Головна
Реферати » Реферати по біології » Фотосинтез - простіше простого

Фотосинтез - простіше простого

при мізерно малому його змісті. Це - С4 - рослини. У них рекордні показники інтенсивності фотосинтезу.

Поширення таких рослин, подальше вивчення особливостей їх фотосинтезу представляється вельми потрібним і перспективним.

Рослинність земної кулі досить неефективно використовує сонячну енергію. Коефіцієнт корисної дії у більшості дикорослих рослин становить всього 0,2%, у культурних він дорівнює в середньому одному%. При оптимальному постачанні культурних рослин водою, мінеральними солями коефіцієнт корисного використання світла підвищується до чотирьох - шести%.
Теоретично ж можливий ККД, рівний восьми-десяти%. Зіставлення наведених цифр говорить про великі можливості у збільшенні фотосинтетичної продуктивності рослин. Проте практична їх реалізація зустрічає великі труднощі.

Підвищити ефективність використання сонячної енергії в ході фотосинтезу можна, розташувавши рослини на оптимальній відстані один від одного. В розріджені посівах значна частина світла пропаде даремно, а ось в загущених рослини затінюють один одного, їх стебла стають довгими і ламкими, легко вилягаючими від дощу і вітру. У тому і іншому випадку відбувається зниження врожаю. Ось чому дуже важливо вибрати для кожної культури найбільш оптимальну відстань. При цьому слід враховувати, що оптимальна щільність посівів може бути різною в залежності від забезпеченості рослин водою, елементами мінерального живлення і від їх особливостей. На жаль, багато агрономи не приймають до уваги названі фактори, тому так повільно зростає продуктивність наших полів.
Найбільш часто рослини неефективно фотосинтезируют через нестачу води та елементів мінерального живлення. Якщо покращити умови водопостачання та харчування, то розміри листової поверхні збільшаться, а між ними і величиною врожаю зазвичай існує пряма залежність. Однак існує певний межа росту ефективності фотосинтезу, коли подальше поліпшення водопостачання і мінерального живлення не дає результатів. Справа в тому, що при певному розмірі листової поверхні (звичайно, коли на 1 квадратний метр посівів припадає чотири-п'ять квадратних метрів листя) рослини поглинають практично всю енергію світла. Якщо ж на одиницю площі поля доводиться ще більша поверхня листя, то в результаті затінення їх один одним рослини витягнуться, інтенсивність фотосинтезу зменшиться. Ось чому подальше поліпшення постачання рослин водою та елементами мінерального живлення неефективно.

У чому ж вихід із ситуації? Вчені вважають, що у виведенні нових сортів культурних рослин, що відрізняються вигідним будовою тіла. Зокрема, вони повинні мати компактну низькорослу крону, з вертикально орієнтованими листям, володіти великими запасающими
(цибулини, бульби, коріння, кореневища) і репродуктивними (насіння, плоди) органами.

На підвищення родючості грунту і поліпшення водопостачання ці сорти реагуватимуть посиленням інтенсивності фотосинтезу, помірним споживанням продуктів фотосинтезу (ассимилятов), на ріст листя та інших вегетативних органів, а також активним використанням ассимилятов на формування репродуктивних і запасающих органів.

Ось які жорсткі вимоги пред'являються тепер до науки, що займається виведенням нових сортів культурних рослин, - селекції. Зі сказаного ясно, що без тісної співпраці селекціонерів з фізіологами рослин створення перспективних сортів стає практично неможливим.

Селекціонери вивели сорти, що відповідають сучасним вимогам. Серед них - низькорослий рис, створений в Міжнародному інституті рису в Манілі, бавовник Дуплекс, з вертикально орієнтованими листям, не затінює одне одного, карликова пшениця мексиканської селекції. Ці сорти на фонах високої родючості дають в півтора рази вищі врожаї, ніж їх попередники. Однак це лише один із шляхів збільшення фотосинтетичної продуктивності рослин. Подальші зусилля мають бути спрямовані на підвищення активності самого фотосинтетичного апарату

Як відомо, процес фотосинтезу здійснюється в особливих органелах - хлоропластах. Тут відбувається безліч реакцій, перш ніж з вуглекислого газу і води утворюються молекули органічних речовин. Управляти цими процесами, безумовно, непросто, але можливо. Про це свідчить той факт, що інтенсивність фотосинтезу у різних рослин неоднакова. У одних листова поверхня площею в 1 квадратний дециметр засвоює за годину від чотирьох до семи міліграмів СО2, а у інших - 60 80 і навіть 100, тобто в
20 разів більше! Рослини неоднаково реагують на його низьку концентрацію в повітрі, інтенсивність освітлення і т. Д.

Вивчення особливостей фотосинтезу у різних рослин, безумовно, сприятиме розширенню можливостей людини в управлінні їх фотосинтетичної діяльністю, продуктивністю та врожаєм.

«Чародейки зимою зачарував, ліс стоїть ...»

Абсолютно неживим здається нам зимовий ліс. В цей час року у рослин різко загальмований обмін речовин, інтенсивність дихання в 200-400 разів менше, ніж влітку, припиняється видимий ріст. Проте процеси життєдіяльності йдуть: крохмаль перетворюється на цукру і жири, цукру витрачаються в процесі дихання.

Ну а як щодо фотосинтезу? Зрозуміло, мова йде не про березі або ліщині, які скинули своє листя ще восени, а про хвойних деревах і чагарниках, що зберегли свій фотосинтетичний апарат. В останні роки з цього питання отримані дуже цікаві дані. Вчені встановили, що озимі злаки, хвойні та деякі листяні вічнозелені рослини засвоюють вуглекислий газ навіть при температурах - 1 ...-5 ° С.

Використання методу мічених атомів дозволило більш детально прояснити це питання. При зниженні температури до-12 ° С швидкість фотосинтезу у різних рослин знижувалася в 3-17 разів. Найбільш стійкими виявилися ялина звичайна, сосна звичайна, ліннея північна - низькорослий лісової кустарничек з сімейства жимолостевих, лишайник леканора темна. Деякі мохи продовжували засвоювати вуглекислий газ навіть при температурі-14 ° С, причому цей процес йшов успішно під порівняно товстим сніговим покривом, що досягає 26 сантиметрів. Хоча інтенсивність світла, що проходить через такий шар снігу, слабшала приблизно в 20 разів, швидкість фотосинтезу у не покритих і покритих снігом рослин майже однакова. Цей дивовижний факт можна пояснити наступним чином: під снігом рослини виявилися в більш сприятливих температурних умовах, які й дозволили компенсувати падіння фотосинтезу, викликане зниженням освітленості.

Ці досліди переконливо показують, що в умовах багатомісячної зими фотосинтез не тільки можливий, а й необхідний для нормального енергозабезпечення зімнезелених рослин.

Ліси - легені планети!

Стало розхожим твердження, що зелені рослини накопичують в атмосфері кисень. Нерідко в науково-популярній літературі доводиться зустрічати твердження, ніби гектар кукурудзяних посівів виділяє за рік 15 тонн кисню, що достатньо для дихання 30 осіб, а дерево середньої величини забезпечує трьох осіб і т. Д. Ліси називають легенями планети ...

На перший погляд ці твердження представляються переконливими, адже відповідно до рівнянням фотосинтезу в ході утворення органічних речовин зеленими рослинами і справді виділяється кисень, причому чим більше органічної речовини утворюється в процесі фотосинтезу, тим інтенсивніше виділяється кисень.

Автори подібних тверджень забувають, однак, що органічні речовини кукурудзи перетворяться на вуглекислий газ в результаті гниття і дихання тварин організмів. При поїданні кукурудзи тваринами або людиною певну кількість органічних речовин рослини трансформується в нові органічні речовини тваринного організму, які в кінцевому рахунку перетворюються на вуглекислий газ при диханні. Дихання - процес зворотний фотосинтезу:

С6Н12О6 + 6О2 (6СО2 + бН2О.

Якщо при утворенні 1 тонни органічної речовини в ході фотосинтезу виділилося п кілограмів кисню, то точно таке ж його кількість буде потрібно для наступного окислення цієї речовини.

Те ж саме відбувається і з деревом. Різниця лише в тому, що, перетворившись на якусь саморобку (стіл, шафа, віконну раму і т. п.), воно може руйнуватися протягом тривалого часу. Але ж і росте дерево сотні років! А ось згоріти може в одну мить. При цьому витратиться майже стільки кисню, скільки дерево виділило за все своє довге життя.
Так чи накопичують кисень сучасні рослини?

В атмосфері і гідросфері Землі міститься 1,5-1015 тонн кисню.
Вважається, що він - результат діяльності древніх анаеробних автотрофніорганізмів, що здійснювалася впродовж тривалого періоду історії
Землі. Накопичення кисню на нашій планеті стало потужним стимулом для появи принципово нових організмів - аеробних, здатних отримувати енергію з органічних речовин в результаті окислювальних процесів за участю атмосферного кисню.

Кисень, утворений сучасної рослинністю в ході фотосинтезу, витрачається на дихання самих рослин (близько 1/3), а також тварин і людини, на аеробне розкладання органічних речовин мікроорганізмами і на процеси горіння різних речовин, то Тобто майже весь його обсяг, що виділяється наземної рослинністю, витрачається і накопичення в атмосфері фактично не відбувається. До того ж сумарна кількість кисню, який виділяється за рік лісами, за підрахунками фахівців, мізерно мало по відношенню до загального запасу його в атмосфері Землі, а саме близько 1/22 000.
Таким чином, вклад наземних екосистем в баланс кисню на нашій планеті дуже незначний. Відшкодування кисню, що витрачається на процеси горіння, відбувається головним чином за рахунок фітопланктону. Справа в тому, що в досить глибоких водоймах відмерлі організми опускаються на таку глибину, де їх розкладання здійснюється анаеробним шляхом, тобто без поглинання кисню.

Гідросфера впливає на баланс газів в атмосфері ще й тому, що в ній інше співвідношення між азотом і киснем. Якщо в атмосфері воно дорівнює чотирьом, то в водоймах відносна частка кисню приблизно в два рази вище. Правда, інтенсивне забруднення морів і океанів створює загрозу виникнення в них анаеробних умов.

Так,

Сторінки: 1 2 3 4 5 6 7 8