Жизнь зеленого растения - Гэлстон А.
Скачать (прямая ссылка):
Пройдя сквозь устьичный барьер, атмосферная С02 попадает в подустьичную воздушную полость, а затем в сообщающиеся воздушные ходы, по которым она диффундирует через весь мезофилл листа. На влажной клеточной поверхности С02 растворяется в воде, гидратируется и превращается в угольную кислоту (Н2СОз). Часть этой угольной кислоты нейтрализуется катионами клетки с образованием бикарбонат-ионов (НСОз-). Этот бикарбонат служит для клетки резервом потенциальной С02, которую клетка может использовать для фотосинтеза.
Двуокись углерода, от которой мы все зависим, присутствует в атмосфере в следовых количествах: на десять тысяч частей воздуха приходится всего лишь около трех частей С02 (0,03%). В разных местах земного шара эта концентрация несколько варьирует; она выше над городами, т. е. там, где сжигаются большие количества угля, нефти и бензина, и ниже в сельских местностях, где идет интенсивный фотосинтез. В теплицах в светлое время дня концентрация С02 в воздухе также падает, а потому иногда ее здесь искусственно повышают, чтобы таким путем добиться усиления фотосинтеза у растений, достаточно хорошо обеспеченных и светом, и влагой. Правда, это таит в себе известную опасность: листья особо чувствительных растений могут при этом пострадать; быть может, это объясняется тем, что при высоком уровне С02 в воздухе у некоторых растений закрываются устьица.
Эволюционисты высказывают мнение, что в сравнительно недавнее геологическое время содержание С02 в атмосфере менялось довольно сильно и что эти изменения, возможно, сказывались на характере растительности и климате. Ясно, например, что повышение уровня С02 в атмосфере могло бы привести
Часть инфракрасного излучения поглощается двуокисью углерода и таким образом улавливается атмосферой. Еще часть отражается или переизлу- чавяжй .обрати о к Земле
Земля отдает поглощенную энергию в атмосферу в виде инфракрасного излучения I
Видимый свет от Солнца достигает Поверхности Земли V и нагревает ее
Земз
Рис. 4.4. «Парниковый эффект», обусловленный присутствием С02 в земной атмосфере.
не только к усилению фотосинтеза, а значит, и к усиленному накоплению растительной массы на Земле, но и к потеплению климата. Дело в том, что нагреваемая Солнцем Земля отдает часть поглощенной энергии обратно в космическое пространство в виде инфракрасного излучения. Двуокись углерода интенсивно поглощает именно инфракрасное излучение, задерживая тем самым эту тепловую энергию в атмосфере и создавая так называемый парниковый эффект (рис. 4.4). Нагревание Земли в результате такого эффекта могло бы привести к частичному таянию ледников и снеговых шапок на полюсах, а следствием этого явилось бы затопление равнинных местностей, на которых расположено большинство крупных городов. Таким образом, наблюдающееся сейчас поистине чудовищное потребление запасов ископаемого топлива и связанное с этим выбрасывание в атмосферу больших количеств СОг могут иметь весьма важные последствия для человека. Правда, процесс, о котором идет речь, принадлежит, по-видимому, к саморегулирующимся, а возможно, даже, что это — циклический процесс. Повышение температуры и увеличение концентрации С02 должно в конечном счете привести к усилению фотосинтеза и буйному росту растений, подобно тому что имело место в каменноугольном периоде. Такое усиление фиксации СОг в процессе фотосинтеза со временем будет, конечно, заметно снижать уровень СОг в атмосфере, что вызовет охлаждение Земли и обращение описанного цикла.
Количество воды, расходуемой на фотосинтез, составляет лишь очень малую часть от общего ее количества, поглощаемого и испаряемого растением. Для того чтобы фотосинтез проис-
IИнтенсивность света, футо-свечи
Выделенная СОг | Поглощенная СОг Поглощенный 021 Выделенный 02
Рис. 4.5. Влияние света низкой интенсивности иа фотосинтез типичного теневыносливого растения. В компенсационной точке (130 футо-свечей=0,7 Вт/м2) суммарный газообмен равен нулю: количество кислорода, выделившегося при фотосинтезе, равно количеству кислорода, поглощенного в процессе дыхания, а количество фиксированной в процессе фотосинтеза С02 равно количеству ССЬ, выделившейся при дыхании.
ходил наиболее эффективно, листья должны быть тургесцент- ными и устьица открыты. Поэтому нехватка воды снижает скорость фотосинтеза, хотя и косвенно: процесс тормозится из-за того, что с закрыванием устьиц прекращается поступление СОг в лист.
Выделяющийся в процессе фотосинтеза кислород попадает в окружающую среду через устьица, пройдя путь от поверхности клетки мезофилла до подустьичной полости по одному из связанных с ней воздушных ходов. Закрывание устьиц, вызванное ослаблением тургора замыкающих клеток, прекращает этот газообмен, но не подавляет полностью ни фотосинтеза, ни дыхания, поскольку и внутри листа эти процессы взаимно питают друг друга, будучи замкнуты в цикл, так что кислород или СОг, выделяющиеся в одном из них, поглощаются в другом. Фотосинтез, однако, в этих условиях (т. е. при закрытых устьицах) ограничен объемом дыхания, тогда как в оптимальных условиях он может происходить с интенсивностью, превышающей максимальную интенсивность дыхания в 10 и даже 20 раз.
