Fotosintez jarayonining intensivligini quyidagi birliklarda ifodalash mumkin: 1 soatda 1 dm 2 barg bilan assimilyatsiya qilingan CO 2 milligramlarida; mililitrlarda O 2, 1 soat ichida 1 dm 2 varaq ajratilgan; milligramm quruq moddada 1 soatda 1 dm 2 barg to'plangan.
Har qanday usul bilan olingan ma'lumotlarni sharhlashda, yorug'likda o'simliklar nafaqat fotosintez, balki nafas olishini ham yodda tutish kerak. Shu munosabat bilan u yoki bu usul bilan o'lchanadigan barcha ko'rsatkichlar ikkita to'g'ridan-to'g'ri qarama-qarshi jarayonning natijasini yoki fotosintez va nafas olish jarayonlari ko'rsatkichlari orasidagi farqni ifodalaydi. Bu ko'rinadigan fotosintez. Masalan, CO 2 tarkibidagi kuzatilgan o'zgarish fotosintez paytida so'rilgan miqdor va nafas olish paytida chiqarilgan miqdor o'rtasidagi farqdir. ga borish uchun rost fotosintez miqdori, barcha hollarda nafas olish jarayonining intensivligini hisobga olgan holda tuzatish kiritish kerak.
Fotosintez jarayonining intensivligiga tashqi sharoitlarning ta'siri
Tabiiy sharoitda barcha omillar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi, ya'ni bir omilning ta'siri boshqa barcha omillarning tarangligiga bog'liq. Umuman olganda, buni quyidagicha ifodalash mumkin: bir omil intensivligining o'zgarishi, qolganlari o'zgarmagan holda, fotosintezga ta'sir qiladi, jarayon boshlangan minimal darajadan boshlab va optimal bilan tugaydi, unga erishilgandan so'ng, fotosintezga ta'sir qiladi. jarayon o'zgarishni to'xtatadi (egri tekislikka etadi). Ko'pgina hollarda, ma'lum darajadan keyin omil kuchlanishining kuchayishi hatto jarayonning inhibisyoniga olib keladi. Biroq, agar siz biron bir boshqa omilni o'zgartirishni boshlasangiz, unda birinchi omil kuchlanishining optimal qiymati yuqoriga qarab o'zgaradi. Boshqacha qilib aytganda, yuqori kuchlanish qiymatida platoga erishiladi. Jarayonning tezligi, xususan, fotosintez tezligi, birinchi navbatda, minimal (cheklovchi omil) bo'lgan omilning intensivligiga bog'liq. Masalan, yorug'lik intensivligi va CO 2 tarkibi kabi omillarning o'zaro ta'siri. Karbonat angidrid miqdori qanchalik yuqori bo'lsa (ma'lum chegaralar ichida), yorug'lik qanchalik baland bo'lsa, fotosintez tezligi platoga etadi.
Nur ta'siri
Yorug'lik intensivligining oshishi o'simlik turiga va boshqa omillarning intensivligiga qarab fotosintez jarayoniga ta'sir qiladi. Tarixiy rivojlanish jarayonida o'simliklar turli yorug'lik sharoitida o'sishga moslashgan. Ushbu mezon asosida o'simliklar guruhlarga bo'linadi: yorug'likni yaxshi ko'radigan, soyaga chidamli va soyani yaxshi ko'radigan. Bu ekologik guruhlar bir qator anatomik va fiziologik xususiyatlar bilan tavsiflanadi. Ular pigmentlarning tarkibi va tarkibida farqlanadi.
Fotofil o'simliklar soyaga chidamli o'simliklarga nisbatan ochroq barglar rangi va kamroq umumiy xlorofill miqdori bilan ajralib turadi. Soyaga chidamli o'simliklarning barglari yorug'likni yaxshi ko'radiganlarga nisbatan ksantofil va xlorofillning nisbatan yuqori miqdoriga ega. b. Pigmentlar tarkibidagi bu xususiyat soyaga chidamli o'simliklarning barglari nurni yaxshi ko'radigan o'simliklarning barglaridan allaqachon o'tib ketgan "chiqindi yorug'lik" dan foydalanishga imkon beradi. Yorug'likni yaxshi ko'radigan o'simliklar - suv ta'minoti etishmasligi ehtimoli ko'proq bo'lgan ochiq joylarda o'simliklar. Shu nuqtai nazardan, ularning barglari soyaga chidamli bo'lganlarga nisbatan ko'proq kseromorf anatomik tuzilishga ega, qalinroq va yanada rivojlangan palizad parenximasiga ega. Ba'zi yorug'likni yaxshi ko'radigan o'simliklarda palisad parenximasi bargning nafaqat yuqori qismida, balki pastki qismida ham joylashgan. Yorug'likni yaxshi ko'radigan o'simliklarning barglari, soyaga chidamli o'simliklarga qaraganda, kichikroq hujayralar, kichikroq xloroplastlar, barg yuzasi birligiga ko'proq bo'lgan stomatalarning kichikligi va tomirlarning zichroq tarmog'i bilan ajralib turadi.
Fotofil va soyaga chidamli o'simliklar Ular fiziologik xususiyatlarida ham farqlanadi. Yuqori pigment miqdori soyaga chidamli o'simliklarni oz miqdorda yorug'likdan yaxshiroq foydalanishga imkon beradi. Yorug'likni yaxshi ko'radigan o'simliklarda fotosintezning intensivligi kengroq diapazonda yorug'lik intensivligi oshishi bilan ortadi. O'simliklarning ko'proq yoki kamroq yorug'lik ostida o'sish qobiliyatini belgilaydigan muhim xususiyat - bu kompensatsiya nuqtasining pozitsiyasi. ostida kompensatsiya nuqtasi fotosintez va nafas olish jarayonlari bir-birini muvozanatlashtiradigan yorug'likni anglatadi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, bu o'simlikning nafas olish jarayonida sarflagan vaqt birligida fotosintez jarayonida shuncha ko'p organik moddalar ishlab chiqaradigan yorug'likdir. Tabiiyki, yashil o'simlikning o'sishi faqat kompensatsiya nuqtasi ustidagi yoritishda sodir bo'lishi mumkin. Nafas olish intensivligi qanchalik past bo'lsa, kompensatsiya nuqtasi shunchalik past bo'ladi va o'simliklar o'sadi. Soyaga chidamli o'simliklar nafas olish tezligining pastligi bilan ajralib turadi, bu esa ularni kamroq yorug'likda o'sishiga imkon beradi. Kompensatsiya nuqtasi harorat oshishi bilan sezilarli darajada oshadi, chunki harorat oshishi nafasni fotosintezga qaraganda kuchliroq oshiradi. Shuning uchun kam yorug'lik sharoitida haroratning oshishi o'simliklarning o'sish sur'atlarini kamaytirishi mumkin.
Fotosintez, shuningdek, fotokimyoviy reaktsiyalar bilan bog'liq har qanday jarayon, u endigina boshlanadigan (1 m masofada taxminan bitta sham) yorug'likning pastki chegarasi mavjudligi bilan tavsiflanadi. Umuman olganda, fotosintezning yorug'lik intensivligiga bog'liqligini logarifmik egri chiziq bilan ifodalash mumkin. Dastlab, yorug'lik intensivligining oshishi fotosintezning proportsional o'sishiga olib keladi (maksimal ta'sir zonasi). Yorug'lik intensivligining yanada oshishi bilan fotosintez o'sishda davom etadi, lekin sekinroq (zaiflashgan effekt zonasi) va nihoyat, yorug'lik intensivligi oshadi, lekin fotosintez o'zgarmaydi (ta'sirsiz zona - plato). Fotosintez intensivligining yorug'likka bog'liqligini ifodalovchi egri chiziqlarning qiyaligi turli o'simliklar uchun har xil. To'g'ridan-to'g'ri quyosh nuriga duchor bo'lgunga qadar fotosintez kuchayadigan o'simliklar mavjud. Shu bilan birga, ko'plab o'simliklar uchun to'g'ridan-to'g'ri 50% dan yuqori yorug'lik intensivligining oshishi quyosh nuri ortiqcha bo'lib chiqadi. Bu holat fotosintez mahsulotlarining yakuniy hosildorligi tezligi reaktsiyalar kabi yorug'lik reaktsiyalarining tezligiga bog'liq emasligi bilan bog'liq. Shu bilan birga, yorug'lik intensivligi faqat yorug'lik reaktsiyalarining tezligiga ta'sir qiladi. Shuning uchun yorug'lik intensivligi ma'lum darajadan tashqari ta'sirga ega bo'lishi uchun qorong'u reaktsiyalar tezligini oshirish kerak. O'z navbatida, fotosintezning qorong'u reaktsiyalarining tezligi ko'p jihatdan harorat va karbonat angidrid tarkibiga bog'liq. Harorat ko'tarilganda yoki karbonat angidrid miqdori ortib borsa, optimal yoritish yuqoriga qarab o'zgaradi.
IN tabiiy sharoitlar O'zaro soyalanish tufayli quyosh energiyasining faqat kichik bir qismi pastki barglarga tushadi. Shunday qilib, gullash bosqichida zich ekilgan vetch o'simliklarida er qatlamidagi yorug'lik intensivligi kunduzgi yorug'likning atigi 3% ni tashkil qiladi. Ko'pincha pastki barglar kompensatsiya nuqtasiga yaqin yorug'lik bilan yoritiladi Shunday qilib, ekinlarda barcha o'simlik barglarining fotosintezining umumiy intensivligi quyosh nurining to'liq intensivligiga mos keladigan darajaga ko'tarilishi mumkin.
Yorug'lik intensivligi juda yuqori bo'lsa va to'g'ridan-to'g'ri bargga tegsa, fotosintez tushkunlikka tushishi mumkin. Yuqori yorug'lik intensivligidan kelib chiqqan depressiyaning dastlabki bosqichlarida xloroplastlar hujayraning yon devorlariga o'tadi (fototaksis). Yorug'likning yanada oshishi bilan fotosintezning intensivligi keskin pasayishi mumkin. Fotosintez depressiyasining sabablari yorqin nur haddan tashqari issiqlik va suv muvozanati paydo bo'lishi mumkin. Ehtimol, yorqin nurda, energiya fotosintez jarayonining normal borishi uchun zarur bo'lgan ba'zi fermentlarning oksidlanishiga sarflanadigan qo'zg'aluvchan xlorofil molekulalarining ortiqcha miqdori paydo bo'ladi.
Foydalanish darajasi quyosh energiyasi
Aniq quyoshli kunda 1 soatda 1 dm 2 barg yuzasiga taxminan 30168 kJ tushadi. Ushbu miqdorning taxminan 75% yoki 22626 kJ so'riladi, tushayotgan energiyaning 25% varaqdan o'tadi va undan aks etadi. Bargda ma’lum vaqt davomida to‘plangan quruq moddalar miqdoridan kelib chiqib, biz to‘plangan energiya miqdorini hisoblab chiqdik va uni barg oladigan miqdor bilan solishtirdik. Olingan ma'lumotlarga ko'ra, fotosintez samaradorligi 2,6% ga teng edi. Bizni qiziqtirgan miqdorni hisoblashga yanada soddaroq yondashishimiz mumkin. Shunday qilib, bitta makkajo'xori o'simligi kuniga o'rtacha 18,3 g quruq moddani to'playdi. Bu moddaning barchasi kraxmal deb taxmin qilishimiz mumkin. 1 g kraxmalning yonish issiqligi 17,6 kJ bo'ladi. Shuning uchun kunlik energiya daromadi (18,3X17,6) 322 kJ bo'ladi. Zichligi gektariga 15 ming oʻsimlik boʻlgan 1 gektar maydonda kuniga 4.830.651 kJ yigʻilib, kuniga 209.500.000 kJ yigʻiladi. Shuning uchun energiya iste'moli 2,3% ni tashkil qiladi.
Binobarin, hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, tabiiy sharoitda fotosintez jarayonining samaradorligi ahamiyatsiz. Quyosh energiyasidan foydalanish samaradorligini oshirish vazifasi o'simliklar fiziologiyasidagi eng muhim vazifalardan biridir. Bu vazifa juda realdir, chunki nazariy jihatdan fotosintez jarayonining samaradorligi ancha yuqori qiymatga yetishi mumkin.
Haroratning ta'siri
Haroratning fotosintezga ta'siri yorug'lik intensivligiga bog'liq. Kam yorug'lik darajasida fotosintez haroratga bog'liq emas (Q10 = 1). Bu kam yorug'lik sharoitida fotosintez intensivligi yorug'lik fotokimyoviy reaktsiyalarining tezligi bilan chegaralanganligi bilan bog'liq. Aksincha, yuqori yorug'likda fotosintez tezligi qorong'u reaktsiyalarning paydo bo'lishi bilan belgilanadi va bu holda haroratning ta'siri juda aniq namoyon bo'ladi. Q 10 harorat koeffitsienti taxminan ikki bo'lishi mumkin. Shunday qilib, kungaboqar uchun 9 dan 19 ° S gacha bo'lgan haroratning oshishi fotosintezning intensivligini 2,5 barobar oshiradi. Fotosintez jarayonlari sodir bo'lishi mumkin bo'lgan harorat chegaralari turli o'simliklar uchun farq qiladi. O'rta zonadagi o'simliklarning fotosintezi uchun minimal harorat taxminan 0 ° C, tropik o'simliklar uchun 5-10 ° S. Qutbli o'simliklar 0 ° C dan past haroratlarda fotosintezni amalga oshirishi mumkinligi haqida dalillar mavjud. Ko'pgina o'simliklar uchun fotosintez uchun optimal harorat taxminan 30-33 ° S dir. 30-33 ° C dan yuqori haroratda fotosintezning intensivligi keskin pasayadi. Buning sababi shundaki, fotosintez jarayonining haroratga bog'liqligi qarama-qarshi jarayonlarning natijasidir. Shunday qilib, haroratning oshishi fotosintezning qorong'u reaktsiyalarining tezligini oshiradi. Shu bilan birga, 25-30 ° S haroratda xloroplastlarning inaktivatsiyasi jarayoni sodir bo'ladi. Haroratning oshishi ham stomatal yoriqlarning yopilishiga olib kelishi mumkin.
CO tarkibining ta'siri 2 havoda
Fotosintez jarayoni uchun uglerod manbai karbonat angidriddir. Karbonat angidridni karbonat angidrid (CO) bilan almashtirishga urinishlar muvaffaqiyatli bo'lmadi. Fotosintez jarayonida asosan atmosferadagi CO 2 ishlatiladi. Havodagi CO 2 miqdori atigi 0,03% ni tashkil qiladi. Fotosintez jarayoni CO 2 tarkibida kamida 0,008% bo'lganida amalga oshiriladi. CO 2 miqdorining 1,5% gacha oshishi fotosintez intensivligining to'g'ridan-to'g'ri proportsional o'sishiga olib keladi. CO 2 miqdori 1,5% dan oshganda, fotosintez o'sishda davom etadi, lekin juda sekinroq. CO 2 miqdori 15-20% gacha ko'tarilganda, fotosintez jarayoni platoga etadi. CO 2 miqdori 70% dan yuqori bo'lsa, fotosintez depressiyasi sodir bo'ladi. CO 2 kontsentratsiyasining oshishiga ko'proq sezgir bo'lgan o'simliklar mavjud, ularda fotosintezning inhibisyonu allaqachon CO 2 tarkibida 5% bo'lganida o'zini namoyon qila boshlaydi. CO 2 kontsentratsiyasining ortishi turli sabablarga ko'ra inhibitiv ta'sirga ega. Avvalo, CO 2 tarkibining ko'payishi stomatalarning yopilishiga olib keladi. Shu bilan birga, CO 2 ning yuqori konsentratsiyasi yuqori yorug'lik ostida ayniqsa noqulay ta'sir ko'rsatadi. Ikkinchisi ma'lum konsentratsiyalarda CO 2 qorong'u fermentativ reaktsiyalarni inhibe qilishini ko'rsatadi.
Tabiiy sharoitda CO 2 miqdori juda past bo'lib, u fotosintez jarayonining kuchayishini cheklashi mumkin. Shuni ham hisobga olish kerakki, kunduzi o'simliklar atrofidagi havodagi CO 2 miqdori kamayadi.
Yuqoridagilardan kelib chiqqan holda, havodagi CO 2 miqdorini ko'paytirish fotosintez intensivligini oshirish va natijada o'simlik tomonidan quruq moddalarni to'plashning muhim usullaridan biridir. Biroq, dala sharoitida CO 2 tarkibini tartibga solish qiyin. Bunga go'ng yoki boshqa organik o'g'itlarni (mulchalash) sirt qo'llash orqali qisman erishish mumkin. Yopiq zaminda CO 2 tarkibining ko'payishiga erishish osonroq. Bu holda CO 2 o'g'itlash yaxshi natijalar beradi va keng qo'llanilishi kerak. Turli o'simliklar CO 2 ning bir xil konsentratsiyasini turlicha ishlatadi. Fotosintez "C-4" yo'li (makkajo'xori) bo'ylab ketadigan o'simliklar fosfoenolpiruvat karboksilaza fermentining yuqori faolligi tufayli CO 2 ni bog'lash qobiliyatiga ega.
Suv ta'minotining ta'siri
Barg hujayralarida ozgina suv tanqisligi (5-15%) fotosintezning intensivligiga foydali ta'sir ko'rsatadi. Barg hujayralari suv bilan to'liq to'yingan bo'lsa, fotosintez kamayadi. Bu qisman mezofil hujayralari to'liq to'yingan bo'lsa, qo'riqchi stomatal hujayralar biroz siqilganligi va stomatal yoriqlar ochilmasligi (gidropassiv harakatlar) bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Biroq, bundan ham ko'proq narsa bor. Barglarning ozgina suvsizlanishi, stomataning ochilish darajasidan qat'i nazar, fotosintez jarayoniga foydali ta'sir ko'rsatadi. Suv tanqisligining 15-20% dan oshishi fotosintez intensivligining sezilarli pasayishiga olib keladi. Bu, birinchi navbatda, stomatalarning (gidroaktiv harakatlar) yopilishi bilan bog'liq bo'lib, bu CO 2 ning bargga tarqalishini keskin kamaytiradi. Bundan tashqari, bu transpiratsiyaning pasayishiga olib keladi, natijada barglarning harorati ko'tariladi. Shu bilan birga, haroratning 30 ° C dan yuqori ko'tarilishi fotosintezning pasayishiga olib keladi. Nihoyat, suvsizlanish konformatsiyaga va natijada fotosintezning tez bosqichida ishtirok etadigan fermentlarning faolligiga ta'sir qiladi.
Kislorod bilan ta'minlash va intensivligifotosintez
Kislorod fotosintez jarayonining mahsulotlaridan biri bo'lishiga qaramay, to'liq anaerobioz sharoitida fotosintez jarayoni to'xtaydi. Taxmin qilish mumkinki, anaerobiozning ta'siri bilvosita bo'lib, nafas olish jarayonini inhibe qilish va to'liq bo'lmagan oksidlanish mahsulotlarini, xususan, organik kislotalarni to'plash bilan bog'liq. Bu taxmin anaerobiozning zararli ta'siri kislotali muhitda ko'proq namoyon bo'lishi bilan tasdiqlanadi. Kislorod kontsentratsiyasining ortishi (25% gacha) ham fotosintezni inhibe qiladi (Warburg effekti).
Yuqori kislorod kontsentratsiyasining fotosintezga inhibitiv ta'siri, ayniqsa, yorug'lik intensivligining oshishi bilan namoyon bo'ladi. Bu kuzatishlar yorug'lik (fotoral nafas olish) ishtirokidagi nafas olish jarayonining o'ziga xos xususiyatlariga e'tibor qaratishimizga olib keldi. Bu jarayonning kimyosi oddiy qorong'u nafas olishdan farq qiladi. Fotonafas olish- bu substrat sifatida Kalvin siklining oraliq mahsulotlaridan foydalangan holda yorug'lik ostida kislorodning so'rilishi va CO 2 ning chiqishi. Ko'rinib turibdiki, Kalvin siklida hosil bo'lgan fosfogliserin kislota fotonafas olishda oksidlanadi va glikolik kislotaga dekarboksillanadi, glikolik kislota esa glikol kislotasiga oksidlanadi. Glikolik kislota hosil bo'lishi xloroplastlarda sodir bo'ladi, lekin u erda to'planmaydi, balki peroksisomaning maxsus organellalariga ko'chiriladi. Peroksisomalarda glikolik kislota glikoksilik kislotaga aylanadi. Glioksilik kislota, o'z navbatida, aminatsiyaga, so'ngra karbonat angidridni chiqaradigan dekarboksillanishga uchraydi.
Fotonafas olish jarayonida CO 2 ning chiqishi fotosintez jarayonida so'rilgan umumiy CO 2 ning 50% ga yetishi mumkin. Shu munosabat bilan, fotonafas olish intensivligining pasayishi o'simliklarning mahsuldorligini oshirishga olib kelishi kerak, deb taxmin qilish mumkin. Shunday qilib, glikolik kislota hosil qilish qobiliyatiga ega bo'lmagan tamaki mutant shakllari quruq massaning ko'payishi bilan tavsiflanadi. Atmosferadagi kislorod miqdorining biroz pasayishi ko'chatlar tomonidan quruq moddalarning to'planish tezligiga foydali ta'sir ko'rsatadigan dalillar mavjud. Makkajo'xori va boshqa fotosintezni "C-4" yo'li orqali amalga oshiradigan o'simliklarda fotonafas olish sodir bo'lmaydi. Ehtimol, bu turdagi almashinuv ushbu o'simliklarning hosildorligini oshirishga yordam beradi.
Mineral oziqlanishning ta'siri
Ta'sir qilish kaliy ko'p jihatdan fotosintez haqida. Kaliy etishmasligi bilan qisqa vaqtdan keyin fotosintezning intensivligi pasayadi. Kaliy fotosintezga bilvosita ta'sir qilishi mumkin, bu sitoplazmadagi suv miqdorini oshirish, barglardan assimilyatsiya qilishning tezlashishi va stomatalarning ochilish darajasini oshirishi mumkin. Shu bilan birga, kaliyning bevosita ta'siri ham mavjud, chunki u fosforlanish jarayonlarini faollashtiradi.
Juda yuqori qiymat fosfor fotosintez uchun. Fosforlangan birikmalar fotosintezning barcha bosqichlarida ishtirok etadi. Fosfor bog'larida yorug'lik energiyasi to'planadi.
So'nggi paytlarda rolni aniqlashtirishga katta e'tibor berildi marganets Tayyor organik moddalar hisobiga qorong'uda ham, yorug'likda ham o'sishi mumkin bo'lgan Chlorella shtammining fotosintezini o'rganishda marganets faqat oxirgi holatda zarurligi ko'rsatilgan. Fotoreduksiya jarayonini amalga oshiradigan mikroorganizmlar uchun marganets kerak emas. Shu bilan birga, marganetsning yo'qligi Hill reaktsiyasini va siklik bo'lmagan fotofosforlanish jarayonini keskin inhibe qiladi. Bularning barchasi marganetsning roli suvning fotooksidlanish reaktsiyalarida ishtirok etishi bilan belgilanadi.
Tashuvchi sifatida ishlaydigan ko'plab birikmalar mavjud temir(sitoxromlar, ferredoksin) yoki mis(plastosiyanin). Tabiiyki, bu elementlarning etishmasligi bilan fotosintezning intensivligi pasayadi.
fotosintez- Yuqori o'simliklar tomonidan xlorofill tomonidan so'rilgan yorug'lik energiyasi hisobiga oddiy birikmalar - karbonat angidrid va suvdan murakkab organik moddalar hosil bo'lishi. Fotosintez jarayonida hosil bo'lgan organik moddalar o'simliklarning organlarini qurishi va hayotiy funktsiyalarini saqlab turishi uchun zarurdir.
Fotosintez uchun boshlang'ich materiallar - havo va suvdan barglarga kiradigan karbonat angidrid - uglerod (CO 2) va vodorod (H 2 O) to'liq oksidlanish mahsulotlari. Fotosintez jarayonida hosil bo'lgan organik moddalarda uglerod kamaytirilgan holatda bo'ladi. Fotosintez jarayonida oksidlangan moddalardan tashkil topgan va past energiya darajasida joylashgan CO 2 - H 2 O tizimi yuqori energiya darajasida joylashgan kamroq barqaror CH 2 O - O 2 tizimiga qaytadi.
Tenglamadan ko'rinib turibdiki, bir gramm glyukoza molekulasini (C 6 HO 6) hosil qilish uchun 2872,14 kJ miqdorida yorug'lik energiyasi sarflanadi, u kimyoviy energiya shaklida saqlanadi. Bunday holda atmosferaga erkin kislorod chiqariladi.
Yuqoridagi tenglama fotosintezda ishtirok etadigan boshlang'ich va yakuniy moddalar haqida aniq tasavvur beradi, ammo u juda murakkab biokimyoviy jarayonning mohiyatini ochib bermaydi.
O'simliklarning uglerod bilan oziqlanishini o'rganish tarixi 200 yildan ortiq davom etadi. M. V. Lomonosov o'zining "Havo hodisalari haqida so'z" risolasida 1753 yilda o'simlik o'z tanasini barglar yordamida so'rilgan atrofdagi havodan quradi, deb yozgan. Biroq, fotosintezning kashfiyoti ingliz kimyogari J. Pristley nomi bilan bog'liq bo'lib, u 1771 yilda och yashil o'simliklarda yonish natijasida "buzilgan" havoni "to'g'ri" ekanligini aniqladi.
Golland olimi J. Ingenxaus (1779, 1798), shveytsariyalik J. Senebyer (1782, 1783) va undan keyingi asarlari.
N. Sossyur (1804) yorug'likda yashil o'simliklar atrofdagi atmosferadagi karbonat angidridni o'zlashtirib, kislorod chiqarishini aniqladi.
Fotosintezni o'rganishda K. A. Timiryazevning ishi muhim rol o'ynadi, u yorug'lik karbonat angidrid va suvdan organik moddalarni sintez qilish uchun energiya manbai ekanligini ko'rsatdi va qizil va ko'k rangdagi xlorofillning maksimal emilishini o'rnatdi. -spektrning binafsha rangli hududlari. Foydalanishda ko'plab olimlar tomonidan keyingi tadqiqotlar zamonaviy usullar o'simlik organizmidagi moddalarning murakkab transformatsiyalar zanjiridagi ko'plab bo'g'inlarni ochishga imkon berdi.
Fotosintez ikki fazada sodir bo'lishi aniqlandi. Ulardan birinchisi yorug'lik, ikkinchisi qorong'i. Birinchi bosqich faqat yorug'likda sodir bo'ladi, ikkinchi bosqich esa qorong'uda ham, yorug'likda ham teng muvaffaqiyat bilan sodir bo'ladi. Yorug'lik fazasi xloroplastning yashil qismi - granada, qorong'i fazaning barcha o'zgarishlari uning rangsiz qismi - sitoplazmatik matritsada sodir bo'ladi. Yorug'lik fazasi faqat fotosintetik hujayralar uchun xarakterlidir, qorong'i fazada karbonat angidridni biriktirish jarayonini tashkil etuvchi reaktsiyalarning aksariyati nafaqat fotosintetik hujayralarga xosdir.
Fotosintezning yorug'lik bosqichi pigmentlarning yorug'likni singdirishi bilan boshlanadi. IN kimyoviy reaksiyalar Yorug'lik fazasi faqat faollashtirilgan (yorug'lik energiyasini singdirish tufayli) holatda bo'lgan xlorofill a molekulalarini o'z ichiga oladi. Qolgan pigmentlar - xlorofil b va karotinoidlar - maxsus tizimlar yordamida yorug'likni ushlaydi va hosil bo'lgan energiyani xlorofill a molekulalariga o'tkazadi.
Yorug'lik fazasining eng muhim roli energiya saqlanadigan ATP (adenozin trifosfat) molekulasini qurishdir. Quyosh energiyasidan foydalangan holda xloroplastlarda ATP hosil bo'lish jarayoni tsiklik fosforlanish deb ataladi. ATP ning ADP (adenozin difosfat) ga parchalanishi taxminan 40 kJ energiya chiqaradi.
NADP (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat) molekulasini kamaytirish uchun yorug'lik yordamida suvdan olinadigan ikkita vodorod atomi kerak. Yorug'lik bilan faollashtirilgan xlorofill o'z energiyasini suvning parchalanishiga sarflaydi, faol bo'lmagan shaklga aylanadi va to'rtta vodorod atomi ajralib chiqadi, ular qaytarilish reaktsiyalarida ishlatiladi va ikkita kislorod atomi atmosferaga kiradi.
Shunday qilib, o'simliklardagi yorug'lik reaktsiyasining birinchi barqaror kimyoviy mahsulotlari NADP - H 2 va ATPdir.
Qorong'i fazada sitoplazmada aminokislotalar va oqsillar hosil bo'ladi.
Fotosintezning qorong'u fazasi yorug'lik fazasining davomi bo'lib xizmat qiladi. Qorong'i fazada ATP va NADP - H 2 ishtirokida karbonat angidriddan turli xil organik moddalar hosil bo'ladi. Bunday holda, NADP - H 2 qorong'u fazada qaytaruvchi vosita rolini o'ynaydi va ATP energiya manbai bo'lib xizmat qiladi. Qaytaruvchi vosita NADP ga oksidlanadi va ATP dan bir fosfor kislotasi qoldig'i (H 3 PO 4) ajraladi va ADP olinadi. NADP va ADP yana matritsadan granaga qaytadilar, u erda yorug'lik bosqichida ular yana NADP - H 2 va ATP ga aylanadi va hamma narsa qaytadan boshlanadi.
CO 2 ni shakarga aylantirish yo'lidagi reaktsiyalar ketma-ketligi radioaktiv uglerod 14C yordamida aniqlandi. Aniqlanishicha, fotosintez jarayonida bir necha daqiqada katta raqam ulanishlar. Biroq, fotosintez uchun ruxsat etilgan vaqt 0,5 sekundgacha qisqartirilganda, faqat uchta uglerodli fosforlangan birikma trifosfogliserik kislotani (PGA) aniqlash mumkin edi. Binobarin, FHA fotosintez jarayonida CO 2 dan hosil bo'lgan birinchi barqaror mahsulotdir. Ma'lum bo'lishicha, CO 2 (CO 2 qabul qiluvchi) bilan birikadigan birinchi modda besh uglerodli fosforlangan birikma - ribuloza difosfat (RDP), CO 2 qo'shilgandan keyin ikkita PGA molekulasiga parchalanadi. Ushbu reaksiyani katalizlovchi ferment RDF - karboksilaza oqsil to'qimalarida mavjud bo'lgan oqsillar orasida miqdoriy jihatdan birinchi o'rinda turadi.
Fosfogliserik kislota aldegid darajasiga qadar kamayadi tiklash salohiyati NADP - H 2 va ATP energiyasi.
Fosforlangan shakar birikmasi bo'lgan fosfogliseraldegid faqat uchta uglerod atomini o'z ichiga oladi, eng oddiy shakar esa oltita uglerod atomini o'z ichiga oladi. Geksoza (eng oddiy shakar) hosil bo'lishi uchun fosfogliseraldegidning ikkita molekulasi birlashishi va hosil bo'lgan mahsulot geksoza difosfat fosforillanishdan o'tishi kerak.
Olingan geksoza saxaroza va polisaxaridlarni sintez qilish uchun yoki hujayraning boshqa har qanday organik birikmalarini qurish uchun ishlatilishi mumkin. Shunday qilib, CO 2 dan fotosintez jarayonida hosil bo'lgan shakar asosiy hisoblanadi organik moddalar, hujayralarda joylashgan yuqori o'simliklar ham energiya, ham hujayra uchun zarur bo'lgan qurilish oqsillari manbai bo'lib xizmat qiladi.
Fotosintezga ta'sir qiluvchi omillar
Karbonat angidrid. Fotosintez tezligi havodagi karbonat angidrid miqdoriga bog'liq. Odatda ichida atmosfera havosi 0,03% CO 2 ni o'z ichiga oladi. Uning tarkibini oshirish hosildorlikni oshirishga yordam beradi, bu issiqxonalarda, issiqxonalarda va issiqxonalarda o'simliklar etishtirishda ishlatiladi. Bu aniqlandi eng yaxshi sharoitlar fotosintez uchun taxminan 1,0% CO 2 tarkibida yaratilgan. CO 2 tarkibini 5,0% ga oshirish fotosintezning intensivligini oshirishga yordam beradi, ammo bu holda yorug'likni oshirish kerak.Xlorofillning massa birligi uchun vaqt birligida assimilyatsiya qilingan CO 2 miqdori assimilyatsiya soni deb ataladi. Barg yuzasining 1 dm 2 ga 1 soatda so‘rilgan CO 2 ning milligramm miqdori fotosintez intensivligi deyiladi. Fotosintezning intensivligi har xil turlari o'simliklar bir xil emas, u o'simliklarning yoshi bilan ham o'zgaradi.
Nur. O'simliklar ularga tushayotgan yorug'lik energiyasining 85 - 90% ni o'zlashtiradi, lekin so'rilgan yorug'lik energiyasining faqat 1 - 5% fotosintez uchun sarflanadi. Qolgan energiya o'simlikni isitish va transpiratsiyaga sarflanadi.
Barcha o'simliklar yorug'lik intensivligiga bo'lgan munosabatiga ko'ra ikki guruhga bo'linadi - yorug'lik va soyani yaxshi ko'radigan. Yorug'likni yaxshi ko'radiganlar ko'proq yoritishni talab qiladi, soyaga chidamlilar esa kamroq.
Suv. O'simliklarni suv bilan ta'minlash muhim ahamiyatga ega. Hujayralarning suv bilan etarli darajada to'yinmaganligi stomatalarning yopilishiga olib keladi va shuning uchun o'simliklarni etkazib berishni kamaytiradi. karbonat angidrid. Hujayralarning suvsizlanishi fermentlarning faolligini buzadi.
Harorat sharoitlari. Eng yaxshi harorat rejimi fotosintez eng jadal sodir bo'lgan ko'pgina o'simliklar uchun 20 - 30 ° S. Harorat pasayganda yoki ko'tarilganda, fotosintez sekinlashadi. O'simlik hujayralarida xlorofil 2 dan 40 ° C gacha bo'lgan haroratda hosil bo'ladi.
Fotosintez uchun zarur bo'lgan barcha omillarning qulay kombinatsiyasi bilan o'simliklar organik moddalarni faol ravishda to'playdi va kislorod chiqaradi. Ortiqcha hosil bo'lgan fotosintez mahsulotlari - qandlar darhol yuqori polimerli zahirali birikma - kraxmalga aylanadi, u xloroplastlar va leykoplastlarda kraxmal donalari shaklida yotqiziladi. Shu bilan birga, shakarlarning bir qismi plastidlardan chiqariladi va o'simlikning boshqa qismlariga o'tadi. Kraxmal yana shakarlarga parchalanishi mumkin, ular nafas olish jarayonida oksidlanib, hujayrani energiya bilan ta'minlaydi.
Shunday qilib, sun'iy tartibga solish orqali gaz tarkibi atmosfera, o'simliklarni yorug'lik, suv va issiqlik bilan ta'minlash orqali fotosintezning intensivligini oshirish va natijada o'simliklarning mahsuldorligini oshirish mumkin. Ekinlarni etishtirishda agrotexnika usullari aynan shunga qaratilgan: tuproqni organik moddalar bilan boyitish, ishlov berish, sug'orish, mulchalash, ekinlarning zichligini tartibga solish va boshqalar.
xuddi shunday o'qing
Fotosintezning yorug'lik va qorong'i fazalarida quyosh nuri energiyasi qanday energiyaga aylanadi kimyoviy bog'lanishlar glyukoza? Javobingizni tushuntiring.
Javob
Fotosintezning yorug‘lik fazasida quyosh nuri energiyasi qo‘zg‘algan elektronlar energiyasiga, so‘ngra qo‘zg‘algan elektronlar energiyasi ATP va NADP-H2 energiyasiga aylanadi. Fotosintezning qorong'u bosqichida ATP va NADP-H2 energiyasi glyukozaning kimyoviy bog'lanish energiyasiga aylanadi.
Nima bo'lyapti yorug'lik fazasi fotosintez?
Javob
Yorug'lik energiyasidan qo'zg'algan xlorofill elektronlari elektron tashish zanjirlari bo'ylab harakatlanadi, ularning energiyasi ATP va NADP-H2 da saqlanadi. Suvning fotolizi sodir bo'ladi va kislorod chiqariladi.
Fotosintezning qorong'u bosqichida qanday asosiy jarayonlar sodir bo'ladi?
Javob
Atmosferadan olingan karbonat angidrid va yorug'lik fazasida olingan vodoroddan yorug'lik fazasida olingan ATP energiyasi tufayli glyukoza hosil bo'ladi.
O'simlik hujayrasida xlorofill qanday vazifani bajaradi?
Javob
Xlorofil fotosintez jarayonida ishtirok etadi: yorug'lik fazasida xlorofill yorug'likni yutadi, xlorofill elektron yorug'lik energiyasini oladi, parchalanadi va elektron tashish zanjiri bo'ylab ketadi.
Xlorofill molekulalarining elektronlari fotosintezda qanday rol o'ynaydi?
Javob
Xlorofil elektronlari hayajonlangan quyosh nuri, elektron tashish zanjirlari orqali o'tadi va o'z energiyasini ATP va NADP-H2 hosil bo'lishiga beradi.
Fotosintezning qaysi bosqichida erkin kislorod hosil bo'ladi?
Javob
Yorug'lik bosqichida, suvning fotolizi paytida.
Fotosintezning qaysi bosqichida ATP sintezi sodir bo'ladi?
Javob
Yorug'likdan oldingi bosqich.
Fotosintez jarayonida qaysi modda kislorod manbai bo'lib xizmat qiladi?
Javob
Suv (suvning fotolizi paytida kislorod ajralib chiqadi).
Fotosintez tezligi cheklovchi omillarga, jumladan yorug'lik, karbonat angidrid konsentratsiyasi va haroratga bog'liq. Nima uchun bu omillar fotosintez reaktsiyalarini cheklaydi?
Javob
Yorug'lik xlorofillni qo'zg'atish uchun zarur, u fotosintez jarayoni uchun energiya beradi. Karbonat angidrid fotosintezning qorong'i bosqichida zarur bo'lib, undan glyukoza sintezlanadi. Haroratning o'zgarishi fermentlarning denatüratsiyasiga olib keladi va fotosintetik reaktsiyalar sekinlashadi.
O'simliklardagi qanday metabolik reaktsiyalarda karbonat angidrid uglevodlar sintezi uchun boshlang'ich material hisoblanadi?
Javob
Fotosintez reaktsiyalarida.
Fotosintez jarayoni o'simliklarning barglarida intensiv ravishda sodir bo'ladi. Pishgan va pishmagan mevalarda uchraydimi? Javobingizni tushuntiring.
Javob
Fotosintez yorug'likda o'simliklarning yashil qismlarida sodir bo'ladi. Shunday qilib, yashil mevalar terisida fotosintez sodir bo'ladi. Fotosintez meva ichida yoki pishgan (yashil bo'lmagan) mevalarning qobig'ida sodir bo'lmaydi.
Asosiy tashqi omillar Fotosintez tezligiga ta'sir qiluvchi omillar yorug'lik, karbonat angidrid konsentratsiyasi va haroratdir. Agar sanab o'tilgan omillardan birortasining o'zgarishi gorizontal o'q bo'ylab chizilgan bo'lsa, u holda fotosintez intensivligining ushbu omillarga bog'liqligining egri chiziqlari rasmda ko'rsatilgan shaklga ega bo'ladi. Birinchidan, har qanday cheklovchi omillar qiymatining oshishi bilan fotosintez intensivligining chiziqli o'sishi kuzatiladi. Keyin, boshqa omil yoki omillar cheklovchiga aylanganligi sababli, reaktsiyaning intensivligi sekinlashadi va barqarorlashadi.
Keyinchalik faqat bittasi, muhokama qilinayotgan narsa o'zgaradi, deb taxmin qilamiz. omil, qolganlari esa optimal qiymatlarga ega.
Yoritish va fotosintez
Kam yorug'likda fotosintez tezligi tushayotgan yorug'lik miqdoriga mutanosib ravishda ortadi. Asta-sekin, boshqa omillar ta'sirida, fotosintezning intensivligi pasayadi. Yozning aniq kunida yorug'lik taxminan 100 000 lyuks (10 000 fut-sham) ni tashkil qiladi, normal fotosintez uchun esa atigi 10 000 lyuks kerak bo'ladi. Shuning uchun ko'pchilik o'simliklar uchun (soyadagi o'simliklardan tashqari) yorug'lik fotosintezda asosiy cheklovchi omil emas. Juda yuqori yorug'lik intensivligi xlorofillning rangi o'zgarishiga va fotosintetik reaktsiyalarning sekinlashishiga olib kelishi mumkin. Shu bilan birga, bunday sharoitlarga doimo duchor bo'lgan o'simliklar odatda ularga yaxshi moslashadi; masalan, ularning barglari qalin kesikula bilan qoplangan yoki zich pubescent.
Karbonat angidrid konsentratsiyasi va fotosintez
Karbonat angidrid shakar ishlab chiqarish uchun qorong'u reaktsiyalarda ishlatiladi. Oddiy sharoitlarda karbonat angidrid fotosintezda asosiy cheklovchi omil hisoblanadi. Atmosferada 0,03 dan 0,04% gacha karbonat angidrid mavjud. Agar siz uning havodagi tarkibini oshirsangiz, fotosintez intensivligini oshirishga erishishingiz mumkin. Qisqa vaqt ichida 0,5% optimal konsentratsiyani saqlab qolish mumkin, ammo uzoq vaqt davomida ta'sir qilish bilan bu konsentratsiya o'simlik uchun xavfli bo'ladi. Shuning uchun karbonat angidridning eng qulay kontsentratsiyasi taxminan 0,1% deb hisoblanadi. Ba'zi issiqxona ekinlari, masalan, pomidor, karbonat angidrid bilan boyitilgan atmosferada o'stiriladi. Hozirgi vaqtda atmosferadan karbonat angidridni samarali olib tashlaydigan va shu bilan birga ishlab chiqaradigan o'simliklar katta qiziqish uyg'otmoqda. hosildorlikni oshirdi. C4 o'simliklari deb ataladigan bunday o'simliklar tegishli bo'limda muhokama qilinadi.
Harorat va fotosintez
Qorong'i va ma'lum darajada yorug'lik reaktsiyalari nazorat qilinadi fermentlar, shuning uchun havo harorati bor katta qiymat. O'simliklar uchun mo''tadil iqlim eng qulay harorat Bu taxminan 25 ° C haroratdir. Haroratning har 10 ° C ga oshishi uchun reaktsiya tezligi ikki baravar ko'payadi (35 ° C gacha), ammo boshqa ma'lumotlar 25 ° C da o'simlik yaxshiroq rivojlanishini ko'rsatadi.
Xlorofil kontsentratsiyasi va fotosintez
O'zimcha xlorofil konsentratsiyasi fotosintezni cheklovchi omil emas. Xlorofil darajasining pasayishi sabablari muhim bo'lishi mumkin: kasalliklar (changli chiriyotgan, zang, virusli kasalliklar), mikroelementlarning etishmasligi, normal qarish jarayonlari. Barg sarg'ayganida, u xlorotik bo'lib, barglarning sarg'ish rangga bo'yalishi jarayoni xloroz deb ataladi. Xlorotik dog'lar ko'pincha kasallik yoki mineral etishmasligining alomatidir. Temir, magniy va azot kabi ma'lum elementlar (oxirgi ikkitasi to'g'ridan-to'g'ri xlorofill molekulasiga kiradi) xlorofill hosil bo'lishi uchun zarur, shuning uchun bu elementlar ayniqsa muhimdir. Bundan tashqari, o'simlik kaliyga muhtoj. Xlorozning paydo bo'lishining yana bir sababi yorug'lik etishmasligidir, chunki yorug'lik xlorofill sintezining oxirgi bosqichida zarur.
Maxsus inhibitorlar va fotosintez
Agar siz bostirsangiz fotosintez, o'simlik muqarrar ravishda nobud bo'ladi. Bu DCMM (diklorofenildimetilurea) kabi turli xil gerbitsidlarni ishlab chiqish uchun asos bo'ldi. Ushbu preparat xloroplastlardagi elektronlarning siklik bo'lmagan oqimini aylanib o'tishni boshlaydi va shu bilan yorug'lik reaktsiyalarini inhibe qiladi. DCMM fotosintezdagi yorug'lik reaktsiyalarini o'rganishda muhim rol o'ynadi.
Yana ikkita omil qishloq xo'jaligi ekinlarining o'sishiga katta ta'sir ko'rsatadi va ko'proq ega umumiy ma'no o'simliklarning o'sishi va fotosintez jarayoni uchun - suv va ifloslanish mavjudligi muhit.
Suv va fotosintez
Suv fotosintez uchun boshlang'ich materialdir. Biroq, suv juda ko'p hujayrali jarayonlarga ta'sir qilganligi sababli, uning fotosintezga bevosita ta'sirini baholash mumkin emas. Biroq, suv etishmasligidan aziyat chekadigan o'simliklarda sintezlangan organik moddalar miqdorini o'rganib, vaqtinchalik so'lib ketishga olib kelishini ko'rish mumkin. keskin pasayish o'rim-yig'im. O'simliklarda ko'rinadigan o'zgarishlar bo'lmasa ham, suvning ozgina etishmasligi hosilning sezilarli pasayishiga olib keladi. Buning sabablari murakkab va to'liq tushunilmagan. Aniq sabablardan biri fotosintez uchun karbonat angidrid bilan ta'minlanishiga to'sqinlik qiladigan siljish paytida stomatalarning yopilishi deb hisoblanishi mumkin. Qolaversa, suv yetishmasa, ayrim o‘simliklarning barglarida o‘sish ingibitori bo‘lmish abtsiz kislotasi to‘planishi ko‘rsatilgan.
Ifloslanish va fotosintez
Ba'zi gazlar sanoat kelib chiqishi, Masalan ozon va oltingugurt dioksidi, hatto ichida kichik miqdorlar o'simlik barglari uchun juda xavfli, garchi buning aniq sabablari hali aniqlanmagan. Shunday qilib, ifloslangan hududlardagi don ekinlari, ayniqsa quruq yozda, o'z vaznining 15% gacha yo'qotadi. Ma'lum bo'lishicha, likenlar oltingugurt dioksidiga juda sezgir. Soot stomatani yopib qo'yadi va barg epidermisining shaffofligini pasaytiradi.
Fotosintez jarayoniga bir vaqtning o'zida ta'sir qiluvchi barcha omillardan cheklovchi minimal darajaga yaqinroq bo'lgan bo'ladi. Bu o'rnatilgan Blekman 1905 yil. Turli omillar cheklashi mumkin, ammo ulardan biri asosiy hisoblanadi.
1. Kam yorug'lik sharoitida fotosintez tezligi yorug'lik intensivligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Nur- kam yorug'lik sharoitida cheklovchi omil. Yuqori yorug'lik intensivligida xlorofill rangi o'zgaradi va fotosintez sekinlashadi. Tabiatdagi bunday sharoitda o'simliklar odatda himoyalangan (qalin kesikula, pubescent barglar, tarozilar).
- Fotosintezning qorong'u reaktsiyalari uchun bu kerak karbonat angidrid organik moddalar tarkibiga kiruvchi , ichida dala sharoitlari cheklovchi omil hisoblanadi. Atmosferadagi CO 2 kontsentratsiyasi 0,03-0,04% gacha o'zgarib turadi, lekin agar u ko'paytirilsa, fotosintez tezligini oshirish mumkin. Ba'zi issiqxona ekinlari endi CO 2 ko'tarilgan darajada etishtiriladi.
- Harorat omili. Fotosintezning qorong'u va ba'zi yorug'lik reaktsiyalari fermentlar tomonidan boshqariladi va ularning harakati haroratga bog'liq. Optimal harorat mo''tadil zonadagi o'simliklar uchun 25 ° C. Haroratning 10 °C ga (35 °C gacha) oshishi bilan reaksiyalar tezligi ikki baravar ko'payadi, lekin bir qator boshqa omillar ta'siri tufayli o'simliklar 25 ° C da yaxshi o'sadi.
- Suv- fotosintez uchun boshlang'ich material. Suv etishmasligi hujayralardagi ko'plab jarayonlarga ta'sir qiladi. Ammo hatto vaqtinchalik qurib ketish ham jiddiy hosil yo'qotishlariga olib keladi. Sabablari: qurib qolganda o'simliklarning stomalari yopiladi va bu fotosintez uchun CO 2 ning erkin kirishiga xalaqit beradi; Suv yetishmasa, ba'zi o'simliklarning barglarida to'planadi. absis kislotasi. Bu o'simlik gormoni - o'sish inhibitori. Laboratoriya sharoitida u o'sish jarayonini inhibe qilishni o'rganish uchun ishlatiladi.
- Xlorofil konsentratsiyasi. Kasalliklarda xlorofill miqdori kamayishi mumkin chang chiriyotgan, zang, virusli kasalliklar, kamchilik minerallar va yoshi (normal qarish bilan). Barglar sarg'ayganda, xlorotik hodisalar yoki xloroz. Buning sababi minerallarning etishmasligi bo'lishi mumkin. Xlorofil sintezi uchun Fe, Mg, N va K kerak.
- Kislorod. Atmosferadagi kislorodning yuqori konsentratsiyasi (21%) fotosintezni inhibe qiladi. Kislorod CO 2 fiksatsiyasida ishtirok etadigan fermentning faol joyi uchun karbonat angidrid bilan raqobatlashadi, bu esa fotosintez tezligini pasaytiradi.
- Maxsus inhibitorlar. Eng yaxshi yo'l O'simlikni yo'q qilish fotosintezni bostirishdir. Buning uchun olimlar inhibitorlarni ishlab chiqdilar - gerbitsidlar- dioksinlar. Masalan: DCMM - diklorofenildimetilurea- fotosintezning yorug'lik reaktsiyalarini bostiradi. Ular fotosintezning yorug'lik reaktsiyalarini o'rganish uchun muvaffaqiyatli qo'llaniladi.
- Atrof muhitning ifloslanishi. Sanoatdan kelib chiqadigan gazlar, ozon va oltingugurt dioksidi, hatto past konsentratsiyalarda ham, bir qator o'simliklarning barglariga jiddiy zarar etkazadi. Likenlar oltingugurt dioksidiga juda sezgir. Shuning uchun usul mavjud liken belgilari– likenlar tomonidan atrof-muhit ifloslanishini aniqlash. Soot stomatani yopib qo'yadi va barglar epidermisining shaffofligini pasaytiradi, bu esa fotosintez tezligini pasaytiradi.
6.
O'simlik hayotining omillari, issiqlik, yorug'lik, havo, suv- O'simliklar butun hayoti davomida doimo o'zaro ta'sirda bo'ladi tashqi muhit. O'simliklarning hayot omillariga bo'lgan talablari o'simliklarning irsiyatiga qarab belgilanadi va ular nafaqat har bir tur uchun, balki ma'lum bir ekinning har bir navi uchun ham farqlanadi. Shuning uchun ham ushbu talablarni chuqur bilish ekin maydonlarining tuzilishini, almashlab ekishni, joylashtirishni to'g'ri tashkil etishga imkon beradi. almashlab ekish.
Oddiy hayot uchun o'simliklar yorug'lik, issiqlik, suv, ozuqa moddalari, jumladan, karbonat angidrid va havo.
O'simliklar uchun asosiy yorug'lik manbai quyosh radiatsiyasi. Garchi bu manba inson ta'siridan tashqarida bo'lsa-da, fotosintez uchun quyosh nuri energiyasidan foydalanish darajasi qishloq xo'jaligi texnologiyasi darajasiga bog'liq: ekish usullari (qatorlarning shimoldan janubga yoki sharqdan g'arbga yo'nalishi), differensial urug'lanish normalari, tuproqni ishlov berish. va boshqalar.
O'simliklarni o'z vaqtida yupqalash va begona o'tlarni yo'q qilish o'simliklarning yoritilishini yaxshilaydi.
O'simlik hayotida issiqlik, yorug'lik bilan birga, o'simlik hayotining asosiy omili va zarur shart tuproqdagi biologik, kimyoviy va fizik jarayonlar uchun. Har bir o'simlik ustida turli bosqichlar va rivojlanish bosqichlari issiqlik uchun ma'lum, ammo teng bo'lmagan talablarni qo'yadi, ularni o'rganish o'simlik fiziologiyasi va ilmiy qishloq xo'jaligining vazifalaridan biridir. O'simlik hayotidagi issiqlik har bir o'sish bosqichida rivojlanish tezligiga ta'sir qiladi. Qishloq xo'jaligining vazifasi o'rganishni ham o'z ichiga oladi termal rejim tuproq va uni tartibga solish usullari.
O'simlik hayotida suv va oziq moddalar, ham tuproqdan, ham atmosferadan keladigan karbonat angidriddan tashqari, tuproq omillari o'simlik hayoti. Shuning uchun suv va oziq moddalar tuproq unumdorligi elementlari deb ataladi.
O'simlik hayotidagi havo(atmosfera va tuproq) o'simliklar va tuproq mikroorganizmlarining nafas olishi uchun kislorod manbai, shuningdek, fotosintez jarayonida o'simlik o'zlashtiradigan uglerod manbai sifatida zarur. Bundan tashqari, o'simlik hayotidagi havo tuproqdagi mikrobiologik jarayonlar uchun zarurdir, buning natijasida tuproqning organik moddalari aerob mikroorganizmlar tomonidan azot, fosfor, kaliy va boshqa o'simlik ozuqa moddalarining eruvchan mineral birikmalarini hosil qilish bilan parchalanadi.
7 . Ekinlarning fotosintez mahsuldorligi ko'rsatkichlari
Ekinlar yashil o'simliklar karbonat angidrid, suv va minerallardan organik moddalar hosil qilganda, fotosintez jarayonida hosil bo'ladi. Energiya quyosh nuri o'simlik biomassasidan energiyaga aylanadi. Bu jarayonning samaradorligi va pirovardida hosildorligi ekinning fotosintetik tizim sifatida ishlashiga bog‘liq. Dala sharoitida ekin (tsenoz) birlik maydondagi o'simliklar to'plami sifatida murakkab dinamik o'zini o'zi boshqaradigan fotosintetik tizimdir. Ushbu tizim quyi tizimlar sifatida ko'rib chiqilishi mumkin bo'lgan ko'plab komponentlarni o'z ichiga oladi; u dinamik, chunki u vaqt o'tishi bilan doimiy ravishda o'z parametrlarini o'zgartiradi; o'z-o'zini tartibga soluvchi, chunki har xil ta'sirlarga qaramay, hosil gomeostazni saqlab, ma'lum bir tarzda o'z parametrlarini o'zgartiradi.
Ekinlarning fotosintez faolligi ko'rsatkichlari. Ekish - bu barglar PARni o'zlashtiradigan optik tizim. O'simliklar rivojlanishining dastlabki davrida assimilyatsiya yuzasi kichik va PARning muhim qismi barglar tomonidan o'tadi va ular tomonidan ushlanmaydi. Barglarning maydoni oshgani sayin, ularning quyosh energiyasini singdirishi ham ortadi. Barg yuzasi indeksi* 4...5, ya’ni ekindagi barg maydoni 40...50 ming m 2/ga bo‘lsa, ekin barglari tomonidan PARning singishi maksimal qiymatga yetadi – 75. ..ko'rinadiganning 80%, umumiy nurlanishning 40%. Barg maydonining yanada ko'payishi bilan PAR so'rilishi oshmaydi. Barg maydoni hosil boʻlishi maqbul boʻlgan ekinlarda vegetatsiya davrida PAR ning yutilishi oʻrtacha 50...60% ga tushishi mumkin. O'simliklar tomonidan tom orqali so'rilgan PAR fotosintez uchun energiya asosidir. Biroq, bu energiyaning faqat bir qismi hosilda to'planadi. PAR foydalanish koeffitsienti odatda hodisaga nisbatan aniqlanadi o'simlik qoplami PAR. Agar biomassa hosildorligi bo'lsa o'rta chiziq Rossiyada PAR ekish daromadining 2...3% toʻplangan, keyin barcha oʻsimlik aʼzolarining quruq vazni 10...15 t/ga, mumkin boʻlgan hosil esa 1 dondan 4...6 t boʻladi. ha. Yupqalashtirilgan ekinlarda PAR foydalanish koeffitsienti atigi 0,5...1,0% ni tashkil qiladi.
Ekinlarni fotosintetik tizim sifatida ko'rib chiqish paytida hosil bo'lgan quruq biomassa hosili vegetatsiya davri, yoki uning ma'lum bir davr mobaynida o'sishi o'rtacha barg maydoniga, davr davomiyligiga va bu davrdagi fotosintezning sof mahsuldorligiga bog'liq.
U = FP NPF,
bu yerda Y - quruq biomassaning hosili, t/ga;
FP - fotosintetik salohiyat, ming m 2 - kun / ga;
NPF - fotosintezning aniq mahsuldorligi, g/(m2 - kun).
Fotosintetik potentsial formuladan foydalanib hisoblanadi
bu erda Sc - davr uchun o'rtacha barg maydoni, ming m 2 / ga;
T - davrning davomiyligi, kunlar.
Tsenozning asosiy ko'rsatkichlari, shuningdek, hosildorlik, maydon birligiga - 1 m 2 yoki 1 gektarga aniqlanadi. Shunday qilib, barg maydoni ming m 2 / ga bilan o'lchanadi. Bundan tashqari, ular barg yuzasi indeksi kabi ko'rsatkichdan foydalanadilar. Assimilyatsiya yuzasining asosiy qismini barglar tashkil qiladi, ularda fotosintez sodir bo'ladi. Fotosintez o'simliklarning boshqa yashil qismlarida ham sodir bo'lishi mumkin - poya, ayvon, yashil mevalar va boshqalar, lekin bu organlarning umumiy fotosintezga qo'shgan hissasi odatda kichikdir. Ekinlarni o'zaro solishtirish odatiy holdir turli davlatlar Barg maydoni bo'yicha dinamikada bitta ekinning "assimilyatsiya yuzasi" tushunchasi bilan aniqlanishi. Ekinlarda barg maydonining dinamikasi ma'lum bir qonuniyatga amal qiladi. Chiqib ketgandan so'ng, barg maydoni asta-sekin o'sib boradi, keyin o'sish tezligi oshadi. Yon asirlarning shakllanishi to'xtab, o'simliklar balandligi o'sib ulg'ayguncha, barg maydoni vegetatsiya davrida maksimal qiymatga etadi, so'ngra sarg'ish va o'lim tufayli asta-sekin kamayishni boshlaydi. pastki barglar. O'sish davrining oxiriga kelib, ko'plab ekinlar (donlar, donli dukkaklilar) ekinlarida o'simliklarda yashil barglar yo'q. Turli xil qishloq xo'jaligi o'simliklarining barglar maydoni vegetatsiya davrida suv ta'minoti, oziqlanish sharoitlariga qarab katta farq qilishi mumkin. agrotexnika texnikasi. Maksimal maydon ichida qoldiradi quruq sharoitlar faqat 5 ... 10 ming m 2 / ga etadi va ortiqcha namlik va azotli oziqlanish bilan u 70 ming m 2 / ga dan oshishi mumkin. Barg yuzasi indeksi 4...5 bo'lgan ekish optik fotosintetik tizim sifatida ishlaydi, deb ishoniladi. optimal rejim, singdirish eng katta raqam PAR. Kichikroq barg maydoni bilan barglar PARning bir qismini ushlamaydi. Agar barg maydoni 50 ming m 2 / ga dan ortiq bo'lsa, u holda yuqori barglar pastki barglarni soya qiladi va ularning fotosintezdagi ulushi keskin kamayadi. Bundan tashqari, yuqori barglar pastki barglarni "oziqlantiradi", bu esa mevalar, urug'lar, ildizlar va boshqalarning shakllanishi uchun noqulaydir. Barg maydonining dinamikasi vegetatsiya davrining turli bosqichlarida fotosintetik tizim sifatida ekin turlicha ishlashini ko'rsatadi. (3-rasm). Vegetatsiya davrining dastlabki 20...30 kuni, oʻrtacha barg maydoni 3...7 ming m 2/ga, eng PAR barglar tomonidan ushlanmaydi va shuning uchun PAR foydalanish koeffitsienti yuqori bo'lishi mumkin emas. Keyinchalik, barg maydoni maksimal darajaga yetib, tez o'sishni boshlaydi. Qoidaga ko'ra, bu blyugrasda donning sutli holatida, dukkakli donlarda o'rta qatlamda urug'larni to'liq to'ldirish bosqichida sodir bo'ladi. ko'p yillik o'tlar gullash bosqichida. Keyin barg maydoni tez pasayishni boshlaydi. Bu vaqtda moddalarning qayta taqsimlanishi va chiqishi vegetativ organlar generativlarga. Ushbu davrlarning davomiyligi va ularning nisbati turli omillar, shu jumladan agrotexnik omillar ta'sir qiladi. Ularning yordami bilan siz barg maydonini va davrlarning davomiyligini oshirish jarayonini tartibga solishingiz mumkin. Quruq sharoitda o'simlik zichligi va shuning uchun barg maydoni, qachondan beri ataylab kamayadi katta maydon barglar, transpiratsiya ko'payadi, o'simliklar namlik etishmasligidan ko'proq azoblanadi va hosildorlik pasayadi.