Факультет

Студентам

Посетителям

Фотосинтез

Эволюция углеродного питания растений

Впервые на эволюцию физиологических процессов серьезное внимание обратил Ч. Дарвин при изучении движения у растений. Рассмотрение Ч. Дарвином форм движения у растений с эволюционной точки зрения послужило толчком к аналогичному изучению других физиологических процессов. В этом отношении весьма показательными и поучительными являются представления об эволюции углеродного питания у растений.

Отток ассимилятов и передвижение их по растению

У одноклеточных растительных организмов поглощение воды и минеральных веществ из окружающей среды, а также синтез органических соединений осуществляются настолько близко от мест их потребления, что передвижение различных веществ в пределах клетки не представляет больших затруднений.

Перспективы использования хлореллы и других растений для космических полетов

Мы живем в период бурного развития космонавтики. Буквально на наших глазах проблема освоения человеком космического пространства перестала быть научной фантастикой и перешла в область практических свершений. Особое значение в связи с этим получили исследования по подбору растений, необходимых для снабжения космонавтов пищей и кислородом. Одноклеточные водоросли, очевидно, будут играть немалую роль в обеспечении нормальной жизнедеятельности человека при длительных космических полетах. В этом отношении большие надежды возлагаются на хлореллу, которая способна очень интенсивно фотосинтезировать в замкнутой системе.

Фотосинтез и урожай

Сухая масса растений на 90—95% состоит, из органических веществ, источником накопления которых служит фотосинтез, но нельзя считать, что размеры урожая целиком определяются одним лишь этим процессом. Связь между деятельностью фотосинтетического аппарата и урожаем очень сложна и вместе с тем весьма изменчива. Общее количество накопленных органических веществ зависит от соотношения между процессами их синтеза и распада — ассимиляцией и диссимиляцией. Только на дыхание, без которого невозможна жизнедеятельность высшего растения, в среднем расходуется до 15—25% всех продуктов фотосинтеза. Потери на дыхание могут значительно возрастать.

Влияние внутренних условий на процесс фотосинтеза

Ассимиляция CO2 растениями в очень большой степени обусловливается также и внутренними условиями. В частности, большое влияние на образование ассимилятов оказывает скорость их оттока, возрастное состояние растительного организма, степень раздражимости и др. Об этом свидетельствуют экспериментальные данные, показывающие, что интенсивность фотосинтеза подвергается изменениям на протяжении вегетации даже при выращивании растений в камерах искусственного климата, в которых поддерживаются постоянные условия. Подобными опытами было также установлено, что работоспособность хлоропластов существенно изменяется как от возраста и фаз развития растительного организма в целом, так и от собственного возраста листа. Определение фотосинте* тическсГй активности листьев в разные периоды их жизни вскрыло следующую общую закономерность. Наибольшей интенсивностью фотосинтеза отличаются молодые листья, которые только недавно полностью развернулись. В дальнейшем по мере увеличения возраста листьев их фотосинтетическая активность постепенно снижается.

Зависимость фотосинтеза от условий водоснабжения и минерального питания

Огромное значение воды для фотосинтеза не ограничивается тем, что она принимает непосредственное участие в реакциях данного процесса. Помимо того, между фотосинтезом и оводненностью растения имеется сложная косвенная связь. В частности, от содержания воды в клетках листа зависит степень открытая устьичных щелей, а состояние устьиц в свою очередь оказывает очень большое влияние на поступление углекислого газа в лист и на скорость ассимиляции CO2, о чем уже говорилось выше.

Влияние концентрации углекислого газа и температуры на фотосинтез

Не менее важный фактор, оказывающий непосредственное влияние на процесс фотосинтеза, — это концентрация углекислого газа в окружающей среде. Увеличение интенсивности фотосинтеза с ростом содержания CO2 в воздухе происходит лишь до некоторого предела, при котором наступает насыщение фотосинтеза углекислотой, и дальнейшее повышение концентрации практически уже не отражается на скорости данного процесса. Незначительный подъем кривой на рисунке при освещенности в 3 тыс. лк свидетельствует о том, что ассимиляция углекислого газа тормозится особенно сильно, когда недостаток CO2 сочетается со слабым светом. Насыщение фотосинтеза при слабом освещении вызывается меньшей концентрацией, чем при более ярком освещении. Причем даже на слабом свету интенсивность фотосинтеза не является еще максимальной при обычном, т. е. близком к 0,03% по объему, содержании CO2 в воздухе.

Влияние света на фотосинтез

Фотосинтез представляет собой очень сложный процесс, зависящий от всей жизнедеятельности растения в целом. Поэтому он не может осуществляться вне связи с условиями произрастания растения.

Среди многочисленных факторов внешней среды свет является одним из основных, так как без него невозможна фотосинтетическая деятельность хлоропластов.

Движение хлоропластов

В клетках как низших, так и высших растений можно наблюдать передвижение и переориентацию хлоропластов, хромопласты и лейкопласты лишены такой особенности. Весьма показательно, что разрушение зеленых пигментов приводит к потере способности хлоропластов передвигаться, что происходит при пожелтении листьев осенью, а также при длительном выдерживании растения в темноте. Способность к движению может возобновляться, например, в том случае, если происходит позеленение этиолированных листьев в условиях хорошего освещения. Причем хлоропласта начинают передвигаться только тогда, когда восстанавливается их фотосинтетическая деятельность.

Функции пластид

Исследования, предпринятые с целью изучения функций пластид, оказались исключительно плодотворными в последние два-три десятилетия благодаря совершенствованию техники биохимического анализа и разработке надежных методов выделения неповрежденных хлоропластов, сохраняющих свою физиологическую активность вне клетки. Новые экспериментальные данные показали, что хлоропласта являются именно теми субклеточными структурами, в которых локализуется весь фотосинтетический аппарат. Таким образом, было окончательно опровергнуто господствовавшее долгое время представление о том, что фотосинтез невозможен вне целостной клетки, так как считалось, что в этом процессе принимают непосредственное участие не только пластиды, но и другие клеточные органоиды.