загрузка...
Экология  | Свет и фотосинтез
Экология

Зависимость фотосинтеза от освещенности

Если графически выразить зависимость фотосинтеза (ордината) от освещенности (абсцисса), то мы получим так называемую световую кривую, или кривую насыщения, гиперболической формы (рис. 45).Световые кривые фотосинтеза впервые были получены в 1884 г. К- А. Тимирязевым. Они характеризуют весь газообмен кривых опускаются за нулевую точку, пересекаются с ординатой. Это значит, что в темноте идет выделение CO2 выделенного при дыхании, сравнивается с количеством поглощенной углекислоты; с повышением освещенности — за точкой пересечения с абсциссой — уже преобладает фотосинтез, т. е. потребление CO2, когда интенсивность поглощения углекислоты, идущей на фотосинтез, равна интенсивности выделения ее с дыханием, называют компенсационным освещением, или компенсационной точкой, или точкой компенсации (на рис. 45 для кислицы это около 0,7% освещенности, для жерушника — 1,4%).

CO2 0,03% и при температуре 20°. Если концентрация углекислого газа в атмосфере постоянная, световая компенсационная точка сильно зависит от изменений температуры, что связано с изменениями скорости дыхания. Улучшение снабжения углекислотой и водного режима сдвигает компенсационную точку влево, т. е. в сторону меньшей освещенности, старение листа, наоборот, увеличивает ее. Компенсационная точка может быть разной даже у разных листьев одной кроны. Растения или части их с низкой компенсационной точкой способны к максимальному использованию интенсивности света, но если они оказываются в обстановке ниже критической точки освещения, то отмирают (например очищение ствола деревьев от ветвей).

В световых кривых отличают несколько элементов. Угол наклона восходящей части кривой к оси абсцисс говорит о скорости увеличения интенсивности фотосинтеза по мере возрастания освещенности (КПД использования света растением). Это довольно важный показатель определения средней интенсивности фотосинтеза или функционального состояния растения. Для растений, растущих в фитоценозе, т. е. в обстановке острой конкуренции за свет, необходим максимальный КПД фотосинтеза, значение которого лежит в области особенно часто встречающихся интенсивностей света местообитания данного растения. Наиболее конкурентоспособные виды должны обладать наибольшей продуктивностью и ростом, чтобы захватить необходимую территорию, обеспечить размножение и превзойти других соучастников конкуренции по высоте.

Перегиб кривой, т. е. момент, когда дальнейший рост освещенности не увеличивает фотосинтеза и кривая достигает уровня плато, можно рассматривать как световое насыщение фотосинтеза. Это такая освещенность, при которой достигается максимальная в данных условиях интенсивность фотосинтеза. Положение точки светового насыщения (перегиба) указывает, до какого диапазона интенсивности света фотосинтез нарастает с ростом освещенности.

Уровень плато кривой, т. е. максимальная величина фотосинтеза, определяет продуктивность растения при достаточном освещении. Однако, как мы увидим, этот показатель очень сильно колеблется с отклонением погодных условий, с изменением температуры, концентрации CO2, минерального питания и т. д. Поэтому уровень плато довольно трудно использовать при экологической оценке растений. У светолюбивых растений световые кривые фотосинтеза при повышении концентрации CO2 и оптимальном сочетании других факторов могут не иметь плато, т. е. они образуют почти прямые или несколько загибающиеся линии, идущие вверх. У большинства растений световые кривые постепенно выходят на плато, особенно это относится к теневыносливым видам, причем чем меньше интенсивность света, при которой наступает перегиб кривой, тем более теневынослив вид, или, наоборот, чем в более теневых условиях произрастает растение, тем меньшим интенсивностям света соответствует переход в плато. С повышением концентрации CO2 уровень плато теневыносливых видов может возрастать, а перегиб смещается в сторону повышенных освещенностей. Но само существование плато у световых кривых еще не говорит о теневыносливости вида, поскольку появление плато может быть вызвано и другими факторами. Вообще параметры световых кривых данного растения значительно меняются в зависимости от действия других экологических факторов: водоснабжения (при повышении водного дефицита плато снижается), стадии развития растения, размера площади листьев, расположения их на побеге (верхние листья требуют больше света для насыщения фотосинтеза). Таким образом, анализируя световые кривые разных видов, мы можем получить интересные сведения об их экологии, об отношении к интенсивности освещенности, о теневыносливости и т. д.

загрузка...

Рис. 45. Световая кривая (изменение интенсивности) фотосинтеза светового (жерушник) и теневого (кислица) растении в зависимости от освещенности (в долях от полного света)

При изучении интенсивности фотосинтеза в полевых условиях до сих пор довольно успешно применяются методы титрования щелочного раствора, поглощающего CO2, метод колб и др. Более современными являются метод инфракрасного оптико-акустического газового анализатора, калориметрический метод в токе воздуха, кондуктометрический, радиометрический и манометрический методы, которыми проведен ряд интересных экологических исследований.

  • Реклама