Фотосинтез и содержание С02 в воздухе

Одним из основных элементов питания растений является углерод, составляющи в среднем 45% вСей сухой растительной массы. Источником его служит двуокись углерода (СОд), ассимилируемая растениями в процессе фотосинтеза из воздуха (примерно 75—80%) и посредством корневой системы из почвенного раствора. Установлено, что корнями поглощается 20—25% общего количества ассимилированной растениями СО2 при хорошем фотосинтезе. Таким образом, преобладающим компонентом в углеродном питании растений является атмосферная углекислота, содержание которой в обычном воздухе незначительно (0,03 ). [c.107]

Приведенные расчеты свидетельствуют о колоссальной работе, выполняемой растениями при усвоении углекислого газа. Содержание СО2 в атмосфере над травостоем изменяется в течение суток. Обычно днем в воздухе содержится меньше СОа, чем ночью. Распределение его в различных слоях атмосферы также неодинаково. Углекислый газ, как. известно, тяжелее воздуха, и наибольшее кол ичество его содержится в нижних, околоземных слоях атмосферы, а также в почве. Особенно много Oj,-в пахотном слое почвы (0,12—2,5%), В солнечные дни при активном фотосинтезе содержание углекислого газа в воздухе, окружающем растение, снижается до 0,012%. [c.221]

Минеральными удобрениями называют соли, содержащие элементы, необходимые для питания растений и вносимые в почву для получения высоких и устойчивых урожаев. В состав растений входят около 60 химических элементов. Для образования ткани растения, его роста и развития требуются в первую очередь углерод, кислород и водород, образующие основную часть растительной массы, далее азот, фосфор, калий, магний, сера, кальций и железо. Источниками веществ, необходимых для питания растений, служат воздух и почва. Из воздуха растения извлекают основную массу углерода в виде диоксида углерода, усваиваемого путем фотосинтеза, а из почвы — воду и минеральные вещества. Некоторое количество диоксида углерода воспринимается корневой системой растений из почвы. Среди минеральных веществ особенно важны для жизнедеятельности растений азот, фосфор и калий. Эти элементы способствуют обмену веществ в растительных клетках, росту растений и особенно плодов, повышают содержание ценных веществ (крахмала в картофеле, сахара в све-кле, фруктах и ягодах, белка в зерне), повышают морозостойкость и засухоустойчивость растений, а также их стойкость к заболеваниям. При интенсивном земледелии почва истощается, т. е. в ней резко снижается содержание усваиваемых растениями минеральных веществ, в первую очередь растворимых в воде и почвенных кислотах соединений азота, фосфора и калия. Истощение почвы снижает урожайность и качество сельскохозяйственных культур. Уменьшение содержания питательных веществ в почве необходимо постоянно компенсировать внесением удобрений. Ввиду огромных масштабов потребления минеральные удобрения— наиболее крупнотоннажный вид химической продукции, годовое количество которой составляет десятки миллионов тонн. [c.143]

Не менее важной заслугой Тимирязева является открытие роли хлорофилла как сенсибилизатора фотохимических реакций, происходящих при фотосинтезе. Он экспериментально установил, что фотосинтез осуществляется преимущественно п красных и синих лучах видимого спектра. Тимирязев провел следующий опыт. Ряд стеклянных трубочек, наполненных смесью воздуха и диоксида углерода и содержащих по одному одинаковому зеленому листу, был выставлен на разложенный с помощью трехгранной призмы солнечный свет так, что в каждой части солнечного спектра находилась одна трубочка. Через каждые несколько часов определялось содержание диоксида углерода в трубочках. Оказалось, усвоение СО2 происходит только в тех лучах, которые поглощаются хлорофиллом, т. е. в красных, оранжевых и желтых частях спектра. Некоторые результаты опыта представлены на ркс. 49 в виде графика, на котором по оси ординат отложены количества поглощенной СО2 в каждой из трубочек. [c.176]

Несмотря на такое сравнительно небольшое содержание СОз в воздухе, роль этого газа в биологических процессах очень велика. Так, одним из основных исходных веществ, необходимых для важнейшего в жизни растений процесса фотосинтеза,- является С.О2. Увеличение содержания в воздухе этого газа повышает эффективность фотосинтеза и способствует увеличению урожайности сельскохозяйственных культур. [c.436]

Несмотря на большое потребление кислорода в процессе дыхания, его равновесное содержание в воздухе поддерживается за счет реакций фотосинтеза в растениях. [c.557]

Из курса биологии известно, что азот играет огромную роль в жизни. Об азоте говорят он более драгоценен, чем самые редкие из благородных металлов. Мы знаем, что он входит в состав белковых веществ — основы жизни (содержание азота в белках достигает 16—18%), а также в состав других органических соединений, в том числе хлорофилла. При недостатке азота рост растений задерживается, листья приобретают сначала бледно-зеленую окраску, затем желтеют и процесс фотосинтеза прекращается. Между тем растения не могут усваивать свободный азот из воздуха и азот органических веществ из почвы. Они извлекают азот из почвы в виде ионов аммония NH + и нитратных ионов NOa . Эти ионы образуются при участии бактерий из органических соединений азота. Однако, некоторые бактерии переводят азот в свободное состояние. [c.59]

Хотя процессы горения, дыхания и гниения происходят беспрерывно, содержание кислорода в воздухе не уменьшается, так как в листьях зеленых растений на солнечном свету происходит фотосинтез, при котором выделяется кислород (воздух пополняется кислородом также за счет разложения воды под действием космических лучей в стратосфере). [c.379]

Итак, при определении объемной силы g в уравнении баланса сил и количества движения (2.1.2) необходимо учитывать влияние изменения концентрации компонентов С на плотность. Действительно, во многих важных случаях изменение концентрации является единственной движущей силой. Тогда С входит в уравнение (2.1.2) в том же виде, как температура в течениях, вызванных переносом тепла. Чтобы связать конвективный и диффузионный перенос химических компонентов, необходимо дополнительное уравнение сохранения, аналогичное уравнению (2.1.3) для температуры. Если происходит одновременная диффузия нескольких различных химических компонентов, требуется несколько таких уравнений. Примером является движение слоя воздуха, непосредственно примыкающего к нагреваемому солнцем листу, находящемуся в почти покоящемся воздухе. Регулирование температуры осуществляется переносом тепла и образованием водяного пара, диффундирующего с поверхности. Но процесс фотосинтеза требует, чтобы к поверхности диффундировал СОг из безграничного резервуара атмосферы, в котором концентрация СОг составляет 0,035 %. Кроме того, с поверхности выделяется и диффундирует О2. Таким образом, имеются три активно диффундирующих компонента водяной пар Н2О, углекислый газ СО2 и кислород О2. Каждый из них диффундирует под действием очень малых, но различных разностей концентраций Со—Соо. Эти процессы происходят в среде, состоящей из других составляющих воздуха — главным образом N2 и основного содержания О2. [c.35]

При наркотическом действии СО на человека может изменяться его поведение — походка, реакция зрачков и др. В относительно малых концентрациях диоксид углерода стимулирует дыхательный центр, в больших — угнетает его и вызывает повышение содержания адреналина в крови. Тем не менее до недавнего времени СО не считался загрязнителем атмосферы, так как в процессе фотосинтеза он усваивается и преобразуется растениями. Однако увеличение в последние годы содержания диоксида углерода в атмосфере становится весьма заметным за последние 200 лет — с 280 до 350 частей на 1 млн частей воздуха, причем более половины прироста приходится на вторую половину XX века, а к 2000 г. оно достигло 0,04% об. Увеличение содержания диоксида углерода в атмосфере может привести к так называемому парниковому эффекту, то есть повышению средней температуры на Земле. [c.42]

Обогащение воды кислородом происходит из воздуха и в результате процессов фотосинтеза водной растительности. Ряд процессов — окисление, дыхание организмов, гниение и другие — снижают содержание растворенного кислорода. В открытых источниках содержится до 15 мгО л. [c.43]

Источник появления в воде углекислого газа, помимо воздуха,— био- и геохимические процессы. К факторам, приводяш,им к снижению содержания СО2, относятся фотосинтез, растворение карбонатных пород с образованием бикарбонатов и др. Концентрация СОг в поверхностных водах колеблется от 0,5 до 2,0 мг л. [c.44]

Кислород попадает в воду из воздуха в результате растворения его, а также благодаря фотосинтезу, осуществляемому населяющими поверхностные воды зелеными организмами. Наличие органических веществ и легко-окисляющихся неорганических соединений приводит к снижению концентрации кислорода в воде и ухудшению ее как среды для развития ряда организмов (рыб, аэробных микробов). Уменьшение содержания растворенного в воде кислорода при ее пятисуточном хранении (биохимическое потребление кислорода — БПКа, мг/л) является важной гигиенической величиной, характеризующей загрязнение воды органическими веществами. [c.196]

В океане почти в 60 раз больше СОг, чем в атмосфере (около 1,3-10 т). Скорость поглощения СОг океаном ограничена из-за медленной диффузии его из поверхностных вод (70—200 м) в глубокие. Поскольку СОг лучше растворяется в холодной воде, чем в теплой, поглощение его из атмосферы в области высоких широт больше, чем в пре- и экваториальных областях, а выделение из воды в атмосферу большее в последних. Таким образом, океан действует, как насос, перекачивающий СОг из холодных районов в теплые, где давление СОг в атмосфере несколько выше. Содержание СО2 в поверхностных водах океана 290—410 млн . Восходящий поток СО2 из океана в атмосферу при скорости ветра 10 м/с составляет 0,3— 0,35 мг/(м2-с). Примерно 1-10" т СО2 находится в непрерывном кругообороте между атмосферой и океаном, причем обмен СО2 в поверхностных слоях океана происходит в течение 5—25 лет, в глубоких—за 200—1000 лет, а полный обмен СО2 в атмосфере — за 300—500 лет. В виде карбоната кальция в земной коре содержится 20-10 т СО2 в процессе фотосинтеза растения извлекают из воздуха около 16-10 т СО2 в год. [c.325]

Содержание СО2 в воздухе в среднем равно 0,03% по объему. Значит, 10 ООО л воздуха содержат лишь 3 л Og. Несмотря на такое сравнительно небольшое содержание СОа в воздухе, роль его в биологических процессах огромна. Основной жизненный процесс растений—фотосинтез—заключается в связывании при помоши света углекислого газа воздуха из воды и углерода (выделяемого из СО2) растения в процессе жизнедеятельности строят важнейшие органические вешества крахмал, клетчатку, сахар, жиры, а также (при участии других элементов) и белки. [c.272]

Указанная зависимость имеет место при растворении кислорода, находящегося в воздухе под парциальным давлением, соответствующим его содержанию. Растворимость чистого кислорода, находящегося под более высоким давлением, будет выше. Такое явление наблюдается, как известно, при фотосинтезе, когда зеленое вещество растений, разлагая на свету СОг, поглощает углерод и выделяет чистый кислород. [c.219]

При содержании в воздухе углекислого газа менее 0,01% в растениях прекращается фотосинтез. Сельскохозяйственные культуры, стремясь пре- [c.44]

Общая продукция фотосинтеза на Земле была определена Либихом [1] в его книге Химия в приложении к земледелию и физиологии , первое издание которой появилось в 1840 г. Он подсчитал, что ес.1и бы вся суша была лугом с ежегодным урожаем в 5 т с 1 га, то вся углекислота воздуха израсходовалась бы за 21—22 года. Принимая во внимание содержание двуокиси углерода в воздухе, это равносильно утверждению, что растения ежегодно усваивают 10 т двуокиси углерода и производят 3 10 т органического углерода. [c.19]

Практически все кривые зависимости фотосинтеза от концентрации двуокиси углерода показывают, что как нормальная концентрация двуокиси углерода в воздухе (0,03°/о или приблизительно 1 10" А1), так и содержание этого газа в воде при равновесии со свободной атмосферой не обеспечивают полного насыщения фотосинтеза на умеренном или сильном свету, по крайней мере, без чрезвычайно сильного размешивания. Кривые показывают, что выход фотосинтеза в природных условиях возможно увеличить, вероятно, на 50—ЮО /д при помощи удобрения углекислотой и можно ожидать, что это приведет к соответствующему увеличению урожая. Опыты дают возможность подтвердить этот вывод. [c.317]

Ф и г. 153. Отношение между фотосинтезом и величиной просвета устьиц листьев овса в воздухе с обычным содержанием СО2 (0,03%) [75]. [c.333]

Фиг. 216. Соотношение между флуоресценцией и временем пребывания на воздухе как функция ингибирования фотосинтеза цианидом при 29° [153] параметры — процентное содержание K N в растворе, 0,1 мл которого прибавляли v. 2 мл клеточной

В первом приближении можно участок посева рассматривать как большой плоский лист, поглощающий СО2. В совершенно неподвижном воздухе градиент должен простираться до бесконечности. На самом же деле косвенная оценка (основанная на измерении скорости испарения с открытой поверхности воды при различных условиях погоды) показывает, что если скорость ветра на высоте 2 м над поверхностью почвы равна нулю , то внешнее сопротивление в расчете на 1 см равно всего 1,3 см [255, 228]. Конечно, к этому сопротивлению следует добавить и небольшое внутреннее сопротивление, как мы увидим ниже, но скорость фотосинтеза оказывается такой, как если бы на расстоянии 1,3 см от покрытой растительностью поверхности почвы концентрация СО2 поддерживалась на уровне 0,03% в полностью неподвижном воздухе. Сопротивление уменьшается по мере увеличения скорости ветра на высоте 2 м. Так, оно оказалось равным 0,38 см при скорости ветра 8 км-ч и 0,16 см при скорости 24 км-ч"Ч В интервале от 3 до И км-ч близкие значения были получены для посева конских бобов [231] более прямым методом, основанным на измерении профилей скорости ветра, концентрации СО2, содержания водяных паров и температуры над посевом. Все эти результаты показывают, что во всяком случае для верхних слоев посева, внешнее сопротивление редко бывает существенным. В густом посеве движение воздуха слабее и потому сопротивление оказывается здесь более высоким [231]. Однако, несмотря на это, значительное количество СО2, образующейся при дыхании корней и микроорганизмов в почве (порядка 1 мг-см в сутки), быстро движется в посеве [c.56]

В атмосфере идет постепенное накопление двуокиси углерода за счет процессов дыхания, горения, гниения, а также за счет вулканической деятельности. Однако вместе с тем в естественных условиях идет и обратный процесс связывания углекислоты газа. Это происходит в результате поглощения его растениями при фотосинтезе углеводов в зеленых частях (листья, стебли). При выветривании горных пород в свою очередь идет поглощение двуокиси углерода. Поэтому содержание двуокиси углерода в воздухе держится приблизительно на одном и том же уровне. [c.257]

Величина этих показателей у различных растений сильно отличается, причем это не коррелирует с систематическим или экологическим положением растений. Избыточное содержание углекислого газа в воздухе (свыше 5—10%) оказывает на фотосинтез ингибирующее влияние. [c.116]

В течение суток изменяются не только освещенность, но и температура воздуха и листьев, относительная влажность воздуха, содержание воды в листьях и другие факторы, влияющие на интенсивность фотосинтеза. [c.128]

Мы увеличиваем содержание СО2 разными путями. При вырубке лесов мы уничтожаем деревья, которые усваивают СО2 в процессе фотосинтеза (рис. VI. 14). При производстве бетона из известняка, одной из форм карбоната кальция СаСОз, тоже получается некоторое количество СО2. Но наиболее существенная часть СО2 образуется при сжигании топлива на воздухе, например, по следующим реакциям [c.402]

Диоксид углерода (СО ). Образуется при полном сгорании топлива. Содержание диоксида углерода в воздухе ненормиро-вано. Усваивается и преобразуется растениями в процессе фотосинтеза. Возрастание концентрации опасно в том отношении, что при поглощении длинноволнового теплового излучения (при недостатке озонового слоя) создается парниковый эффект , обусловливающий перегрев поверхности земли. [c.329]

Скорость фотодыхания довольно трудно измерить. Поэтому в литературе часто оперируют другой величиной — точкой СОд-компенса-цииЧ, понимая под эти,м такую концентрацию СО2 (при заданной постоянной интенсивности света), при которой ассимиляция СО2 в ходе фотосинтеза уравновешивается дыханием. Воздух содержит - 0,03% (или 300 МЛН ) СО2. Для обычных сельскохозяйственных Сз-растений точка С02-компенсации составляет 40—60 млн при 25 °С. Для С4-растений эта точка намного ниже, иногда менее 10 млн". Роль данного различия особенно велика при сильном освещении, поскольку при этом содержание СО2 в воздухе над полем растущих растений заметно падает. Точка С02-компенсации в жаркие дни повышается, в результате у Сз-растений в отличие от С4-растений сильно понижается эффективность фотосинтеза. [c.56]

В дистиллированной воде, лишенной растворенных солей, в результате растворения СО2 из воздуха значение pH снижается до 5,7, вода становится слабокислой наиболее низкое значение pH (около 2,8) наблюдается, если над водой будет находиться лишь СО2. В отдельных случаях pH природных маломинерализованных (особенно болотных) вод ниже 4 вследствие наличия в них органических кислот в основном гумусового происхождения значения pH низкие и у железистых вод. pH большинства природных вод находится, в пределах 6,5—8,5, что объясняется присутствием в них ионов НСО . Как правило, pH поверхностных вод вследствие меньшего содержания в них СО2 выше, чем pH-подземных вод. pH вод горных озер ниже 6, так как они маломинерализованы и количество ионов НСО7 в них невелико. При летнем интенсивном фотосинтезе, осуществляемом планктоном, в воде открытых водоемов уменьшается и даже исчезает СО2, а pH при этом возрастает до 9 и выше в зимний период при ослаблении фотосинтеза и накоплении СО2 pH воды понижается. Кроме сезонных колебаний pH воды существенные изменения его значения наблюдаются и в течение суток в связи с прекращением [c.174]

Распространение в природе. Кислород является важнейшей для жизни, поддерживаюш ей дыхание составной частью атмосферного воздуха. Содержание кислорода в сухом воздухе составляет 20,9 об. % или 23,0 вес. %, причем в открытом пространстве содержание кислорода в воздухе очень мало изменяется (пе более чем на 0,1%). Несмотря на то что нри дыхании и за сче процессов горения кислород непрерывно расходуется, его количество все время пополняется благодаря процессам фотосинтеза, происходящим в зеленом веществе растений на солнечном свету. Вода содержит 88,81 вес.% кислорода, мировой океан — около 85,8% и доступная нам часть твердой земной коры — 47,3% (в форме окислов и кислородных лолей). Общее содержание кислорода в земной коре, океане и воздухе оценивают примерно в 50 вес.%, т. е. кислород принимает такое участие в строении земной коры (включая атмосферу), как все остальные элементы, вместе взятые. [c.740]

Несмотря на такое сравнительно небольшое содержание СО, в воздухе, роль этого газа в биологических процессах очень велика. Так, СО2 — одно из важнейших исходных веществ фотосинтеза в растениях — процесса, имеющего исключительно большое значение для всей жизни на Земле. Даже небольшое повышение содержания СОп в воздухе повышает эффективность фотосинтеза и способствует увеличению урожайности сельскохозяйственных культур. В технике используют СО2, получающийся при обжиге известняка (СаСОз = = СаО + СО2). [c.418]

Можно ожидать, что наземные растения при солнечном освещении на открытом воздухе будут поддерживать вышеприведенную скорость фотосинтеза (около 20 мг СОд на 100 см в 1 час) значительную часть дня (исключая полуденную депрессию см. гл. XXVI). Интенсивность освещения достаточна или почти достаточна для светового насыщения большую часть дня, если только не имеется сильной облачности. Однако снабжение двуокисью углерода в естественных условиях часто может быть менее константным, чем в лабораторных опытах при пропускании газа с 0,03% СОд, и это может приводить к значительным колебаниям в скорости фотосинтеза. В неподвижном воздухе вокруг растений образуется слой с недостаточным содержанием СОд, что вызывает уменьшение скорости фотосинтеза. С другой стороны, выделяемая почвой двуокись углерода, образовавшаяся в результате корневого дыхания и разложения органического вещества, может улавливаться листвой и таким образом обеспечивать усиленный фотосинтез (см. стр. 818). Некоторое количество двуокиси углерода из почвы может достигать листьев с транспирационным током (см. стр. 326). [c.430]

Множество различных методов требуется для измерения показателей, характеризующих внутренние факторы. С современными химическими методами, которые используются при исследовании фотосинтеза, лучше всего, очевидно, познакомиться по оригинальным статьям. Вопрос об измерении содержания воды в листьях обсуждается в работе Крамера [197]. О способах определения открытости устьиц можно узнать из работ Хита [143] и Хита и Менсфилда [147]. В гл. IV мы будем говорить об изучении устьичных движений с помощью порометра. В большей части порометров имеется небольшой колокол, который приклеивается к листу, так что воздух, нагнетаемый или отсасываемый, поступает в колокол через лист (градиент давления при этом известен). Скорость тока воздуха можно измерить непосредственно или же можно измерить сопротивление, которое встречает этот ток (с помощью прибора типа моста Уитстона [152]). Такие измерения при соответствующих поправках дают возможность оценить относительное устьичное сопротивление диффузии (другие приборы позволяют измерять это сопротивление непосредственно [12, 220, 279]). [c.125]

Габриэльсен и др. [113] еще более убедительно продемонстрировали влияние чередования света и темноты на скорость фотосинтеза. Опыты проводились с интактными 6—8-дневными этиолированными проростками пщеницы. Фотосинтез определяли диаферометрическим методом (гл. III, разд. Б) содержание СОг в токе воздуха равнялось 3% интенсивность света (10 000 лк) была выще, чем в опытах всех других упомянутых авторов, за исключением Вильштеттера и Штоля. При непрерывном освещении в течение 20—30 мин (наиболее длительный период измерения, оказавшийся возможным вследствие дрейфа нуля при той высокой чувствительности, которая была необходима) проростки, по-видимому, непрерывно выделяли СОг со скоростью, превышавшей скорость темнового дыхания. Это указывает, что происходило фотоокислеиие (гл. V, разд. А). Такое заключение подтверждается еще и тем, что выделение СОг возрастало при изменении интенсивности света. Фиг. 98 иллюстрирует эффект от чередования света и темноты. Можно видеть, что в опытах, результаты которых представлены на фиг. 98, Л и , в каждом последующем световом периоде влияние фотоокисления уменьшалось. Фотосинтез (поглощение СОг) появлялся в пятом цикле, т. е. через 48 мин после первого освещения или после четырех 12-минутных циклов. Общее количество света (8 мин на фиг. 98,Л и 2 мин на фиг. 98,Б) не влияло на время, которое требовалось для достижения этой стадии. В других опытах за 3-секундным световым периодом следовал 10-минутный темновой период. В данном случае, так же как и при одном 2-минутном световом периоде, фотосинтез обнаруживался через 50 мин после первого освещения, т. е. в целом после 15-секундного освещения в течение 5 циклов. В опыте, показанном на фиг. 98, В, циклы были сокращены до 4 мин (2 мин света и 2 мин темноты), и, как утверждают авторы, поглощение СОг можно было наблюдать через 36 мин ИЛИ даже раньше. В опыте, представленном на фиг. 98, Г, [c.223]

Фиг. 63. Зависимость интенсивности фотосинтеза от содержания СО2 в воздухе у тургесцентных (1) и завядших (1) листьев пшеницы (по Водлоу, 1967).

Справочник химика 21

Химия и химическая технология