Показатели фотосинтеза: брутто- и нетто-фотосинтез, продукция, продуктивность и интенсивность фотосинтеза, фотосинтетический потенциал, индекс листовой поверхности.

Тема 2 Экология фотосинтеза

 

1. Показатели фотосинтеза: брутто- и нетто-фотосинтез, продукция, продуктивность и интенсивность фотосинтеза, фотосинтетический потенциал, индекс листовой поверхности.

2. Компенсационная точка, ассимиляционное число.

3. Суточные и сезонные ритмы фотосинтетических процессов.

4. Фотосинтез и урожай.

5. Зависимость фотосинтеза от факторов окружающей среды: температуры, условий освещения (интенсивности, спектрального состава света), содержания углекислоты, условий минерального питания, водоснабжения.

6. Эндогенная регуляция фотосинтеза.

 

Показатели фотосинтеза: брутто- и нетто-фотосинтез, продукция, продуктивность и интенсивность фотосинтеза, фотосинтетический потенциал, индекс листовой поверхности.

Часть ассимилятов, выработанных в процессе фотосинтеза, постоянно днем и ночью расходуется на дыхание. Обычно днем при фотосинтезе углекислоты потребляется больше, чем выделяется при дыхании. Количество ассимилятов, в целом выработанное растением (в том числе для покрытия расходов на дыхание), называют истинным, или брутто-фотосинтезом. А видимый, наблюдаемый, или нетто-фотосинтез, – это разность между количеством углекислоты, ассимилированной листом и выделенной в процессе дыхания.

Другая характеристика результатов фотосинтеза – продукция, под которой понимают массу органических веществ, производимых организмом (или сообществом) за определенный отрезок времени. Интенсивность фотосинтеза – количество СО2, поглощенное за единицу времени единицей поверхности листьев или единицей массы (сухой или сырой). Продуктивность фотосинтеза – отношение суточного увеличения массы всего растения (в граммах) к площади листьев. Интенсивность и продуктивность фотосинтеза – это основные показатели в оценке накопления растениями органического вещества, хотя прямой зависимости урожая от интенсивности фотосинтеза в разных условиях не наблюдается. Если фотосинтез рассчитывают на единицу площади листа, то при этом характеризуют эффективность ассимиляционной деятельности освещаемой поверхности. Эта величина дает возможность судить об эффективности усвоения солнечной энергии и углекислоты данным органом. Однако она зависит от анатомо-морфологических особенностей листа и требует учитывать характер ассимилирующей поверхности (складчатость, выпуклость и др.).

Индекс листовой поверхности – выраженная в квадратных сантиметрах (см2) площадь освещенных листьев на каждый квадратный сантиметр поверхности почвы. Листовые индексы можно считать мерой фотосинтезирующей биомассы.

Фотосинтетическим потенциалом (фотосинтетической способностью) называется интенсивность нетто-фотосинтеза при данном состоянии растения (развитии, активности), естественном содержании углекислоты в воздухе и оптимальных величинах прочих внешних факторов. Эта величина, определяемая в стандартных условиях, показывает потенциальную интенсивность фотосинтеза. Она используется для характеристики жизненных форм, видов, экотипов и сортов растений. Например, фотосинтетический потенциал посева – величина, характеризующая возможность использования посевами сельскохозяйственных культур солнечной радиации для фотосинтеза в течение вегетации. Рассчитывается умножением интегральной площади листовой поверхности растений (м2/га) на число дней периода активной работы листьев. Исследование фотосинтетического потенциала посева необходимо также для определения кпд поглощения радиация, программирования и прогнозирования урожайности сельскохозяйственных культур.

По фотосинтетической способности растения различаются. Наивысшие показатели характерны для С4-видов. Затем идут селекционные сельскохозяйственные С3-культуры, среди которых наиболее продуктивны рис (Oryza sativa), пшеница (Triticum aestivum), картофель (Solatium tuberosum), подсолнечник (Helianthus annuus). Минимальная фотосинтетическая способность характерна галофитам. Высокопродуктивные С4-растения ассимилируют почти вдвое интенсивнее, чем большинство сельскохозяйственных культур, и в 30 раз активнее, чем мхи, лишайники и водоросли.