Повна версія

Головна arrow Екологія arrow Екологічна фізіологія рослин

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Повітря як екологічний чинник

Вуглекислий газ як ресурс для процесу фотосинтезу

Надземна частина рослин знаходиться в повітрі і тому зазнає безпосереднього впливу його хімічного складу, а також вітру різної сили. У першу чергу повітря важливе для рослин як джерело вуглекислого газу, вуглець якого потрібний для побудови органічних речовин при фотосинтезі.

Утворення 1 г глюкози вимагає засвоєння рослиною 1,47 г СO2. Звичайна кількість СO2 у повітрі коливається від 0,02 до 0,03% (за об'ємом), і для синтезу 1 г глюкози, отже, потрібно 2500 літрів повітря.

В атмосфері СO2 розподілений досить рівномірно. Амплітуда коливань його кількості невелика. За ясної погоди з вітром вміст СO2 в приземному шарі повітря дещо знижений, за похмурої і тихої погоди – підвищений. Уночі концентрація СO2, природно, буває вищою, ніж удень, оскільки фотосинтез відбувається тільки на світлі, а вночі вміст вуглекислого газу в приземних шарах повітря зростає ще й внаслідок дихання ґрунтових мікроорганізмів.

Низка даних свідчить, що підвищення концентрації СO2 у повітрі посилює вуглеводну спрямованість фотосинтезу. За дефіциту СO2 збільшується частка невуглеводних речовин.

За два останні століття концентрація СO2 в атмосфері зросла з 0,03 до 0,0387%, тобто майже на 30%. Близько трьох чвертей усіх антропогенних викидів вуглекислого газу за останні 20 років стали результатом видобутку і спалювання нафти, природного газу і вугілля. Зробило значний внесок у підвищення кількості СO2 в атмосфері й масове вирубування лісів, особливо в тропіках і субтропіках.

Однак такий приріст СO2 поки що не чинить істотного впливу на фотосинтез рослин.

Роль продихів у забезпеченні рослин СO2

Вуглекислий газ надходить у клітини хлоренхіми через відкриті продихи. Коли вони закриваються надходження СO2 до хлоропластів припиняється.

Рух продихів регулюється низкою самостійних механізмів. Важливу роль серед них відіграє й вуглекислотний механізм, який відкриває їх при зниженні концентрації СO2.

Рух СO2 із зовнішнього повітря до хлоропластів підкоряється закону дифузії і пов'язаний з подоланням опору, який чинять дифузії СO2 продихи і цитоплазма клітин мезофіла. Основну роль відіграє продиховий опір.

Для побудови свого тіла та органічних вуглецьвмісних речовин зелені рослини засвоюють велику кількість СO2 і, отже, пропускають через продихи багато повітря. Про масштаби цієї роботи може свідчити простий розрахунок. Наприклад, кукурудза, що вирощується на зерно з урожаєм 65 ц/га, повинна зв'язувати для цього 6,3 т СO2 на 1 га посіву. Оскільки звичайний вміст С02 дорівнює 0,03%, то для цього в разі повного засвоєння СO2 необхідно пропустити через продихи 21000 тону повітря. Проте з кожного об'єму повітря, що пройшло крізь листя, може зв'язуватися лише близько половини СO2. Тому фактично обсяг повітря, що переробляється, становитиме 42 000 т. Це означає, що тільки для формування урожаю зерна кукурудза за вегетаційний період кожним квадратним метром листової повинно перероблятися 140 м3 повітря. Ураховуючи необхідність СO2 і для побудови загальної фітомаси рослини, а не тільки урожаю зерна, слід цю цифру збільшити у декілька разів і визнати, що у листках рослин відбувається величезна робота з вилучення СO2 із колосальних обсягів повітря, які проходять через них.

Стан продихів справляє значний вплив на хід фотосинтезу. Розрахунки показують, що коли вони повністю відкриті із урахуванням прояву в їхній роботі ефекту форсунки, продихи здатні повністю забезпечити надходження необхідного обсягу повітря до клітин мезофіла. Закриття продихів повністю змінює ситуацію, припиняючи надходження повітря в листки і тим зупиняючи фотосинтез. У значно вигіднішому положенні в таких випадках опиняються С4-рослини, які в періоди закриття продихів продовжують фотосинтез завдяки СO2, попередньо зв'язаному фосфоенолпіровиноградною кислотою.

 
<<   ЗМІСТ   >>