Фотосинтез. 
Осмотическое давление у растений. 
Водный режим

Фотосинтез (от др.-греч. ц? т — свет и уэниеуйт — соединение, складывание, связывание, синтез) — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов [9].

Процесс фотосинтеза включает в себя две стадии:

• — получение водорода (фотолиз) — при этом кислород выделяется как побочный продукт реакции;
• — получение глюкозы (восстановление) [10].

Первая стадия фотосинтеза протекает на свету. Световые кванты дают электронам энергию, необходимую для переноса их от хлорофилла или другого фотосинтезирующего пигмента. В ходе первой стадии из АДФ и фосфата синтезируется АТФ, а НАДФ восстанавливается до НАДФ•H2. Для реакций второй стадии свет не нужен. Восстановление CO2 происходит за счёт энергии АТФ и накопленного НАДФ•H2.

На скорость фотосинтеза влияют многие факторы. Основными из них являются интенсивность света, концентрация кислорода и углекислого газа, температура окружающей среды [1].

Рис. 5. Зависимость интенсивности фотосинтеза от освещённости:

1 — скорость выделение CO2 в темноте, 2 — компенсационная точка фотосинтеза, 3 — состояние светового насыщения [1].

Рис. 6. Зависимость интенсивности фотосинтеза от концентрации CO2 в воздухе [1].

Рис. 7. Зависимость интенсивности фотосинтеза от температуры листа: 1 — хлопчатник, 2 — подсолнечник, 3 — сорго [1].

Методы определения фотосинтеза вытекают из его суммарного уравнения:

6СО2 + 6Н2О > С6Н12О6 + 6О2.

Показателями, характеризующими интенсивность данного процесса, могут служить:

количество поглощённого СО2;

количество выделенного О2;

количество синтезированного органического вещества.

Наиболее распространённым методом является первый. Для определения интенсивности фотосинтеза этим способом предложен ряд методов, один из которых — определение поглощения СО2 в замкнутом пространстве. осмотический растение водный фотосинтез.

• 1. Газометрический метод определения поглощённого СО2. Лист растения или целое растение помещают в камеру, через которую непрерывно продувают воздух с определённой скоростью, и определяют содержание СО2 на входе и на выходе камеры. Разница в концентрации СО2 на входе и на выходе камеры и будет составлять количество поглощённого растением СО2. Содержание СО2 на входе и на выходе камеры определяют с помощью инфракрасных газоанализаторов. Этот метод является самым точным из всех методов измерения ИФ и притом достаточно простым, поэтому чаще всего применяется именно он.
• 2. Радиометрический метод. Лист или целое растение помещают в газовую среду, содержащую 14СО2, т. е. СО2 с радиоактивным изотопом углерода 14С. Лист или растение выдерживают в этой среде короткое точно измеренное время (обычно 60 сек.), а затем фиксируют лист или растение в жидком азоте и определяют содержание в нем 14С: чем больше интенсивность фотосинтеза листа (растения), тем больше он поглощает СО2 и, следовательно, тем больше в нем накапливается 14С. Преимущество этого метода в том, что он может применяться в полевых условиях; недостатки — приводит к гибели растения и имеет не очень высокую точность. В последние годы появились портативные инфракрасные газоанализаторы, поэтому радиометрический метод сейчас применяется редко.

Интенсивность фотосинтеза можно измерять и по количеству кислорода, выделенного с квадратного дециметра листовой поверхности за один час. Когда трудно определить площадь фотосинтезирующего объекта (хвоя, семена, плоды, стебли), полученные величины относят не к единице площади, а к единице массы органа. Величина фотосинтетического коэффициента зависит от условий освещения и минерального питания. Освещение растений синим светом и хорошее снабжение азотом увеличивают синтез белков, т. е. фотосинтетический коэффициент увеличивается [10].

Задание (Вариант 5):Рассчитать интенсивность фотосинтеза (F, мг СO2/м2?ч) по следующей формуле:

где m — масса ассимилированной углекислоты, мг;

S — площадь листьев, см2;

t — продолжительность экспозиции опыта, с;

3600 — коэффициент перевода секунд в часы.

m = 0,09 мг.

S = 174 см².

t = 95 с Решение: по заданной формуле интенсивность фотосинтеза будет равна:

Вывод:1) При низкой освещённости интенсивность фотосинтеза возрастает пропорционально увеличению количества падающего света. Постепенно под воздействием других факторов интенсивность фотосинтеза снижается. Освещённость в ясный летний день составляет примерно 100 000 люкс, тогда как для нормального процесса фотосинтеза необходима освещённость, равная лишь 10 000 люкс. Поэтому для большинства растений (кроме растений, находящихся в тени) свет не является главным лимитирующим фактором фотосинтеза. Очень высокие значения интенсивности света могут приводить к обесцвечиванию хлорофилла и замедлению реакций фотосинтеза.

• 2) Фотосинтез, начинаясь утром с восходом солнца, достигает максимума в полуденные часы, постепенно снижается к вечеру и прекращается с заходом солнца.
• 3) При умеренной дневной температуре и достаточной влажности дневной ход фотосинтеза примерно соответствует изменению интенсивности солнечной инсоляции. При повышенной температуре и уменьшении влажности максимум фотосинтеза сдвигается на ранние часы. При ещё большей напряжённости метеорологических факторов кривая дневного хода фотосинтеза принимает двухвершинный характер. В этом случае в полуденные часы фотосинтез резко снижается. В засушливых районах в полуденные часы возможно даже превышение интенсивности дыхания над интенсивностью фотосинтеза. Снижение содержания воды в листьях и высокая температура задерживают отток ассимилятов, что, в свою очередь, вызывает депрессию фотосинтеза. В этих условиях выделение СО2 превышает его использование в процессе фотосинтеза. В полярных условиях, несмотря на круглосуточное освещение, процесс фотосинтеза все же сохраняет определённый ритм, понижаясь в ночные часы суток [11].