Дыхание и фотосинтез концентрация кислород

Для жизни растений непрерывно требуется диоксид углерода - побочный продукт дыхания животных. С помощью фотосинтеза в зеленых растениях диоксид углерода соединяется с водой, образуя в результате глюкозу и газообразный кислород (этот вопрос обсуждался в гл. IV). Таким образом, фотосинтез и дыхание уравновешивают друг друга - и концентрация кислорода в атмосфере остается постоянной (рис. VI.2), [c.372]

Единственный известный процесс, который мог вызвать увеличение концентрации кислорода от до 1 САУ, — это фотосинтез. Фотосинтез является предметом рассмотрения разд. 8.3 сейчас необходимо лишь отметить, что процесс включает потребление диоксида углерода и воды с сопутствующим выделением кислорода. Весь современный атмосферный Ог прошел через процесс фотосинтеза за время в несколько сотен лет. Этот временной интервал предельно короток по геологическим стандартам, а фотосинтез несомненно является эффективным источником Ог. Накопление кислорода в атмосфере зависит от скорости производства Ог (в основном благодаря фотосинтезу) в количествах, превышающих скорость потерь (в результате окисления, дыхания и т. д.). На первых этапах возрастания концентрации Ог от уровня САУ фотосинтез (при современной производительности) должен был протекать на поверхности, составляющей несколько процентов от поверхности континентов, прежде чем появился положительный баланс вклада в атмосферный кислород. [c.212]

Жизнь на Земле существует по крайней мере столько же, сколько и самые ранние осадочные породы, ископаемые микроорганизмы в которых свидетельствуют об обильной жизни 3,5 млрд. лет назад (3,5-Юэ лет). Первоначальный вклад кислорода в атмосферу давали утерявшие ядро бактериальные клетки. Клетки животных, растений и грибов имеют ядро, но нуждаются в кислороде в относительно больших количествах. Произошла революция, когда кислород стал более доступным в атмосфере и появились ядерные клетки, а затем животная н растительная жизнь. Дыхание и широкомасштабный фотосинтез стали важными процессами на этой стадии, вероятно, когда концентрация кислорода составила примерно 10 САУ в некоторый момент времени между 2,0 и 0,57 млрд. лет назад, захватывая начало кембрийского периода (0,57 млрд. лет назад). С началом кембрийского периода сложность форм жизни, как известно, стала быстро возрастать, и были заложены основы всех современных ветвей организмов. Развитые, уже не микроскопические, формы жизни были найдены на берегу (на [c.213]

Из ЭТИХ результатов ясно видно, что опыты по влиянию света на дыхание — если в них измеряется концентрация только одного газа—должны приводить к совершенно разным заключениям в зависимости от того, с каким газом мы имеем дело — с кислородом или СОг. Еще труднее объяснить данные, полученные без применения изотопных индикаторов, так как при этом мы лишены возможности отделить влияние дыхания на концентрации соответствующих газов от влияния фотосинтеза. [c.82]

Полученные результаты о степени интенсивности фотосинтеза и дыхания удобно выражать графически. Для этого по оси абсцисс откладывают концентрацию токсического вещества, а по оси ординат — количество выделенного или поглощенного кислорода (в мкл/млн. кл). [c.231]

К макрофитам относится высшая водная растительность, которая в водоемах и водотоках представлена большим количеством видов. В отличие от наземных дыхание у подводных растений происходит через всю оболочку листьев, проницаемую для газов. В результате фотосинтеза возрастает концентрация растворенного в воде кислорода и снижается содержание в ней свободной углекислоты. Одновре.менно наблюдается уменьшение ВПК и количества аммонийных солей, а также увеличение нитратов, нитритов и окисляемости (за счет растительных остатков). В воде, прошедшей через заросли высшей водной растительности, значительно снижается количество взвешенных веществ вследствие прилипания их к слизистым поверхностям растений. Макрофиты выделяют в воду вещества типа фитонцидов, под воздействием которых погибают микробы группы кишечной палочки и патогенные микробы. В присутствии высшей водной растительности наблюдается также торможение процесса цветения воды. Несмотря на [c.188]

Процессы окисления, дыхания и фотосинтеза определяют взаимосвязь между содержанием в воде Оз и СОз- Содержание СОз также подвержено сезонным и суточным колебаниям, при чем периоды максимального содержания СОз обычно соответствуют минимальному содержанию Оз. Как следуёт из изложенного выше, относительно более высокие концентрации Ог должны наблюдаться в поверхностных слоях воды, а СОз — в глубинных, придонных, что и подтверждается обычно данными анализов. Растворенный углекислый газ, так же как и кислород,, способствует коррозии металлов, а кроме того, и коррозии бетона. Об этом подробнее будет сказано в главе II. [c.35]

Человек, животные и растения в процессе дыхания поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Углекислый газ служит основой для образования органических веществ в клетках зеленых растений. На свету, в присутствии хлорофилла, содержащегося в листьях, углекислый газ взаимодействует с водой. В результате образуются органические соединения — углеводы, в частности крахмал, и другие вещества и выделяется кислород. Этот процесс называется фотосинтезом. С увеличением концентрации углекислого газа в воздухе фотосинтез ускоряется. При содержании же СО2 в воздухе свыше 3 % рост растений подавляется. [c.266]

Свободный кислород тропосферы и его большие концентрации в подводных тропосферах, в том числе и в океане, непрерывно исчезает, так как является мощным окислителем, давая многочисленные химические процессы создания новых сотен богатых кислородом минералов выше кислородной поверхиости и создает живое веш.ество при процессах дыхания. Несмотря на эти мощные процессы, мы видим, что количество кислорода в тропосфере не уменьшается в течение геологического времени. Отсюда можно сделать только один вывод, что фотосинтез зеленой растительности создает главную массу свободного кислорода тропосферы и непрерывно, сотни миллионов лет, поддерживает существующее динамическое газовое химическое равновесие тропосферы. [c.202]

В асимметричную мембрану могут быть встроены переносчики электронов, пигменты, ферменты-синтетазы. Энергия света, поглощаемого пигментами (фотосинтез), или энергия, выделяющаяся при транспорте электронов от водорода субстратов к кислороду (дыхание), тратится в соответствии с механизмом Митчелла на создание градиента концентрации ионов водорода (или других ионов), что проявляется в возникновении разности pH (или электрических зарядов) по обе стороны мембраны. [c.140]

Биоэнергетика изучает молекулярные механизмы потребления энергии живой клеткой, а также механизмы преобразование этой энергии в форму, которая может быть использована для совершения различных видов полезной работы (биосинтез, транспорт веществ против градиентов их концентраций, мышечное сокращение, движение клеток, теплопродукция и т. д.). Другими словами, биоэнергетика — это наука о судьбе энергии в клетке. Солнечный свет, которому мы обязаны самим существованием жизни, служит первоначальным источником энергии для растений и фотосинтезирующих бактерий. Энергетические аспекты фотосинтеза — важная составляющая часть биоэнергетической науки. Окисление органических веществ кислородом воздуха — другой универсальный механизм потребления энергии внешней среды живыми организмами. Дыхание и фотосинтетические процессы протекают на мембранах, отличительная черта которых состоит в их крайне низкой проницаемости для ионов водорода. Энергия, улавливаемая при поглощении света растениями и фотосинтезирующими бактериями или выделяемая при окислении органических соединений дышащими организмами, запасается в конечном итоге в химической форме, в виде АТР. Это сравнительно простое (по биологическим масштабам) химическое соединение служит универсальной энергетической валютой живой клетки. Изучение молекулярного механизма образования АТР на биологических мембранах является основным предметом биоэнергетики. [c.5]

Вода, насыщенная кислородом, считается водой хорошего качества, поскольку в ней поддерживается развитие аэробных процессов, таких, например, как дыхание, которое приводит к выделению в воду диоксида углерода. Напротив, низкая концентрация растворенного кислорода (РК) или его отсутствие приводит к анаэробному состоянию, при котором ферментация оказывается основным механизмом продуцирования энергии, процессом, в результате которого происходит выделение в воду таких восстановленных газов, как метан (СЩ), сероводород (НгЗ) и аммиак (ЫНз). Эти газы не только ухудшают вкус воды, но и могут оказаться токсичными (особенно НгЗ) с катастрофическими последствиями для экосистемы изучаемого водоема. (На рис. 4.14 обобщены характеристики экосистемы по отношению к определенным источникам и стокам РК.) Глубина, на которой потребление кислорода на дыхание равно его продукции за счет фотосинтеза, называется глубиной компенсации (для одной клетки) или критической глубиной (для популяции) — см. п. 4.1. Выше этого уровня существует в среднем чистый прирост концентрации РК, а ниже — чистые потери. [c.107]

К концу силурийского периода ( 420-10 лет назад) в атмосфере содержалось уже около 10% от современной концентрации кислорода (т. е. около 2,5 об %) такое накопление было результатом бурного развития биосинтетического фотосинтеза, производимого морскими водорослями. Дыхание увеличило выделение энергии в живых клетках, что способствовало росту биофотосинтеза органического вещества в 30—40 раз. Возросшее количество [c.379]

Макенн и Демусси [8] определяли поправку на дыхание, экспериментируя в темноте Вильштеттер и Штоль [9] доводили поправку на дыхание до ничтожно малой величины, работая на очень сильном свету с высокими концентрациями двуокиси углерода, т. е. в таких условиях, при которых фотосинтез был в 20—30 раз интенсивнее дыхания. В табл. 5 приведены данные из этих работ, а также из некоторых новых исследований, где материалом служили иные типы растений (низшие водоросли). Данные табл. 5 показывают удивительную устойчивость фотосинтетического коэффициента он не зависит от интенсивности света, длительности освещения, температуры, а также концентрации кислорода и двуокиси углерода. Преобладают значения несколько выше единицы, и отклонения вряд ли превышают предел экспериментальной ошибки. Табл. 5 показывает также, что дыхательный коэффициент [c.36]

Фотоокислительные реакции, которые тормозят фотосинтез при высоких давлениях кислорода (главы ХШ и XIX), отличаются от нормального дыхания, так как на их скорость влияют изменения в концентрации кислорода между 10 и 100% (см. фиг. 73 и 74). Как показано в главе XIX, этот тип сенсибилизированного самоокисления должен локализироваться в хлоропластах, и его можно скорее отнести к реакциям, которые катализируются термостабильными катализаторами низкого молекулярного веса, чем настоящими дыхательными энзимами. [c.572]

Полярографический метод. В третьей серии опытов из Висконсинской лаборатории Петеринг, Дэггар и Даниэльс [20] применили полярографический метод (см. гл. XXV), позволяющий определять дыхание непосредственно перед периодом фотосинтеза и после него, без задержки, присущей манометрическому методу (см. фиг. 226). Фиг. 234 показывает, что полярограф немедленно отвечает на переход от дыхания (в темноте) к фотосинтезу (на свету) и наоборот. На верхней и нижней кривых освещение ниже компенсационного пункта и фотосинтез проявляется в уменьшении скорости потребления кислорода в четырех других кривых концентрация кислорода увеличивается в процессе фотосинтеза. Кривизна кривых дыхания указывает на ненадежность подсчетов поправки на дыхание. Для расчетов этой поправки авторы использовали скорость потребления кислорода в течение 5 мин. после прекращения освещения. (Этот метод дает [c.558]

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]

Многофакторные эксперименты с большим числом уровней комбинируемых факторов могут служить предметом регрессионного анализа, причем весьма широкие горизонты открывает в этом случае использование вычислительных машин. Известно, например, что формула Маскелла для диффузионного сопротивления и некоторые вытекающие из нее уравнения, крайне сложные для решения с помощью настольных счетных машин, легко решаются с помощью электронных вычислительных машин. Если бы удалось упростить масс-спектрометрические измерения и одновременно довести их точность до таких пределов, которые сделали бы реальным измерение поглощения и выделения кислорода и СОг в действительно больших многофакторных опытах (типа тех, которые можно использовать для исследования эффекта Эмерсона с концентрацией кислорода в качестве одного из варьируемых факторов), то биохимики получили бы тем самым великолепный источник новой информации о взаимоотношениях фотосинтеза и дыхания. [c.287]

Для того чтобы нормально происходили процессы дыхания, фотосинтеза, поступления и превращения элементов питания в корневой системе, в почве должно быть достаточное количество кислорода. При содержании в почвенном воздухе менее 8—12% кислорода большинство растений испытывает угнетение, а ниже 5% — Гйбнет. Губительное действие на растения оказывает также высокая концентрация в почвенном воздухе углекислого газа. Наиболее хорошие условия для выращивания растений создаются при наличии в почвенном воздухе около 1% СОг. [c.16]

Несмотря на то что кислород является одним из продуктов процесса фотосинтеза, в условиях полного анаэробиоза процесс фотосинтеза останавливается. Можно полагать, что влияиие анаэробиоза косвенное, связано с торможением процесса дыхания и пакоплениеи продуктов неполного окисления, в частности органических кислот. Это предположение подтверждается тем, что вредное влияние анаэробиоза сказывается более резко в кислой среде. Повышение концентрации кислорода (до 25%) также тормозит фотосинтез (эффект Варбурга). [c.146]

Рис. 6. Корреляция между концентрациями нитрата, фосфора и кислорода, растворенных в эвтрофических озерах. Данные о. Констанца (а) 24] 03. Цюрих (б) [5] во время летнего застоя и оз. Норрвикен(в) 5] во время зимнего застоя. Представлены результаты исследования проб, отобранных на различных глубинах в разное время для корреляции с растворенным кислородом были рассмотрены только данные из гиполимниона. Р и N удалялись из воды (фотосинтез в эпилим-нионе) и выделялись (дыхание в гиполимнионе) в воду в постоянном соотношении. Следовательно, различие в [Р] и [N] является результатом нарушения равновесия между фотосинтезом и дыханием. Когда почти весь [Р] удаляется, вода еще содержит значительное количество [N1 следовательно, в этих озерах Р — главный фактор, регулирующий продуктивность.

Нет оснований считать, что образование комплекса (СОа) нельзя обнаружить и обычными аналитическими методами. Однако наблюдения такого рода делались лишь случайно, при кинетических исследованиях фотосинтеза, когда условия оказыва.1Ись таковыми, что акцептор освоболгдался от двуокиси углерода (так как скорость энзиматического образования комплекса может отставать от потребления двуокиси углерода нри фотосинтезе). При этих условиях нрекраш ение освещения в течение нескольких секунд или даже минут сопровождается поглощением двуокиси углерода в темноте. Это поглощение наблюдалось многими исследователями [96, 97, 102], которые изучали фотосинтез, измеряя все время потребление двуокиси углерода, а не образование кислорода. Фиг. 27, взятая из работы Мак Алистера с пшеницей, иллюстрирует это явление. Ординаты изображают ассимиляцию двуокиси углерода чем выше ордината, тем меньше концентрация [GOj]. Первый идущий вниз участок изображает возрастание [СОд] в темноте, вызываемое дыханием, часть, направленная вверх, показывает понижение [ Og] на свету во время фотосинтеза. В начале этого направленного вверх участка на всех кривых замечается индукцион-ный период порядка 1—2 мин. В конце направленного вверх участка, когда освещение прерывается, дыхание почти моментально [c.214]

Бернард [38 изучал наркотизацию фотосинтеза хлороформом. Он наше.т, что фотосинтез обратимо тормозится хлороформом раньше, чем наркотик подействует на дыхание. С другой стороны, Шварц [39] установил, что подавление фотосинтеза эфиром связано с необратимым разрушением ткани. Бонье и Манжэн [40] возражают Шварцу, указывая, что при осторожном применении эфир, как и хлороформ, вызывает лишь обратимое торможение фотосинтеза. Подобные же результаты получились у Юарта в опытах по действию эфира на различные мхи [42] и хлороформа на Elodea [44]. Он нашел, что даже краткое пребывание мхов в высоких концентрациях наркотиков ведет к смерти, но при более низких концентрациях торможение фотосинтеза обратимо. Кни [43] пришел к другой крайности, утверждая, что растения, даже почти убитые хлороформом, продолжают выделять кислород но его опыты [c.329]

Однако у вполне активных зеленых тканей фотосинтез слишком интенсивен, по сравнению с дыханием, чтобы такие измерения были возможны. Поэтому Фёклер тормозил фотосинтез у Potomageton lu ens наркотиками в концентрациях, не поражающих дыхания (0,06-процентныи фенилуретан), и измерял газообмен в различных лучах спектра. Самое сильное поглощение кислорода обнаружено на синем свету и почти полное отсутствие поглощения — на зеленом и красном. Одно из возможных, но неправдоподобных объяснений этого результата состоит в том, что фотосинтез полностью тормозится 0,06-нроцентным уретаном, тогда как дыхание тормозится на красном и стимулируется на синем свету. Более вероятно объяснение, что торможение фотосинтеза 0,06-процентным фенилуретаном неполно и доходит приблизительно до компенсационного пункта. Красный и Зеленый свет не действует на дыхание, а синий стимулирует его, вызывая поэтому в итоге поглощение кислорода. [c.577]

К сожалению, масс-спектрометр пригоден дяя измерения фотосинтеза и дыхания только в стационарных условиях. Поэтому весьма интересное действие вспыщек света различной длины волны и частоты на фотосинтез при различных температурах придется, очевидно, и впредь изучать путем измерения видимого выделения кислорода (по всей вероятности, при низкой концентрации этого газа). Однако подобные опыты можно ставить как многофакторные, и тогда для интерпретации получаемых результатов весьма ценными могут оказаться масс-спектрометрические данные. Привлечение подобных данных сделает целесообразным расщирение измерений газообмена при исследовании ряда явлений, в том числе и эффекта Эмерсона. [c.288]

Фотодыхание впервые было замечено по бурно му выделению СО2 после окончания освещения [455—457]. Фотодыхание обусловливает тот факт, что компенсационная точка для соответствующих (растений лежит гораздо выше, чем если бы у них существовало одно темновое дыхание. Компенсационная точка показывает стационарную (низшую) концентрацию СО2 в атмосфере над растением, которая достигается при фотосинтезе на сильном свету в замкнутом сосуде. Например, для пшеницы ко1мп0нсационная точка (равна 180 мл1н ПР И 35 °С [2058]. В противоположность темповому дыханию, на которое практически не влияет уменьшение содержания атмосферного кислорода до весьма низкой величины ПО сравнению с его обычным содержанием, фотодыхание сильно ослабляется с уменьшением давления кислорода [219, [c.218]

Цианобактерии, в группе которых, вероятно, сформировался кислородный фотосинтез, впервые столкнулись с выделением О2 внутри клетки. Помимо создания разнообразных систем защиты от токсических форм кислорода, проявляющихся в устойчивости к высоким концентрациям О2, цианобактерии адаптировались к аэробному способу существования путем использования молекулярного кислорода для получения энергии. Единственным темповым энергетическим процессом, обеспечивающим рост хемогетеротрофных цианобактерий, служит дыхание. [c.279]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология