Влияние температуры на интенсивность фотосинтеза
Общая зависимость фотосинтеза от температуры выражается одновершинной кривой. Кривая имеет три основные (кардинальные) температурные точки: минимальную, при которой начинается фотосинтез, оптимальную и максимальную. Интенсивность фотосинтеза при супероптимальных температурах зависит от продолжительности их воздействия на растения. Нижняя температурная граница фотосинтеза у растений северных широт находится в пределах —15 °С (сосна, ель) —0,5 °С, а у тропических растений — в зоне низких положительных температур 4 — 8 °С. У растений умеренного пояса в интервале 20 — 25 °С достигается максимальная интенсивность фотосинтеза, а дальнейшее повышение температуры до 40 °С приводит к быстрому ингибированию процесса (при 45 °С растения погибают). Некоторые растения пустынь способны осуществлять фотосинтез при 58 °С. Температурные границы фотосинтеза можно раздвинуть предварительным закаливанием, адаптацией растений к градиенту температур. Наиболее чувствительны к действию температуры реакции карбоксилирования, превращения фруктозо-6-фосфата в сахарозу и крахмал, а также транспорт сахарозы из листьев в другие органы
Необходимо отметить, что влияние на фотосинтез света, концентрации СО2 и температуры осуществляется в сложном взаимодействии. Особенно тесно взаимосвязаны свет, действующий на скорость фотохимических реакций, и температура, контролирующая скорость энзиматических реакций. В условиях высокой интенсивности света и низких температур (5—10°С), когда главным фактором, лимитирующим скорость всего процесса, являются ферментативные реакции, контролируемые температурой, значения Q10 могут быть > 4. При более высоких температурах Q10 снижается до 2. При низких интенсивностях света Q10 = 1, т. е. фотосинтез относительно независим от температуры, так как его скорость в данном случае ограничивается фотохимическими реакциями.
4 Влияние оводненности и минерального питания на фотосинтез. Вода непосредственно участвует в фотосинтезе синтезе как субстрат окисления и источник кислорода. Другой аспект влияния содержания воды на фотосинтез состоит н том, что величина оводненности листьев определяет степени открывания устьиц и, следовательно, поступления СО2 в лист При полном насыщении листа водой устьица закрываются что снижает интенсивность фотосинтеза. В условиях засухе чрезмерная потеря воды листом также вызывает закрывании устьиц под влиянием увеличения содержания в листья абсцизовой кислоты в ответ на недостаток влаги. Длительный водный дефицит в тканях листа при засухе приводит к ингибированию нециклического и циклического транспорта электронов и фотофосфорилирования и к снижению величины отношения ATP/NADPH за счет большего торможения образования АТР. Максимальный фотосинтез наблюдается при небольшом водном дефиците листа (порядка 5 — 20% от полного насыщения) при открытых устьицах.
Минеральное питание. Для нормального функционирования фотосинтетического аппарата растение должно быть обеспечено всем комплексом макро- и микроэлементов. Два основных процесса питания растительного организма — воздушный и корневой — тесно взаимосвязаны. Зависимость фотосинтеза от элементов минерального питания определяется их необходимостью для формирования фотосинтетического аппарата (пигментов, компонентов электронтранспортной цепи, каталитических систем хлоропластов, структурных и транспортных белков), а также для его обновления и функционирования.
Кислород. Процесс фотосинтеза обычно осуществляется в аэробных условиях при концентрации кислорода 21%. Увеличение содержания или отсутствие кислорода для фотосинтеза неблагоприятны.
Обычная концентрация О2 превышает оптимальную для фотосинтеза величину. У растений с высоким уровнем фотодыхания (бобы и др.) уменьшение концентрации кислорода с 21 до 3% усиливало фотосинтез, а у растений кукурузы (с низким уровнем фотодыхания) такого рода изменение не влияло на интенсивность фотосинтеза.
Высокие концентрации О2 (25 — 30%) снижают фотосинтез («эффект Варбурга»). Предложены следующие объяснения этого явления. Повышение парциального давления О2 и уменьшение концентрации СО2 активируют фотодыхание. Кислород непосредственно снижает активность РДФ-карбоксилазы. Наконец, О2 может окислять первичные восстановленные продукты фотосинтеза.
Литература:2, т.1, с.280-300
Контрольные вопросы:
1 Каковы оптические свойства хлорофилла?
2 Какие свойства проявляет хлорофилл в растворе и в хлоропластах?
3 Каковы исходные вещества и продукты световых реакций?
4 Какова роль АТФ и фермента – переносчика водорода в процессе фотосинтеза?
5 Каковы исходные вещества и конечные продукты темновых реакций?
Дата добавления: 2016-05-30; просмотров: 5280;