Очерк. Экологические аспекты фотосинтеза

  У растений, растущих в разных местообитаниях, выработались в процессе эволюции различные типы фотосинтеза-результат адаптации к среде. С02, поглощаемая при фотосинтезе, поступает в листья через отверстия, называемые устьицами.

Через эти же устьица неизбежно испаряется часть содержащейся в растении воды. Если листья растения теряют воду быстрее, чем корни подают ее из почвы, то растение начинает увядать. Устьица при этом несколько прикрываются, что уменьшает потерю воды, но вместе с тем сокращает и количество поступающей в листья С02. Между тем, фермент

Рис. 11.16. Измерение скорости фотосинтеза у одного из кустарников в Долине Смерти. Кустарник был накрыт колпаком, и циркулировавший вокруг воздух отводился в передвижную лабораторию, где непрерывно измерялось содержание в нем С02. Скорость поглощения С02 растением служила мерой скорости фотосинтеза.
С3-цикла, катализирующий присоединение С02 к пятиуглеродному сахару, лучше работает при высоких концентрациях С02.
Существуют растения-их называют С4-растениями,-у которых фотосинтез протекает быстро даже при низких концентрациях С02. У С4-растений особый фермент в клетках мезофилла листа присоединяет наличную С02 к трехуглеродному соединению с образованием четырехуглеродного соединения, в составе которого временно и сохраняется С02. Это четырехуглеродное соединение переходит в другие клетки листа (в клетки обкладки). Здесь С02 вновь от него отщепляется и накапливается уже в таких количествах, чтобы мог функционировать С3-цикл, фиксирующий С02 в виде углеводов (разд. 11.8). Такой С4-цикл потребляет больше АТФ, чем один только С3-цикл, но зато С4-растения способны более интенсивно вести фотосинтез при высоких температурах. У одного из таких С4-растений (в Долине Смерти, шт. Калифорния) максимальная интенсивность фотосинтеза (рис. 11.16) была зарегистрирована при неправдоподобно высокой температуре-плюс 47°С. С4-фотосинтез выработался в процессе эволюции у растений жарких, солнечных, засушливых мест, в частности у луговой растительности, поскольку на лугах освещенность обычно достаточна для удовлетворения высокой потребности в АТФ, а воды часто не хватает.

К С4-растениям относится, например, росичка и рад других злостных сорняков, а также некоторые быстрорастущие культурные растения, в частности сахарный тростник и кукуруза.
У некоторых растений существует еще один путь фиксации двуокиси углерода-так              называемый кислотный метаболизм толстянковых
(Crassulaceae) (сокращенно САМ1). Этот путь свойствен главным образом кактусам, различным видам молочая и другим суккулентам (т. е. растениям с толстыми, запасающими воду листьями или стеблями), приспособленным к условиям пустыни (см. рис. 4.23). CAM-растения экономят воду самым строгим образом. Днем, в жаркое время их устьица закрыты и открываются только ночью, когда вода испаряется медленнее. Это ставит их, однако, в весьма затруднительное положение, поскольку необходимый для фотосинтеза свет есть только днем, а устьица, через которые поступает необходимая для фотосинтеза СО 2, открыты только ночью. CAM-путь фотосинтеза разрешает эту проблему, давая растениям возможность ночью фиксировать С02 в форме органических кислот, а затем использовать отщепляемую от этих кислот С02 для того, чтобы синтезировать углеводы днем, в светлое время суток.
От англ. Crassulaceae acid metabolism.



Различные растения приспособились к разной интенсивности света (рис. 11.17). Такие светолюбивые растения, как кукуруза или томаты, могут расти под крышей лишь при искусственном освещении. Виды, произрастающие в нижнем ярусе леса (многие из которых стали излюбленными комнатными растениями), теневыносливы; даже на очень ярком свету фотосинтез протекает у них не слишком интенсивно. К теневыносливым растениям принадлежат многие папоротники, узамбарская фиалка и филодендрон.

Еще по теме Очерк. Экологические аспекты фотосинтеза:

1. Куликова Наталья Александровна, Лебедева Галина Федоровна. Гербициды и экологические аспекты их применения: Учебное пособие., 2010
2. Глава I ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ АСПЕКТАХ ИЗУЧЕНИЯ ПОВЕДЕНИЯ
3. Управление фотосинтезом
4. ВОЗДУШНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ (ФОТОСИНТЕЗ)
5. Глава VII УВЕЛИЧЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДАВ АТМОСФЕРЕ, ФОТОСИНТЕЗ И УРОЖАИ
6. Фотосинтез - световое воздушное автотрофное питание растений
7. ФРИЦ МЮЛЛЕР (Биографический очерк)
8. ЭРНСТ ГЕККЕЛЬ (Биографический очерк)
9. 1. 2. Краткий очерк истории экологии
10. ГЛАВА XIV КРАТКИЙ ОЧЕРК ИСТОРИИ ЭКОЛОГИИ РАСТЕНИЙ
11. Экологическая оценка применения антигельминтиков и пути снижения экологического риска
12. 9-2. Аспекты процесса эволюции
13. Дополнение 3. Аспекты эпигностики
14. Глава IV ЭВОЛЮЦИОННЫЕ АСПЕКТЫ ПОВЕДЕНИЯ ЖИВОТНЫХ
15. Азот и фосфор в глобальном аспекте
16. ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫЙ ТРАКТ (морфологический и функциональный аспекты)
17. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БОРЬБЫ С ГЛОБАЛЬНЫМ ПОТЕПЛЕНИЕМ
18. ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ РАСТЕНИЙ В БОТАНИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОМ АСПЕКТЕ
19. Шредингер Э.. Что такое жизнь? Физический аспект живой клетки, 2002
20. 3. А. Зорина, И. И. Полетаева . Зоопсихология. Элементарное мышление животных: Учебное пособие / — М.: Аспект Пресс.- 320 с., 2002