Fotoszintézis, növényi lélegeztetés és hőmérséklet-szabályozás, termelési folyamat, adaptációs mechanizmusok
A hőmérséklet függvényében a fotoszintézisben bekövetkezett változásokat már a 19. században fedezték fel. További vizsgálatok azt mutatják, hogy a könnyű fotokémiai reakciók nem függenek a hőmérséklettől. A sötét reakciók érzékenysége a hőmérséklet növekedéséhez vagy csökkenéséhez az enzimek aktivitásának változását eredményezi. Minden egyes növényfaj esetében optimális hőmérséklet van a fotoszintézishez, amelynek eltérései a fotoszintézis termelékenységének csökkenését mutatják, amint azt az 1. ábra mutatja. Példa egy burgonyára. Mérsékelt földrajzi szélességű növények esetében az optimális hőmérséklet kb. 25 ° C (20-35 ° C). Az optimális pont helyzete a C4 üzemekben mindig szignifikánsan magasabb, mint a C3 növényeké. Ezért az előbbiek nagyobb valószínűséggel telepednek le a magas hőmérsékleti indexű területeken.
A sötét növényekben a fotoszintézis legmagasabb hőmérséklete 50 ° C. Ugyanakkor általában (a növény melegétől függően) a fotoszintézis +35 ° C hőmérsékleten gátolható. + 38 ° C. A fotoszintézis magas hőmérsékleten való gátlása annak a ténynek tudható be, hogy a hőmérsékletnövekedés serkenti a légzést, mint a fotoszintetikus reakció. Ennek következménye a szintetizált szerves anyagok teljes mennyiségének csökkenése és a növények gyenge növekedése az optimális feletti hőmérsékleten.
Ábra. 8.1. A burgonya fotoszintézisének a hőmérséklet függvénye
A fotoszintézis alsó határát 0,5 ° C (fenyő) hőmérsékleten végezzük. Néhány zuzmóban a fotoszintézis -25 ° C-os hőmérsékleten regisztrálták. A termofil növényeknél a fotoszintézis csökkenése 3 ° C és + 4 ° C hőmérsékletet eredményez.
A terepi körülmények között, különböző környezeti tényezők kompex hatásával a mezőgazdasági növények fotoszintézise szinte azonos módon a 16 és 29 ° C közötti hőmérsékleti tartományban következik be. Ezért a fotoszintézis hőmérsékleti tényezőjének értéke ilyen esetekben másodlagosnak tekinthető.
A hőmérséklet az egyik vezető külső tényező, jelentősen befolyásolja a légzés intenzitását. Ebben az esetben a legmagasabb aktivitást 40-45 ° C-on tárolják. A légzés felső határa elérte a 60 ° C-os hőmérsékletet, amelyen a fehérjeenzimek inaktiválása megkezdődik. A légzés alsó határa -25 ° C.
Ahhoz, hogy megbecsüljük a légzés függését a hőmérsékleten, amint azt már említettük, a Qio együtthatót alkalmazzuk, amelyet a
ahol ID a légzés sebessége ezen a hőmérsékleten és a hőmérséklet 10 ° C-kal magasabb.
Az óránkénti hőmérsékleti ingadozások jelentősen befolyásolják a növények légzését. A hőmérséklet-csökkenések, amint azt VI Palladii (1899) felfedezte, fokozzák a légzési folyamatot. Ezért a gyökérzöldségek, zöldségek, gyümölcsök tárolását állandó hőmérsékleten kell elvégezni, amely biztosítja életképességük és minőségük megőrzését.
A hőmérsékletnek a fotoszintézisre, a légzésre és az enzimaktivitásra gyakorolt hatása végül arra a tényre vezet, hogy minden növény a hőmérsékleti viszonyokhoz való alkalmazkodásától függően az optimális hőmérsékletet is elosztja, amely a növekedés és kialakulás szempontjából legkedvezőbb. Például a búzacsíra növekedéséhez az optimális hőmérséklet 35 ° C (8.2. Ábra). A növényi ontogén különböző fázisaiban a hőmérséklet optimuma más.
Nagyon fontos, hogy a fotoszintézishez képest lélegző növények növekedése sokkal magasabb hőmérsékleten érje el a maximális értéket. Ezért normál körülmények között a szerves anyagok előállítása a fotoszintézis során nagyobb, mint a légzés alatt történő fogyasztás. tipikus
Ábra. 8.2. A búzacsíra növekedésének intenzitása a hőmérséklet függvényében
a fotoszintetikus termékek méretének arányát és a szerves anyagok légzés közben felmerülő költségeit az ábra szemlélteti. 8.3.
A növénytermesztés szempontjából az éjszakai légzés fontos szerepet játszik. Ha magas a szintje, ami a meleg éjszakák esetében fordul elő, a nap folyamán a fotoszintézis során keletkező szerves anyagok nagy részét légzésre fordítják. Emiatt a trópusokat a búza, a rizs és az árpa alacsony hozamai jellemzik.
Ábra. 8.3. A szerves anyagok termelésének aránya a fotoszintézisben és a különböző hőmérsékletű légzésre fordított kiadások
A genotípustól és az adott klimatikus zónától való megfosztástól függően bizonyos fokú növények előre beállíthatók a tipikus hőmérsékleti rendszerrel ezen a területen. Ezen az alapon határozza meg a növények tulajdonságait, amelyek a szuboptimális hőmérsékletnek való ellenállással járnak:
1. Hőállóság és hőállóság - a növények képesek magas hőmérsékletet tolerálni az anyagcsere és a termelékenység jelentős csökkenése nélkül.
2. Hidegellenállás - a növények képesek tolerálni az alacsony pozitív hőmérsékleteket.
3. Fagyállóság - a sejtek, szövetek és az egész növények képesek ellenállni a negatív hőmérséklet káros hatásainak.
4. Téli ellenállás - a növények ellenállása a téli időszak kedvezőtlen tényezőivel és a zdebilo negatív hőmérsékletekkel szemben. Ez biztosítja a növények szerves pihenésre, a vesék elhelyezését a védett helyeken, az energiatermelés (keményítő, zsírok) és különleges védőanyagok felhalmozódása, valamint az organizmusok egyéb adaptív reakciói révén.
A téli és a fagyállóság csak télen volt jellemző a növényekre, amikor volt ideje felkészülni a pihenésre. A vegetációs időszakban (nyáron) minden növény nem képes elviselni még a rövid fagyások rövid idejű expozícióját sem. Tehát a nyír # 8203; # 8203; télen -65 ° C-ig ellenáll a fagyoknak, nyáron pedig -7 ° C-ra lehűl. A zabközi lépcsők a tavaszi fagyokat -9-ig tartják. - 10 ° C, és a virágzó zab keveredik -2 ° C-os hőmérsékleten, a borsó hajtások ellenállnak a fagynak -8 - 10 ° C-ig, és a virágzási szakaszban a borsó 3 ° C-os hőmérsékleten sérül.