, падающую на лист, частично поглощают, а частично отражают и пропускают ткани листа.
Этот процесс можно изобразить формулой
Q**R+T+A,
где Q — количество радиации, падающей на лист; R, Т, А — соответственно ¦отраженная, пропущенная и поглощенная радиация, % падающей радиации (эти показатели в значительной мере зависят от содержания хлорофилла а листьях).
Следовательно, количество хлорофилла — важный фактор, влияющий на деятельность фотосинтетнческого аппарата. Поэтому в сельскохозяйственной практике нужно всегда обеспечивать достаточное содержание хлорофилла в растениях, создавая оптимальную структуру посевов и внося необходимые элементы питания (азот, калий, фосфор, магний, микроэлементы).
ИНТЕНСИВНОСТЬ И СПЕКТРАЛЬНЫЙ СОСТАВ СВЕТА
Движущей силой фотосинтеза является поглощенная листьями энергия солнечной радиации. Установлена определенная зависимость фотосинтеза от интенсивности и спектрального состава света. Солнце излучает на Землю 422' кДж энергии в год, а это значит, что на каждый гектар земной поверхности приходится энергия, эквивалентная 8,75 млн кВт-ч. Свет, излучаемый поверхностью солнца, состоит главным образом из лучей с длиной волн 300—2000 нм'. Однако основная световая энергия, достигающая атмосферы Земли, приходится на довольно узкий диапазон длин волн. Водяные пары поглощают большую часть инфракрасных лучей (850—1300 нм), озон и углекислый газ обеспечивают дальнейшую фильтрацию света. В результате в атмосфере Земли образуется как бы окно, через которое проходит часть излучаемого солнцем света, так называемый видимый свет.
На рисунке 37 приведены спектр видимых лучей и действие, их на фотосинтез, биосинтез хлорофилла и на другие процессы жизнедеятельности растения: тропизмы, фотоморфогеиез, прорастание семян, фотопериодические реакции. Длина волн, лучше воспринимаемых глазом животных, эффективна также и для фотосинтеза. Каждый из упомянутых выше процессов осуществляется с помощью пигментов, которые избирательно передают световую энергию на организованные химические системы, ответственные за фотосинтез, и «пусковые» (триггерные) системы— тропизмы, фотопериодизм, 'процессы изменения окраски, а также зрение у животных.
Фотосинтез возможен при минимальной интенсивности света, например при свете вечерней зари, а иа широте 60° он не приостанавливается во время летних белых ночей. При увеличении интенсивности света до '/з полного солнечного света интенсивность фотосинтеза возрастает. В дальнейшем при более высокой освещенности наблюдается незначительное повышение, а при еще более высоких интенсивностях света (250 000 эрг-см2 с~1), когда световые кривые идут параллельно оси абсцисс (рис. 38), наступает световое насыщение фотосинтеза (А. А. Ничипо-рович).
Максимальная интенсивность света, которая выше светового насыщения (400 000—500 000 эрг-см2 с~'), может вызвать раз-
Длина вощсм
10'* IЮ~п \w~'° \w‘ ws 1 to'* \w~l tIff \юг 110й
Космические лдчйф. земле РаЗтЪшы
Ш/npi Тфиолсшобые
лучи щгта-щчи луш тчи
.„,1.
Дейстйие спснтра на отдельные процессы жизнедеятельности растет
Рис. 37. Солнечный спектр и его влияние на отдельные процессы жизнедеятельности растений (по L. Machlis and J. Тоггеу),
рушение фотосннтетического аппарата в результате вредного-действия фотоокисления и инактивации ферментов. Дело © том,, что при насыщении светом создается избыточное количеств возбужденных молекул хлорофилла, энергия которых используется не иа фотосинтез, а на другие неспецифические фотореак-ции, ка фотоокислеиие ферментов, в частности карбоксилазы и др.
Состояние светового насыщения фотосинтеза свидетельствует-о том, что свет не является лимитирующим фактором для осуществления фотохимических реакций. Одиако абсолютная величина светового насыщения, наклон световой кривой могут » значительной мере изменяться в зависимости от условий. Одни факторы — температура, концентрация углекислого газа, возраст листьев, система ферментов, адаптация к сильному или слабому освещению — влияют иа процесс усвоения СОг и вызы-аают снижение скорости светового насыщения фотосинтеза. Вследствие этого уменьшается наклон кривой светового насыщения. Другие факторы —содержание хлорофилла, отсутствие: марганца, акцепторов электронов и т. д. — влияют на фотохимический процесс и также могут изменять световую кривую-(А. Т. Андреева). При повышении интенсивности света и концентрации углекислого газа светового насыщения не наблюдается.
