ИИЙ свет, реакция высших растений

При малой освещенности фотосинтез лимитируется световыми реакциями, а при более высокой интенсивности света или более низкой температуре — возможностями темновых реакций метаболизма углерода. У многих Сз-растений умеренного климата световое насыщение наблюдается при 100—150 Дж/м --с , что соответствует 50%-ной интенсивности солнечного света. При высоких интенсивности света и температуре влаги обычно не хватает (водный стресс). Стресс выражается в закрытии устьиц и подавлении метаболизма углерода. Таким образом, в полевых условиях взаимодействие световых и темновых реакций и их регуляция за счет диссипации (рассеивания) излишней световой энергии становятся определяющими. [c.45]

В области светового насыщения интенсивность фотосинтеза значительно выше интенсивности дыхания. При снижении освещенности до определенной величины интенсивности фотосинтеза и дыхания уравниваются. Уровень освещения, при котором поглощение СО2 в процессе фотосинтеза уравновешивается выделением СО2 в процессе дыхания, называется световым компенсационным пунктом. Его величину определяют при 0,03% СО2 и температуре 20 °С. Значение светового компенсационного пункта неодинаково не только у теневыносливых (составляет примерно 1 % от полного света) и светолюбивых растений (около 3 — 5% от полного солнечного света), но и у листьев разных ярусов одного и того же растения, оно зависит также от концентрации СО2 в воздухе. Чрезмерно высокое освещение резко нарушает процесс биосинтеза пигментов, фотосинтетические реакции и ростовые процессы, что в итоге снижает общую продуктивность растений. [c.108]

Окружающий нас мир представляет собой материю, существующую в бесконечном разнообразии видов, которые непрерывно переходят друг в друга. Например, в недрах звезд и нашего Солнца прк температурах 10— 20 млн. градусов происходит превращение водорода в гелий. При этом освобождаются колоссальные количества энергии, которые в виде излучения достигают Земли. Под влиянием энергии солнечного света растения превращают диоксид углерода в сложные органические соединения и освобождают кислород. Кислород участвует в процессах окисления, которые всегда идут с выделением тепла. Из этих примеров видно, что материя и энергия неразрывно связаны. Все процессы, совершающиеся в природе, в ходе которых изменяется состояние материи, сопровождаются и изменение энергии. Большинство подобных процессов включают в себя химические реакции. Образование залежей каменных углей и нефти связано с цепью сложных химических реакций, в которых участвовали остатки растений и морских животных и другие вещества, находившиеся миллионы лет под воздействием тепла Земли и высоких давлений. Происхождение залежей руд также связано с протеканием многочисленных химических реакций. По мере остывания расплавленного вещества Земли тяжелые металлы, взаимодействуя с кислородом и серой, образовали сульфидно-оксидный слой, расположившийся над железо-никеле- [c.13]

Нужно отметить, что растворы хлорофилла испускают замедленную флуоресценцию обоих типов — Е и Р [114] первая доминирует при низких скоростях поглощения света в вязких растворителях (пропиленгликоль), вторая — при высоких скоростях в менее вязких растворителях (этанол). Интересно также, что фотовозбуждаемая замедленная флуоресценция (вероятно, хлорофилла а) испускается живыми листьями многих растений [229]. Паркер и Джойс [229] полагают, что это замедленная флуоресценция типа Е молекул хлорофилла, находящихся в тех центрах фотосинтетических единиц, в которых реакции с субстратом затруднены. [c.309]

ЭНДОТЕРМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ — химич. реакции, сопровождающиеся поглощением теплоты. Примером Э. р. может служить протекающее при высокой темн-ре образование окиси азота из азота и кислорода N3-1-03+43 ккал = 2N0. К Э. р. принадлежат также" реакции восстановления металлов из руд, фотосинтез в растениях, происходящий за счет энергии поглощаемого солнечного света. К Э. р. относятся и все реакции разложения молекул на свободные атомы. [c.503]

Как мы дальше увидим, эти причины, равно как и избирательная проницаемость тканей, не могут объяснить накопления иода в щитовидной железе, калия и железа в эритроцитах, фосфора в костях и др. Во всех таких случаях основным фактором являются химические процессы, связывающие избирательно поглощаемые ионы. Исследование захвата ионов щелочных металлов клетками растений из питательного раствора показало, что этот процесс идет двумя параллельными путями. Часть этих ионов проникает в клетки путем диффузии и ионного обмена, а другая часть связывается в них химически. Ионный обмен идет независимо от освещения, присутствия кислорода и его парциального давления над раствором. В противоположность этому метаболическое усвоение этих ионов идет лишь на свету и в присутствии кислорода. Зависимость его от температуры обнаруживает высокий температурный коэффициент скорости, характерный для химических реакций и не свойственный диффузионным процессам. Скорость обмена радиоактивного фосфора между неорганическим фосфатом плазмы и эритроцитами возрастает в десятки раз от О до 37°, причем изменение скорости подчиняется уравнению (6—7) с энергией активации около 15 ккал/моль [79]. Участие метаболических процессов в проникновении ионов в клетки обнаруживается также в том, что диффузия КЬ в клетки корней моркови и ячменя уменьшается в несколько раз в присутствии К" , которое не влияет существенным образом на диффузию [1484]. [c.504]

То же относится и к химическим процессам. Взаимодействие водорода и кислорода с образованием воды может происходить самопроизвольно, и осуществление этой реакции дает возможность получать соответствующее количество работы. Но, затрачивая работу, можно осуществить и обратную реакцию—разложения воды на водород и кислород,—например, путем электролиза. И другие химические реакции, которые по своим термодинамическим параметрам не могут в данных условиях совершаться самопроизвольно, можно проводить, затрачивая работу извне. Большей частью это осуществляют или путем электролиза, или при электрическом разряде в газах, или действием света, или же путем повышения давления (причем одновременно изменяются и условия проведения реакции). Из хорошо известных процессов такого рода можно назвать фотосинтез в растениях, получение натрия и хлора путем электролиза расплавленного хлористого натрия, получение металлического алюминия нз бокситов путем электролиза, синтез аммиака при высоком давлении н др. [c.191]

Индукция цветения у растений в условиях нормального 24-часового свето-темнового цикла тоже связана с рядом процессов, из которых одни активируются Фдк, а другие подавляются им. Временную последовательность и продолжительность этих процессов регулируют биологические часы. У растений короткого дня, которые зацветают, когда длина темного периода становится больше критической, реакции, требующие высокого уровня Фдк, протекают днем и в начале ночи реакции, протекающие лучше всего при низких уровнях Фдк, начинаются в более позднее ночное время (рис. 12.12). Раньше многие физиологи думали, что критическая длина темного периода определяется скоростью превращения Фдк в Фк. Однако сейчас это представление кажется уже неверным. По-видимому, критическая длина темного периода зависит от продолжительности процессов, ингибируемых фитохромом Фдк, которые в свою очередь регулируются часами. Таким образом, мы можем видеть, что фотопериодическое измерение времени у растений коротко- [c.370]

Роль часов в индукции цветения у растения длинного дня менее ясна. Эти растения, если вы помните, не закладывают цветочных почек до тех пор, пока ночь не будет короче определенной критической длины. Некоторым длиннодневным растениям тоже нужны несколько часов облучения дальним красным светом (710—730 нм) высокой интенсивности в течение каждого 24-часового цикла. Освещение днем широкоспектральным источником света (например, солнцем), который испускает как дальние красные, так и более короткие световые волны, вполне эффективно, так же как и облучение волнами короче 700 нм днем вслед за длинноволновым облучением ночью. Эта потребность в длительном воздействии интенсивного дальнего красного света несколько сходна с реакцией на высокоинтенсивное облучение этиолированных растений (см. [c.372]

В отношении высших растений полагали, что у них. как и у простейших. опережающее отражение протекает в форме элементарной раздражимости, материальную основу которой составляют внутренние биохимические реакции, непосредственно связанные с процессом взаимодействия организма с объектами внешнего мира [54]. Представленные выше результаты позволяют усомниться в правильности этой точки зрения. В свете принятых представлений [2491 генерация ПД у обычных высших растений в ответ на очень небольшие и жизненно незначимые температурные перепады имеет только одно разумное толкование она является звеном целесообразной биологической реакции, заключающейся в неспецифической перестройке организма и его подготовке к возможному последующему жизненно важному воздействию. Следовательно, мы можем говорить о принципиальной возможности наличия у обычных высших растений более высокой формы опережающего отражения, которую целесообраз. о обозначить как простейшая недифференцированная чувствительность. Роль ПД в [c.189]

В то же время озон - высоко активный и токсичный газ для растений и животных. Поэтому в приземной атмосфере он является опасным загрязнителем. В последние годы в стратосфере содержание озона уменьшалось (озоновые дыры ), в нижних же слоях тропосферы концентрация озона увеличивалась. Заметный рост концентрации его наблюдается летом, что связано с более активным протеканием фотохимических процессов. В городах наибольшее содержание озона отмечается при образовании фотохимического смога. Повышенные концентрации Оз возможны над лесными массивами при протекании фотохимических реакций с участием терпеновых углеводородов, выделяемых хвойными деревьями. При солнечном свете терпеновые углеводороды могут вступать в реакции с диоксидом азота, в результате чего выделяется озон. Наряду с кислотными дождями он может быть ответственен за гибель лесов в промышленно развитых регионах. Особенно чувствительны к озону сосны он проникает в их хвою и разрушает клетки, содержащие хлорофилл, что затрудняет фотосинтез и ослабляет рост деревьев. Озон также ускоряет выщелачивание из хвои важных биогенов в результате кислотных осадков. [c.201]

Температура влияет на все процессы жизнедеятельности растения. На температурной кривой имеются три основные точки фотосинтеза минимум, оптимум, максимум. Прн повышении температуры до 25—35 °С интенсивность фотосинтеза увеличивается. Это свидетельствует о том, что фотосинтез включает не только световые фотохимические, ио и обычные ферментативные биохимические реакции, которые не требуют света. Четкое влияние температуры на фотосинтез можно наблюдать только при высокой интенсивности света, что обусловлено фотохимической и ферментной системами, имеющими различную мощность, продуктивность и пропускную способиость. Кроме того, изменение температурного режима не оказывает заметного влияния на скорость фотохимических реакций, тогда как темновые ферментативные реакции чувствительны к ним. При этом потенциальная мощность и продуктивность фотохимических систем выше, чем пропускная способность ферментной системы. Поэтому при низкой интенсивности света фотосинтез лимитируется главным образом функционированием фотохимической системы, а при высоких— ферментных систем, для которых температура является одним из важных факторов. [c.215]

В условиях недостатка фосфора нарушаются фотохимические и темновые реакции фотосинтеза. Особенно резко дефицит фосфора проявляется при высокой интенсивности света, при этом более чувствительными оказываются темновые реакции. Однако при уменьшении содержания фосфора в два раза интенсивность фотосинтеза снижается в меньшей степени, чем ростовые процессы и общая продуктивность растений. Избыток фосфора также тормозит скорость фотосинтеза, по-видимому, вследствие изменения проницаемости мембран. [c.114]

Изучение периода перехода растений к цветению показало, что у растений с явной фотоперподпческой реакцией че.тко проявляются изменения реакции на колебание температуры. Ф. Вент полагает, что при управлении поведением растений термопериодизм следует считать более общим механизмом, чем фотопериодизм. На основании докладов иа Международном симпозиуме по биологическим часам мож о утверждать, что реакция на свет и температуру у растений изменяется на протяжении суток параллельно. Таким образом, высокая и низкая температуры действуют на образование репродуктивных органов противоположно. Реакция на изменение температурного режима у растений длинного дня совпадает с фазой максимальной чувствительности к красному свету, а у растений короткого дня — с максимальной чувствительностью к темноте (Б. Швеммле). Следовательно, чередование высоких и низких температур служит регулятором внутренних часов, как и темнота. [c.469]

Последовательность реакций, в которых диоксид углерода связывается в процессе фотосинтеза, была впервые предложена в 50-х годах Кальвином ее часто называют циклом Кальвина или фотосинтетическим циклом восстановления углерода (см. схему 4). В отличие от световой реакции, свойственной только фотосинтезирующим тканям, синтез углеводов из диоксида углерода имеет много общего с реакциями, используемыми для синтеза углеводов в нефотосинтезирующих организмах. Тем не менее поражают масштабы этого процесса в зеленых растениях по самым минимальным оценкам растения ежегодно связывают около 35-10 кг углерода, причем для получения каждого грамма связанного углерода растение должно переработать более 6250 л воздуха. Хотя 99 % диоксида углерода, усваиваемого растениями из воздуха, связывается в процессе фотосинтетических реакций на свету, существуют и процессы темнового карбоксилирования [2], отличающиеся высокой скоростью и вносящие значительный вклад в общее количество связываемого углерода некоторых растений, в особенности суккулентов (сем. rassula eae). [c.398]

На основании всех этих данных становится понятно, что мутанты, возникшие на границах ареала данного вида, могут представлять новые и притом удачные нормы реакции, позволяющие виду расширить свой ареал за счет освоения новых областей, характеризующихся, скажем, более высокой температурой или повышенным количеством света по сравнению с прежним ареалом. А. Густафсон описал, например, один ярко-зеленый хлорофилльный мутант у ячменя, который дает значительно больший урожай на севере Швеции, чем на юге этой страны. Это указывает на измененную норму реакции, при которой мутант лучше приспособлен к северным районам 111веции с длинным световым днем, чем к южным районам, где продолжительность дня летом значительно короче. У табака известна мутация, которая при выращивании на Суматре дает уродливые карликовые растения, а в Нидерландах развивается нормально. [c.202]

Скорость образования хлорофилла зависит не только от интенсивности света, но и от его спектрального состава. Эмерсон и Арнольд [183] и Эмерсон, Грин и Вебб [207] пользовались светом различной окраски, вызывая рост клеток hlorella е различным содержанием хлорофилла. По данным ряда авторов [168, 194, 204, 208, 210], синтез хлорофилла на красном свету идет быстрее, чем на синем или зеленом той же интенсивности. Это явление заслуживает более тщательного изучения. Бодее высокая эффективность красного света может вызываться его поглощением предшественником хлорофилла или может бьШ результатом автосенсибилизиро-вания продуктом реакции (хлорофиллом). Джонстон [184] обнаружил меньше хлорофилла у растений, росших на красном свету . 1из и Тоттингем [198] отмечают, что образование хлорофи.1ла увеличивается при подмешивании к красному свету сине-фиолетового, [c.433]

В гл. XXVIII мы уже упоминали, что световые кривые растений, адаптированных к слабому и сильному освещению, имеют различный вид. Так как эти растения отличаются по составу своей пигментной системы, то вполне вероятно, что они будут отличаться и по реакции на свет различного спектрального состава. Любименко [43] наблюдал, что тенелюбивые растения часто обладают относительно большей производительностью на сине-фиолетовом свету и относительно легче ингибируются красным светом. Это может быть связано с более высоким содержанием хлорофилла Ь, который обусловливает лучшее использование синего света с длиной волны 450—500 или с большим содержанием каротиноидов. Последнее предположение подсказано цифрами Вильштеттера и Штоля (т. I, табл. 62) однако анализы Зейбольда и Эгле (см. т. I, стр. 417), как правило, его не подтверждают. [c.610]

Пропанил, или 3,4-ДПА[М-(3,4-дихлорфенил)-пропионамид], на 50% подавляет реакцию Хилла при концентрации действующего вещества 2,5-10 М. Растворимость в воде довольно высокая, 225 мг/л при 22°С. Нелетучее вещество, на свету и при повышении температуры его активность усиливается. Обладает гербицидным действием по отношению к большинству сорняков в фазе 1—3 листьев. Избирателен для риса, так как в этом растении обезвреживается определенным ферментом. Пестициды типа карбамата и сложных эфиров фосфорной кислоты блокируют фермент (как и [c.27]

В 1923 г. цитолог О. Варбург впервые попытался измерить квантовый выход с )Отосинтеза — число квантов, необходимых для восстановления одной молекулы углекислоты. Это потребовало точного измерения поглощенной световой энергии и объема образующегося кислорода. Для того чтобы получить максимальный возможный выход, следовало работать с очень слабым светом, что позволяло избежать явлений насыщения. Измерения поэтому были очень тонкими. Результаты оказались удивительными Варбург обнаружил поглощение четырех квантов света на каждую молекулу кислорода Это соответствовало минимальному теоретически допустимому значению и означало, что растения являются исключительно эффективными преобразователями энергии. Результаты Варбурга, однако, вскоре подверглись сомнению. Другим исследователям также не удалось подтвердить его наблюдений. Найденная ими величина составляла около 10 квантов на одну молекулу кислорода. Иногда это значение равнялось 8, но ни в одном из случаев оно не было меньшим. Вопрос до сих пор все еще не решен. Преобладающая часть данных свидетельствует в пользу более высоких цифр 8 или более квантов на молекулу кислорода. Но даже это значение — эффективность, равная 35%, — также представляется весьма внушительным, если учесть, что мы не знаем реакции, вызываемой светом вне растительной клетки, при которой в химическую энергию превращалось бы более 10% энергии поглощенного света. Если бы были найдены промышленные способы улавливания и превращения даже 10% световой энергии, то это открытие вызвало бы, конечно, большую революцию в нашей энергетике, чем использование атомной энергии. [c.46]

Сравнительно слабая реакция корневой системы, как показал Фой [33], объясняется отсутствием накопления гербицида в этом органе растения. Маловероятно, что основная причина токсичности далапона состоит в конкуренции с пировиноградной кислотой, так как это соединение, несомненно, присутствует, хотя и непродолжительное время, во всех частях растения с высокой активностью процессов дыхания, к каковым принадлежат верхушки корней и побегов. Если основной механизм состоит в подавлении синтеза пантотеновой кислоты, то токсичность далапона можно, в частности, объяснить тем, что синтез пантотеновой кислоты, требующий поступления продуктов фотосинтеза, протекает в побегах и при нарушении этого процесса, естественно, в первую очередь страдают близлежащие участки, т. е. меристема побегов. В определенных условиях, как показали работы Грисби с сотр. [155], а также Прасада и Блекмена [124], патологические явления могут иметь место и в корневой системе. По данным этих и других наблюдений косвенное влияние на процесс оказывает свет. Вполне разумно также предположить, что свет и повышение температуры оказывают косвенное влияние, увеличивая транспирацию и тем самым усиливая накопление далапона, поступающего из почвы или питательных растворов, в апикальных частях растения. [c.243]

Одной из замечательных особенностей фототропической реакции растения является высокая чувствительность точек роста по отношению к предельно низким интенсивностям света, причем в особенности высокая светораздражимость свойственна этиолированным проросткам. Фототропическую реакцию удавалось наблюдать у этиолированных проростков овса, которые получали свет в 1000 раз слабее, чем интенсивность полного света луны. Правда, при такой интенсивности света для обнаружения фототропической реакции экспозиция должна превышать 40 часов. При интенсивности же света в 300 люкс фототропическая реакция проявляется уже после экспозиции, длительность которой меньше [c.552]

Характерным примером такого рода процессов является фототропизм, определяемый как индуцированное односторонним освещением искривление верхушки надземных частей растений. Фототропические реакции характеризуются исключительно высокой квантовой чувствительностью заметные изгибы наблюдаются уже при дозах синего света, составляющих 10 Дж/м . Фототропические изгибы обусловлены различиями в скоростях деления клеток на освещенной и затемненной сторонах растения, что, в свою очередь, связано с фотоиндуцированным созданием бокового градиента гормона роста — ауксина. Спектры действия фототро-пических реакций позволяют предполагать, что основными рецепторами биологически активного света являются флавиновые хромофоры, способные сенсибилизировать фотоокисление ауксина. Действительно, в модельных опытах обнаружено фотосенсибилизированное рибофлавином окисление молекул ауксина с квантовым выходом 0,7. В то же время показано, что само фоторазрушение ауксинов не может создать необходимый градиент гормона. Предполагают, что такой градиент [c.430]

Промежуточные формы между Фк и Фдк могли бы также играть роль в ряде реакций на высокую облу -ценность. Сюда относятся 1 акие морфогенетические явления, как вытягивание гипокотиля, образование ан-тоцианинов в проростках и цветение некоторых растений длинного дня. Этим процессам способствует продолжительное облучение красным, дальним красным и синим светом высокой интенсивности, а не воздействие более слабого света, влияющего на трансформацию фитохрома. Спектры действия для этих реакций имеют пики в области 420—480 нм и 710— 720 нм (рис. 11.13). Некоторые из этих морфогенетических изменений можно вызвать кратким облучением при 660 нм и предотвратить последующим столь же кратким облучением при 730 нм, но длительное облучение всегда более эффективно. Видимо, эти реакции скорее требуют низкого уровня Фдк в течение длительного времени, чем высокого уровня в течение короткого периода к такому результату может приводить воздействие синего света или же красного света с длиной волны 710— 720 нм. Однако причины потребности в интенсивном облучении не ясны. Важную роль могЛи бы играть кругообращение пигмента и образование его промежуточных.форм, так как эти процессы зависят от интенсивности света. Однако были предложены и другие объяснения, и потребуется еще много работы, чтобы понять реакции на высокую облученность. Не известно, например, обусловлено ли влияние синего света поглощением его фитохромами Фк и Фдк или в этом участвует пигмент вроде тех, которые регулируют фототропизм. [c.346]

Как показывают исследования хемотаксиса, особенно хемотаксиса гамет, порог раздражения иногда может быть очень низким. Чувствительность систем восприятия у многих растений различна, поскольку относительно невысокой ее специфичности при обнаружении источников питания можно противопоставить исключительно высокую при привлечении гамет. В обоих случаях специфичность чувствительности целесообразна. К восприятию различий в концентрации может быть приложим закон Вебера—Фехнера. Ориентировка осуществляется благодаря механизмам движения. Повышение или снижение концентрации вещества-раздражителя вызывает, например, изменение характера движения жгутиков. Химические соединения могут, подобно свету, вызывать движения и управлять ими. Но для выявления отдельных- ступеней процессов, которые при хемотаксисе ведут от раздражения к проявлению ответной реакции, еще требуются серьезные исследования. [c.57]

Смотреть страницы где упоминается термин ИИЙ свет, реакция высших растений: [c.418] [c.316] [c.14] [c.59] [c.714] [c.38] [c.314] [c.164] [c.113] [c.14] [c.63] [c.63] [c.73] [c.278] [c.273] [c.177] [c.130] [c.357] [c.165] [c.115] [c.225] [c.266]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология