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

Проблеми утилізації відходів
Зростаюча кількість відходів і недостача засобів їхні переробки характерні для багатьох міст. Муніципальні влади повсюдно намагаються знайти кращий спосіб для утилізації відходів своїх ...

Особливості фітоценозів Корецького лісництва Рівненського лісгоспу
Ліс регулює водний стік, пом’якшує клімат навколишнього середовища, водний режим ґрунтів і, особливо, пасовищних земель, покращує погодні умови, захищає поля від суховіїв, пилових бур, захищ ...

Базові методики прогнозування стану довкілля
"Існує широкий клас явищ, у яких об'єктом спостереження служить яка-небудь числова величина або послідовність числових величин, розподілені в часі. Температура, безупинно записувана са ...