Зависимость фотосинтеза от температуры

Под экологией фотосинтеза понимают зависимость продуктивности фотосинтеза от факторов внешней среды интенсивности и качества света, концентрации СО2, температуры, водного режима тканей листа, минерального питания и др. Влияние этих факторов и адаптация к ним растений очень существенны для растениеводства. [c.106]

Фиг. 91. Гипотетическая зависимость скорости какого-либо биологического процесса (например, фотосинтеза) от температуры при трех различных периодах экспозиции (/, 2 и 3).

Одним из основных путей в решении проблемы о наличии в процессе фотосинтеза темновых реакций было изучение зависимости фотосинтеза от внешних факторов среды - от света и температур . Известно, что отношение фотохимических и химических реакций к интенсивности света и температуре,различны. Химические реакции от света не зависят, иовышение же температуры ускоряет протекание этих реакций. Температурный коэффициент QJ.Q для химических реакций равен 2-3. [c.10]

Б. Зависимость Фотосинтеза от температуры [c.12]

Рассматривая вопрос о зависимости фотосинтеза от температуры, необходимо учитывать, что находящиеся на свету листья не только поглощают СОг, но и выделяют ее в акте дыхания. Поэтому количество органических веществ, образовавшихся в процессе фотосинтеза (продуктивный фотосинтез), в действительности ниже истинного фотосинтеза, поскольку при определении первого не учитываются потери органических веществ на дыхание. Следовательно, для получения истинного, или общего, фотосинтеза необходимо в величину продуктивного фотосинтеза внести поправку на дыхание. Поскольку скорость фотосинтеза и дыхания изменяется при изменении температуры неодинаково, соотношение между этими двумя процессами в очень большой степени зависит от температуры. [c.187]

Описанные выше эксперименты не обнаруживают какой-либо связи между обратимой абсорбцией двуокиси углерода у растений в темноте и восстановлением двуокиси углерода на свету. Теперь мы опишем опыты, которые указывают, что иная (хотя тоже обратимая и нефотохимическая) абсорбция двуокиси углерода тесно связана с фотосинтезом предположительно в качестве предварительной стадии этого процесса (как принималось в главе VII). Количество двуокиси углерода, участвующей в этой абсорбции, в 20—50 раз меньше, чем количество, учитываемое из равновесий двуокись углерода — бикарбонат, т. е. около 2 10- моль1л клеточного объема, или 5 10- % СОд на сухой вес клеток, или 0,5 мл углекислого газа на 10 г свежих клеток. С другой стороны, сродство к двуокиси углерода акцептора, обусловливающего эту абсорбцию, должно быть выше, чем у фосфатных или карбонатных буферов, так как его насыщение происходит при давлениях двуокиси углерода порядка 1 мм. Эта цифра получается из кривых зависимости фотосинтеза от концентрации двуокиси углерода. Эти кривые показывают полунасыщение при значениях [СОз] около 0,03°/о в воздухе. Одно из объяснений этого насыщения заключается в том, что кривые двуокиси углерода являются изотермами равновесия комплекса акцептор — двуокись углерода. Эти кривые могут быть искажены ограничениями притока и передачи, которые мешают равновесию карбоксилирования во время интенсивного фотосинтеза йли заставляют скорость процесса стать нечувствительной к концентрации двуокиси углерода задолго до полного насыщения комплекса СОд . Однако это искажение не меняет порядка величины концентрации двуокиси углерода, потребной для насыщения. Если комплекс СОд полунасыщен при концентрациях СОа в воздухе порядка 10- моль л, или 0,03%. то свободная энергия его образования должна быть порядка — 6 ккал при комнатной температуре (Рубен [119] определяет Д = — 2 ккал), т. е. это значительно более отрицательная величина, чем свободные энергии карбаминирования и карбоксилирования, приведенные в первой части настоящей главы, и даже бодее отрицательная, чем свободная энергия ассоциации двуокиси углерода с карбоангидразой. [c.209]

Фотосинтез — это сложный многоступепчатьгй окислительно-восстановительный процесс, в котором происходит восстановление углекислого газа до уровня углеводов и окислепие воды до кислорода. Фотосиитез включает как световые, так и темповые реакции. Выл проведен ряд экспериментов, доказывающих, что в процессе фотосинтеза происходят реакции, не требующие света (темиовые). 1. Фотосинтез ускоряется с повьппением темиератзфы. Отсюда прямо следует, что какие-то этапы этого процесса непосредственно ве связаны с использованием энергии света. Особенно резко зависимость фотосинтеза От температуры проявляется при высоких интенсивностях света. По-видимому, в этом случае скорость фотосинтеза лимитируется именно темновыми реакциями. 2. Эффективность использования энергии света в процессе фотосинтеза оказалась выше при прерывистом освещении. Для более эффективного использования энергии света длительность темповых промежутков должна значительно превышать длительность световых. [c.124]

Самые ранние суждения о зависимости фотосинтеза от внешних факторов были основаны на представлении о трех кардинальных точках (Сакс [3]). Согласно этому представлению, широко распространенному до конца прошлого столетия, биологические процессы возникают при некоторых минимальных значениях соответствующих внешних переменных факторов (таких, как температура, давление, влажность, интенсивность света и т. д.), достигают наибольшей скорости при некоторых оптимальных их значениях и затем падают и прекращаются совсем после того, как будут превзойдены максимально допустимые значения. [c.269]

Результаты такой экстраполяции к экстремальным точкам могут подсказать новые идеи, нуждающиеся в экспериментальной проверке (однако их следует принимать с чрезвычайной осторожностью). Получив аналогичные данные по дыханию листьев, подтверждающие его выводы для ассимиляции (эти данные опубликованы не были), Блэкман выдвинул предположение, что при соответствующих изменениях температурных и временных коэффициентов примененная схема, возможно, окажется пригодной для описания температурной зависимости самых разнообразных метаболических процессов . Он утверждал, что для фотосинтеза эта зависимость действительно экспоненциальна, причем Qlo равен приблизительно 2 однако при температуре выше 25° С вступает в силу фактор времени , действие которого сказывается тем сильнее, чем выше температура. По предположению Блэкмана, это происходит вследствие повреждающего эффекта, который при не слишком продолжительном воздействии обратим, так что система может вернуться в исходное состояние, если экспозиция не была слишком длительной. [c.199]

Разнообразные процессы роста и развития, в особенности темновые реакции фотосинтеза, являются зависимыми от температуры химическими реакциями. Этим объясняется тот факт, что при температурах свыше 30°С величина Qio фотосинтеза многих видов растений составляет 2 при условии достаточно высоких поступлений Oj [c.66]

Дальнейшая разработка ее связана с деятельностью ряда ученых, среди которых следует назвать Ф. Блэкмана. Исследуя ход кривой фотосинтеза при различных интенсивностях света, этот ученый также установил, что линейная зависимость фотосинтеза от данного фактора сохраняется лишь до определенного значения последнего, после чего скорость фотосинтеза остается постоянной. Блэкман полагал, что остановка роста фотосинтеза обусловлена ограничивающим действием каких-то других условий, от которых фотосинтез также зависит (например, содержание СО2, температура и др.). Условия, лимитирующие эффективность действия света, Блэкман назвал факторами, ограничивающим фотосинтез, и сформулировал на основе своих опытов закон ограничивающих факторов . Согласно этому закону скорость фотосинтеза зависит не от отдельных изолированных факторов, а от сопряженного действия ряда факторов. Вместе с тем действие каждого из факторов опосредовано состоянием и значе- [c.138]

Показательны в этом же отношении материалы, характеризующие зависимость фотосинтеза от температуры. [c.141]

Детальное изучение этой зависимости привело Блэкмана к выводу, что действие любого внешнего фактора ограничивается фактором, находящимся в данных условиях в минимуме. Данный вывод нашел свое выражение в так называемом законе ограничивающих факторов, согласно которому недостаток в каком-либо факторе (свет, СОг, температура) полностью исключает возможность повышения интенсивности фотосинтеза путем регулирования других факторов. Последующие работы показали, однако, что такого рода утверждение является неправильным, поскольку действие каждого фактора не изолировано, а взаимосвязано с действием других. Было установлено, что фактор, находящийся в минимуме, лишь снижает относительную эффективность действия других факторов, но отнюдь не исключает это действие полностью. [c.197]

Зависимость параметров Р, Е и О от температуры позволяет проследить как вышеназванный фактор окружающей среды влияет на распределение энергии квантов света, поглощённых антенной ФСИ (рис. 4.10). При приближении значения температуры к оптимальному для фотосинтеза электронный транспорт (Р) заметно возрастает, в то время как тепловая диссипация (О) уменьшается. Однако, даже при оптимальных температурах доля поглощенного ФСИ света, которая поступает к закрытым реакционным центрам (Е) достаточно высока. [c.105]

В зависимости от видовой принадлежности растений температурная кривая может сдвигаться в сторону более высоких или более низких температур, а интервал между максимальной и минимальной точкой — сильно изменяться. Установлена следующая закономерность чем ниже температура оптимума фотосинтеза, тем меньше интервал между минимальной и оптимальной точкой. Чем выше температура оптимума фотосинтеза, тем меньше интервал до максимальной точки, при которой еще возможно усвоение СОг. [c.119]

Ф И г. 38. Зависимость скорости фотосинтеза у целых растений от концентрации двуокиси углерода [А) и интенсивности света (Б) при высокой температуре (сплошная линия) и при низкой температуре (прерывистая линия) [3, 4]. [c.76]

Состав продуктов фотосинтеза сильно изменяется в зависимости от формы используемых растением азотистых соединений. Такого же рода изменения наблюдаются при изменении температуры, интенсивности света и т. д. [c.172]

Сравнивая выражения (27.1) и (27.2), видим, чп) теоретическое выражение (27.2), полученное на основании механизма реакции, полностью совпадает с эмпирическим выражением (27.1). Это совпадение служит веским доводом в пользу того, что приведенный выше механиим рс акции представляет собой истинный механизм фотосинтеза бромистого водорода. Из (27.1) и (27.2), в частности, следует д = 2kiiYk ,. Так как константа k , слабо зависит от температуры, то температурный коэффициент рассматриваемой реакции должен определяться в основном зависимостью от температуры константы f j. Подставляя в выражение для температурного коэффициента его эмпирическое значение 1,48 и среднее значение температуры 2 = 462 К, находим, что энергия активации процесса (1) Еу 16,6 ккал. [c.170]

С помощью инфракрасных газоанализаторов было показано, что листья многих видов растений [57, 60, 92, 151, 236, 247, 297, 298] в первые минуты в темноте выбрасывают СО2, т. е. в течение короткого промежутка времени выделяют СО2 со скоростью, значительно превосходящей стационарную скорость темнового дыхания. На фиг. 75 представлены данные для Pelargonium и пшеницы [151]. Видно, что выброс СО2 сильно увеличивается с увеличением интенсивности предварительного освещения. Температура оказывает меньшее влияние, чем можно было ожидать (гл. VII). Температурные коэффициенты (Qio) для скорости дыхания в первые две минуты темноты после освещения в 9670 или 29000 лк составляли всего 1,3—1,4 для пшеницы (за одним исключением) и 1,2—1,6 для Pelargonium, тогда как для стационарного темнового дыхания средние значения Qio были равны соответственно 2,7 и 2,3. Значения Qio для выброса СО2 были, как правило, меньше, чем относительное увеличение Г при повышении температуры на 10° С. Между тем, по мнению Хита и Орчарда [151], величина Г должна расти с температурой медленнее, чем выделение СО2, так как в условиях сильного лимитирования по СО2 Qio для фотосинтеза больше единицы. Кроме того, при данной температуре значение Г должно быть приблизительно пропорциональным скорости выделения СО2. Однако зависимость величины Г от интенсивности света (фиг. 93) и от концентрации кислорода иная, чем та, которая наблюдается для количества выбрасываемой СО2. Отсюда Хит и Орчард заключают, что вряд ли можно судить о световом дыхании по величине выброса. [c.173]

Интенсивность фотосинтеза на протяжении дня неодинакова, его. максимумы перемещаются в зависимости от интенсивности света и температуры. [c.214]

В 1932 г. Эмерсону удалось непосредственно измерить продолжительность световых и темновых реакций фотосинтеза. Оказалось, что скорость световой реакции составляет 10 с и не зависит ог температуры, тогда как скорость темповой значительно меньше и в зависимости от температуры изменяется от 4X10 до 4Х1СН с. [c.124]

Общая зависимость фотосинтеза от температуры выражается одновершинной кривой (рис. 3.27). Кривая имеет три основные (кардинальные) температурные точки минимальную, при которой начинается фотосинтез, оптимальную и максимальную. Интенсивность фотосинтеза при супероптимальных температурах зависит от продолжительности их воздействия на растения. Нижняя температурная граница фотосинтеза у растений северных широт находится в пределах — 15°С (сосна, ель)... —0,5 °С, а у тропических растений - в зоне низких положительных температур 4 —8°С. У растений умеренного пояса в интервале 20 — 25 °С достигается максимальная интенсивность фотосинтеза, а дальнейшее повышение температуры до 40 °С приводит к быстрому ингибированию процесса (при 45 °С растения погибают). Некоторые растения пустынь способны осуществлять фотосинтез при 58 °С. Температурные границы [c.112]

Например, при данных условиях температуры и внешнего давления двуокиси углерода (возможно, также влажности и других факторов, влияю-ших на коллоидную структуру клетки) фотосинтезирующие клетки могут снабжаться двуокисью углерода с совершенно определенной максимальной скоростью, которая достигается тогда, когда постоянная концентрация Og в месте, где происходит фотосинтез, равна нулю, и поэтому градиент диффузии между средой и хлоропластом имеет максимальное из всех возможных значений. Эта максимальная скорость снабжения двуокисью углерода путем диффузии не зависит от освещенности, если не считать упомянутой выше возможной косвенной зависимости. Поэтому световое насыщение должно происходить всякий- раз, когда суммарная скорость фотосинтеза приближается к максимальной скорости снабжения двуокисью углерода путем диффузии. В этом рассуждении диффузия двуокиси углерода может быть заменена предварительной химической реакцией, скорость которой пропорциональна концентрации Og (например, образование комплекса Og из двуокиси углерода и акцептора см. т. I, гл. ViII). В этом случае световое насыщение определяется максимально возможной скоростью образования Og , которая достигается тогда, когда все молекулы акцептора становятся свободными, т. е. когда все комплексы Og используются для фотосинтеза практически моментально после своего образования. Подобным же образом насыщение двуокисью углерода должно происходить всякий раз, когда суммарная скорость фотосинтеза приближается к скорости снабжения световой энергией и квантовый выход принимает свое наивысшее возможное значение. [c.278]

Заленский О. В. 1949. Изменения зависимости фотосинтеза от температуры на протяжении вегетационного периода. Сообщ. Тадж. фил. АН СССР, [c.85]

Анализ зависимости фотосинтеза от температуры и интенсивности света позволил установить, в каких условиях освещения ли-митирующшй этот процесс являются те или другие реакции. Ири низкой освещенности скорость фотосинтеза пропорциональна интенсив-лости света и практически мало зависит от температуры. Следовательно, в этих условиях скорость фотосинтеза определяется световыми реакциями. 11ри высокой освещенности скорость фотосинтеза от интенсивности света не зависит, действие же температуры на нее сильно сказывается. Ограничивающим скорость процесса фотосинтеза в целом в этих условиях являются темновые ферментатиь-ные реакции. [c.13]

С4-растения особенно хорошо растут при температуре 25— 35 °С, тогда как Сз-растения — при температуре 15—25 С. Это хорошо иллюстрируют данные Каванабе, который сравнил относительную скорость роста растений умеренного и тропического пояса при трех разных температурных режимах (табл. 14.1). Одно из наиболее ранних и наиболее исчерпывающих исследований зависимости фотосинтеза в целых листьях от температуры, света и [СО2] было проведено Гаастрой в пятидесятых годах. В своих работах он применял инфракрасный газовый анализатор.- Эксперименты этого и других авторов, проведенные на таких растениях, как томаты, шпинат и огурцы (которые сейчас относят к Сз-растениям), показали, что фотосинтез лимитируется [СО2], особенно при повышенных температурах (рис. 14.9 и 14.10). [c.468]

У 4-растений величины Гщ сравнительно малы при повышенных температурах. А при сравнительно низкой температуре (10—20 °С) Гщ у С4-растений может достигать значительной величины из-за уменьшения Ушах некоторых реакций (возможно, РуБФ-карбоксилазной реакции) или же инактивации ряда ферментов при понижении температуры. С повышением температуры уменьшается величина отношения / т(С4)/гт(Сз) это указывает на то, что высокая температура более благоприятна для С4-фотосиитеза. Зависимые от температуры изменения Гщ, несомненно, влияют н иа фотосинтез, и на транспирацию у 3- и С4-Р астений. [c.481]

В 1956 году Эмерсон [73, 75, 79, 80] вернулся к проблеме падения квантового выхода в дальней красной области (названного красным падением ). Если бы это явление объяснялось низкой энергией квантов дальнего красного света, то следовало бы ожидать, что при более низких температурах квантовый выход окажется еще ниже. Однако Эмерсон и его сотрудники нашли, что у hlorella (фиг. 112), а также у красной водоросли Porphyridium ruentum (фиг. 113) дальний красный свет при 5° С даже более эффективен, чем при 20° С. Сначала они предположили [80], что такая зависимость красного падения от температуры характерна для низких значений интенсивности света, так как на фоне более коротковолнового света большей интенсивности дальний красный свет оказывался эффективным даже при 26° С. Однако открытие такого действия у дополнительного более коротковолнового света навело на новую идею, настолько волнующую, что дальнейшие исследования эффекта температуры были оставлены. Сущность новой гипотезы заключалась в том, что фотосинтез может быть эффективным лишь в том случае, когда кванты поглощаются двумя пигментами, а именно хлорофиллом а и одним из вспомогатель- [c.244]

Много говорится о лишайниках, так как они очень плохо переносят загрязнение воздуха. Детально же механизмы повреждения лишайников еш,е недостаточно выяснены. Как показатели загрязнения среды в первую очередь представляют интерес фотосинтез и водный баланс лишайника Hypogymnia physodes. При полевых исследованиях важно прежде всего учитывать зависимость воздействия вредных веществ от температуры. [c.135]

Аля выяснения характера реакций, y4a TByiOiwx в фотосинтезе, особенно много дали исследования по изучению зависимости этого процесса от температуры. Работами Маттэи ( Mattixaei, 1904) в лаборатории Блэкмана ( Bla kman ) впервые было доказано, что QjO фотосинтеза в ряде случаев значительно больше I и достигает 2.I-2.5, что свидетельствует об участии в процессе фотосинтеза темновых реакция, скорость протекания которых зависит от температуры. [c.12]

Состояние светового насыщения фотосинтеза свидетельствует-о том, что свет не является лимитирующим фактором для осуществления фотохимических реакций. Одиако абсолютная величина светового насыщения, наклон световой кривой могут В значительной мере изменяться в зависимости от условий. Одни факторы —температура, концентрация углекислого газа, возраст листьев, система ферментов, адаптация к сильному илиг слабому освещенн.ю — влияют на процесс усвоения СОа и вызы-аают снижение скорости светового насыщения фотосинтеза. Вследствие этого уменьшается наклон кривой светового насыщения. Другие факторы —содержание хлорофилла, отсутствие марганца, акцепторов электронов и т. д. — влияют на фотохимический процесс и также могут изменять световую кривую-(А. Т. Андреева). При повышении интенсивности света и концентрации углекислого газа светового насыщения не наблюдается. [c.211]

Изучая температурные кривые фотосинтеза, Ф. Блэкман впервые установил, что при температурах в пределах 20—30° С в зависимости от вида растения фотосинтез следует, в общем, правилу Вант-Гоффа, согласно которому скорость химических реакций возрастает с повышением температуры на 10° С в 2—2,5 раза. При более высоких температурах, разных для разных растений, наблюдается перелом кривых фотосинтеза, которые начинают опускаться круто вниз. Поскольку на скорость фотохимических процессов изменения температуры влияния почти не оказывают результаты наблюдения Блэкмана также подчеркивали наличие в фотосинтезе реакций не только фотохимических, но и фермен-тативны.ч (биохимических). [c.141]

Взаимодействие такого же типа, но только для растений, имеющих более обычные значения Г, представлено на фиг. 93. Здесь показана зависимость величины Г для Pelargonium zonale от логарифма интенсивности света при двух разных температурах. При обеих этих температурах свет оказывал лишь незначительное влияние на величину Г в интервале между 15 000 и 3800 лк. Очевидно, фотосинтез очень сильно лимитировался концентрацией СО2, а потому возрастание интенсивности света сверх 10000 лк должно было вызывать небольшой эффект, если только здесь не происходило довольно существенного фотоокис- [c.208]

Основными внещними факторами, влияющими на интенсивность фотосинтеза, являются освещенность, концентрация диоксида углерода и температура. Если по горизонтальной оси отложить изменение любого из перечисленных факторов, то кривые зависимости интенсивности фотосинтеза от этих факторов будут иметь вид, представленный на рис. 7.19. Сначала при увеличении значения какого-либо из лимитирующих факторов наблюдается линейное увеличение интенсивности фотосинтеза. Затем по мере того, как другой фактор или факторы становятся лимитирующими, происходит замедление интенсивности реакции и ее стабилизация. [c.273]

Зависимость роста от условий освещения имеет довольно сложный характер. Принято считать, что потребность автотрофных растений в свете связана с использованием последнего в процессах фотосинтеза. Что же касается собственно процессов роста, то последние могут у высших растений протекать при полном отсутствии света. Однако, если процессы роста при наличии необхюдимых условий (пластические вещества, соответствующая температура и влажность воздуха и др.) продолжаются и в полной темноте, то самый характер роста в этих условиях сильно изменяется. [c.520]

Термонастические движения замыкающих клеток нередко лишь с " удом можно отличить от фотонастических, поскольку зависимость состояния устьиц от температуры соответствует зависимости его от фотосинтеза. Однако у растений, обеспеченных водой, зависимость открывания устьиц от концентрации СО2 теряется. При относительно высоких температурах такая ответная реакция рациональна. Как раз при этих обстоятельствах важно испарять воду. Благодаря происходящему при транспирации охлаждению предотвращается перегрев листьев, и их температура остается в пределах, оптимальных для осуществления фотосинтеза. [c.148]

Все усилия культивировать прохлорофиты в лабораторных условиях до сих пор ие были положительными. Так как колониальные асцидии могут расти без прокариотного симбионта, с их стороны связь с Pro hloron, вероятно, факультативная. В то же время неудачные попытки культивировать прохлорофиты без хозяина указывают на их облигатную зависимость от асцидий. Прохлорофиты снабжают асцидий растворимыми углеродными продуктами фотосинтеза. Конкретная роль асцидий в этой ассоциации неизвестна. Прохлорофиты обитают на поверхности колоний одних видов асцидий и внутри колоний других видов в субтропических или тропических прибрежных водах Тихого океана, имеющих температуру, редко опускающуюся ниже 20°. Асцидий, содержащих Pro hloron, находят в затемненных местах (под камнями, в пещерах) и на глубине до 10 м, где освещенность днем обычно меньше 500 лк. [c.285]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология