Інтенсивність та спектральний склад світла

У середньому листя поглинає 80-85% енергії фотосинтетично активних променів сонячного спектру (400-700 нм) і 25% енергії інфрачервоних променів, що становить близько 55% енергії загальної радіації. На фотосинтез витрачається 1,5 – 2% поглиненої енергії (фотосинтетично активна радіація – ФАР).

Залежність швидкості фотосинтезу інтенсивності світла має форму логарифмічної кривої (рис.1). Пряма залежність швидкості процесу від припливу енергії спостерігається лише за низьких інтенсивностей світла. Фотосинтез починається за дуже слабкого освітлення; Вперше це було показано А. С. Фамінціним у 1880 р. на установці зі штучним освітленням. Світла гасової лампи виявилося достатньо для початку фотосинтезу та утворення крохмалю в рослинних клітинах. У багатьох світлолюбних рослин максимальна (100%) інтенсивність фотосинтезу спостерігається при освітленості, що досягає половини від повної сонячної, яка є таким, що насичує. Подальше зростання освітленості не збільшує фотосинтез і потім знижує його.

Рис.1. Залежність швидкості фотосинтезу від інтенсивності світла у кукурудзи

Аналіз світлових кривих фотосинтезу дозволяє отримати інформацію про характер роботи фотохімічних систем та ферментативного апарату. Кут нахилу кривої характеризує швидкість фотохімічних реакцій та вміст хлорофілу: чим він більший, тим активніше використовується світлова енергія. Зазвичай більше він у тіньовитривалих рослин, що мешкають під пологом лісу, і у глибоководних водоростей. У цих рослин, пристосованих до умов слабкого освітлення, добре розвинений пігментний апарат дозволяє активніше використовувати низькі інтенсивності світла.

Активність фотосинтезу в області насичувальної інтенсивності світла характеризує потужність систем поглинання та відновлення С02 і визначається концентрацією CO2. Чим вище крива в області насичення інтенсивності світла, тим потужніший апарат поглинання та відновлення С02. У світлолюбних рослин насичення досягається при значно більшій освітленості, ніж у тіневитривалих. У тіньовитривалого печінкового моху маршанції світлове насичення фотосинтезу досягається при 1000 лк, у світлолюбних деревних рослин - при 10 - 40 тис. лк, а в деяких високогірних рослин Паміру (де освітленість досягає максимальних на Землі значень близько 180 тис. лк). лк і вище. Світлолюбні більшість сільськогосподарських та деревних рослин, а також водорості мілководдя.

У рослин, що здійснюють З 3 -шлях фотосинтезу, насичення відбувається при більш низькій інтенсивності світла, ніж у рослин з 4 -шляхом перетворення вуглецю, висока фотосинтезуюча активність яких проявляється тільки при високому рівніосвітленості.

В області світлового насичення інтенсивність фотосинтезу значно вища за інтенсивність дихання. При зниженні освітленості до певної величини інтенсивності фотосинтезу та дихання зрівнюються. Рівень освітлення, у якому поглинання С0 2 у процесі фотосинтезу врівноважується виділенням С0 2 у процесі дихання, називається світловим компенсаційним пунктом. Його величину визначають при 0,03% 0 2 і температурі 20 °С. Значення світлового компенсаційного пункту неоднаково у тіньвитривалих (становить приблизно 1 % від повного світла) і світлолюбних рослин (близько 3 - 5 % від повного сонячного світла), а й у листя різних ярусів однієї й тієї ж рослини, воно залежить також від концентрації С0 2 у повітрі. Надмірно високе освітлення різко порушує процес біосинтезу пігментів, фотосинтетичні реакції та ростові процеси, що у результаті знижує загальну продуктивність рослин.

Істотно, що навіть короткочасна зміна умов освітленості впливає інтенсивність фотосинтезу. Ця важлива адаптаційна властивість дозволяє рослинам у фітоценозі повніше використовувати світло. Фотосинтетичний апарат «налаштовується» на періодичні зрушення освітленості під час вітру, на частоту миготіння відблисків у частки секунди.

На перебіг світлових кривих фотосинтезу впливають зміни інших факторів. зовнішнього середовища. Наприклад, при низьких температурах(12 С) підвищення інтенсивності світла стає малоефективним. Температурний оптимум у рослин із C 3 -типом фотосинтезу лежить у межах 25-35 С. Підвищення концентрації С0 2 зі збільшенням освітленості призводить до зростання швидкості фотосинтезу (рис.2).

Рис.2. Взаємовплив інтенсивності світла та концентрації вуглекислого газу на швидкість фотосинтезу у моху

Чому саме червоні промені найефективніші для фотосинтезу? По-перше, тому, що енергія 1 кванта червоного світла (176 кДж/моль = 42 ккал/моль) цілком достатня переходу молекули хлорофілу перший синглетний рівень збудження S*. Потім ця енергія цілком може бути використана фотохімічні реакції. Енергія ж 1 кванта синього світла вище (293 кДж/моль = 70 ккал/моль). Поглинувши квант синього світла, молекула хлорофілу переходить більш високий рівень синглетного збудження S*, і це зайва енергія перетворюється на теплоту під час переходу молекули на стан S*. Енергія 1 кванта червоного світла приблизно еквівалентна енергії переходу окислювально-відновного потенціалу системи від Е 0 = +0,8 В до Е"о = -0,8 В. Енергія 1 кванта інфрачервоних променів вже недостатня для фотоокислення води, але у фотосинтезуючих сірчаних бактерій ця енергія цілком забезпечує фотоокислення H 2 S в процесі фоторедукції. Тому у сірчаних бактерій фотосинтез за участю бактеріохлорофілу здійснюється за дії невидимого для людського ока інфрачервоного світла.

По-друге, червоне світло завжди присутнє у променях прямої сонячної радіації. Якщо сонце знаходиться під кутом 90 °, то червоні промені становлять приблизно 1/4 частину повного сонячного світла. Якщо ж сонце стоїть низько, червоні промені стають переважаючими. При стоянні сонця під кутом 50 червоне світло становить 2/3 від повного. Рослини, вирощені на синьому і червоному світлі, значно різняться за складом продуктів фотосинтезу. За даними Н. П. Воскресенської (1965), при вирівнюванні синього та червоного світла за квантами, тобто при однакових для фотохімічної стадії фотосинтезу умовах освітлення, синє світло вже через кілька секунд експозиції активує включення 14 С в невуглеводні продукти - аміно- і органічні кислоти, головним чином в аланін, аспартат, малат, цитрат, і в пізніші терміни (через хвилини) - у фракцію білків, а червоне світло при коротких експозиціях - у фракцію розчинних вуглеводів і при хвилинних експозиціях - в крохмаль. Таким чином, на синьому світлі порівняно з червоним світлом у листі додатково утворюються невуглеводні продукти.

Ці відмінності у метаболізмі вуглецю при дії світла різної якостівиявлені у цілих рослин з 3 - і 4 -шляхами асиміляції С0 2 , у зелених і червоних водоростей вони зберігаються при різних концентраціях С0 2 і неоднакової інтенсивності світла. Але в ізольованих хлоропластів відмінностей в утворенні крохмалю на синьому та червоному світлі не виявлено. Вважають, що фоторецептором, з діяльністю якого пов'язані зміни в метаболізмі вуглецю на синьому світлі зелених рослин, є флавіни. Швидкість фотосинтезу швидко і значно збільшується при добавці великої кількості(20% від насичення червоного світла) синього світла до червоного. Очевидно, це з тим, що фотохімічна стадія фотосинтезу регулюється синім світлом.

Концентрація діоксиду вуглецю

Вуглекислий газ є основним субстратом фотосинтезу, його зміст визначає інтенсивність процесу. Концентрація СО 2 в атмосфері становить 0,03%. У шарі повітря висотою 100 м над гектаром ріллі міститься 550 кг 2 . З цієї кількості за добу рослини поглинають 120 кг 2 . Залежність фотосинтезу від 2 виражається логарифмічної кривої (рис. 3). При концентрації 0,03% інтенсивність фотосинтезу становить лише 50% від максимальної, яка досягається при 0,3% 2. Це свідчить про те, що в еволюції процес фотосинтезу формувався при більшій концентрації 2 в атмосфері. Крім того, такий хід залежності продуктивності фотосинтезу від концентрації СО 2 вказує на можливість підживлення рослин у закритих приміщеннях СО 2 для отримання більшого врожаю. Таке підживлення СО 2 надає сильний вплив на врожай рослин з 3 -типом асиміляції 2 і не впливає на рослини з 4 -типом, у яких існує особливий механізм концентрування 2 .

Рис.3. Залежність інтенсивності фотосинтезу від концентрації вуглекислого газу

Інтенсивність асиміляції С02 залежить від швидкості його надходження з атмосфери в хлоропласти, яка визначається швидкістю дифузії С02 через продихи, міжклітини та в цитоплазмі клітин мезофілу листа. У відкритому стані продихи займають лише 1-2% площі листа, решта поверхні покрита погано проникною для газів кутикулою. Однак за наявності кутикули С0 2 входить в лист через продихи за одиницю часу в такій же кількості, як і без неї. Пояснюється це законом Стефана, згідно з яким швидкість переміщення молекул газу через малі отвори пропорційна їхньому колу, а не площі. Чим менший отвір, тим більше ставлення кола до площі. А у краю отвору молекули меншою мірою стикаються один з одним і швидше дифундують. Тому через продиху з апертурою (відкритістю) близько 10 мкм молекули газу переміщуються з великою швидкістю. На процеси відкривання та закривання продихів впливають С0 2 , насиченість тканин водою, світло, фітогормони.

Температура

Первинні фотофізичні процеси фотосинтезу (поглинання та міграція енергії, збуджені стани) не залежать від температури. Дуже чутливі до температури процеси фотосинтетичного фосфорилювання. Швидкість комплексу ензиматичних реакцій, пов'язаних з відновленням вуглецю, при підвищенні температури на 10 ° С зростає в 2 - 3 рази (Q 10 = 2 - 3). Загальна залежність фотосинтезу від температури виражається одновершинною кривою (рис. 4). Крива має три основні (кардинальні) температурні точки: мінімальну, за якої починається фотосинтез, оптимальну та максимальну. Інтенсивність фотосинтезу при супероптимальних температурах залежить від тривалості їхнього впливу на рослини. Нижня температурна межа фотосинтезу у рослин північних широт знаходиться в межах -15 °С (сосна, ялина)... -0,5 °С, а у тропічних рослин - у зоні низьких позитивних температур 4 - 8 °С. У рослин помірного пояса в інтервалі 20 - 25 ° С досягається максимальна інтенсивність фотосинтезу, а подальше підвищеннятемператури до 40 ° С призводить до швидкого пригнічення процесу (при 45 ° С рослини гинуть).

Деякі рослини пустель здатні здійснювати фотосинтез за 58 °С. Температурні межі фотосинтезу можна розсунути попереднім гартуванням, адаптацією рослин до градієнта температур. Найбільш чутливі до дії температури реакції карбоксилювання, перетворення фруктозо-6-фосфату на сахарозу та крохмаль, а також транспорт сахарози з листя на інші органи. Необхідно відзначити, що вплив на фотосинтез світла, концентрації С02 і температури здійснюється у складній взаємодії. Особливо тісно взаємопов'язані світло, що діє на швидкість фотохімічних реакцій, і температура, що контролює швидкість ензиматичних реакцій. В умовах високої інтенсивності! світла та низьких температур (5- 10 °С), коли головним фактором, що лімітує швидкість всього процесу, є ферментативні реакції, контрольовані температурою значення Q 10 можуть бути > 4. При більш високих температурах Q 10 знижується до 2. При низьких інтенсивностях світла Q 10 = 1, тобто фотосинтез відносно незалежний від температури, так як його швидкість даному випадкуобмежується фотохімічними реакціями.

Рис. 4. Залежність інтенсивності фотосинтезу біля від температури

Водний режим

Вода безпосередньо бере участь у фотосинтезі як субстрат окиснення та джерело кисню. Інший аспект впливу вмісту води на фотосинтез полягає в тому, що величина обводненості листя визначає ступінь відкривання продихів і, отже, надходження С0 2 в лист. При повному насиченні листа водою продихи закриваються, що знижує інтенсивність фотосинтезу. В умовах посухи надмірна втрата води листом також викликає закривання продихів під впливом збільшення вмісту в листі абсцизової кислоти у відповідь на нестачу вологи. Тривалий водний дефіцит у тканинах листка при посусі призводить до інгібування нециклічного та циклічного транспорту електронів та фотофосфорилування та зниження величини відношення ATP/NADPH за рахунок більшого гальмування утворення АТР. Максимальний фотосинтез спостерігається при невеликому водному дефіциті листка (близько 5 - 20% від повного насичення) при відкритих продихах.

Мінеральне харчування

Для нормального функціонування фотосинтетичного апарату рослина має бути забезпечена всім комплексом макро- та мікроелементів. Два основні процеси харчування рослинного організму- Повітряний і кореневий - тісно взаємопов'язані. Залежність фотосинтезу від елементів мінерального живлення визначається їх необхідністю для формування фотосинтетичного апарату (пігментів, компонентів електронтранспортного ланцюга, каталітичних систем хлоропластів, структурних та транспортних білків), а також для його оновлення та функціонування.

Магній входить до складу хлорофілів, бере участь у діяльності сполучних білків при синтезі АТР впливає на активність реакцій карбоксилювання та відновлення NADP + . Внаслідок цього його недолік порушує процес фотосинтезу. Залізо у відновленій формі необхідне для процесів біосинтезу хлорофілу та залізовмісних сполук хлоропластів (цитохромів, ферредоксину). Дефіцит заліза різко порушує функціонування циклічного та нециклічного фотофосфорилювання, синтез пігментів та змінює структуру хлоропластів.

Необхідність; марганцю для зелених рослин пов'язана з його роллю у фотоокисленні води. Тому недостатність харчування за марганцем негативно позначається на інтенсивності фотосинтезу. У реакціях фотоокислення води потрібний також хлор. Мідь входить до складу пластоціаніну, тому у рослин дефіцит міді спричиняє зниження інтенсивності фотосинтезу. Недолік азоту сильно позначається на формуванні пігментних систем, структур хлоропласту та його загальної активності. Концентрація азоту визначає кількість та активність РДФ-карбоксилази.

В умовах нестачі фосфору порушуються фотохімічні та темнові реакції фотосинтезу. Особливо різко дефіцит фосфору проявляється за високої інтенсивності світла, у своїй більш чутливими виявляються темнові реакції. Однак при зменшенні вмісту фосфору вдвічі інтенсивність фотосинтезу знижується меншою мірою, ніж ростові процеси та загальна продуктивність рослин. Надлишок фосфору також гальмує швидкість фотосинтезу, мабуть, внаслідок зміни проникності мембран.

Зменшення вмісту калію в тканинах супроводжується значним зниженням інтенсивності фотосинтезу та порушеннями інших процесів у рослині. У хлоропластах руйнується структура гран, продихи слабо відкриваються на світлі і недостатньо закриваються в темряві, погіршується водний режимлиста, порушуються всі процеси фотосинтезу. Це свідчить про поліфункціональну роль калію в іонному регулюванні фотосинтезу.

Кисень

Процес фотосинтезу зазвичай здійснюється в аеробних умовах при концентрації кисню 21%. Збільшення вмісту або відсутність кисню для фотосинтезу несприятливі. Звичайна концентрація 0 2 перевищує оптимальну для фотосинтезу величину. У рослин з високим рівнем фотодихання (боби та ін) зменшення концентрації кисню з 21 до 3% посилювало фотосинтез, а у рослин кукурудзи (з низьким рівнем фотодихання) такого роду зміна не впливала на інтенсивність фотосинтезу. Високі концентрації 02 (25 - 30%) знижують фотосинтез («ефект Варбурга»).Запропоновано такі пояснення цього явища. Підвищення парціального тиску 0 2 і зменшення концентрації 0 2 активують фотодихання. Кисень безпосередньо знижує активність РДФ-карбоксилази. Нарешті, О 2 може окислювати первинні відновлені продукти фотосинтезу.

Добові та сезонні ритми фотосинтезу

Дослідження фотосинтезу рослин природних наземних екосистем було розпочато у першій чверті XX ст. роботами В. Н. Любименка, С. П. Костичева та ін. Фактори зовнішнього середовища, розглянуті раніше, діють спільно і в різних поєднаннях. Однак вирішальну роль відіграють світло, температура та водний режим. Зі сходом сонця інтенсивність фотосинтезу зростає разом із освітленістю, досягаючи максимальних значень у 9-12 год. Подальший характер процесу визначається ступенем обводненості листя, температурою повітря та інтенсивністю сонячного світла. У полудень інтенсивність фотосинтезу не збільшується: вона може залишатися приблизно на рівні ранкового максимуму (у нежаркі, хмарні дні) або дещо знижуватися, але тоді до 16 - 17 год спостерігається повторне посилення процесу. Інтенсивність фотосинтезу падає після 22 год із заходом сонця.

Денна депресія фотосинтезу (якщо має місце) пов'язана з порушеннями діяльності фотосинтетичного апарату і відтоку асимілятів при перегріві, оскільки температура листя в цей період може перевищувати температуру повітря на 5-10°С. Якщо втрати води тканинами великі і спостерігається посилення фотодихання, то продихи в цей час закриваються. Сезонні зміни фотосинтезу, вивчені О.В. початком плодоношення. У рослин, які закінчують активну вегетацію на початку літа, сезонний максимум фотосинтезу відзначається перед настанням літнього спокою.

У дерев, що довго вегетують, і чагарників сезонний максимум реєструється на самому початку спекотного і сухого періоду. До осені інтенсивність фотосинтезу поступово знижується. У арктичних рослин сезонні зміни фотосинтезу виявляються у зниженні його інтенсивності на початку та в кінці періоду вегетації, коли рослини часто схильні до дії заморозків. Максимум фотосинтезу відзначається у найбільш сприятливий період полярного літа.

кожне жива істотана планеті потребує їжі або енергії, щоб вижити. Деякі організми живляться іншими істотами, тоді як інші можуть виробляти власні живильні елементи. самі виробляють продукти харчування, глюкозу, у процесі, що називається фотосинтезом.

Фотосинтез та дихання взаємопов'язані. Результатом фотосинтезу є глюкоза, яка зберігається як хімічна енергія в . Ця накопичена хімічна енергія утворюється внаслідок перетворення неорганічного вуглецю (вуглекислого газу) в органічний вуглець. Процес дихання звільняє накопичену хімічну енергію.

Крім продуктів, які вони виробляють, рослинам також потрібні вуглець, водень і кисень, щоб вижити. Вода, поглинена з ґрунту, забезпечує водень та кисень. Під час фотосинтезу, вуглець та вода використовуються для синтезу їжі. Рослини також потребують нітратів, щоб виробляти амінокислоти (амінокислота - інгредієнт для вироблення білка). Крім цього, вони потребують магнію для виробництва хлорофілу.

Нотатка:Живі істоти, які залежать від інших продуктів, називаються . Травоїдні, такі як корови, а також рослини, що харчуються комахами, є прикладами гетеротрофів. Живі істоти, які виробляють власну їжу, називаються . Зелені рослини та водорості – приклади автотрофів.

У цій статті ви дізнаєтеся більше про те, як відбувається фотосинтез у рослин і про необхідні для цього процесу умови.

Визначення фотосинтезу

Фотосинтез - це хімічний процес, за допомогою якого рослини, деякі водорості виробляють глюкозу і кисень з вуглекислого газу і води, використовуючи тільки світло як джерело енергії.

Цей процес є надзвичайно важливим для життя на Землі, оскільки завдяки йому виділяється кисень, від якого залежить все життя.

Навіщо рослинам потрібна глюкоза (їжа)?

Подібно до людей та інших живих істот, рослини також потребують харчування для підтримки життєдіяльності. Значення глюкози для рослин полягає в наступному:

• Глюкоза, отримана внаслідок фотосинтезу, використовується під час дихання для вивільнення енергії, необхідної рослинідля інших життєво важливих процесів.
• Рослинні клітини також перетворюють частину глюкози на крохмаль, який використовують при необхідності. З цієї причини мертві рослини використовуються як біомаса, адже в них зберігається хімічна енергія.
• Глюкоза також необхідна, щоб виробляти інші хімічні речовини, такі як білки, жири та рослинні цукри, необхідні для забезпечення росту та інших важливих процесів.

Фази фотосинтезу

Процес фотосинтезу поділено на дві фази: світлову та темнову.

Світлова фаза фотосинтезу

Як випливає з назви, світлові фази потребують сонячного світла. У світлозалежних реакціях енергія сонячного світла поглинається хлорофілом і перетворюється на запасену хімічну енергію у вигляді молекули електронного носія НАДФН (нікотинамідаденіндінуклеотидфосфат) та молекули енергії АТФ (аденозинтрифосфат). Світлові фази протікають у тилакоїдних мембранах у межах хлоропласту.

Темнова фаза фотосинтезу чи цикл Кальвіна

У темновій фазіабо циклі Кальвіна збуджені електрони зі світлової фази забезпечують енергію для утворення вуглеводів із молекул вуглекислого газу. Не залежні від світла фази іноді називають циклом Кальвіна через циклічність процесу.

Хоча темнові фази не використовують світло як реагент (і, як результат, можуть відбуватися вдень або вночі), їм необхідно, щоб продукти світлозалежних реакцій функціонували. Незалежні від світла молекули залежить від молекул енергоносіїв - АТФ і НАДФН - до створення нових молекул вуглеводів. Після передачі енергії молекули енергоносії повертаються до світлових фаз для отримання енергійніших електронів. З іншого боку, кілька ферментів темнової фази активуються з допомогою світла.

Схема фаз фотосинтезу

Нотатка:Це означає, що темнові фази не будуть продовжуватися, якщо рослини будуть позбавлені світла занадто довго, оскільки вони використовують продукти світлових фаз.

Будова листя рослин

Ми не можемо повністю вивчити фотосинтез, не знаючи більше про будову листа. Аркуш адаптований для того, щоб відігравати життєво важливу роль у процесі фотосинтезу.

Зовнішня будова листя

• Площа

Однією з найголовніших особливостей рослин є велика площа поверхні листя. Більшість зелених рослин мають широке, плоске і відкрите листя, яке здатне захоплювати стільки. сонячної енергії(Сонячного світла), скільки необхідно для фотосинтезу.

• Центральна жилка та черешок

Центральна жилка та черешок з'єднуються разом і є основою листа. Черешок має лист таким чином, щоб він отримував якомога більше світла.

• Листова платівка

Просте листя має одне листову пластину, а складні – кілька. Листова платівка - одна з найголовніших складових аркуша, яка бере участь безпосередньо в процесі фотосинтезу.

• Жили

Мережа жилок у листі переносить воду від стебел до листя. Глюкоза, що виділяється, також направляється в інші частини рослини з листя через жилки. Крім того, ці частини листа підтримують та утримують листову пластину плоскою для більшого захоплення сонячного світла. Розташування жилок (жилкування) залежить від виду рослини.

• Основа листа

Підставою листа виступає найнижча його частина, яка зчленована зі стеблом. Найчастіше, біля основи листа розташовується парна кількість прилистків.

• Край листа

Залежно від виду рослини, край листа може мати різну форму, включаючи: цілокраї, зубчасті, пильчасті, виїмчасті, городчасті і т.п.

• Верхівка листа

Як і край листа, верхівка буває різної форми, включаючи: гостру, округлу, тупу, витягнуту, відтягнуту і т.д.

Внутрішня будова листя

Нижче представлена ​​близька схема внутрішньої будовитканин листя:

• Кутикула

Кутикула є головним, захисним шаром на поверхні рослини. Як правило, вона товща на верхній частині листа. Кутикула покрита речовиною, подібною до віску, завдяки якому захищає рослину від води.

• Епідерміс

Епідерміс – шар клітин, який є покривною тканиною листка. Його головна функція- захист внутрішніх тканин листа від зневоднення, механічних пошкоджень та інфекцій. Він також регулює процес газообміну та транспірації.

• Мезофіл

Мезофіл - це основна тканина рослини. Тут відбувається процес фотосинтезу. У більшості рослин мезофіл розділений на два шари: верхній - палісадний і нижній - губчастий.

• Захисні клітини

Захисні клітини - спеціалізовані клітини в епідермісі листя, що використовується для контролю газообміну. Вони виконують захисну функціюдля продихів. Устьичні пори стають більшими, коли вода є у вільному доступі, інакше, захисні клітини стають млявими.

• Устьиці

Фотосинтез залежить від проникнення вуглекислого газу (CO2) з повітря через продихи в тканини мезофілу. Кисень (O2), отриманий як побічний продукт фотосинтезу, виходить із рослини через продихи. Коли продихи відкриті, вода втрачається в результаті випаровування і повинна бути заповнена через потік транспірації, водою, поглиненою корінням. Рослини змушені врівноважувати кількість поглиненого СО2 з повітря та втрату води через устьичні пори.

Умови, необхідні для фотосинтезу

Нижче наведено умови, які необхідні рослинам для здійснення процесу фотосинтезу:

• Вуглекислий газ.Безбарвний природний газ без запаху, виявлений у повітрі та має наукове позначення CO2. Він утворюється при горінні вуглецю та органічних сполук, а також виникає у процесі дихання.
• Вода. Прозоре рідке хімічна речовинабез запаху та смаку (в нормальних умовах).
• Світло.Хоча штучне світло також підходить для рослин, природне сонячне світло, як правило, створює найкращі умовидля фотосинтезу, тому що в ньому є природне ультрафіолетове випромінювання, яке надає позитивний впливна рослини.
• Хлорофіл.Це зелений пігментзнайдені в листі рослин.
• Поживні речовини та мінерали.Хімічні речовини та органічні сполуки, які корені рослин поглинають із ґрунту.

Що утворюється внаслідок фотосинтезу?

• Глюкоза;
• Кисень.

(Світлова енергія показана у дужках, оскільки вона не є речовиною)

Нотатка:Рослини отримують CO2 з повітря через їх листя, і воду з ґрунту через коріння. Світлова енергія походить від Сонця. Отриманий кисень виділяється у повітря з листя. Отримувану глюкозу можна перетворити на інші речовини, такі як крохмаль, який використовується як запас енергії.

Якщо фактори, що сприяють фотосинтезу, відсутні або відсутні в недостатній кількості, це може негативно вплинути на рослину. Наприклад, менша кількість світла створює сприятливі умови для комах, які їдять листя рослини, а нестача води уповільнює.

Де відбувається фотосинтез?

Фотосинтез відбувається усередині рослинних клітин, у дрібних пластидах, званих хлоропластами. Хлоропласти (переважно які у шарі мезофілу) містять зелене речовина, зване хлорофілом. Нижче наведені інші частини клітини, які працюють із хлоропластом, щоб здійснити фотосинтез.

Будова рослинної клітини

Функції частин рослинної клітини

• : забезпечує структурну та механічну підтримку, захищає клітини від , фіксує та визначає форму клітини, контролює швидкість та напрямок росту, а також надає форму рослинам.
• : забезпечує платформу більшість хімічних процесів, контрольованих ферментами.
• : діє як бар'єр, контролюючи рух речовин у клітину та з неї.
• : як було описано вище, вони містять хлорофіл, зелену речовину, яка поглинає світлову енергію у процесі фотосинтезу.
• : порожнина всередині клітинної цитоплазми, що накопичує воду.
• : містить генетичну марку (ДНК), що контролює діяльність клітини.

Хлорофіл поглинає світлову енергію, необхідну для фотосинтезу. Важливо, що поглинаються в повному обсязі колірні довжини хвилі світла. Рослини в основному поглинають червону та синю хвилі – вони не поглинають світло у зеленому діапазоні.

Вуглекислий газ у процесі фотосинтезу

Рослини отримують вуглекислий газ з повітря через їх листя. Вуглекислий газ просочується через маленький отвір у нижній частині листа - продиху.

Нижня частина листа має вільно розташовані клітини, щоб вуглекислий газ досяг інших клітин у листі. Це також дозволяє кисню, що утворюється під час фотосинтезу, легко залишати лист.

Вуглекислий газ присутній у повітрі, яким ми дихаємо, у дуже низьких концентраціях і є необхідним фактором темнової фази фотосинтезу.

Світло в процесі фотосинтезу

Лист зазвичай має велику площу поверхні, тому він може поглинати багато світла. Його верхня поверхня захищена від втрати води, хвороб та впливу погоди восковим шаром (кутикулою). Верх аркуша знаходиться там, де падає світло. Цей шар мезофілу називається палісадним. Він пристосований для поглинання великої кількості світла, адже в ньому є багато хлоропластів.

У світлових фазах процес фотосинтезу збільшується з великою кількістю світла. Більше молекул хлорофілу іонізується і більше генерується АТФ та НАДФН, якщо світлові фотони зосереджені на зеленому листі. Хоча світло надзвичайно важливе у світлових фазах, слід зазначити, що надмірна його кількість може пошкодити хлорофіл, і зменшити процес фотосинтезу.

Світлові фази не дуже залежать від температури, води або вуглекислого газу, хоча всі вони потрібні для завершення процесу фотосинтезу.

Вода у процесі фотосинтезу

Рослини отримують воду, необхідну для фотосинтезу через своє коріння. Вони мають кореневі волоски, які розростаються у ґрунті. Коріння характеризується великою площею поверхні та тонкими стінками, що дозволяє воді легко проходити крізь них.

На зображенні представлені рослини та їх клітини з достатньою кількістю води (ліворуч) та її нестачею (праворуч).

Нотатка:Кореневі клітини не містять хлоропластів, оскільки вони зазвичай знаходяться в темряві і не можуть фотосинтезувати.

Якщо рослина не вбирає достатню кількість води, вона в'яне. Без води рослина буде не здатна фотосинтезувати досить швидко, і може навіть загинути.

Яке значення має вода для рослин?

• Забезпечує розчиненими мінералами, що підтримують здоров'я рослин;
• Є середовищем для транспортування;
• Підтримує стійкість та прямостояння;
• Охолоджує та насичує вологою;
• Дає можливість проводити різні хімічні реакціїу рослинних клітинах.

Значення фотосинтезу у природі

Біохімічний процес фотосинтезу використовує енергію сонячного світла для перетворення води та вуглекислого газу на кисень та глюкозу. Глюкоза використовується як будівельні блоки в рослинах для росту тканин. Таким чином, фотосинтез - це спосіб, завдяки якому формуються коріння, стебла, листя, квіти та плоди. Без процесу фотосинтезу рослини не зможуть рости чи розмножуватися.

• Продуценти

Через фотосинтетичну здатність, рослини відомі як продуценти і служать основою майже кожної харчового ланцюгана землі. (Ворості є еквівалентом рослин у ). Вся їжа, яку ми їмо, походить від організмів, які є фотосинтетиками. Ми харчуємося цими рослинами безпосередньо або їмо тварин, таких як корови чи свині, які споживають рослинну їжу.

• Основа харчового ланцюга

Усередині водних систем, рослини та водорості також становлять основу харчового ланцюга. Водорості служать їжею для , які, у свою чергу, виступають джерелом харчування для більших організмів. Без фотосинтезу у водному середовищі життя було б неможливим.

• Видалення вуглекислого газу

Фотосинтез перетворює вуглекислий газ на кисень. Під час фотосинтезу вуглекислий газ з атмосфери надходить у рослину, а потім виділяється у вигляді кисню. У сьогоднішньому світі, де рівні двоокису вуглецю ростуть жахливими темпами, будь-який процес, який усуває вуглекислий газ з атмосфери, є екологічно важливим.

• Кругообіг поживних речовин

Рослини та інші фотосинтезують організми відіграють життєво важливу роль у кругообігу поживних речовин. Азот у повітрі фіксується у рослинних тканинах і стає доступним для створення білків. Мікроелементи, що знаходяться в грунті, також можуть бути включені до рослинної тканини і стати доступними для травоїдних тварин, далі по харчовому ланцюгу.

• Фотосинтетична залежність

Фотосинтез залежить від інтенсивності та якості світла. На екваторі, де сонячне світло рясніє весь рік і вода не є обмежуючим фактором, рослини мають високі темпи зростання і можуть стати досить великими. І навпаки, фотосинтез у глибших частинах океану зустрічається рідше, оскільки світло не проникає в ці верстви, і в результаті ця екосистема виявляється безплідною.

З усіх факторів, що одночасно впливають на процес фотосинтезу. лімітуючимбуде той, який ближчий до мінімального рівня. Це встановив Блекман у 1905 році. Різні фактори можуть бути лімітними, але один із них головний.

1. При низькій освітленості швидкість фотосинтезу прямопропорційна інтенсивності світла. Світло- Лімітуючий фактор при низькому освітленні. При великій інтенсивності світла відбувається знебарвлення хлорофілу та фотосинтез уповільнюється. У таких умовах у природі рослини зазвичай захищені (товста кутикула, опушене листя, лусочки).

1. Для темнових реакцій фотосинтезу необхідний вуглекислий газ, Що включається в органічні речовини, в польових умовах є лімітуючим фактором. Концентрація СО 2 варіює в атмосфері в межах від 0,03-0,04%, але якщо підвищити її, можна збільшити швидкість фотосинтезу. Деякі тепличні культури зараз вирощуються при підвищеному змісті 2 .
2. Температурний фактор. Темнові та деякі світлові реакції фотосинтезу контролюються ферментами, а їхня дія залежить від температури. Оптимальна температурадля рослин помірного пояса становить 25 °С. При кожному підвищенні температури на 10 ° С (аж до 35 ° С) швидкість реакцій подвоюється, але через вплив ряду інших факторів рослини краще ростуть при 25 ° С.
3. Вода- Вихідна речовина для фотосинтезу. Нестача води впливає на багато процесів у клітинах. Але навіть тимчасове в'янення призводить до серйозних втрат урожаю. Причини: при в'яненні продихи рослин закриваються, а це заважає вільному доступу СО 2 для фотосинтезу; при нестачі води в листі деяких рослин накопичується абсцизова кислота. Це гормон рослин – інгібітор росту. У лабораторних умовах її використовують із вивчення гальмування ростового процесу.
4. Концентрація хлорофілу. Кількість хлорофілу може зменшуватися при захворюваннях борошнистою росою, іржею, вірусними хворобами, недоліком мінеральних речовинта віком (при нормальному старінні). При пожовтінні листя спостерігаються хлоротичні явища або хлороз. Причиною може бути нестача мінеральних речовин. Для синтезу хлорофілу потрібні Fe, Mg, N та К.
5. Кисень. Висока концентрація кисню в атмосфері (21%) пригнічує фотосинтез. Кисень конкурує з вуглекислим газом за активний центр ферменту, що бере участь у фіксації 2 , що знижує швидкість фотосинтезу.
6. Специфічні інгібітори. Кращий спосібзанапастити рослина – це придушити фотосинтез. Для цього вчені розробили інгібітори. гербіциди- Діоксини. Наприклад: ДХММ – дихлорфенілдиметилсечовина– пригнічує світлові реакції фотосинтезу. Успішно використовують із вивчення світлових реакцій фотосинтезу.
7. Забруднення довкілля . Гази промислового походження, озон і сірчистий газ, навіть у малих концентраціях, сильно пошкоджують листя у ряду рослин. До сірчистого газу дуже чутливі лишайники. Тому існує метод ліхеноіндикації- Визначення забруднення навколишнього середовища по лишайниках. Сажа забиває продихи і зменшує прозорість листової епідерми, що знижує швидкість фотосинтезу.

6. Фактори життя рослин, тепло, світло, повітря, вода- Рослини протягом усього свого життя постійно перебувають у взаємодії із зовнішнім середовищем. Вимоги рослин до чинників життя визначаються спадковістю рослин, і вони різні як кожного виду, але й кожного сорту тієї чи іншої культури. Ось чому глибоке знання цих вимог дає можливість правильно встановлювати структуру посівних площ, чергування культур, розміщення. сівозмін.
Для нормальної життєдіяльності рослинам необхідні світло, тепло, вода, поживні речовини, включаючи вуглекислоту та повітря.
Основним джерелом світла рослин є сонячна радіація. Хоча це джерело знаходиться поза впливом людини, ступінь використання світлової енергії сонця для фотосинтезу залежить від рівня агротехніки: способів посіву (напрямок рядків з півночі на південь або зі сходу на захід), диференційованих норм висіву, обробки ґрунту та ін.
Своєчасне проріджування рослин та знищення бур'янів покращують освітленість рослин.
Тепло у житті рослин, поряд зі світлом представляє основний фактор життя рослин і необхідна умовадля біологічних, хімічних та фізичних процесів у ґрунті. Кожна рослина на різних фазах та стадіях розвитку висуває певні, але неоднакові вимоги до тепла, вивчення яких становить одне із завдань фізіології рослин та наукового землеробства. тепло у житті рослин впливає швидкість розвитку на кожній стадії зростання. У завдання землеробства входить також вивчення теплового режиму ґрунту та способів його регулювання.
Вода у житті рослині поживні речовини, за винятком вуглекислоти, що надходить як з ґрунту, так і з атмосфери, є ґрунтовими факторами життя рослин. Тому воду та поживні речовини називають елементами родючості ґрунту.
Повітря у житті рослин(атмосферний і ґрунтовий) необхідний як джерело кисню для дихання рослин та ґрунтових мікроорганізмів, а також як джерело вуглецю, яке рослина засвоює у процесі фотосинтезу. Крім того, Повітря в житті рослин необхідне для мікробіологічних процесів у ґрунті, в результаті яких органічна речовина ґрунту розкладається аеробними мікроорганізмами з утворенням розчинних мінеральних сполук азоту, фосфору, калію та інших елементів живлення рослин.

7 . Показники фотосинтетичної продуктивності посіву

Урожай створюється в процесі фотосинтезу, коли в зелених рослинах утворюється органічна речовина з діоксиду вуглецю, води та мінеральних речовин. Енергія сонячного променяперетворюється на енергію рослинної біомаси. Ефективність цього процесу і в кінцевому підсумку врожай залежать від функціонування посіву як фотосинтезуючої системи. У польових умовах посів (ценоз) як сукупність рослин на одиниці площі являє собою складну динамічну фотосинтезуючу систему, що саморегулюється. Ця система включає багато компонентів, які можна розглядати як підсистеми; вона динамічна, оскільки постійно змінює свої параметри у часі; саморегулююча, так як, не дивлячись на різноманітні впливи, посів змінює свої параметри певним чином, підтримуючи гомеостаз.

Показники фотосинтетичної діяльності посівів.Посів являє собою оптичну систему, в якій листя поглинають ФАР. У початковий період розвитку рослин асиміляційна поверхня невелика і значна частина ФАР проходить повз листя, не вловлюється ними. З підвищенням площі листів збільшується і поглинання ними енергії сонця. Коли індекс листової поверхні* становить 4...5, т. е. площа листя в посіві 40...50 тис. м 2 /га, поглинання ФАР листям посіву досягає максимального значення - 75...80 % видимої, 40% загальної радіації. При подальшому збільшенні площі листя поглинання ФАР не підвищується. У посівах, де хід формування площі листя оптимальний, поглинання ФАР може становити в середньому за вегетацію 50...60 % падаючої радіації. Поглинена рослинним по дахом ФАР - енергетична основа для фотосинтезу. Однак у врожаї акумулюється лише частина цієї енергії. Коефіцієнт використання ФАР зазвичай визначають по відношенню до падає на рослинний покрив ФАР. Якщо в урожаї біомаси в середній смузіРосії акумульовано 2...3 % приходу на посів ФАР, суха маса всіх органів рослин складе 10... 15 т/га, а можлива врожайність - 4...6 т зерна з 1 га. У зріджених посівах коефіцієнт використання ФАР становить лише 0,5...1,0%.

При розгляді посіву як фотосинтезуючої системи врожай сухої біомаси, що створюється за вегетаційний період, або його приріст за певний період залежить від величини середньої площі листя, тривалості періоду та чистої продуктивності фотосинтезу за цей період.

У = ФП ПВФ,

де У -урожайність сухої біомаси, т/га;

ФП-фотосинтетичний потенціал, тис. м 2 - дні/га;

ПВФ -чиста продуктивність фотосинтезу, г/(м2 - дні).

Фотосинтетичний потенціал розраховують за формулою

де Sc – середня за період площа листя, тис. м 2 /га;

Т – тривалість періоду, дні.

Основні показники для ценозу, як і врожайність, визначають у розрахунку на одиницю площі -1м 2 або 1 га. Так, площу листя вимірюють у тис. м 2 /га. Крім того, користуються таким показником, як індекс листової поверхні. Основну частину асиміляційної поверхні складають листя, саме в них здійснюється фотосинтез. Фотосинтез може відбуватися і в інших зелених частинах рослин - стеблах, остях, зелених плодах тощо, проте внесок цих органів у загальний фотосинтез зазвичай невеликий. Прийнято порівнювати посіви між собою, а також різні станиодного посіву в динаміці за площею листя, ототожнюючи її з поняттям «асиміляційна поверхня». Динаміка площі листя в посіві підпорядковується певній закономірності. Після появи сходів площа листя повільно зростає, потім темпи наростання збільшуються. До моменту припинення утворення бічних пагонів і зростання ра стін у висоту площа листя досягає максимальної за вегетацію величини, потім починає поступово знижуватися у зв'язку з пожовтінням і відмиранням нижнього листя. До кінця вегетації в посівах багатьох культур (зернові, зернові бобові) зелене листя на рослинах відсутні. Площа листя різних сільськогосподарських рослин може сильно варіювати протягом вегетації залежно та умовами водопостачання, харчування, агротехнічних прийомів. Максимальна площа листя в посушливих умовах досягає всього 5... 10 тис. м 2 /га, а при надмірному зволоженні та азотному харчуванні вона може перевищувати 70 тис. м 2 /га. Вважається, що при індексі листової поверхні 4...5 посів як оптична фото-синтезующая система працює в оптимальному режимі, поглинаючи найбільшу кількість ФАР При меншій площі листя частину ФАР листя не вловлюють. Якщо площа листя більше 50 тис. м 2 /га, то верхні листки затіняють нижні, їх частка у фотосинтезі різко знижується. Більш того, верхнє листя «годують» нижнє, що невигідно для формування плодів, насіння, бульб і т. д. Динаміка площі листків показує, що на різних етапахвегетації посів як фотосинтезуюча система функціонує неоднаково (рис. 3). Перші 20...30 днів вегетації, коли середня площа листя становить 3...7 тис. м 2 /га, більшість ФАР не вловлюється листям, і тому коефіцієнт використання ФАР може бути високим. Далі площа листів починає швидко наростати, досягаючи максимуму. Як правило, це відбувається у мятликових у фазі молочного стану зерна, у зернових бобових у фазі повного наливу насіння в середньому ярусі, у багаторічних трав у фазі цвітіння. Потім площа листя починає швидко знижуватися. У цей час переважають перерозподіл та відтік речовин з вегетативних органіву генеративні. На тривалість цих періодів та його співвідношення впливають різні чинники, зокрема агротехнічні. З їх допомогою можна регулювати процес наростання площі листя та тривалість періодів. У посушливих умовах густоту рослин, а отже, і площу листя навмисно знижують, тому що при великій площі листя посилюється транспірація, рослини сильніше страждають від нестачі вологи, врожайність зменшується.

Як відбувається перетворення енергії сонячного світла у світловій та темновій фазах фотосинтезу на енергію хімічних зв'язків глюкози? Відповідь поясніть.

Відповідь

У світловій фазі фотосинтезу енергія сонячного світла перетворюється на енергію збуджених електронів, та був енергія збуджених електронів перетворюється на енергію АТФ і НАДФ-Н2 . У темновій фазі фотосинтезу енергія АТФ і НАДФ-Н2 перетворюється на енергію хімічних зв'язків глюкози.

Що відбувається в світлову фазуфотосинтезу?

Відповідь

Електрони хлорофілу, збуджені енергією світла, йдуть електроно-транспортними ланцюгами, їх енергія запасається в АТФ і НАДФ-Н2. Відбувається фотоліз води, виділяється кисень.

Які основні процеси відбуваються у темнову фазу фотосинтезу?

Відповідь

З вуглекислого газу, отриманого з атмосфери, водню, отриманого у світловій фазі, за рахунок енергії АТФ, отриманої у світловій фазі, утворюється глюкоза.

Яка функція хлорофілу у рослинній клітині?

Відповідь

Хлорофіл бере участь у процесі фотосинтезу: у світловій фазі хлорофіл поглинає світло, електрон хлорофілу отримує енергію світла, відривається і йде електроно-транспортним ланцюгом.

Яку роль відіграють електрони молекул хлорофілу у фотосинтезі?

Відповідь

Електрони хлорофілу, збуджені сонячним світлом, проходять електронотранспортними ланцюгами і віддають свою енергію на утворення АТФ і НАДФ-Н2.

На якому етапі фотосинтезу утворюється вільний кисень?

Відповідь

У світловій фазі під час фотолізу води.

У яку фазу фотосинтезу відбувається синтез АТФ?

Відповідь

Світлову фазу.

Яка речовина є джерелом кисню під час фотосинтезу?

Відповідь

Вода (кисень виділяється при фотолізі води).

Швидкість фотосинтезу залежить від факторів, що лімітують (обмежують), серед яких виділяють світло, концентрацію вуглекислого газу, температуру. Чому ці фактори лімітують для реакцій фотосинтезу?

Відповідь

Світло необхідне збудження хлорофілу, він постачає енергію для процесу фотосинтезу. Вуглекислий газ необхідний темновій фазі фотосинтезу, з нього синтезується глюкоза. Зміна температури веде до денатурації ферментів, реакції фотосинтезу сповільнюються.

У яких реакціях обміну рослин вуглекислий газ є вихідною речовиною для синтезу вуглеводів?

Відповідь

У реакціях фотосинтезу.

У листі рослин інтенсивно протікає процес фотосинтезу. Чи відбувається він у зрілих та незрілих плодах? Відповідь поясніть.

Відповідь

Фотосинтез відбувається у зелених частинах рослин на світлі. Таким чином, фотосинтез відбувається у шкірці зелених плодів. Усередині плодів та у шкірці стиглих (не зелених) плодів фотосинтез не відбувається.

Основними зовнішніми факторами , що впливають на інтенсивність фотосинтезу, є освітленість, концентрація діоксиду вуглецю та температура. Якщо горизонтальної осі відкласти зміна будь-якого з перелічених чинників, то криві залежності інтенсивності фотосинтезу від цих факторів матимуть вигляд, представлений малюнку. Спочатку зі збільшенням значення якогось із лімітуючих чинників спостерігається лінійне збільшення інтенсивності фотосинтезу. Потім у міру того, як інший фактор або фактори стають лімітуючими, відбувається уповільнення інтенсивності реакції та її стабілізація.

Надалі будемо припускати, що змінюється лише один, який обговорюється, фактора інші мають оптимальні значення.

Освітленість та фотосинтез

При низькій освітленості інтенсивність фотосинтезузростає пропорційно до збільшення кількості падаючого світла. Поступово під впливом інших факторів інтенсивність фотосинтезу знижується. Освітленість у ясний літній день становить приблизно 100 000 люкс (10 000 фут-кандел), тоді як для нормального процесу фотосинтезу необхідна освітленість, що дорівнює лише 10 000 люкс. Тому для більшості рослин (крім рослин, що знаходяться в тіні) світло не є головним фактором, що лімітує фотосинтезу. Дуже високі значенняінтенсивності світла можуть призводити до знебарвлення хлорофілу та уповільнення реакцій фотосинтезу. Разом з тим рослини, які постійно перебувають у подібних умовах, зазвичай добре до них адаптовані; наприклад, листя в них покрите товстою кутикулою або густо опушене.

Концентрація діоксиду вуглецю та фотосинтез

Діоксид вуглецювикористовується у темнових реакціях для отримання цукру. У нормальних умовах діоксид вуглецю є основним фактором, що лімітує фотосинтезу. У атмосфері міститься від 0,03 до 0,04% діоксиду вуглецю. Якщо підвищити його вміст у повітрі, то можна досягти збільшення інтенсивності фотосинтезу. Протягом короткого періоду можна підтримувати оптимальну концентрацію, що становить 0,5%, проте за тривалого впливу така концентрація стає небезпечною для рослини. Тому найбільш сприятливою вважається концентрація діоксиду вуглецю, що дорівнює приблизно 0,1%. Деякі тепличні культури, наприклад, томати, вирощують саме в атмосфері, збагаченій діоксидом вуглецю. В даний час великий інтерес викликають рослини, здатні ефективно видаляти вуглецю діоксид з атмосфери і дають при цьому підвищені врожаї. Такі рослини, звані С4-рослини, обговорюються у відповідному розділі.

Температура та фотосинтез

Темнові, а деякою мірою і світлові реакції контролюються ферментамитому температура повітря має велике значення. Для рослин помірного клімату найбільш сприятливою температурою є приблизно 25 °С. При підвищенні температури на кожні 10 °С швидкість реакції подвоюється (аж до 35 °С), проте інші дані свідчать про те, що при 25 °С рослина розвивається краще.

Концентрація хлорофілу та фотосинтез

Сама по собі концентрація хлорофілуне є фактором, що лімітує фотосинтез. Важливими можуть бути причини зниження рівня хлорофілу: хвороби ( мучниста роса, жито, вірусні хвороби), нестача мікроелементів, нормальні процеси старіння. Коли лист жовтіє, кажуть, що він став хлоротичним, а процес утворення жовтуватого забарвлення листя називається хлорозом. Хлоротичні плями часто є симптомом хвороби або мінеральної недостатності. Деякі елементи, наприклад, залізо, магній і азот (останні два безпосередньо входять в молекулу хлорофілу), необхідні для утворення хлорофілу, тому ці елементи особливо важливі. Крім того, рослині потрібен калій. Ще однією причиною виникнення хлорозу є нестача світла, оскільки світло необхідне на кінцевій стадії синтезу хлорофілу.

Специфічні інгібітори та фотосинтез

Якщо придушити фотосинтез, та рослина неминуче загине. На цьому була заснована розробка різних гербіцидів, наприклад, ДХММ (дихлорфенілдиметилсечовина). Даний препарат запускає обхідний шлях нециклічного потоку електронів у хлоропластах, таким чином інгібуючи світлові реакції. ДХММ відіграла важливу роль у вивченні світлових реакцій фотосинтезу.

Ще два факториздійснюють великий впливна зростання сільськогосподарських культур і мають більше загальне значеннядля зростання рослини та процесу фотосинтезу - це наявність води та забруднення навколишнього середовища.

Вода та фотосинтез

Водає вихідною речовиною для фотосинтезу. Однак оскільки вода впливає на величезну кількість клітинних процесів, оцінити її безпосередній вплив на фотосинтез неможливо. Проте, вивчаючи кількість органічної речовини, що синтезується, у рослин, що страждають від нестачі води, можна бачити, що тимчасове в'янення призводить до різкого зниження врожаю. Навіть якщо рослин не спостерігається видимих ​​змін, незначний дефіцит води призводить до значного падіння врожаю. Причини цього складні та не до кінця вивчені. Однією з явних причин можна вважати закривання продихів при в'яненні, що перешкоджає надходженню вуглекислого газу для фотосинтезу. Крім того, було показано, що при нестачі води в листі деяких рослин накопичується абсцизова кислота, що є інгібітором росту.

Забруднення навколишнього середовища та фотосинтез

Деякі гази промислового походження, наприклад озон та діоксид сіркинавіть у невеликих кількостях дуже небезпечні для листя рослин, хоча точні причини цього досі не встановлені. Так, зернові культури у забруднених районах втрачають до 15% своєї маси, особливо під час посушливого літа. Виявилося, що лишайники дуже чутливі до діоксиду сірки. Сажа забиває продихи і зменшує прозорість епідермісу листа.