44.Изменение химического состава плодов и ягод при созревании и хранении. Углеродное питание растений

Глава 5. Питание растении углеродом (фотосинтез)

Анализ органического вещества показывает, что оно состоит на 45% из углерода. Именно поэтому вопрос об источнике питания орга­низмов углеродом чрезвычайно важен. Все организмы можно раз­делить на автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные организмы характеризуются способностью синтезировать органическое вещество из неорганических соединений. Гетеротрофные организмы строят ор­ганическое вещество своего тела из уже имеющихся готовых органи­ческих соединений, только перестраивая их. Иначе говоря, гетеро­трофные организмы живут за счет автотрофных. Для того чтобы осу­ществить синтез органического вещества, необходима энергия. В зависимости от используемого соединения, а также от источников энергии различают следующие основные типы питания углеродом и построения органических веществ.

Из всех перечисленных типов питания углеродом фотосинтез, при котором построение органических соединений идет за счет простых неорганических веществ (СО2 и Н2О) с использованием энергии сол­нечного света, занимает совершенно особое место. Фотосинтез харак­терен для всех зеленых растений.

Общее уравнение фотосинтеза:

свет

6СО2 + 12 Н2О --------------→ С6Н12О6 +6О2 + 6Н2О

хлорофилл

Фотосинтез — это процесс, при котором энергия солнечного света превращается в химическую энергию. В самом общем виде это можно представить следующим образом: квант света (hv) поглощается хло­рофиллом, молекула которого переходит в возбужденное состояние, при этом электрон переходит на более высокий энергетический уро­вень. В клетках зеленых растений в процессе эволюции выработался механизм, при котором энергия электрона, возвращающегося на ос­новной энергетический уровень, превращается в химическую энер­гию. Только с помощью зеленых растений энергия Солнца может накапливаться в виде энергии химических связей. Таким образом, органические вещества, которыми питаются животные и человек, первоначально создаются в зеленом листе. Большая часть той энер­гии, которая используется человеком на заводах и фабриках, т. е. энергия, благодаря которой происходит движение различных меха­низмов, машин и самолетов,— это все энергия. Солнца, преобразован­ная в зеленом листе. Исследования показали, что весь кислород ат­мосферы фотосинтетического происхождения. Следовательно, процес­сы дыхания и горения стали возможны только после того, как возник фотосинтез. Все это и позволяет говорить о космическом значении фотосинтеза. Чтобы лучше представить себе масштабы процесса фо­тосинтеза, приведем несколько цифр. Ежегодно в процессе фотосинтеза растениями суши образуется 3,1 -1010 т органического вещества, в том числе на долю лесов приходится 2,04-1010 т, лугов, степей—0,3- 10'° т, пустынь — 0,11 - 1010 т, культурных полей — 0,56-1010 т. Если учесть продукцию органического вещества растений планктона, циф­ры значительно возрастут и достигнут величины примерно 5,8-1010т в год. Энергия, накапливаемая в процессе фотосинтеза за один год, приблизительно в 100 раз больше энергии сгорания всего добываемо­го в мире за этот же период угля.

Казалось бы, что при таком колоссальном годовом потреблении углерода весь С02 воздуха должен быть израсходован в течение не­многих лет. Однако содержание С02 в атмосфере непрерывно попол­няется за счет растворенных в воде карбонатов и бикарбонатов. Кро­ме того, углекислый газ выделяется из почвы в результате различных микробиологических процессов, связанных с окислением органиче­ских веществ (до 25—30 кг С02 на 1 га в сутки). Фотосинтез имеет важнейшее значение и в жизни самого растительного организма. В период наиболее активного роста растений суточные приросты сухого вещества достигают 300 и даже 500 кг/га. При этом в течение суток растение усваивает 1 — 2 кг N, 0,1—0,2 кг Р, 0,8—1,7 кг К и.до 1000 кг СО2.

Учитывая значение процесса фотосинтеза, раскрытие его механиз­ма является одной из наиболее важных и интересных задач, стоящих перед физиологией растений.

studfiles.net

Углеродное питание растений Фотосинтез План изучения темы

Углеродное питание растений. Фотосинтез

Вопросы для обсуждения: • В чем значение фотосинтеза для растений? • В чем биосферное значение фотосинтеза? • В чем проявляется космическая роль зеленых растений? • Почему фотосинтез является уникальным процессом? • Какие практические задачи позволяет решить знание основ фотосинтеза?

Фотосинтез - синтез органических веществ из неорганических (из СО 2 и Н 2 О) с помощью энергии света, поглощаемой пигментами растений. хлорофилл 6 СО 2 + 6 Н 2 О С 6 Н 12 О 6 + 6 О 2 свет • Реакция синтеза • Реакция эндорганическая • Реакция окисления 4 Н → Не + 2 ē+ hυ (фотоны высокой частоты)

2. Значение фотосинтеза. Запасание энергии Ежегодно на Земле образуется около 155 млрд. тонн биомассы Это эквивалентно энергии, равной 3 • 10 21 Дж (7, 2 • 10 20 кал). Ежегодное потребление продуктов питания населением Земли (5 млрд. чел. ) - около 1 млрд. тонн (15 • 1018 Дж). Это составляет около 0, 5% всей энергии, запасаемой в результате фотосинтеза. Общее потребление энергии в мире составляет 3 -4 • 1020 Дж в год (около 10% всей энергии, запасаемой за год благодаря фотосинтезу).

Значение фотосинтеза. Поглощение СО 2 Ежегодное поглощение СО 2 на Земле в результате фотосинтеза составляет около 200 млрд. тонн. В цикл "фотосинтез—дыхание" в атмосфере вовлекается 10% СО 2 (7, 1 • 1011 тонн углерода) За 4 года весь углерод атмосферы проходит через фотосинтез растений суши, а каждые 300 лет СО 2 тропосферы и океанов совершает полный цикл. Большая часть углерода содержится: в виде карбонатов в осадочных породах — 5, 5 • 1016 тонн в живых (леса) и отмерших организмах — 3, 5 • 1012 тонн

Значение фотосинтеза. Обеспечение постоянства содержания СО 2 в атмосфере В мировом океане в 60 раз больше углерода, чем в атмосфере (3, 5 • 1013 т) До 1860 года атмосфера содержала 6, 1 • 1011 т. углерода в виде СО 2. 15%-ное увеличение СО 2 в атмосфере связано с появлением дополнительного источника СО 2 вследствие интенсивного сжигания ископаемого топлива, которое эквивалентно 5 • 109 т. углерода в год и увеличивается в среднем на 4, 3% в год. Доиндустриальная эпоха - 0, 027% Настоящее время - 0, 034% Прогноз (2035 г. ) - 0, 06% Основное прогнозируемое последствие - глобальное потепление климата, обусловленное "тепличным эффектом". Причины: СО 2 "прозрачен" для основной части солнечного света, но задерживает (поглощает) тепловое (инфракрасное) излучение от нагретой Солнцем поверхности Земли.

Значение фотосинтеза. Насыщение атмосферы Земли кислородом О 2 Ежегодное поступление О 2 в атмосферу в результате фотосинтеза составляет до 145 млрд. тонн. Этот кислород используется для дыхания всех живых организмов. Следствие выделения растениями кислорода – образование озонового экрана в верхних слоях атмосферы на высоте около 25 км. Озон (О 3) образуется в результате фотодиссоциации молекул кислорода под действием солнечной радиации. 16 сентября - Международный день охраны озонового слоя Земли (с 1995 года).

Резюме: • Фотосинтез стал мощным поставщиком энергии в биосферу: – обогатил биоэнергетику благодаря включению О 2 в метаболизм организмов, – защитил живую материю от действия космической радиации. • • Это индуцировало мощное развитие биологической материи на Земле. В настоящее время фотосинтез лежит в основе биологического круговорота энергии и веществ на Земле, от масштабов которого зависит и жизнь на планете, и ее разнообразие и возможности. Фотосинтез играет определяющую роль в энергетике биосферы в целом. За счет фотосинтеза обеспечиваются потребности человечества в запасах пищи, топлива, О 2, сырье. На фотосинтез используется только 1, 5 -2 % поглощенной энергии. Одно из возможных потенциальных применений фотосинтеза – использование его как альтернативного источника энергии вместо уменьшающихся запасов нефти и газа. Значение изучения фотосинтеза: решение продовольственной проблемы, моделирование фотосинтеза, производство органического вещества, разложение воды растениями с помощью света.

Ян Батист ван Гельмонт (1579 -1644), голл. химик, физиолог, врач. Поставил первый физиологический эксперимент, связанный с изучением питания растений. Установил, что все вещества растения образуют из воды. Создатель водной теории питания растений. Стивен Гейлс (1677 -1761), английский физиолог, химик и изобретатель. Исследовал испарение и движение воды. В 1727 г. высказал предположение, что часть питания растения получают при помощи листьев из воздуха. Роль света «проникающий в ткани листа свет может быть содействует облагораживанию веществ, в них находящихся» . М. В. Ломоносов (1711 -1765), русский ученый-естествоиспытатель, эниклопедист, химик, физик. В 1753 г. в слове о явлениях воздушных» написал о растениях "Преизобильное ращение тучных дерев, которые на бесплодном песку корень свой утвердили, ясно изъявляет, что жирными листьями жирный тук в себя из воздуха впитывают: ибо из бессочного песку столько смоляной материи в себя получить им невозможно. . . »

Джозеф Пристли (1733 -1804), английский священник, химик, философ, общественный деятель. Обнаружил, что растения способны восстанавливать «хорошие качества» воздуха, испорченного дыханием животных или горением свечи, т. е. делать вновь пригодным для дыхания и горения. Опыты Пристли впервые позволили объяснить, почему воздух на Земле остается «чистым» и может поддерживать жизнь, несмотря на горение бесчисленных огней и дыхание множества живых организмов. Он говорил: «Благодаря этим открытиям мы уверены, что растения произрастают не напрасно, а очищают и облагораживают нашу атмосферу» .

Карл Вильгельм Шееле (1742 -1786), шведский химик, фармацевт, член Королевской шведской академии наук. Открыл кислород. Ян Ингенхауз (1730 -1799), голландский врач. Показал, что воздух «исправляется» только на солнечном свету и только зелеными частями растения. В 1796 году предположил, что СО 2 разлагается при фотосинтезе на С и О 2, а О 2 выделяется в виде газа. Жан Сенебье (1742 -1809), швейцарский физиолог растений. Провел количественное и качественное изучение газообмена листьев. Автор 3 -х томного трактата «Физико-химические мемуары о влиянии солнечного света на изучение тел 3 -х царств природы, и в особенности, царства растений» .

Никола Теодор Соссюр (1767 -1845), швейцарский биолог, химик, агрохимик и физиолог. Экспериментально доказал, что источником углерода при фотосинтезе является СО 2. Пришел к выводу, что при ассимиляции двуокиси углерода растением также потребляется вода. Жан Б. Буссенго Батист (1802 — 1887), французский химик, физиолог растений. В 1864 г. установил соотношение объемов превращающегося в органические соединения СО 2 и выделяемого О 2 (1: 1). Предложил уравнение фотосинтеза. Роберт Майер (1814 -1878), немецкий физик и врач. В 1845 г. показал, что закон сохранения и превращения энергии справедлив для явлений живой природы. «Природа поставила задачей перехватить на лету притекающий на Землю свет и превратить эту подвижнейшую из сил в твердую форму, сложив ее в запас. Для достижения этой цели она покрыла земную кору организмами, которые, живя, поглощают солнечный свет. Этими организмами являются растения» . (Майер, 1845)

Юлиус Сакс (1832 -1897), немецкий ботаник. Показал, что растения, выращенные на питательных растворах, лишенных углеродных соединений, синтезировали органические вещества, черпая углерод из воздуха. Этот процесс усвоения растением углекислого газа атмосферы под воздействием солнечного света он назвал ассимиляцией и провел изучение продуктов ассимиляции. . В 1864 г. продемонстрировал образование крахмала при фотосинтезе посредством разработанного им метода йодной пробы (или "реакции Сакса"). Вильгельм Пфеффер, (18451920), немецкий химик, ботаник, физиолог растений. С 1908 г. иностранный член-корр. Санкт-Петербургской АН Наук (с 1917 РАН). В 1877 г. назвал процесс фотосинтезом.

К. А. Тимирязев (1843 -1918). Экспериментально доказал, что свет – источник энергии при фотосинтезе, заложил основы изучения энергетики фотосинтеза, раскрыл роль хлорофилла. Когда-то, где-то на Землю упал луч Солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал на зеленую былинку пшеничного ростка. Ударяясь о него он потух, перестал быть светом, но не исчез… В той или иной форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы… Этот луч солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Может быть в эту минуту он играет в нашем мозгу.

4. Лист как рабочий орган фотосинтеза

Локализация фотосинтетического аппарата в зеленом растении Структурно-функциональная организация аппарата фотосинтеза может быть рассмотрена на уровнях: - листа как органа фотосинтеза -хлоропласта – клеточной органеллы, где сосредоточены структуры, обеспечивающие фотосинтез -фотоактивных пигментов, способных поглощать излучение и запасать эту энергию

5. Пластидная система

рlastikos – изменчивый, пластичный Типы пластид: • Пропластиды • Амилопласты • Лейкопласты • Этиопласты • Хлоропласты • Хромопласты

Схема взаимопревращения пластид (по Р. Г. Херрманну)

Геном растительной клетки Схема строения кольцевой ДНК пластид Содержит около 100 генов: гены «домашнего хозяйства» обслуживают процессы транскрипции и трансляции белков пластид Гены «полезной работы» обслуживают работу пластид и прежде всего фотосинтеза

Хлоропласт Длина 5 -8 мкм, диаметр около 1 мкм Внешняя оболочка хлоропласта отграничивает внутреннее содержимое от цитоплазмы. Это барьер, осуществляющий контроль обмена веществ между хлоропластом и цитоплазмой. • Наружная мембрана проницаема для большинства молекул • Внутренняя мембрана обладает избирательной проницаемостью и осуществляет контроль над транспортом, а также участвует в формировании внутренней мембранной системы Строма – гидрофильный слабоструктурированный матрикс хлоропласта, содержащий ферменты темновых реакций, синтеза пигментов, липидов мембран хлоропластов, матричного синтеза Внутренняя мембранная система: мембраны (ламеллы) образуют тилакоиды - плоские мешочки, ограниченные однослойной мембраной • тилакоиды граны • тилакоиды стромы

Электронная микрофотография хлоропласта, изолированного из семядолей тьыквы Схема структуры хлоропласта: 1 -тилакоиды граны, 2 -ламеллы стромы, 3 -наружная мембрана оболочки хлоропласта, 4 -внутренняя мембрана оболочки хлоропласта, 5 -ДНК хлоропласта, 6 -крахмальное зерно, 7 – строма хлоропласта, 8 – полисомы.

Химический состав хлоропласта Фотосинтетические пигменты 5 -10 % сухого вещества 35 -55 % белков 30 -50 % липидов 2 -3 % РНК 0, 5 % ДНК 5% золы (фосфор – 50 % от всего содержащегося в листе железо – 80 %, медь – 50 %, магний, цинк – 70 %)

Внутренняя структура хлоропласта а-схематическое изображение хлоропласта в разрезе б и в - распределение фотосистемы I и фотосистемы II в тилакоидах гран и межгранных тилакоидах

Транспорт белков из цитоплазмы в хлоропласт с помощью транзитного пептида

Синтез РУБИСКО

6. Пигменты фотосинтеза

Пигменты – это вещества, избирательно поглощающие свет в видимой части спектра хлорофиллы Каротиноиды: каротины ксантофиллы

Структура хлорофилла

Спектральный состав солнечного излучения • Биосфера получает солнечную радиацию с длинами волн примерно от 0, 29 мкм до 3 мкм (290 - 3000 нм). • Около 40 -45% излучаемой солнечной энергии приходится на область от 380 до 720 нм - видимый свет. • Пигменты хлоропластов поглощают излучение 380 - 740 нм - область «фотосинтетически активной радиации» (ФАР).

Оптические свойства пигментов 1. Избирательное поглощение света: • Хлорофилл а – 670, 680, 700, 435 • Хлорофилл b – 650, 480 • Каротин – 425, 450, 480 • Лютеин – 425, 445, 450 • Виолаксантин – 475 2. Флуоресценция

Каротиноиды Функции при фотосинтезе: Антенная Защитная Фотопротекторная Каротин С 40 Н 56 Лютеин С 40 Н 56 О 2 Виолаксантин С 40 Н 56 О 4

Это красные и синие пигменты, содержащиеся у цианобактерий и некоторых водорослей. Фикоцианин (синего цвета) – комплекс фикоцианобилина с белком. Мr= 273 к. Да. Содержится в цианобактериях. Фикоэритрин (красного цвета) комплекс фикоэритробилина с белком. Мr= 226 к. Да. Содержится в красных водорослях. Аллофикоцианин – синий пигмент с Мr= 134 к. Да, состоящий из трех субъединиц Тетрапиррольные пигменты с открытой цепью. Не содержат металла Простетическая группа образует прочную связь с белком Фикобилины

Фикобилины поглощают лучи в зеленой и желтой частях спектра. Фикоэритрин поглощает лучи с длиной волны 495— 565 нм, а фикоцианин — 550— 615 нм. Являются дополнительными пигментами: 90 % энергии, поглощенной фикобилинами, мигрирует на хлорофилл и используется в фотосинтетических реакциях Флуоресценция: Фикоэритрин – оранжевая Аллофикоцианин - красная

Фикобилины концентрируются в особых гранулах - фикобилисомах, тесно связанных с мембранами тилакоидов. Пигменты в грануле образуют последовательный ряд функционально связанных пигментных комплексов.

present5.com

44.Изменение химического состава плодов и ягод при созревании и хранении.

Процесс созревания сочных плодов сопровождается изменением физических и химических св-в ткани, консистенции мякоти, вкуса, появлением специфического аромата, окраски. По мере приближения к состоянию полной зрелости в яблоках, плодах цитрусовых, томата возрастает кол-во сахаров и значительно уменьшается содержание органических к-т. Твердость плода зависит от кол-ва пектиновых и дубильных в-в в нем. В зеленых плодах томата на нерастворимую фракцию пектиновых в-в приходится 2/3 общего кол-ва пектина, в зрелых плодах пектина содержится лишь 4%. При созревании перикарпия плодов происходит значительное изменение активности различных ферментов и накопление пигментов: в помидорах появляется ликопин, в абрикосах-каротин. В период созревания появляется характерный аромат, что обусловлено присутствием сложных эфиров. Накопление вит С - показатель сладости сочных плодов обуславливается содержанием в них сахаров, к-т, эфирных масел, гликозидов и определяется сахарокислотным коэффициентом (отношение сахара к к-там, %). При хранении плодов протекают сложные биохимические и физиологические процессы. Дыхание оказывает большое влияние на лежкость продуктов. При повышении t дыхание резко усиливается. Накапливается при этом CO2 вызывает травмирование почек и устьиц, а затем ухудшение, самосогревание и порчу продуктов. Основой хранения овощей является регулирование содержания СО2 путем вентилирования и создание оптимальной t и влажности воздуха. При хранении плодов происходит изменение кутикулярных липидов. Вследствие повышается содержание СО2 в кутикуле яблок изменяется соотношение фракций мягких и твердых восков. Одновременно с этим в плодах увеличивается накопление спирта и ацетатальдегида, происходит распад орг. к-т, что снижает их вкусовые качества. СО2 приводит к торможению синтеза этилена в плодах. Аэробные условия хранения способствуют более экономному расходу углеводов, чем при низких концентрациях О2.

45. Типы углеродного питания растений.

Среди растений имеются факультативные или облигатные гетеротрофы, получающие органическую пищу из внешней среды,— сапротрофы, паразиты и насекомоядные растения. Сапрофиты питаются органическими веществами разлагающихся остатков растений и животных, паразиты — органическими веществами живых организмов. Насекомоядные растения способны улавливать и переваривать мелких беспозвоночных. Из тела жертвы насекомоядные растения получают азот, фосфор, калий, серу. Углерод, содержащийся в аминокислотах и других продуктах распада, также участвует в метаболизме насекомоядных растений.

В жизни растения есть периоды, когда оно питается только за счет запасенных ранее органических веществ, т. е. гетеротрофно. К таким периодам относятся прорастание семян, органов вегетативного размножения (клубней, луковиц), рост побегов из корневищ, развитие почек и цветков у листопадных древесных растений. Многие органы растений гетеротрофны полностью или частично (корни, почки, цветки, плоды, формирующиеся семена). Наконец, все ткани и органы растения гетеротрофно питаются в темноте.

Некоторые виды, не содержащие хлорофилла, для обеспечения себя органической пищей используют симбиоз с грибами; это микотрофные растения.

Гетеротрофы, живущие за счёт органических соединений др. живых организмов, называются паразитами, к ним относится например заразиха, высасывающая с помощью специальных присосок соки других растений. 

Большая часть растений способна усваивать углерод из углекислого газа, восстанавливая его до органических соединений. Этот тип питания называется автотрофным. Восстановление CO2 до органических соединений требует затрат энергии либо за счёт поглощаемого солнечного света (фотосинтетики), либо за счёт окисления восстановленных соединений, поглощаемых из внешней среды (хемосинтетики).

Фоторедукция - восстановление СО2 с поглощением лучистой энергии, без выделения О2 (зеленые серобакт, пурпурные серобакт).

Хемосинтез-использование химической энергии процессов окисления (нитрифицирующими бактериями). Осуществляется в 2 этапа: окисление аммиака до азотистой к-ты; окисление азотистой до азотной к-ты. Сопровождается выделением энергии, которую используют на восстановление СО2 до орг.соединения, выделения воды (серобакт). Хемосинтез свидетельствует о том, что синтез орг. в-в может проходить без действия света.

studfiles.net

Фотосинтез. Углеродное питание растений

                Фотосинтез,  или листовое питание растений.

В предыдущей статье о фотосинтезе («Фотосинтез, или ожившая сказка о Кощее Бессмертном»), я высказал мысль о том, что основное питание растений - УГЛЕРОДНОЕ.  Но не объяснил это в привязке к процессу ФОТОСИНТЕЗА, хотя это одно и то же. Вопрос углеродного питания (фотосинтез),  или по - другому «листовое питание» и «листовое дыхание», по другому газообмен, не одно и то же. Этой статьей я попытаюсь объяснить свою точку зрения в этом вопросе, крайне альтернативную официальной.

Основная мысль предыдущих статей («Фотосинтез…» и «Углекислый газ, глюкоза и углеродная жизнь») по вопросу основного питания растений:  официальная точка зрения - что самый главный элемент питания для растений – азот (потому и существуют рекомендации по удобрениям азотным и NPK- азотно-фосфорно-калийным). То есть, что   самое  главное питание - минеральное корневое, и в нем - азотное. На самом деле (по мнению альтернативному), основа питания растений - углерод, и  углеродное «питание листовое», в процессе фотосинтеза. А из корневого, самое главное - водное, как источник водорода и  кислорода. Я так и сказал в предыдущей статье о «фотосинтезе…», а следовало сказать, и углерода тоже. Удивлены?  При чем  тут углерод в корневом питании, если речь идет о «листовом питании», как основном - углеродном? Все просто объясняется.

Фотосинтез, или образование первичного стабильного углеродного соединения- глюкозы, под действием солнечного света требует обязательное поступление углерода в виде углекислого газа СО2 в листья растений. Но вот как углекислый газ поступает в листья растений: в виде «листового дыхания» (по-другому, газообмена), или иным способом, большой вопрос?

Об этом и будет предлагаемая статья - о том, как и каким образом углерод в виде углекислого газа СО2 попадает в листья растений, ПРИ РАЗНЫХ УСЛОВИЯХ,  для процесса фотосинтеза- построения молекулы глюкозы, то есть, «листового питания» растений.  Глюкозы - как первичной энергетической и структурной основы физиологии и роста растений. И всей органической жизни, а не только растений. То есть, по сути «листовое питание», или «углеродное питание»- это не просто усвоение углекислого газа листьями растений, а построение глюкозы в процессе фотосинтеза.

И в моих словах не было, и нет никаких противоречий. Предлагаю по - рассуждать на эту тему, вместе со мной, чтобы внести ясность в этот вопрос. Крайне важный  вопрос, с практической точки зрения. Потому как зная ответ, можно легко и просто управлять ростом растений и  получать прогнозируемые высокие результаты продуктивности растений. То есть, зная пути поступления углекислого газа в растения для фотосинтеза, можно досыта накормить растения. И получать сверхвысокие  урожаи от обильного и сбалансированного питания.

Но оговорюсь сразу, «листовое дыхание» растений, в смысле потребления, всасывания, «вдыхания» углекислого газа,  мне видится иначе, чем общепринятое альтернативное, или официальное. То есть, углерод, в виде углекислого газа СО2 попадает в листья растений не через «устьица» (листовой пластинки) при «листовом дыхании растений», а с водой через корни, при корневом всасывании воды.  Потому и следовало добавить, что вода для растений -  это не только источник кислорода и водорода в питании, но и углерода. Именно, почвенная вода является  главным поставщиком углерода в виде угольной кислоты (углекислого газа СО2, растворенного в ней). Но используется углерод растениями в виде углекислого газа СО2 , (растворенного в почвенной воде) уже в листьях, при ФОТОСИНТЕЗЕ. То есть, следует различать всасывание (или поступление) углекислого газа СО2 в растения  (с последующей доставкой в листья), от его усвоения, то есть самого процесса фотосинтеза, или по-другому - «листового питания». Как я уже сказал, это не одно и то же. Поэтому, ещё раз акцентирую ваше внимание на этом важном моменте.

И ещё одна очень важная оговорка. Корневое всасывание углекислого газа с водой (в растворенном виде)- это справедливо лишь для динамического питания растений, при высокой микробиологической активности сапрофитов почвы, то есть, для земледелия природного типа, а не при пахотном земледелии. При пахотном варианте, и сопутствующем ему гумусовом (второстепенном) типе питания растений, все происходит именно так, как описывается учеными в «классическом варианте»: углекислый газ СО2 может попадать в листья и через «устьица» листовой пластинки, при так называемом «листовом дыхании». Но происходит так потому, что это искусственно созданные условия «голодовки» для растений, а в Природе ничего подобного не происходит.

Пахотное земледелие- это искусственно созданная «реальность» для роста и развития растений, и там, в той реальности, все с растениями происходит иначе, чем в Природе. Это касается, в том числе, и углеродного питания растений. Ученые «зафиксировали» факт, но факт из другой реальности, не имеющей ничего общего с естественной природной. И на основе этого «факта» сделали свои «выводы» о несуществующем в природе растений явлении – «дыхании». В прямом смысле этого слова, подразумевающего, как «вдыхание», так и «выдыхание», то есть, активный газообмен через листья.

Но это противоречит всем физическим законам, о чем чуть ниже.  Кроме того,  у растений нет органов «активной вентиляции воздуха» для активного «дыхания». И в связи с этим, все утверждения сторонников такой «теории»-  «листового дыхания растений» рассыпаются как несостоятельные, в принципе. (Хотя это мнение очень авторитетное, и введено в официальную науку давно, еще её основателями. Но на современном этапе это заблуждение очевидно, хотя продолжает быть официальной научной точкой зрения. Это замечание в качестве справки).

Например, если такая потребность - «активного дыхания»  возникла у животных, то в процессе «эволюции» животного мира развились специальные органы для активного газообмена, и не один орган, а целая «дыхательная система органов». Но у растений в природе нет и не было такой необходимости в активном газообмене, потому и не «образовались» органы такого обмена. В природе, основной источник углекислого газа для растений – почвенная конденсированная и грунтовая вода.

А по факту, спросите Вы?  А по факту может происходить такой газообмен, но не активно, и при почти полной углеродной голодовке. Подробнее объясню чуть ниже, по ходу рассуждений.

Но для чего нужны такие уточнения -  как попадает углекислый газ в растения? А для того, что это имеет огромное практическое значение в углеродном питании растений! И ещё, это позволяет управлять активно процессом фотосинтеза растений, обеспечивая его «бесперебойность» (обеспечение непрерывности, независимо от неблагоприятных факторов окружающей среды) и поддержание на очень высоком уровне.  И благодаря этому получать стабильные и высокие урожаи, применяя полученные знания на практике. Потому как, зная пути поступления углекислого газа, можно повысить значительно его концентрацию в почвенной воде, используемой растениями, зная физические свойства угольной кислоты (СО2).

А теперь, когда все оговорки обозначены, и обозначена сама тема рассуждений, приступим к конкретному рассмотрению вопроса, как все это происходит, и при каких условиях.

И начнем мы с физических свойств углекислого газа, или «угольной кислоты», химическая формула которой- СО2. То есть, это продукт полного окисления углерода.

И первое, что следует отметить, что растворимость углекислого газа (как и всех газов) в воде напрямую зависит от температуры и давления.

Чем ниже температура воды, тем больше в ней может раствориться углекислого газа - СО2. Например, при +20*С растворимость в воде  0,88 объема  углекислого газа в одном объеме воды, при +10*С, уже – 1,19, при +5*С-  1,42.

В атмосфере земли  углекислого газа - СО2 очень немного – всего 0.03%. В сухом  атмосферном воздухе при стандартном барометрическом давлении (760 мм.  рт. ст.) его парциальное давление составляет всего 0.2 мм. рт. ст. (0.03% от 760). Но и этого очень незначительного количества вполне достаточно, чтобы он  стал значимым для растений. Почему? Ввиду своих  феноменальных свойств и  способности растворения в воде.

К примеру, дистиллированная (испаренная и вновь конденсированная, то есть, полностью лишенная газа) или хорошо обессоленная вода, постояв в открытой таре достаточное время для того чтобы успеть прийти в равновесие с атмосферным воздухом, станет  слегка кислой. Это произойдет потому, что в ней растворится углекислый газ. При указанном выше парциальном давлении углекислого газа его концентрация в воде может достичь 0.6 мг в л, что приведет к падению рН до значений близких к 5.6. Почему? Дело в том, что некоторые молекулы углекислого газа (не более 0.6%)  взаимодействуют с молекулами воды с образованием угольной  кислоты:  CO2+h3O = h3CO3

Угольная кислота диссоциирует  (распадается) на ион водорода и гидрокарбонатный ион: 

h3CO3 =  H+ + HCO3-

 Этого оказывается достаточно для подкисления  дистиллированной воды.  Напомню, что показатель рН (активная  реакция воды) как раз и отражает содержание ионов водорода в воде. Это отрицательный логарифм их концентрации.

 В природе точно также подкисляются капли дождя. Поэтому даже в экологически чистых регионах, в которых в дождевой воде нет серной и азотной кислот, она все равно слегка кислая. Проходя затем через почву, где содержание углекислого газа во много раз выше (в 10 раз, то есть, на целый порядок, но только в природных почвах), чем в атмосфере, вода еще больше насыщается  углекислотой. Взаимодействуя затем с породами, содержащими известняк, такая вода переводит карбонаты в хорошо растворимые гидрокарбонаты:

CaCO3 + h3O + CO2 =  Ca(HCO3)2

Эта реакция обратима. Она может быть смещена вправо или влево в зависимости от концентрации углекислого газа. Если содержание СО2 достаточно продолжительное время остается стабильным, то в такой воде устанавливается углекислотно-известковое равновесие: новых гидрокарбонатных  ионов не образуется. Если тем или иным способом убрать СО2 из равновесной системы, то она сдвинется влево, и из раствора, содержащего гидрокарбонаты выпадет в виде осадка практически нерастворимый карбонат кальция. Так происходит, например, при кипячении воды (это известный способ снижения карбонатной жесткости, то есть концентрации в воде Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2). Этот же процесс наблюдается и при простом отстаивании  артезианской воды, которая под землёй находилась при повышенном давлении, и там в ней растворилось много  углекислоты.  Оказавшись на поверхности, где парциальное  давление СО2 мало, эта вода отдает лишний углекислый газ в  атмосферу до тех пор пока не придет с ней в равновесие*.  При этом в ней появляется беловатая муть, состоящая из частичек известняка. Поэтому, при поливе «дождеванием» холодной колодезной, тем более артезианской водой с больших глубин, на листьях растений выпадает белый известковый налет в виде «следов» от высыхания капель воды.

Точно по такому же принципу образуются сталактиты и сталагмиты: сочащаяся из подземных пластов вода освобождается от лишней углекислоты и одновременно от  карбонатов кальция и магния.

*Под равновесием с атмосферным воздухом предусматривается  такое состояние воды, когда концентрации (напряжения) растворенных в  ней газов соответствуют парциальным давлениям этих газов в  атмосфере. Если давление какого-либо газа уменьшится, то  молекулы этого газа начнут покидать воду, до тех пор, пока  снова не будет достигнута равновесная концентрация. И  наоборот, если парциальное давление газа над водой увеличится,  то большее количество этого газа растворится в воде.

Именно по этой же причине  в горах растения вырастают карликовые. Им не хватает углеродного питания для нормального роста. При низком атмосферном давлении, низкое и парциальное давление углекислого газа. И он легко «улетучивается» из листьев не успев «усвоится» в процессе фотосинтеза. При том, что и в почвенной воде  высокогорий его тоже растворено малое количество.

При нормальном атмосферном давлении и температуре +20*С в одном литре воды могло бы раствориться 1.7 г углекислоты (углекислого газа). Но это произошло бы только в том случае, если бы газовая фаза с  которой соприкасалась эта вода целиком состояла бы из СО2.  А,  при контакте с атмосферным воздухом, в котором содержится  всего 0.03% СО2 в 1 л воды может перейти из этого воздуха   только 0.6 мг – это и есть равновесная концентрация, соответствующая парциальному давлению углекислого газа в атмосфере на уровне моря.

Поэтому, в почвенных условиях, при активном расщеплении органики («биодинамическое земледелие»  с мульчированием  органикой, или природные условия с участием  листового опада) насыщение воды углекислотой  (СО2) очень высокое.  Потому что  концентрация углекислого газа может быть очень высокой, а точнее полностью «почти»  почвенный воздух состоит из углекислого газа. Тогда его концентрация в почвенной воде может увеличиваться от 10, 100 и 1000 раз, по сравнению с насыщением на «открытом воздухе». То есть, «на воздухе» в воде растворяется всего 0,6 мг в литре, (при обычной концентрации в воздухе газа СО2 и обычном давлении, при температуре +20*С). В природных условиях луговых почв, в почвенной воде растворяется уже от 2 до 6 мг на литр. Не растворяется больше, потому что поступление СО2 от расщепления органики не такое активное, то есть микробиологическая активность сапрофитов на конкретном участке, это первое. И второе условие, сдерживающее большее насыщение – это постоянный отток СО2 из почвы в атмосферу. Почва естественных угодий выделяет в год  до 8000 М3 углекислого газа на гектар площади.

Откуда? Так ведь понятно, от ферментативного расщепления органики сапрофитами почвы, то есть, все от того самого «почвенного пищеварения». Потому как единственный  основной источник углекислоты- СО2, это растительные остатки  (опада, или мульчи). А уж потом «источником» СО2  для растений становятся «воздух, вода и почва», как написано в энциклопедиях и учебниках. Ведь сами растения, их остов, состоящий из клетчатки и лигнина - это ведь полимер первичного «строительного  вещества» - глюкозы, которая образуется в растениях, при «листовом питании» в процессе ФОТОСИНТЕЗА.  Расщепляясь при почвенном пищеварении, клетчатка, а затем глюкоза распадается на то, из чего получилась при ФОТОСИНТЕЗЕ - на воду и углекислый газ.

 Но если усилить процесс расщепления органической мульчи, и максимально исключить отток углекислого газа в атмосферу, его концентрация значительно увеличится в почвенном воздухе, то есть, увеличится его парциальное давление**.  А значит, повысится его растворимость в воде.

Например,  в условиях дополнительного укрытия пленкой (поверх мульчи), препятствующей улетучиванию СО2 в атмосферу,  в почвенной воде  концентрация углекислоты  может доходить до уровня полного «насыщения»,  значений близких максимальному - 1,7 г углекислоты на литр воды.  Практически таких условий создать не возможно, но если это значение достигнет величины хотя бы 0,6 г на литр, то это в 1000 раз больше, чем в открытом водоеме, или емкости, стоящей на «открытом воздухе». По вышеуказанному правилу равновесного состояния газов в воде и в воздухе.

Поэтому, такой прием агротехники выращивания растений, например, земляники на грядках «по пленочному укрытию почвы», вполне научно обоснован, и дает ощутимый результат в прибавке урожая. В том числе и от усиления углеродного питания. Конечно, при условии, что предварительно гряда замульчирована измельченной органикой с одновременным внесением в неё закваски сапрофитов, например,  ЭМ- препарата, или других.

**Парциальное давление (от латинского  partialis – частичный) – давление компонента идеальной газовой смеси, которое он оказывал бы, если бы один занимал объем всей смеси.

Все о чем сказано выше - это даже трудно себе вообразить. Но это естественный природный факт свойств углекислого газа. Его растворимость в воде превышает растворимость кислорода в 70 раз, азота - в 150 раз. Вдумайтесь в эти цифры. Растворимость на два порядка выше, чем всех других газов, при всех равных условиях.

Это на первый взгляд кажется нереальным.  Дождевая вода, еще не достигнув поверхности земли, насыщается газами, и особенно СО2 в силу его феноменальной растворимости. Ведь всё очевидно, стоит лишь приглядеться внимательно, и  "включить воображение".

Ну и что из этого следует, спросите, ВЫ? При чем корневое всасывание, растворенной углекислоты  (СО2) в почвенной воде? А при том, углекислый газ,  растворенный в воде,  легко всасывается корнями растений, и доставляется прямиком в листья. Где часть его усваивается в процессе фотосинтеза. А часть (излишки) «улетучивается» через «устьица» листьев в атмосферу. По все тем же законам парциального давления газов, и связанного с этим равновесного состояния газа в воде (тканевой) и атмосфере. И если в приземном слое воздуха концентрация СО2 будет выше, то меньше его и улетучиваться будет из листьев, тем активнее он будет использоваться листьями. То есть, без лишних потерь. Вот почему в опытах, при выращивании растений в герметичных сосудах (в условиях повышенного давления), и в закрытом грунте с большой концентрацией в воздухе СО2  (высокое парциальное давление газа) растения развиваются активней.. и дают больший прирост и урожай.

Многие, кому я  пытался рассказать о корневом всасывании СО2, растворенного в почвенной воде, говорили, что я все выдумал. Может  быть  и Вы так думаете? 

Скажу на это, что вы сами, можете легко убедится в том, что это давно известный и достоверно доказанный факт. Откройте любую  сельскохозяйственную энциклопедию, отыщите УГЛЕРОДНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ, где четко написано об этом. Цитирую дословно: «УГЛЕРОДНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ – усвоение зелеными растениями углерода в процессе фотосинтеза. Основным источником углерода для зеленых растений служит углекислота (СО2) воздуха. С помощью меченого углерода (14С) установлено, что растения корнями также поглощают углекислоту, находящуюся в почве (почвенной воде)..»

То есть, усвоение корнями растений растворенного в воде СО2 давно доказанный и неоспоримый факт.

А дальше приписка, что «..однако количество углерода,  усваиваемого  корнями, невелико». И это справедливо, при низком его содержании в почвенной воде. Именно поэтому сделаны такие выводы, когда пахотное земледелие создает искусственную среду обитания растений.  Где содержание СО2  в почвенной воде такое же, как и в воздухе. И растению без разницы, откуда будет поступать углекислый газ. При том, что всасываясь корнями с водой,  он сразу используется при фотосинтезе, тогда его содержание еще ниже (ввиду постоянного расхода), чем в окружающем атмосферном воздухе. И происходит его переход из воздуха в  тканевую воду, по закону равновесного состояния. То есть, тогда, в этих искусственно созданных условиях, начинает осуществляться «листовое дыхание», с поглощением СО2 из воздуха листьями.

При избытке в почвенной воде, углекислый газ может только выделятся листьями, но никак не растворятся в тканевой воде листьев. Это невозможно, в принципе, по тем же вышеуказанным законам и правилам равновесного состояния. При низком парциальном значении газа в воздухе, и высоком содержании в воде, газ не поглощается водой, а активно из неё выделяется, что видно невооруженным глазом. Хотите убедиться? Откройте пробку с бутылки с газированной водой, растворенная в воде углекислота начнет активно выделятся в виде пузырьков воздуха . Работает все тот же закон «равновесного состояния газа».

Ученые не ошиблись в опыте, но ошиблись в выводах по опыту. То есть, опыт сам по себе верный и точный, а выводы сделаны в условиях низкого парциального давления газа в почвенном воздухе, то есть  с обычным содержанием СО2,  равным 0,03%. Но биодинамическое земледелие создает иную реальность, крайне отличную от опытной. Поэтому выводы, верные для пахотного земледелия (или горшечной культуры) полностью неверны для «биодинамического земледелия» и создаваемых условий растворения СО2 в воде до значений близких к полному  насыщению, равного уже не 0,6мг на литр, а 0,6г на литр.  Что в 1000 раз выше. При таких условиях глупо полагать, что растения не «воспользуются» этим, при том факте, что у них нет специальных органов активной вентиляции воздуха. Да  даже если и были бы, это сколько же надо «прокачать» воздуха через листья, чтобы получить равнозначное количество углекислого газа тому, что растворено  в 1 литре почвенной воды? Невообразимо много. При том, что газ , даже при «активной вентиляции» и растворяться-то в воде листьев не будет, при условиях его избытка.

Но и при обычных природных условиях, в почвенной воде этот показатель выше в 10-100 раз.

Рассуждаем далее.  Как мы уже рассмотрели, при высоком содержании СО2 в приземном слое воздуха (при постоянном поступлении из почвы), вследствие высокой динамики процесса разложения детрита, создаются условия препятствующие  избыточному его улетучиванию из листьев, или по другому, способствующие его удержанию. Поэтому, заботясь о том, чтобы ветер не сдувал углекислый газ  с участка (закрытый грунт, или высокое пленочное ограждение) мы увеличиваем значительно углеродное питание растений уже лишь повышением концентрации СО2 в приземном слое воздуха (на уровне растений). Потому что с повышением парциального давления газов, повышается и его растворимость.  И высокое парциальное давление газа создает условия высокого  его содержания в тканевой жидкости листьев растений.

А теперь вопрос :  «Что бы вы стали делать, будучи сильно проголодавшимся, если бы вам предложили тарелку вашего любимого супа? Но при том, предложи ли бы  в качестве столовых приборов:  китайские палочки и большую столовую ложку?"

Ответ очевиден. Глупо полагать, что вы воспользовались бы чем-то кроме ложки. Китайцы потому и пользуются палочками, что кушают твердую пищу, а россияне и братья славяне «любят»  есть борщи, то есть, жидкую пищу, которую удобней «хлебать» ложкой.

Так и растение. При огромном избыточном содержании СО2 в почвенной воде, глупо полагать, что оно будет "вентилировать" воздух через устьица листьев , чтобы прогнать активно  воздуха, во много раз больше, чем может всосать корнями при значительно  меньшем  объеме воды, с тем же содержанием углекислоты. И при том, он всасываться через листья не будет, по закону равновесного состояния газов в жидкости и окружающем воздухе. Даже в обычных природных условиях. Ещё раз акцентирую на этом внимание.

Ну, или подумайте сами. Может другой вариант вам покажется более интересным .

 Ещё одно замечание. При растворении в воде, всего 0,6 % молекул СО2 образует угольную кислоту. Остальные остаются "свободным газом". То есть, речь идет о всасывании корнями именно углекислоты (СО2).

И ещё, при нехватке СО2 в воде, некоторые растения способны поглощать СО2 из гидрокарбонатов кальция и магния, по типу водных растений. Чем больше способность, тем выше выживаемость растений. Пахотная агротехника – это испытание растений на выживаемость, не более того.

И последнее. В закрытом грунте при гидропонном способе выращивания концентрация СО2 в воздухе быстро и резко падает. От поглощения листьями, и  от поглощения водой , то есть по той и по другой причине. Если же, через воду прокачивать простой атмосферный воздух перед подачей растениям, этого происходить не будет (падения концентрации СО2 в воздухе), а напротив, повысится его содержание. От выделения избыточного СО2  листьями. При полном отсутствии основного источника поступления в атмосферу - от разложения детрита (мульчи).

Это основные моменты по теме и по свойствам углекислого газа. Кому этого покажется мало, могут сами поискать в Сети ответы на все свои вопросы, по тем  основным моментам, которые обозначены в статье.

Предвижу вопросы.

1.Почему об этом нигде не пишется, ни в учебниках биологии и агрономии, ни в руководствах по растениеводству? Задайте этот вопрос себе сами, и попробуйте сами же на него ответить. Я для себя ответ нашел давно, потому и перешел на «Биодинамическое земледелие».

2.Насколько это реально, корневое всасывание СО2 ? Настолько, насколько вы сами создадите условия. И, соответственно будет справедливо и «листовое дыхание» и «корневое всасывание». При низком содержании СО2 в воздухе, что равно углеродному голоданию растений, будет присутствовать «листовое дыхание». И это показатель самого низкого уровня «культуры» растениеводства. При высоком содержании СО2 в почвенном воздухе, при «Биодинамическом земледелии», листья будут выполнять только выделительную функцию, но никак не «дыхательную»,  подчеркиваю,  только выделительную (водяного пара и газов).

То есть, от конкретно созданных вами условий, по- другому ,  реальности, в которой будут жить или существовать ваши растения, тот вариант и будет преобладать.

Какие основные теоретические и практические  выводы можно сделать из всего вышесказанного?

Первый, и самый главный: Природное земледелие, значительно усиленное при «биодинамическом» его варианте,  – это иная реальность, естественная для растений. И в этой реальности действуют основные природные законы, а не законы искусственной среды. И самый главный закон: питание растений осуществляется только благодаря посредничеству микромира почвы. Питаясь сам, микромир почвы питает растения. И только так происходит процесс питания растений, и никак иначе. И роль сапрофитов в этом питании растений огромна. Они поставляют растениям все необходимое в их корневом, и только корневом питании: и углерод в виде углекислоты, растворенной в почвенной воде; и азот, который они способны усваивать; и все минералы и  микро - элементы. И они же снабжают растения всеми биологически активными веществами (БАВ), включая ферменты, гормоны, витамины и  т.д.,  и даже «защитные белки» иммунитета - интерфероны. В природе физиологии растений не существует понятий: «удобрения», «листовое питание», «перегной почвы» и прочие выдумки человеческие.

Второй, уже по теме ФОТОСИНТЕЗА. Единственный естественный (природный) путь поступления углекислого газа  СО2- это корневое всасывание с водой растворенной в ней углекислоты для потребностей «листового питания»- процесса ФОТОСИНТЕЗА.

3.Зная пути поступления СО2 и его источник  - «почвенную» воду (а не воздух), можно создавать условия для максимально возможной прогнозируемой продуктивности растений, и получения экологически чистой продукции наивысшего качества  (мульчирование, закрытый грунт, полив дождеванием холодной водой и т.д.).

4.Фотосинтез, или углеродное питание растений - это оборотная «медаль», какой стороной повернешь, то и получишь . То есть, какие условия создашь - близкие к природным, или искусственные, то и получишь. Можно тем самым усилить ФОТОСИНТЕЗ (углеродное питание растений), или свести до минимума, равного выживанию растений.

5.Усиленное питание растений при «биодинамическом земледелии», в том числе и углеродное (как основное) позволяет уплотнять посадки растений в несколько раз «выше нормы», без ущерба их роста и развития. Это идеальный вариант агротехники  растениеводства для малых садово-огородных участков.

И т.д. и т.д. Многие выводы уже были обозначены в процессе изложения, повторять их не имеет смысла.

И последнее. Я никого ни в чем не пытаюсь убеждать. Я всего лишь поделился с вами своим видением иной реальности. Реальности, в которой я живу, и в которой живут и процветают мои растения.

Если мои статьи и высказанные в них мысли Вам в чем-то помогли, или помогут, буду этому очень рад. Почему пишу статьи и излагаю свои мысли? Это «эстафета», которую я обязан передать дальше.  Если сам получил однажды от кого-то знания или подсказку, то  просто,  обязан поделится ими с людьми, «ищущими»  знаний. Поэтому, статьи написаны для тех, кто хочет знать, а не для тех, кто захочет оспорить.

В следующей статье я попытаюсь описать примеры конкретного опыта выращивания растений по естественным природным законам, на примере конкретных видов растений. Статья будет называться примерно так: «Можно ли управлять ростом и развитием растений для получения высоких урожаев?»

Всего Вам Доброго и Удачи.

20. 10. 2008 г.

Александр Кузнецов.

Регион публикации: Западно-сибирский

freedocs.xyz

Урок биологии по теме "Воздушное (углеродное) питание растений"

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Типы углеродного питания растений.

Энергетика Типы углеродного питания растений.

просмотров - 213

Все живые организмы делятся по типу питания:

1.Гетеротрофы – используют органические источники углерода, так как не способны синтезировать их сами.

2.Автотрофы – используют углекислый газ, энергию химических связей неорганических веществ, энергию солнца для синтеза органических соединœений.

Автотрофный способ питания включает в себя:

1.Фоторедукция – восстановление углекислого газа с поглощением лучистой энергии, но без выделœения кислорода. Фотосинтез у зелœеных и серобактерий бактерий осуществляется по типу фоторедукции. Эти реакции происходят с поглощением лучистой энергии пигментом бактериохлорофиллом. Источником водорода для восстановления углекислого газа является сероводород, углеводы, карбоновые и жирные кислоты.

СО2 + 2Н2S ----- (СО2х4Н) + 2S

2.Хемосинтез – усвоение углекислого газа с образованием органических веществ за счет энергии процессов окисления. Хемосинтез характерен для нитрифицирующих бактерий - сначала происходит окисление аммиака до азотистой кислоты бактериями, затем ее окисление до азотной. Обе реакции сопровождаются высвобождением энергии, которая используется для восстановления углекислого газа воздуха до органических соединœений. Свет при этом не нужен. Хемосинтез в природе встречается реже, чем фотосинтез.

СО2 + 6Н2 ----- (СО2х4Н) + 4Н2О

3.Фотосинтез – восстановление углекислого газа до органических веществ с помощью энергии солнца и воды с выделœением кислорода. Характерен для большинства растений на земле (высших и низших).

Фотосинтез - ϶ᴛᴏ процесс трансформации поглощенной организмом энергии света в химическую энергию органических и неорганических соединœений. Это использование энергии света для восстановления углекислого газа до уровня углеводов с выделœением кислорода. Общее уравнение фотосинтеза:

6СО2 + 6Н2О ------ С6Н12О6 + 12О2

CО2 + 2Н2О ----- (СО2х4Н) + 02

Читайте также

oplib.ru

Углеродное питание овощных растении

Отношение растений к длине светового дня

В зависимости от вида растения неодинаково относятся к длине светового дня. По данному признаку их разделяют на три группы: длинного дня, короткого дня и нейтральные растения. Первые быстрее переходят к образованию генеративных органов при длинном дне; вторые ускоряют развитие при коротком; нейтральные не реагируют на длину дня. Встречаются растения, зацветающие только при последовательном пребывании сначала на коротком, а затем на длинном дне или наоборот, для многих достаточно воздействия определенной длины дня только в начале развития, после чего они нормально развиваются при любом дне.

К группе растений длинного дня относится большинство овощных культур; растения короткого дня и нейтральные — это тыквенные, фасоль, кукуруза, баклажан, перец, большинство сортов помидора. Для холодостойких растений обычно необходим длинный день, для теплотребовательных - короткий. Реакция растений на продолжительность дня называют фотопериодической реакцией, а смену дня и ночи — фотопериодизмом.

Отношение овощных культур к длине дня используют в практике овощеводства, выращивая рассаду огурца в защищенном грунте при коротком дне, устанавливая сроки посева длиннодневных растений в открытый грунт. Растения длинного дня, культивируемые для получения урожая вегетативных органов, дают больше продукции лучшего качества, если их выращивают при более коротком дне. Поэтому если поздно весной высевают скороспелые сорта редиса, салата и особенно шпината, то урожаи бывают более низкие, чем при ранних посевах. На рано высеянные растения в меньшей мере влияют длинный день и повышенная температура, ослабляющие рост вегетативных органов и способствующие переходу к образованию цветоносных побегов.

При поздних летних посевах у шпината, например, рано начинают формироваться цветоносные стебли, при сокращении периода освещения до 12 ч развивается мощная розетка прикорневых листьев. Осенние посевы шпината, редиса, салата дают более высокие урожаи по сравнению с поздними весенними, что объясняется укорачиванием дня, умеренной температурой и более благоприятной влажностью почвы и воздуха. Иначе ведут себя растения короткого дня. При длине светового дня 12 ч у огурца сорта Муромский резко увеличиваются число и масса плодов. Сорта помидора различаются по отношению к длине светового дня.

При выращивании растений в открытом грунте неблагоприятные условия для ассимиляции создаются при чрезмерно густом стоянии всходов, загущении в рядах и между рядами, а также при затенении сорняками. Вредное действие ослабления ассимиляции наступает тем раньше, чем слабее освещение и чем выше температура.

Отношение к углеродному питанию

В сухом веществе растений в среднем содержится 45% углерода, 1,5% азота, 5% зольных элементов (К, Р, Ре и др.). Следовательно, потребность растений в углероде намного превышает их потребность в других элементах питания. Поэтому важнейшая задача агротехники — не только обеспечить растения водой и минеральными элементами, но создать благоприятные условия для усвоения углерода в процессе фотосинтеза. Интенсивность фотосинтеза не постоянна. Она зависит от внешних условий, вида растений, их возраста.

Обычное содержание диоксида углерода (СО2, или углекислого газа) в воздухе составляет 0,03% по объему. При повышении содержания диоксида углерода в воздухе фотосинтез возрастает. Основным источником диоксида углерода служит почва, где этот газ образуется в результате жизнедеятельности микроорганизмов, разложения органических веществ. При дополнительном питании ди¬оксидом углерода улучшаются рост и развитие растений, увеличи¬вается число листьев, они становятся крупнее, ускоряется плодоношение, повышается урожай. Растения приобретают устойчивость к болезням и вредителям. Дополнительное питание углекислого газа может снизить отрицательное действие недостаточной освещенности.

Обогащению приземного слоя воздуха диоксидом углерода способствуют рыхление почвы и внесение удобрений, особенно органических. При рыхлении усиливаются дыхание корней и жизнедеятельность бактерий, в результате чего увеличивается выделение углекислого газа из почвы. В теплицах для обогащения воздуха диоксидом углерода используют почвенные смеси, богатые органическим веществом, вносят большие количества удобрений, ставят в помещении бочку с разведенным водой навозом.

Далее - Отношение к водному режиму овощных растений

domnasele.ru

Смотрите также

• 
  Стимуляторы корнеобразования растений
• 
  Свекла двулетнее растение
• 
  Растение болит голова
• 
  Презентация соцветия растений
• 
  Оформление стен растениями
• 
  Насекомоядное растение уход
• 
  Кора растения функции
• 
  Коала комнатное растение
• 
  Зимовка комнатных растений
• 
  Зеленые растения гетеротрофы
• 
  Видео питомник растений