Особливості функціонування фотосинтетичного апарату за різних умов існування

Фотосинтез зелених рослин - наймасштабніше і разом з тим унікальне природне явище, яке лежить в основі всієї біосфери Землі, в тому числі і людства. Скорочення площі ефективно функціонуючого зеленого покриву як безпосередньо від людської діяльності, так і внаслідок аридизації клімату, підточує цей бар’єр. У помірних широтах фотосинтетична діяльність рослин ускладнюється посиленням контрастності погодних умов - в першу чергу температури і вологозабезпеченості.

Розглянемо вплив деяких факторів на фотосинтез. Відомо, що понад 75 % листкового азоту локалізується у хлоропластах, причому більша його частина використовується для синтезу структур фотосинтетичного апарату (Cornic, 1994). Дефіцит азоту проявляється у різкому зменшенні кількості хлорофілу, каротиноїдів та тилакоїдних білків (Чупахина, 2000). В умовах нестачі фосфору порушуються фотохімічні та темнові реакції фотосинтезу. Надлишок фосфору також гальмує швидкість фотосинтезу, очевидно, внаслідок зміни проникності мембран. Зменшення вмісту калію в тканинах супроводжується значним зниженням інтенсивності фотосинтезу, в хлоропластах руйнується структура гран, продихи слабо відкриваються на світу та недостатньо закриваються в темряві. Дефіцит заліза різко порушує функціонування циклічного та нециклічного фотофосфорилювання, синтез пігментів й змінює структуру хлоропластів.

При засоленні ґрунту відбувається зниження вмісту хлорофілу. У літературі дані щодо змін параметрів індукції флуоресценції хлорофілу в рослинах за умов засолення ґрунту є суперечливими. На думку одних дослідників, сольовий стрес впливає на кінетику швидкої флуоресценції, але не впливає на величину квантового виходу ФС ІІ (Кордюм, 2003). Згідно з результатами (Чупахина, 2000), засолення ґрунту не виявляло негативної дії на вміст сумарного хлорофілу та каротиноїдів у листках пшениці.

Інтенсивність фотосинтезу для рослин в умовах посухи грає важливу роль. Відомо, що ксерофітні рослини в порівнянні з мезофітними відрізняються підвищеним рівнем фотосинтезу. Тарчевським встановлено, що зміни температурного та водного режиму листка, які відбуваються під час атмосферної та ґрунтової посухи, призводять до порушення тонкої структури хлоропластів, конфігурації макромолекул білку, ступеню агрегації пігментів, адсорбованих білком. Ці зміни знижують інтенсивність фотосинтетичного метаболізму вуглецю. За дії посухи змінюється кількісний та якісний склад зелених пігментів (Чупахина, 2000; Растение…, 2008; Стасик, 2002, 2006).

При обробці рослин гербіцидами суттєво зменшується активність первинних фотосинтетичних реакцій, знижується енергетична ефективність роботи електрон-транспортного ланцюга, скорочується фото синтезуюча поверхня, зменшується вміст хлорофілу та маса сухої речовини рослини (Бирюкова и др., 1986).

Важкі метали. В.П. Бессоновою показано, що за дії надлишку Fe2+ i Cr3+ в середовищі вирощування чини запашної та чорнобривців розлогих відбувається пригнічення потоку електронів в електротранспортному ланцюгу і фітовідновлення НАДФ у хлоропластах (Бессонова, Іванченко, 2004).

Вміст хлорофілів та каротиноїдів має важливе значення завдяки своїй участі у фотосинтетичних процесах. Ці пігменти є особливо чутливими до дії важких металів. Деструкція хлорофілів є невід’ємною ланкою стресових реакцій рослин та може слугувати своєрідним стресовим маркером. За дії кадмію в концентрації 25 мг/кг відбувалась значна деструкція хлорофілів (до 45 %) (Бойко та ін., 2010).

У роботі Ф. Ясар із співавторами (2008) відмічено, що за дії сольового стресу в листках чутливого сорту 4F-89 квасолі вміст хлорофілу знижувався, а стійкого генотипу GS57 достовірних змін даного показника не зафіксовано. Аналогічні результати отримані Ю.Ф. Ху та Ж.П. Лиу (2008) на сортах топінамбуру.

При оцінці впливу ґрунтової посухи на сорти пшениці, що різняться за продуктивністю встановлено, що в листках контрольних рослин вміст хлорофілу в розрахунку на одиницю сухої маси проявляло тенденцію до збільшення протягом перших п’яти днів досліду. По мірі наростання дефіциту води в усіх сортів пшениці вміст хлорофілу знижувався на 13-15 % (Николаева и др., 2010).

Цікаві статті з розділу

Аграрна фітомеліоративна зона урбанізованих районів
Фітомеліоративну роль в умовах великих міст і міських агломерацій відіграють не лише зелені насадження, але й усі сільськогосподарські землі, які в період вегетації продукують кисень, зволо ...

Визначення якості води в басейні річки
Система екологічної класифікації якості поверхневих вод суші та естуаріїв України включає три блоки показників: блок показників сольового складу; блок трофо - сапробіологічних (еколого - сан ...

Моніторинг забруднення ґрунтів території
Актуальність теми. Моніторинг земель - це система спостережень за станом земель, на підставі яких розробляють рекомендації щодо запобігання негативним явищам і усунення їх, здійснення контролю за вико ...