Измерение интенсивности фотосинтеза

Вознесенский В. Л. 1955. Количественные измерения интенсивности фотосинтеза при помощи радиоактивного изотопа углерода С . Бот. журн., 40, 3, 76—82. [c.85]

Измерение интенсивности фотосинтеза проводили в ростовых камерах и в поле. Скорость обмена воздуха подбирали таким образом, чтобы избежать дефицита СОг и получить значительные измеряемые величины. Это удавалось при скоростях обмена воздуха от 40 до 200 раз в 1 ч в зависимости от отношения площади листьев к объему камеры с учетом метаболической активности и метеорологических условий. Для определения величины истинного фотосинтеза измеряли выделение СОг из почвы, для чего на время эксперимента в камеры помешали горшки со срезанными растениями или горшки, в которых почва была изолирована с помощью пленочных мешков. [c.24]

Результаты измерений интенсивности фотосинтеза иногда пересчитывают на количество синтезированного углерода или на энергетические показатели. Известно, что на 1 г освобожденного кислорода приходится 0,375 г углерода, или 3,51 кал. [c.79]

Измерение интенсивности фотосинтеза [c.289]

Самым простым способом измерения интенсивности фотосинтеза является определение скорости выделения кислорода у водного растения. [c.289]

Тесное соотношение между флуоресценцией хлорофилла и его фотосенсибилизирующей активностью, обнаруженное из параллельных измерений выходов фотосинтеза и флуоресценции, сделало флуоресцентные исследования важным средством для кинетического анализа фотосинтеза. Поэтому мы намерены ограничиться в настоящей главе только некоторыми общими соображениями на эту тему, оставляя более детальное описание экспериментальных результатов до тех глав четвертой части, которые касаются влияния на кинетику фотосинтеза интенсивности света, температуры, концентрации СОд и других внешних факторов. [c.231]

Томас и Хилл [116] произвели усовершенствованные измерения скорости фотосинтеза томатов, сахарной свеклы и люцерны в полевых условиях они обнаружили непрерывное увеличение скорости даже при 0,3—0,4% СОд, за исключением культуры свеклы с недостатком серы в этом случае свекла была, очевидно, неспособна использовать увеличенное снабжение углекислотой. Максимальное действие в этих опытах СОд как удобрения выражалось в увеличении интенсивности фотосинтеза примерно в 3 раза. [c.318]

В начале этой главы мы упоминали о двух разных экспериментальных подходах. Теперь, рассмотрев вопрос о взаимодействии факторов — как внешних, так и внутренних, мы можем сделать вывод, что идеальным был бы подход, объединяющий оба типа экспериментов, иными словами — многофакторные эксперименты. Растения следует выращивать при различных контролируемых условиях внешней среды, изменяющих внутренние факторы, а измерения фотосинтеза необходимо проводить в тех самых условиях, в которых растения выращивались, и при всех сочетаниях этих условий. Таким путем, возможно, удастся объяснить кратковременные реакции (изменение интенсивности фотосинтеза) всех различных типов растений на самые разнообразные условия. Работы подобного рода уже проводились к ним относятся, например, эксперименты, в которых велись наблюдения над ростом при изменении интенсивности естественного света [24], а также опыты с искусственным освещением в контролируемых условиях [271]. [c.144]

Путем сравнения эффективности света с различной длиной волны можно решить, какие пигменты участвуют в исследуемом процессе, а какие неэффективны. С этой целью измерения скорости фотосинтеза следует проводить в монохроматическом свете слабой интенсивности — достаточно слабой, чтобы обеспечить оптимальный квантовый выход (разд. VII, В). При каждой длине волны должна быть известна не только интенсивность падающего света, но и доля поглощаемой энергии. Светорассеяние от поверхности листа или водоросли затрудняет измерение поглощения и вынуждает использовать [c.566]

Обычно реальность разницы определяется тем, насколько отличаются значения измеряемого показателя — в данном случае интенсивности фотосинтеза — у параллельных проб одного и того же растения, т. е. так называемым расхождением параллельных определений. Однако результаты непосредственного измерения сами являются лишь приближенными, имеющими большую или меньшую ошибку, зависящую уже не от объекта, а от методики, с помощью которой производилось определение. Это [c.79]

Наиболее объективным методом определения потребности прудов в удобрениях, с помощью которого осуществляется и контроль за эффективностью их первичного действия, является метод биологических испытаний, при котором реакцию планктона на действие внесенных удобрений определяют по интенсивности фотосинтеза, измеряемой в кислородных единицах. Для измерения количества кислорода, выделенного в процессе фотосинтеза и поглощенного органическим веществом планктона, применяют метод склянок. Берут кислородные склянки объемом 100-120 мл из прозрачного стекла с притертыми пробками и заполняют их водой из исследуемого пруда. Воду для заполнения склянок отбирают в чистое эмалированное ведро из разных мест пруда (10-15 точек) для получения средней пробы. Воду в ведре перемешивают и с помощью резинового шланга заполняют 114 [c.114]

МОЖНО ЛИШЬ при условии, что содержание влаги не влияет на проницаемость эпидермиса для СОз- Славик [706], производивший измерения на листьях высших растений (растения табака), пришел к выводу, что более высокая интенсивность фотосинтеза в основании листа по сравнению с верхушкой связана преимушественно с более высокой оводненностью (доказательством ее служит более низкое осмотическое давление в клетках базальной части листа). [c.311]

При измерении скорости фотосинтеза как функции интенсивности освещения оказывается, что она линейно возрастает при низ- [c.184]

На рис. 66 показаны измеренные в эксперименте осцилляции интенсивности линии в спектре ЭПР РЦ бактериального фотосинтеза [4]. В РЦ фотосинтеза образуется последовательность РП. Каждая последующая пара стартует из того состояния спинов неспаренных электронов, в котором они оказались в предыдущей паре к моменту переноса электрона. [c.114]

При исследовании функционирования пигментов применяют очень сложные модификации основного спектроскопического метода измерения поглощения света. Такие модификации позволяют изучать очень быстро протекающие процессы (в течение пико- или наносекунд). Исследуемую систему периодически освещают короткими интенсивными вспышками света и затем регистрируют изменения в спектре поглощения. Подобные методы позволили получить очень ценную информацию при исследовании первичных реакций фотосинтеза. [c.25]

Следовательно, необходимо 3—4 кванта для восстановления 1 моля СО2 (О. Варбург). В результате проведенных измерений (М. Кальвин, 1955 г.) было установлено, что расход составляет точно 4 кванта в условиях слабой ассимиляции, но что он возрастает до 7—7,5 кванта при очень высокой интенсивности света. В первом случае аденозинтрифосфорная кислота, необходимая для восстановления фосфоглицериновой кислоты, поставляется дыханием, а во втором этот источник оказывается недостаточным, причем расходуются кванты и для производства АТФ согласно схеме фотосинтеза. [c.264]

Прежде всего флуоресценция конкурирует только с первичной фотохимической реакцией, а не со всем процессом фотосинтеза. Скорость фотосинтеза, измеренная по выделению кислорода или поглощению углекислоты, часто определяется не только эффективностью первичного фотопроцесса, но также и скоростью одной или нескольких связанных с этим процессом темновых каталитических реакций. К их числу относятся реакции, которые превращают первичные фотопродукты в стабильные конечные продукты фотосинтеза. Когда эти завершающие реакции слишком слабы, чтобы идти наравне с первичным фотохимическим процессом (что может иметь место, например, в очень сильном свете, или при низких температурах, или в присутствии некоторых ядов), первичные фотопродукты будут накопляться до определенной концентрации и вновь исчезать при обратных реакциях. Вследствие этого квантовый выход фотосинтеза уменьшится, однако на интенсивности флуоресценции это не отразится, так как первичный фотохимический процесс, конкурирующий с флуоресценцией, продолжается с неизменной скоростью. Этим можно объяснить существование светового насыщения в фотосинтезе, без одновременного возрастания выхода флуоресценции (явление, о котором мы упоминали выше). [c.234]

По всем этим причинам, когда для работы по фотосинтезу применяется белый свет, наилучшим способом характеристики интенсивности этого света будет измерение его при помощи термостолбика, защищенного от инфракрасных лучей подходящим светофильтром. Это дает достаточное представление о количестве света, доступного для фотосинтеза, и позволяет правильно определить ту часть этого света, которая поглощается растениями. [c.251]

Чтобы манометрические измерения были надежны, необходимо строго соблюдать два условия. Прежде всего, если измеряются изменения в давлении порядка 0,1 мм рт. ст. (1 мм раствора Броди) при общем давлении порядка 100—1000 мм рт. ст., поддержание постоянной температуры становится весьма важным. Реакционные сосуды должны помещаться в прецизионные термостаты и сильно встряхиваться, чтобы обеспечить постоянное термическое равновесие. Энергичное встряхивание необходимо также для выполнения второго условия — быстрого установления равновесия между свободными и растворенными газами. Это существенно как для того, чтобы устранить задержку при манометрических отсчетах, так и для того, чтобы иметь уверенность в том, что не происходит израсходование двуокиси углерода в самом нижнем слое реакционного сосуда, где освещение (через плоское дно) является наиболее интенсивным и потребление двуокиси углерода при фотосинтезе происходит быстрее всего. Таким образом, необходимы как быстрое перемешивание жидкости, чтобы выравнивать концентрацию двуокиси углерода, так и сильное ее [c.259]

Как видно из изложенного, герметические камеры в сочетании с радиоактивным методом являются хорошими приборами для количествепного измерения интенсивности фотосинтеза в лабораторных условиях, а также для изучения различных процессов поглощения и выделения углекислоты растениями. Дальнейшее развитие применения герметических камер с радиоактивной у глекислотой должно идти по пути разработки спектрометрических и масс-споктрометрических измерений в них всего газообмена растений. Сочетание этих методов газового анализа даст возможность непосредстпенного определения изменений количеств кислорода, меченой и обычной углекислоты в камере. [c.61]

Радиоизотопы. Методы измерения активности микроорганизмов в их природных местообитаниях или свежих образцах с применением радиоизотопов являются наиболее чувствительными из всех существующих. Эти методы могут пролить свет на судьбу того или иного субстрата в микробных сообществах определенной экониши. Для измерения интенсивности фотосинтеза применяют метод измерения включения меченого СО2, имея контролем при этом темповую пробу. Для обнаружения и измерения скорости сульфатредукции применяют изотоп серы, который превращается в Н2 8. Скорость метаногенеза можно проследить по превращению СО2 в СН4 в присутствии значительного количества водорода или по трансформации С-метанола, метилированных аминов или ацетата в СН4. Хемоорганотрофные активности измеряют по скорости включения меченых по С органических соединений, обычно для этих целей используют глюкозу или аминокислоты. Эффект использования органики можно определять и [c.247]

Если одна из шовет заполнена азотом, предварительно очищенным от диоксида углерода, и закрыта герметично, то прибор записывает абсолютное содержание СО2 в исследуемом воздухе и работает по так называемой нормальной схеме. Стандартная шкала газоанализатора, работающего п о нормальной схеме и применяемого для измерения интенсивности фотосинтеза, рассчитана на определение содержания диоксида углерода в пределах 0.. .0,05%, а газоанализатора, функционирующего по дифференциальной схеме (измеряющего разность концентраций СО2), — в пределах 0...0,005 70- [c.107]

Тщательно отмытые от питательного раствора водоросли помещают в сосудик с 5—7 мл 0,1 М карбонатно-бикарбонатного буфера, который создает в манометрическом сосудике насыщающую фотосинтез концентрацию углекислоты 78,7X10 жл в водной фазе и около 0,3% в воздушной. Известно, что насыщающей для большинства растений является концентрация СО2, равная 0,3%, и что pH 9,4 и осмотическая сила буфера не изменяют интенсивности фотосинтеза (Рабинович, 1953). Таким образом, буфер представляет собой достаточно благоприятную среду для того, чтобы на время опыта помещать водоросли непосредственно в буфер. Плотность суспензии водорослей не должна превышать 20 млн. кл/мл при толщине слоя 1,0 см. Испытываемые вещества вносятся или непосредственно перед измерением в сосудик, или в опытные колбы с водорослями, откуда отбирается определенное количество водорослевых клеток, которые отмываются от питательного раствора и помещаются в буфер. Для установления темнературного равновесия, т. е. [c.229]

Из обычных фотометрических приборов только термоэлементы и болометры реагируют равномерно на излучение всех длин волн. Все другие приборы — вакуумные фотоэлементы, фотоэлементы с запирающим слоем, актинометры — обладают избирательной спектральной чувствительностью. Некоторые исследователи, для того чтобы избежать одновременного измерения инфракрасного и видимого излучений при измерении интенсивности света в работах по фотосинтезу, предлагают применять вместо термостолбиков и болометров приборы, не чувстви- [c.248]

Подобные же результаты были получены Хардером [44], который пришел к заключению, что в природе имеют место и хроматическая адаптация, и адаптация к интенсивности света. Он, так же как и Эрке [49], считал, что результаты измерений скорости фотосинтеза красных водорослей указывают на активное участие фикобилинов в процессе фотосинтеза. Того же мнения придерживались Монфорт [72] и Шмидт [80], которые нашли, что спектральный максимум про- [c.630]

Указанное значение для среднего диаметра устьица (d= = 10 мкм) весьма приблизительно и основано на измерении [255] длины и ширины эллиптических отверстий на фиксированных препаратах, приготовленных методом Ллойда [204] вполне возможно, что это значение завышено [140] и действительно такую величину получают лишь в условиях дефицита СОг, например в неподвижном воздухе при наличии интенсивного фотосинтеза. Для получения 2 использовалось среднее расстояние от некой внутренней точки нижнего эпидермиса до середины палисадного слоя ( 150 мкм). При определении Ьз принимали, что расстояние от стенки клетки до хлоропласта равно 2,4 мкм в воде, что эквивалентно 2,4 см в воздухе. При слабом освещении и низкой температуре, когда химические реакции замедлены, химическое сопротивление будет значительным и концентрация СОг на поверхности хлоропласта будет заметно больше нуля. Даже при благоприятных условиях освещения и температуры химическое сопротивление, по мнению Максвелла, равно сопротивлению гидродиффузного пути в этой главе мы будем считать, что это именно так, хотя другие исследователи [110] полагают, что на сильном свету концентрация СОг на поверхности хлоропласта равна нулю. У данной разновидности Р. zonale на верхней стороне листа число устьиц обычно в 10 раз меньше, чем на нижней поэтому для простоты мы будем пренебрегать поглощением СОг через верхнюю поверхность. Если принять величину 0,40 в вместо лО/8 для неподвижного воздуха (стр. 62) и уменьшить коэффициент I -j- nd/4) на 10%, то [c.71]

Химическое сопротивление, как уже говорилось в гл. IV, является функцией света и температуры. Однако два эти фактора воздействуют на совершенно разные участки фотосинтетической химической системы. Скорости фотохимических реакций, как правило, почти не зависят от температуры общее количество образующихся в таких реакциях продуктов прямо пропорционально количеству поглощенного света, т. е. произведению интенсивности света на время. С другой стороны, скорости обычнык химических реакций (иногда называемых темповыми реакциями, потому что они не зависят от света) заметно изменяются с температурой, увеличиваясь обычно в 2—3 раза при каждом повышении температуры на 10° С (то же справедливо и для реакций, катализируемых ферментами, хотя и в более узких температурных пределах, зависящих от свойств данного фермента). Это отношение (отношение скорости при (0°+1О°) к скорости при 0°) называется температурным коэффициентом и обозначается через Ою- Отметим попутно, что Рю для таких физических процессов, как диффузия, равен приблизительно 1,1. Для фотохимических реакций, которые от температуры не зависят, Qio равен 1,0. Таким образом, величина Сю дает ключ к распознаванию типа исследуемого процесса, но только при условии, если у нас есть уверенность в том, что полученная в результате измерении величина не является усредненным значением Qlo для ряда процессов различных типов. При измерении скорости фотосинтеза -такое затруднение может встретиться. Обойти его удается в том случае, если сопротивление какой-либо из стадий процесса настолько велико по сравнению с сопротивлениями других стадий, что именно оно главным образом и лимитирует скорость всего процесса в целом. [c.195]

Слева сплошная линия — кривая, описываемая уравнениями (3) и (4). Пунктирная кривая — постоянство квантового выхода и насыщающих скоростей в довольно значительиых пределах изменений интенсивности света, обычно наблюдаемое при измерениях скорости фотосинтеза. Справа действие различных ингибиторов на зависимость скорости фотосинтеза от интенсивности света 1 — без добавления [c.583]

В первой части настоящей работы были рассмотрены новые возможности и приемы изучения фотосинтеза, основанные на измерении количества углерода, поступившего в лист растения и вошедшего в состав его органических веществ. Одиако интенсивность фотосинтеза и различных процессов обмена углекислоты, осуществляемых растением, можно определять и другим путем, изучая измепения концентрации и количества СО2 в воздухе или газовой смеси, окружающей лист. Этот путь, как известно, в течение многих лет использовался для определения количества поглощенной листом углекислоты из струи проходящего над ним воздуха или из воздуха замкнутой листовой камеры. В большинстве широко распространенных методов этого рода, детально описанных в нескольких сводных работах (Ничинорович, 1940 Бриллиант, 1950 Set-lik, 1954, и др.), интепсивность фотосинтеза устанавливается по разности количеств углекислоты в воздухе контрольной и листовой камер, что, конечно, связано с рядом погрешностей. Многие из перечисленных методов (например все методы, основанные на титровании растворов, поглощающих углекислоту) в целях более точного определения количества СО2, усвоенной при фотосинтезе, связаны с необходимостью продолжительной экспозиции листа в камере, что устраняет возможность изучать динамику процесса в течение коротких интервалов времени. Применение радиоактивного углерода С в качестве средства для определепия вызываемого фотосинтезом изменения концентрации и количества углекислоты в окружающей лист атмосфере позволяет устранить приведенные выше затруднения и открывает некоторые новые перспективы для исследования обмена углерода между растением и окружающей средой. [c.51]

Зависимость интенсивности фотосинтеза от освещенности листа. Определение зависимости фотосинтеза от интенсивности освещения интересно было произвести для сравнения метода меченых атомов с аналогичными измерениями, проведенными другими методами (Рабинович, 1953). Эти опыты производились на срезанных листьях сныти [Aegopodium podagraria) в плоской камере. Интенсивность освещения изменялась путем увеличения расстояния между источником [c.58]

Влияние на газообмен определяли по интенсивности фотосинтеза либо целых растений в камерах из плексигласа (см. разд. 1.1.3), либо одиночных листьев в специальных листовых камерах (Guderian, 1970). Как абсолютные, так и дифференциальные измерения (Egie, 1960) проводили при помощи инфракрасных анализаторов газов ( Унор и 15А , выпускаемых фирмами Майхак и Бекман, соответственно). Величину абсолютного обмена СОг в единицу времени рассчитывали как произведение разности концентраций СОг во входящем и выходящем воздухе и скорости обмена воздуха и выражали в мг СОг/дм площади листа в единицу времени. [c.24]

Для оценки эффективности фотосинтеза в изолированных хлоропластах разумнее всего сравнить ее с эффективностью фотосинтеза в той ткани, откуда были выделены эти оргаиел-лы. Эти данные приобретут наибольший смысл, когда все измерения будут проведены на исходной ткани растения (определение обмена СОг при помощи инфракрасного газоанализатора) и на препарате хлоропластов, выделенных из той же самой ткани (определение фиксации СОг или измерение выделения Ог при помощи кислородного электрода), при одинаковых освещении, температуре и концентрации СОг. Совершенно непрактично делать такие сравнения при абсолютно строгом режиме или ежедневно. Для общей оценки эффективности работы изолированных хлоропластов можно воспользоваться усредненными значениями интенсивности фотосинтеза в ткани. листа различных растений (табл. А.1). [c.544]

Крэйг и Трелиз [26] производили измерения в различных водных смесях, широко варьируя температуру, интенсивность освещения и концентрацию двуокиси углерода. Оказалось, что фотосинтез несколько ослабевает с возрастанием концентрации окиси дейтерия анализ показал, что три рода воды (HgO, HDO и DgO) участвует в фотосинтезе независимо друг от друга. Влияние окиси дейтерия наиболее сильно сказывается при высоких интенсивностях света и исчезает на слабом свету (фиг. 38). Тяжелая вода не влияет на температурный коэффициент ниже 30°, но он изменяется в области 30—46° максимальная скорость достигается при 35° в обычной воде, при 39°—в тяжелой. [c.305]

Мы ограничимся здесь вышеизложенным и оставим более детальное рассмотрение и интерпретацию экспериментальных результатов до четвертой части (гл. XXVII—XXXIII), посвященной кинетике фотосинтеза. Измерения флуоресценции стали одним из средств изучения кинетики реакций фотосинтеза, поэтому неудобно отделять рассмотрение влияния интенсивности света, температуры или концентрации СОа на выход флуоресценции от рассмотрения влияния тех же самых факторов на выход фотосинтеза. [c.238]

Чесноков, Гречихина и Ермолаева [47] нашли, что дыхание также имеет сложный дневной ритм. Вследствие этого невозможно получить истинную скорость фотосинтеза в различное время дня путем измерения скорости выделения кислорода и введения поправки с расчетом на равномерное дыхание. Они также нашли, что дыхание листьев часто бывает гораздо интенсивнее, чем это обычно предполагалось прежде. Скорость дыхания, в особенности у молодых листьев, может приближаться к скорости фотосинтеза. Этим объясняется, почему скорость выделения двуокиси углерода во время полуденной депрессии у некоторых растений была найдена почти равной скорости потребления двуокиси углерода при фотосинтезе до и после этого периода покоя. [c.290]

Миллер и Барр обнаружили довольно неожиданное явление, установив, что углекислотный компенсационный пункт не зависит от температуры. Световой компенсационный пункт, напротив, сильно от нее зависит (см. гл. XXVIII). Это различие объясняется тем, что температура заметно влияет на дыхание, а также на фотосинтез при сильном освещении и оказывает лишь слабое влияние (или совсем никакого) на фотосинтез при малых интенсивностях света (см. гл. XXIX и XXX). При измерении светового компенсационного пункта фотосинтез находится в состоянии светового ограничения и потому не зависит от температуры, тогда как при измерении углекислотного компенсационного пункта он находится в состоянии ограничения двуокисью угт е-рода и потому зависит от температуры. Однако точное совпадение температурных коэффициентов дыхания и фотосинтеза, вытекающее из данных Миллера и Барра, является, вероятно, не более, чем случайностью. [c.315]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология