< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Фотосинтез

Зміни у протіканні фотосинтезу залежно від температури були виявлені ще в XIX столітті. Подальші дослідження показали, що світлові фотохімічні реакції від температури не залежать. Характер чутливості темнових реакцій на підвищення або зниження температури обумовлений зміною активності ферментів. Для кожного виду рослини існує оптимальна для фотосинтезу температура, при відхиленнях від якої продуктивність фотосинтезу знижується, як це показано на рис. 8.1 на прикладі картоплі. Для рослин помірних широт оптимальною є температура близько 25 °С (20–35°С). Положення точки оптимуму в С4-рослин завжди значно вище, ніж у С3-рослин. Тому перші набагато частіше поселяються на територіях із високими температурними показниками.

Максимальна температура, за якої був зареєстрований фотосинтез у рослин пустель, дорівнює +50 °С. Однак зазвичай (залежно від теплолюбності рослини) фотосинтез гальмується за температури +35...+38°С. Гальмування фотосинтезу за високої температури пов'язане з тим, що підвищення температури стимулює дихання більше, ніж фотосинтетичні реакції. Наслідком цього є і зниження загальної кількості органічних речовин, що синтезуються, і поганий ріст рослин при температурі, вищій за оптимальну.

Залежність фотосинтезу картоплі від температури

Рис. 8.1. Залежність фотосинтезу картоплі від температури

Нижня межа фотосинтеза має місце за температури близько +0,5 °С (сосна). У деяких лишайників був зареєстрований фотосинтез за температури до –25 °С. У теплолюбних рослин депресію фотосинтезу викликає температура +3 °С і навіть +4°С.

У польових умовах при компексній дії різноманітних екологічних чинників фотосинтез сільськогосподарських рослин відбувається практично однаково в межах температури від 16 до 29 °С. Тому значення температурного чинника для фотосинтезу в таких випадках можна оцінити як другорядне.

Дихання рослин і температурний режим

Температура є одним із провідних зовнішніх чинників, що суттєво впливає на інтенсивність дихання. У нього зазвичай найвища активність реєструється за температури 40–45 °С. Верхня межа дихання досягає температури 60°С, за якої починається інактивація білків-ферментів. Нижня межа дихання лежить на рівні –25 °С.

Для оцінки залежності дихання від температури, як вже зазначалось, використовують коефіцієнт Qio, що обчислюється за формулою

де ІД – інтенсивність дихання за цієї температури і температури на 10°С вище.

Істотно позначаються на диханні рослин почасові коливання температури. Перепади температури, як уперше виявив ще В. І. Палладій (1899), посилюють дихальний процес. Саме тому зберігання коренеплодів, овочів, фруктів необхідно здійснювати за постійної температури, яка забезпечує збереження їх життєздатності і якості.

Продукційний процес

Дія температури на фотосинтез, дихання і активність ферментів зрештою зумовлює те, що у кожної рослини, залежно від її адаптованості до температурного режиму, виокремлюється та оптимальна температура, яка найбільш сприятлива для росту й формоутворення. Наприклад, для росту проростків пшениці оптимальною є температура +35 °С (рис. 8.2). На різних етапах онтогенезу рослин температурний оптимум різний.

Дуже важливо для росту рослин те, що дихання, порівняно із фотосинтезом, досягає свого максимуму за значно вищої температури. Тому в звичайних умовах продукція органічних речовин при фотосинтезі виявляється більшою, ніж їхня витрата при диханні. Типове

Інтенсивність росту проростків пшениці залежно від температури

Рис. 8.2. Інтенсивність росту проростків пшениці залежно від температури

співвідношення розміру фотосинтетичної продукції і витрати органічних речовин при диханні ілюструє схема на рис. 8.3.

З погляду продуктивності рослин важливу роль відіграє нічне дихання. Якщо його рівень високий, що має місце у разі теплих ночей, то на дихання витрачається основна частина органічних речовин, створених протягом дня в процесі фотосинтезу. З цієї причини для тропіків характерні низькі урожаї пшениці, рису, ячменю.

Співвідношення продукції органічних речовин при фотосинтезі і їхніх витрат на дихання за різної температури

Рис. 8.3. Співвідношення продукції органічних речовин при фотосинтезі і їхніх витрат на дихання за різної температури

Механізми адаптації рослин до температурних умов середовища

Залежно від генотипу і приуроченности до тієї чи іншої кліматичної зони, рослини певного мірою є преадаптованими до типового для цієї зони температурного режиму. На цій основі визначають такі властивості рослини, пов'язані з їх стійкістю до неоптимальної температури:

  • 1. Теплостійкість і жаростійкість – здатність рослин переносити без істотних знижень метаболізму й продуктивності підвищені температури.
  • 2. Холодостійкість здатність рослин переносити низькі позитивні температури.
  • 3. Морозостійкість – здатність клітин, тканин і цілих рослин без ушкоджень переносити дію негативних температур.
  • 4. Зимостійкість – стійкість рослин до комплексу несприятливих чинників зимового періоду і здебіл ьшого до негативних температур. Вона забезпечується переходом рослин у стан органічного спокою, розміщенням бруньок у захищених місцях, накопиченням енергетичного матеріалу (крохмалю, жирів) і спеціальних захисних речовин, а також іншими адаптивними реакціями організмів.

Зимо- і морозостійкість характерні для рослин тільки у зимовий період, коли вони встигли загартуватися і перейти в стан спокою. У період вегетації (влітку) усі рослини не здатні витримувати навіть короткочасну дію невеликих морозів. Так, береза взимку витримує морози до –65 °С, а влітку гине при охолодженні до –7 °С. Сходи вівса витримують весняні заморозки до –9...–10 °С, а квітуючий овес гине за температури –2 °С, сходи гороху стійкі до заморозків до – 8...–10 °С, а у фазу цвітіння горох ушкоджується за температури –3 °С.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >