Практикум по физиологии растений - Третьяков Н.Н.
ISBN 5-10-001653-1
Скачать (прямая ссылка):
Измерение концентрации С02 на входе и выходе камеры выполняют при помощи автоматических газоанализаторов инфракрасного поглощения (И1<-газоанали-заторов), непосредственно фиксирующих разность концентраций СО2.
При подобного рода определениях необходимо помнить, что вокруг помещенного в камеру листа нарушается естественная среда его функционирования. Чаще всего наблюдается перегрев листа, особенно при интенсивном освещении, что вызывает заметное искажение измеряемого показателя. Избежать искажения можно,
используя камеры определенной конструкции в зависимости от формы листьев. Однако во всех случаях камеры должны иметь минимум «мертвого пространства», т. е. такого, в котором не происходит воздухообмен. При указанном условии обеспечивается равномерное омыва-иие листа воздухом, просасываемым через камеру.
Широко используют камеры-прищепки, которые позволяют работать с небольшими участками листа определенной площади. Камеры изготовляют из органического или обычного стекла.
Интенсивность фотосинтеза принято выражать в миллиграммах. СОо, усваиваемого ] дм2 поверхности листьев в 1 ч. В отдельных случаях расчет ведут на сухую или сырую массу—на 1 г. Следует иметь в виду, что у разных листьев может существенно различаться соотношение между ассимилирующими и неассимилирующими тканями. Кроме того, при расчете на единицу сырой массы учитывают погрешность, обусловленную колебанием оводненности листьев. Интенсивность фотосинтеза иногда рассчитывают на один организм, орган, клетку или на содержание хлорофилла.
Определяемая данным методом интенсивность ассимиляции характеризует так называемый кажущийся, или видимый, фотосинтез. Дело в том, что наблюдаемые при помощи газомстрин изменения содержания диоксида углерода — результат двух одновременно идущих на свету процессов — фотосинтеза и дыхания. Чтобы определить истинный фотосинтез, находят количество выделяемого листом С02 в темноте и прибавляют его к количеству этого газа, поглощенного на свету. Другими словами, скорость выделения С02 на свету принимают равной интенсивности дыхания в темноте. Однако все еще не ясен вопрос, происходит ли дыхание в одинаковой степени на свету и в темноте. Положение особенно осложняется в связи с открытием фотодыхания, т. е. активируемого светом процесса выделения диоксида углерода и поглощением кислорода фотосинтезирующими клетками растений. Все это создает чрезвычайно большие методические трудности для нахождения истинного фотосинтеза.
Величины интенсивности видимого фотосинтеза у растений в естественных фитоценозах варьируют в широких пределах — от 4 до 70 мг С02 на 1 дм2 в 1 ч и
Рис. 18. Схема инфракрасного газоанализатора:
/ — пихрсшовые спирали;
2 — прерыватель; 3 — трубчатые кюветы; 4 — измерительные камеры лучеприем» ника; 5 — усилитель электрических сигналов; 6 — регистрирующий прибор; 7 —< мембранный конденсатор;
S — источник переменного тока
выше. Указанные колебания обусловлены как видовыми особенностями растений, так и условиями среды.
Определение интенсивности фотосинтеза и р н помощи инфракрасного газоанализатора. Принцип работы инфракрасного газоанализатора основан на свойстве С02 избирательно поглощать инфракрасную радиацию в диапазоне волн
4,2.. .4,3 мкм. Кислород и другие одинаковоатомные газы не поглощают инфракрасные лучи.
Общая схема современного ИК-газоанализатора, при помощи которого можно измерять разность концентраций СОг, приведена на рисунке 18. Источником инфракрасной радиации в этом приборе служат нагретые электрическим током нихромовые спирали 1. От двух излучателей одинаковые по интенсивности потоки инфракрасных лучей, прерываемые с определенной частотой прерывателем 2, попадают в трубчатые кюветы 3. Кюветы с обоих концов имеют окошечки, закрытые литий-фтористым стеклом, пропускающим инфракрасную радиацию. Через одну кювету непрерывно продувают воздух, поступающий в камеру-прищепку, через вторую — воздух, выходящий из камеры с листом.
Потоки инфракрасного излучения, проходя через кюветы газоанализатора, ослабляются пропорционально концентрации С02 в них и поступают в измерительные камеры 4 лучеприемника, наполненные постоянной смесью азота и диоксида углерода. В них происходит полное избирательное поглощение инфракрасных лучей. Камеры разделены между собой мембранным конденсатором 7. Так как пучки излучения прерываются, газ в измерительных камерах импульсно нагревается и охлаждается. Соответственно нагрев вызывает расширение газа, а охлаждение — его сжатие,
Подобные периодические перепады давления газа воспринимает мембрана конденсатора. При этом, чем меньше С02 в кювете, тем больше инфракрасных лучей проходит в камеру лучепрнемнпка, а следовательно, сильнее нагревается газ и возрастает его давление на мембрану. Это влечет за собой соответствующее отклонение мембраны. В конечном счете ее колебания преобразуются в электрические сигналы, усиливающиеся в усилителе 5 и поступающие далее в регистрирующую часть прибора 6.
Если одна из кювет заполнена азотом, предварительно очищенным от диоксида углерода, и закрыта герметично, то прибор записывает абсолютное содержание С02 в исследуемом воздухе и работает по так называемой нормальной схеме. Стандартная шкала газоанализатора, работающего п'о нормальной схеме и применяемого для измерения интенсивности фотосинтеза, рассчитана на определение содержания диоксида углерода в пределах 0. ..0,05%, а газоанализатора, функционирующего по дифференциальной схеме (измеряющего разность концентраций СОг),— в пределах 0. ..0,005 %.
