อัตราการสังเคราะห์แสง

ในสรีรวิทยาของพืช ใช้แนวคิดสองประการ: การสังเคราะห์ด้วยแสงที่แท้จริงและการสังเกตที่สังเกตได้ ทั้งนี้เนื่องมาจากข้อควรพิจารณาดังต่อไปนี้ อัตราหรือความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงนั้นถูกกำหนดโดยปริมาณของ CO 2 ที่ดูดซับโดยหน่วยของผิวใบต่อหน่วยเวลา การกำหนดความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงดำเนินการโดยวิธี gasometric โดยการเปลี่ยน (ลด) ปริมาณ CO 2 ในห้องปิดที่มีใบไม้ อย่างไรก็ตาม พร้อมกับการสังเคราะห์ด้วยแสง กระบวนการหายใจเกิดขึ้น ในระหว่างที่มีการปล่อย CO 2 ดังนั้น ผลลัพธ์ที่ได้จึงให้แนวคิดเกี่ยวกับความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงที่สังเกตได้ เพื่อให้ได้คุณค่าของการสังเคราะห์แสงที่แท้จริง จำเป็นต้องแก้ไขการหายใจ ดังนั้นก่อนการทดลอง ความเข้มของการหายใจจะถูกกำหนดในความมืด จากนั้นจึงกำหนดความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงที่สังเกตได้ จากนั้นปริมาณ CO 2 ที่ปล่อยออกมาระหว่างการหายใจจะถูกเพิ่มเข้าไปในปริมาณของ CO 2 ที่ดูดซับในแสง ขอแนะนำการแก้ไขนี้ ให้พิจารณาว่าความเข้มข้นของการหายใจในแสงและความมืดเท่ากัน แต่การแก้ไขเหล่านี้ไม่สามารถประเมินการสังเคราะห์ด้วยแสงที่แท้จริงได้ เพราะในตอนแรก เมื่อใบไม้มืดลง ไม่เพียงแต่การสังเคราะห์ด้วยแสงที่แท้จริงเท่านั้น แต่ยังไม่รวมการหายใจด้วยแสงด้วย ประการที่สอง การหายใจในความมืดนั้นจริง ๆ แล้วขึ้นอยู่กับแสง (ดูด้านล่าง)

ดังนั้น ในงานทดลองทั้งหมดเกี่ยวกับการแลกเปลี่ยนก๊าซสังเคราะห์แสงของใบไม้ ข้อมูลการสังเคราะห์ด้วยแสงที่สังเกตพบได้ให้ความพึงพอใจกับข้อมูลดังกล่าว วิธีที่แม่นยำยิ่งขึ้นในการศึกษาความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงคือวิธีการของอะตอมที่ติดฉลาก (วัดปริมาณของ CO 2 ที่ดูดซับ 14)

ในกรณีที่ยากต่อการคำนวณปริมาณ CO 2 ที่ดูดซับต่อหน่วยพื้นผิว (ต้นสน เมล็ด ผลไม้ ก้าน) ข้อมูลที่ได้รับจะอ้างอิงไปยังหน่วยมวล ระบุว่าสัมประสิทธิ์การสังเคราะห์แสง (อัตราส่วนของปริมาตรของออกซิเจนที่ปล่อยออกมาต่อปริมาตรของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ดูดซับ เท่ากับหนึ่งอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงที่สังเกตพบสามารถประมาณได้จากจำนวนออกซิเจนที่ปล่อยออกมาจากหน่วยพื้นที่ใบใน 1 ชั่วโมง

ในการอธิบายลักษณะการสังเคราะห์ด้วยแสง ตัวชี้วัดอื่น ๆ ยังใช้: การบริโภคควอนตัม, ผลผลิตควอนตัมของการสังเคราะห์ด้วยแสง, จำนวนการดูดซึม

การบริโภคควอนตัมคืออัตราส่วนของจำนวนควอนตัมที่ถูกดูดกลืนต่อจำนวนโมเลกุลของ CO 2 ที่หลอมรวม ต่างมีนามว่า ผลผลิตควอนตัม.

หมายเลขการดูดซึม- นี่คืออัตราส่วนระหว่างปริมาณ CO 2 กับปริมาณของคลอโรฟิลล์ที่มีอยู่ในใบ

ความเร็ว (ความเข้ม)การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่ส่งผลต่อผลผลิตของพืชผลทางการเกษตรและด้วยเหตุนี้ผลผลิต ดังนั้นการชี้แจงปัจจัยที่ขึ้นอยู่กับการสังเคราะห์ด้วยแสงควรนำไปสู่การปรับปรุงมาตรการทางการเกษตร

ในทางทฤษฎี อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง เช่นเดียวกับอัตราของกระบวนการทางชีวเคมีแบบหลายขั้นตอนใดๆ ควรถูกจำกัดด้วยอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ช้าที่สุด ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาที่มืดของการสังเคราะห์ด้วยแสงต้องการ NADPH และ ATP ดังนั้นปฏิกิริยาที่มืดจึงขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของแสง ในที่แสงน้อย อัตราการก่อตัวของสารเหล่านี้ต่ำเกินไปที่จะให้ ความเร็วสูงสุดปฏิกิริยามืด ดังนั้นแสงจะเป็นปัจจัยจำกัด

หลักการจำกัดปัจจัยสามารถกำหนดได้ดังนี้: ด้วยอิทธิพลของปัจจัยหลายประการพร้อมกัน ความเร็วของกระบวนการทางเคมีจะถูกจำกัดโดยปัจจัยที่ใกล้เคียงที่สุดกับระดับต่ำสุด (การเปลี่ยนแปลงในปัจจัยนี้จะส่งผลโดยตรงต่อกระบวนการนี้)

หลักการนี้ก่อตั้งขึ้นครั้งแรกโดย F. Blackman ในปี 1915 ตั้งแต่นั้นมา ก็แสดงให้เห็นซ้ำแล้วซ้ำเล่าว่าปัจจัยต่างๆ เช่น ความเข้มข้นและการส่องสว่างของ CO 2 สามารถโต้ตอบกันและจำกัดกระบวนการ แม้ว่ามักจะปัจจัยหนึ่งยังคงครอบงำอยู่ ความสว่าง ความเข้มข้นของ CO 2 และอุณหภูมิเป็นหลัก ปัจจัยภายนอกส่งผลต่ออัตราการสังเคราะห์แสง อย่างไรก็ตาม ระบบการปกครองของน้ำ แร่ธาตุ ฯลฯ ก็มีความสำคัญเช่นกัน

แสงสว่าง.เมื่อประเมินผลกระทบของแสงในกระบวนการใดกระบวนการหนึ่ง จำเป็นต้องแยกความแตกต่างระหว่างอิทธิพลของความเข้ม คุณภาพ (องค์ประกอบสเปกตรัม) และเวลาเปิดรับแสง

ในที่แสงน้อย อัตราการสังเคราะห์แสงจะแปรผันตามความเข้มของแสง ปัจจัยอื่นๆ ค่อยๆ ถูกจำกัด และความเร็วที่เพิ่มขึ้นช้าลง ในวันที่อากาศแจ่มใสในฤดูร้อน การส่องสว่างจะอยู่ที่ประมาณ 100,000 ลักซ์ และ 10,000 ลักซ์ก็เพียงพอที่จะทำให้การสังเคราะห์แสงอิ่มตัวด้วยแสง ดังนั้น แสงจึงเป็นปัจจัยจำกัดที่สำคัญในสภาวะการแรเงา ที่ความเข้มแสงสูงมาก บางครั้งการเปลี่ยนสีของคลอโรฟิลล์ก็เริ่มขึ้น และทำให้การสังเคราะห์แสงช้าลง อย่างไรก็ตาม ในธรรมชาติแล้ว พืชที่สัมผัสกับสภาพดังกล่าวมักจะได้รับการปกป้องไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง (หนังกำพร้าหนา ใบหลบตา ฯลฯ)

การพึ่งพาความเข้มของการสังเคราะห์แสงในการส่องสว่างนั้นอธิบายโดยเส้นโค้งซึ่งเรียกว่าเส้นโค้งแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง (รูปที่ 2.26)

ข้าว. 2.26.การพึ่งพาความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงในการส่องสว่าง (เส้นโค้งแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง): 1 คืออัตราการปล่อย CO2 ในที่มืด (อัตราการหายใจ) 2 – จุดชดเชยการสังเคราะห์ด้วยแสง 3 – ตำแหน่งความอิ่มตัวของแสง

ในที่แสงน้อย CO 2 จะถูกปล่อยออกมาระหว่างการหายใจมากกว่าที่จะถูกผูกไว้ระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง ดังนั้นจุดเริ่มต้นของเส้นโค้งของแสงที่มีแกน abscissa คือ จุดชดเชยการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าในกรณีนี้ การสังเคราะห์ด้วยแสงจะใช้ CO 2 มากพอๆ กับที่ปล่อยออกมาระหว่างการหายใจ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อเวลาผ่านไปก็มีช่วงเวลาที่การสังเคราะห์ด้วยแสงและการหายใจจะสร้างสมดุลให้กันและกัน ดังนั้นการแลกเปลี่ยนออกซิเจนและ CO 2 ที่มองเห็นได้จะหยุดลง จุดชดเชยแสงคือความเข้มของแสงที่การแลกเปลี่ยนก๊าซทั้งหมดเป็นศูนย์

เส้นโค้งแสงไม่เหมือนกันสำหรับพืชทุกชนิด พืชที่เติบโตกลางแจ้ง สถานที่ที่มีแดดการดูดกลืน CO 2 เพิ่มขึ้นจนความเข้มของแสงเท่ากับแสงสุริยะทั้งหมด ในพืชที่เติบโตในที่ร่ม (เช่น ออกซาลิส) การดูดซึม CO 2 จะเพิ่มขึ้นที่ความเข้มแสงน้อยเท่านั้น

พืชทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับความเข้มของแสงแบ่งออกเป็นแสงและเงาหรือรักแสงและทนต่อร่มเงา พืชทางการเกษตรส่วนใหญ่มีแสง

ที่ พืชทนร่มเงาประการแรกความอิ่มตัวของแสงเกิดขึ้นเมื่อแสงน้อยและประการที่สองจุดชดเชยของการสังเคราะห์แสงเกิดขึ้นก่อนหน้านี้เช่นที่แสงน้อย (รูปที่ 2.27)

หลังเกิดจากความจริงที่ว่าพืชที่ทนต่อร่มเงานั้นมีความเข้มข้นของการหายใจต่ำ ในสภาพแสงน้อย ความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงจะสูงขึ้นในพืชที่ทนต่อร่มเงา และในสภาพแสงจ้า ในทางตรงกันข้าม พืชที่ชอบแสง

ความเข้มของแสงก็มีผลเช่นกัน องค์ประกอบทางเคมีผลิตภัณฑ์สุดท้ายจากการสังเคราะห์ด้วยแสง ยิ่งมีแสงสว่างมากเท่าใด คาร์โบไฮเดรตก็จะยิ่งก่อตัวมากขึ้นเท่านั้น ในที่แสงน้อย - มีกรดอินทรีย์มากขึ้น

การทดลองในห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นว่าคุณภาพของผลิตภัณฑ์สังเคราะห์แสงยังได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลง "ความมืด - แสง" ที่คมชัดและในทางกลับกัน ในตอนแรกหลังจากเปิดไฟที่มีความเข้มสูงแล้ว ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ใช่คาร์โบไฮเดรตส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นเนื่องจากขาด NADPH และ ATP และหลังจากนั้นไม่นานคาร์โบไฮเดรตก็เริ่มก่อตัว ในทางกลับกัน หลังจากปิดไฟ ใบไม้จะไม่สูญเสียความสามารถในการสังเคราะห์แสงในทันที เนื่องจาก ATP และ NADP ยังคงเหลืออยู่ในเซลล์เป็นเวลาหลายนาที

หลังจากปิดไฟแล้ว การสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตจะถูกยับยั้งก่อน ตามด้วยสารอินทรีย์และกรดอะมิโนเท่านั้น สาเหตุหลักของปรากฏการณ์นี้เกิดจากการที่การยับยั้งการเปลี่ยน FHA เป็น PHA (และผ่านเข้าไปในคาร์โบไฮเดรต) เกิดขึ้นเร็วกว่าการยับยั้ง FHA เป็น PEP (และผ่านเข้าไปในอะลานีน มาเลต และแอสพาเทต)

อัตราส่วนของผลิตภัณฑ์จากการสังเคราะห์แสงยังได้รับผลกระทบจากองค์ประกอบสเปกตรัมของแสง ภายใต้อิทธิพลของแสงสีฟ้าในพืช การสังเคราะห์มาลาเต แอสพาเทต และกรดอะมิโนและโปรตีนอื่นๆ เพิ่มขึ้น การตอบสนองต่อแสงสีน้ำเงินนี้พบได้ในพืช C 3 และ C 4

องค์ประกอบสเปกตรัมของแสงยังส่งผลต่อความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสง (รูปที่ 2.28) ข้าว. 2.28.สเปกตรัมการกระทำของการสังเคราะห์ด้วยแสงในใบข้าวสาลี

สเปกตรัมการกระทำคือการพึ่งพาประสิทธิผลของการกระทำทางเคมี (ชีวภาพ) ของแสงต่อความยาวคลื่นของมัน ความเข้มของการสังเคราะห์แสงในส่วนต่าง ๆ ของสเปกตรัมไม่เหมือนกัน ความเข้มสูงสุดจะสังเกตได้เมื่อพืชส่องสว่างด้วยรังสีที่คลอโรฟิลล์และเม็ดสีอื่นๆ ดูดกลืนเข้าไปจนสุด ความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงจะสูงที่สุดในรังสีแดง เนื่องจากไม่ใช่สัดส่วนกับปริมาณพลังงาน แต่เป็นปริมาณของควอนตัม

จากสมการการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยรวม:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

ตามมาว่าต้องการ 686 กิโลแคลอรีเพื่อสร้างกลูโคส 1 โมล ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องใช้ 686: 6 = 114 kcal เพื่อดูดซับ CO 2 1 โมล พลังงานสำรอง 1 ควอนตัมของแสงสีแดง (700 นาโนเมตร) คือ 41 กิโลแคลอรี/เอนสไตน์ และสีน้ำเงิน (400 นาโนเมตร) 65 กิโลแคลอรี/เอนสไตน์ ปริมาณการใช้ควอนตัมขั้นต่ำเมื่อส่องสว่างด้วยแสงสีแดงคือ 114:41 ≈ 3 ในขณะที่ในความเป็นจริงใช้ไป 8-10 ควอนตัม ดังนั้นประสิทธิภาพการใช้แสงสีแดงคือ 114/41 8 = 34% และสีน้ำเงิน 114/65 8 = 22%

ความเข้มข้นของ CO 2. ปฏิกิริยาที่มืดต้องการคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งรวมอยู่ใน สารประกอบอินทรีย์. ภายใต้สภาวะสนามปกติ CO 2 ที่เป็นปัจจัยจำกัดหลัก ความเข้มข้นของ CO 2 ในบรรยากาศคือ 0.045% แต่ถ้าคุณเพิ่มขึ้น คุณสามารถเพิ่มอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ ด้วยผลกระทบในระยะสั้นความเข้มข้นที่เหมาะสมของ CO 2 คือ 0.5% อย่างไรก็ตามด้วยผลกระทบในระยะยาวอาจทำให้พืชเสียหายได้ดังนั้นความเข้มข้นที่เหมาะสมในกรณีนี้จึงต่ำกว่า - ประมาณ 0.1% ตอนนี้ พืชเรือนกระจกบางชนิด เช่น มะเขือเทศ ได้เริ่มปลูกในบรรยากาศที่อุดมไปด้วย CO 2

กลุ่มพืชที่ดูดซับ CO 2 จากบรรยากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ดังนั้นจึงให้ผลผลิตสูง หรือที่เรียกว่าพืช C 4 เป็นที่น่าสนใจอย่างมากในปัจจุบัน

ที่ สภาพเทียมการพึ่งพาการสังเคราะห์ด้วยแสงกับความเข้มข้นของ CO 2 อธิบายไว้ในกราฟคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งคล้ายกับเส้นโค้งแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง (รูปที่ 2.29)

ที่ความเข้มข้นของ CO 2 0.01% อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเท่ากับอัตราการหายใจ (จุดชดเชย) ความอิ่มตัวของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นที่ 0.2–0.3% CO 2 และในพืชบางชนิด แม้แต่ที่ความเข้มข้นเหล่านี้ การสังเคราะห์ด้วยแสงก็เพิ่มขึ้นเล็กน้อยเช่นกัน

ข้าว. 2.29.การพึ่งพาความเข้มของการสังเคราะห์แสงของต้นสนกับความเข้มข้นของ CO 2 ในอากาศ

ภายใต้สภาวะธรรมชาติ การพึ่งพาการสังเคราะห์ด้วยแสงในความเข้มข้นของ CO 2 นั้นอธิบายโดยส่วนเชิงเส้นของเส้นโค้งเท่านั้น ตามมาด้วยว่าการจัดหาพืชที่มี CO 2 ภายใต้สภาวะธรรมชาติเป็นปัจจัยที่จำกัดผลผลิต ดังนั้นจึงแนะนำให้ปลูกพืชในร่มที่มีปริมาณ CO 2 สูง

อุณหภูมิมีผลที่เห็นได้ชัดเจนต่อกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เนื่องจากปฏิกิริยาที่มืดและบางส่วนในการสังเคราะห์ด้วยแสงถูกควบคุมโดยเอนไซม์ อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับพืชเมืองหนาวมักจะอยู่ที่ประมาณ 25 องศาเซลเซียส

การดูดซึมและการนำ CO 2 กลับคืนมาในพืชทั้งหมดจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจนกว่าจะถึงระดับที่เหมาะสม ในพืชส่วนใหญ่ในเขตอบอุ่น ความเข้มของการสังเคราะห์แสงจะเริ่มลดลงหลังจาก 30 ° C ในบางส่วน วิวใต้หลังจาก 40 o C ในความร้อนสูง (50-60 o C) เมื่อการทำงานของเอนไซม์เริ่มต้นขึ้นและการประสานงานของปฏิกิริยาต่างๆจะถูกรบกวนการสังเคราะห์ด้วยแสงจะหยุดลงอย่างรวดเร็ว เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น อัตราการหายใจจะเพิ่มขึ้นเร็วกว่าอัตราการสังเคราะห์แสงตามธรรมชาติ สิ่งนี้ส่งผลต่อปริมาณการสังเคราะห์ด้วยแสงที่สังเกตได้ การพึ่งพาความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงที่สังเกตได้จากอุณหภูมินั้นอธิบายโดยกราฟอุณหภูมิซึ่งแยกจุดหลักสามจุด: ค่าต่ำสุด ค่าสูงสุด และค่าสูงสุด

ค่าต่ำสุดคืออุณหภูมิที่การสังเคราะห์แสงเริ่มต้น ค่าที่เหมาะสมที่สุดคืออุณหภูมิที่การสังเคราะห์ด้วยแสงมีเสถียรภาพมากที่สุดและไปถึงความเร็วสูงสุด ค่าสูงสุดคืออุณหภูมิหลังจากที่การสังเคราะห์ด้วยแสงหยุดทำงาน (รูปที่ 2.30)

ข้าว. 2.30.การพึ่งพาความเข้มของการสังเคราะห์แสงกับอุณหภูมิของใบไม้: 1 - ฝ้าย; 2 – ทานตะวัน; 3 - ข้าวฟ่าง

อิทธิพลของออกซิเจน. กว่าครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา มีการสังเกตปรากฏการณ์ที่ดูเหมือนขัดแย้งกัน ออกซิเจนในอากาศซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ของการสังเคราะห์ด้วยแสงยังเป็นตัวยับยั้งด้วย: การปล่อยออกซิเจนและการดูดซับ CO 2 จะลดลงเมื่อความเข้มข้นของ O 2 ในอากาศเพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์นี้ได้รับการตั้งชื่อตามผู้ค้นพบ - เอฟเฟกต์ Warburg เอฟเฟกต์นี้มีอยู่ในพืช C 3 ทั้งหมด และเฉพาะในใบของ C 4 -พืชเท่านั้นที่ไม่สามารถตรวจพบได้ ตอนนี้เป็นที่ยอมรับอย่างแน่นหนาว่าธรรมชาติของเอฟเฟกต์ Warburg นั้นสัมพันธ์กับคุณสมบัติของออกซิเจนของเอนไซม์หลักของวัฏจักรคาลวิน RDF-carboxylase ด้วยออกซิเจนที่มีความเข้มข้นสูง การหายใจด้วยแสงจึงเริ่มต้นขึ้น เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าเมื่อความเข้มข้นของ O 2 ลดลงเหลือ 2-3% ฟอสโฟไกลโคเลตจะไม่ก่อตัวขึ้น และผลกระทบของวาร์เบิร์กก็หายไปเช่นกัน ดังนั้นปรากฏการณ์ทั้งสองนี้การรวมตัวของคุณสมบัติของ Oxygenase ของ RDF-carboxylase และการก่อตัวของไกลโคเลตตลอดจนการสังเคราะห์ด้วยแสงที่ลดลงเมื่อมี O2 จึงมีความเกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด

ปริมาณ O 2 ที่ต่ำมากหรือขาดหายไปโดยสิ้นเชิงรวมถึงการเพิ่มความเข้มข้นเป็น 25–30% ยับยั้งการสังเคราะห์ด้วยแสง สำหรับพืชส่วนใหญ่ ความเข้มข้นตามธรรมชาติของ O 2 ที่ลดลงเล็กน้อย (21%) จะกระตุ้นการสังเคราะห์ด้วยแสง

ผลของความชุ่มชื้นของเนื้อเยื่อ. ตามที่ระบุไว้แล้ว น้ำมีส่วนร่วมในระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงในฐานะผู้ให้ไฮโดรเจนเพื่อลด CO2 อย่างไรก็ตาม บทบาทของปัจจัยจำกัดการสังเคราะห์แสงไม่ได้เล่นโดยปริมาณน้ำขั้นต่ำ (ประมาณ 1% ของน้ำที่เข้ามา) แต่โดยน้ำที่เป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์และเป็นสื่อกลางสำหรับปฏิกิริยาทางชีวเคมีทั้งหมด เอนไซม์ของเฟสมืด นอกจากนี้ ระดับการเปิดปากใบยังขึ้นกับปริมาณน้ำในเซลล์ป้องกัน และสถานะ turgor ของพืชทั้งหมดจะกำหนดตำแหน่งของใบที่สัมพันธ์กับรังสีของดวงอาทิตย์ ปริมาณน้ำส่งผลทางอ้อมต่อการเปลี่ยนแปลงของอัตราการสะสมแป้งในสโตรมาของคลอโรพลาสต์และแม้กระทั่งการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและการจัดเรียงของไทลาคอยด์ในสโตรมา

การพึ่งพาความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงกับปริมาณน้ำในเนื้อเยื่อพืช รวมถึงการพึ่งพาอุณหภูมิ อธิบายโดยกราฟทรานสิชั่นที่มีสามจุดหลัก: ต่ำสุด สูงสุด และสูงสุด

ด้วยการคายน้ำ ไม่เพียงแต่ความเข้มข้นของการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเปลี่ยนแปลงไปเท่านั้น แต่ยังรวมถึงองค์ประกอบเชิงคุณภาพของผลิตภัณฑ์สังเคราะห์ด้วยแสง: มีการสังเคราะห์มาเลตน้อย ซูโครส และกรดอินทรีย์ เพิ่มเติม - กลูโคส ฟรุกโตสอะลานีนและกรดอะมิโนอื่น ๆ

นอกจากนี้ยังพบว่าเมื่อขาดน้ำ ABA ซึ่งเป็นตัวยับยั้งการเจริญเติบโตจะสะสมอยู่ในใบ

ความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์ตามกฎแล้วไม่ใช่ปัจจัยจำกัด อย่างไรก็ตาม ปริมาณของคลอโรฟิลล์สามารถลดลงได้ตามโรคต่างๆ (โรคราแป้ง สนิม โรคไวรัส) การขาดแร่ธาตุและอายุมากขึ้น (ในช่วงอายุปกติ) เมื่อใบเปลี่ยนเป็นสีเหลือง เรียกว่าเป็นคลอโรติก และปรากฏการณ์นี้เรียกว่าคลอโรซิส จุดคลอโรติกบนใบมักเป็นอาการของโรคหรือการขาดแร่ธาตุ

คลอโรซิสอาจเกิดจากการขาดแสงเนื่องจากแสงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับขั้นตอนสุดท้ายของการสังเคราะห์คลอโรฟิลล์

องค์ประกอบแร่สำหรับการสังเคราะห์คลอโรฟิลล์นั้น จำเป็นต้องมีธาตุแร่: เหล็ก แมกนีเซียม และไนโตรเจน (สององค์ประกอบสุดท้ายรวมอยู่ในโครงสร้าง) ดังนั้นจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสังเคราะห์ด้วยแสง โพแทสเซียมก็มีความสำคัญเช่นกัน

สำหรับการทำงานปกติของอุปกรณ์สังเคราะห์แสง พืชจะต้องได้รับ ปริมาณที่จำเป็น(เหมาะสมที่สุด) แร่ธาตุ แมกนีเซียมนอกจากจะเป็นส่วนหนึ่งของคลอโรฟิลล์แล้ว ยังเกี่ยวข้องกับการกระทำของคอนจูเกตโปรตีนในการสังเคราะห์เอทีพี ซึ่งส่งผลต่อกิจกรรมของปฏิกิริยาคาร์บอกซิเลชันและการลดลงของ NADP +

ธาตุเหล็กในรูปแบบรีดิวซ์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวเคมีของคลอโรฟิลล์และสารประกอบที่มีธาตุเหล็กของคลอโรพลาสต์ (ไซโตโครม, เฟอร์เรดอกซิน) การขาดธาตุเหล็กขัดขวางโฟโตฟอสโฟรีเลชั่นแบบไซคลิกและแบบไม่มีวัฏจักร การสังเคราะห์เม็ดสี และการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของคลอโรพลาสต์

แมงกานีสและคลอรีนมีส่วนในการโฟโตออกซิเดชันของน้ำ

ทองแดงเป็นส่วนหนึ่งของพลาสโตไซยานิน

การขาดไนโตรเจนส่งผลกระทบต่อไม่เพียงแค่การก่อตัวของระบบเม็ดสีและโครงสร้างคลอโรพลาสต์เท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อปริมาณและกิจกรรมของ RDP คาร์บอกซิเลสด้วย

เมื่อขาดฟอสฟอรัส ปฏิกิริยาโฟโตเคมีและความมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถูกรบกวน

โพแทสเซียมมีบทบาทหลายอย่างในการควบคุมไอออนิกของการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยขาดคลอโรพลาสต์โครงสร้างของกรานาถูกทำลายปากใบเปิดอย่างอ่อนในแสงและไม่ใกล้เพียงพอในความมืดระบบน้ำของใบไม้แย่ลง กล่าวคือ กระบวนการสังเคราะห์แสงทั้งหมดหยุดชะงัก

อายุของพืชหลังจากการสร้างไฟโตตรอนซึ่งเป็นไปได้ที่จะปลูกพืชภายใต้สภาวะควบคุมเท่านั้นจึงจะได้รับผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้ พบว่าในพืชทุกชนิดมีเฉพาะในต้นเท่านั้น วงจรชีวิตเมื่อมีการสร้างอุปกรณ์สังเคราะห์แสง ความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเพิ่มขึ้น ถึงค่าสูงสุดอย่างรวดเร็ว จากนั้นลดลงเล็กน้อยและเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น ในซีเรียล การสังเคราะห์ด้วยแสงจะมีความเข้มข้นสูงสุดในช่วงแตกกอ นี่คือคำอธิบายโดยข้อเท็จจริงที่ว่ากิจกรรมการสังเคราะห์แสงสูงสุดของใบไม้เกิดขึ้นพร้อมกับการสิ้นสุดของระยะเวลาของการก่อตัว จากนั้นความชราจะเริ่มขึ้นและการสังเคราะห์แสงจะลดลง

ความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงขึ้นอยู่กับโครงสร้างของคลอโรพลาสต์เป็นหลัก เมื่ออายุคลอโรพลาสต์ ไทลาคอยด์จะถูกทำลาย พิสูจน์โดยใช้ปฏิกิริยาของฮิลล์ ยิ่งแย่ลง ยิ่งคลอโรพลาสต์ ดังนั้นจึงแสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นไม่ได้ถูกกำหนดโดยปริมาณของคลอโรฟิลล์ แต่โดยโครงสร้างของคลอโรพลาสต์

ที่ เงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดความชื้นและธาตุอาหารไนโตรเจน การสังเคราะห์แสงที่ลดลงตามอายุจะเกิดขึ้นช้ากว่า เนื่องจากภายใต้สภาวะเหล่านี้ คลอโรพลาสต์จะมีอายุช้าลง

ปัจจัยทางพันธุกรรมกระบวนการสังเคราะห์แสงในระดับหนึ่งขึ้นอยู่กับการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตในพืช ความเข้มของการสังเคราะห์แสงนั้นแตกต่างกันในพืชที่มีกลุ่มระบบต่างกันและ รูปแบบชีวิต. ในสมุนไพร ความเข้มของการสังเคราะห์แสงจะสูงกว่าไม้ยืนต้น (ตารางที่ 2.5)

ความเข้มของการสังเคราะห์แสงขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ประการแรก เกี่ยวกับความยาวคลื่นของแสง กระบวนการนี้ดำเนินไปอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดภายใต้การกระทำของคลื่นของส่วนสีน้ำเงิน-ม่วงและสีแดงของสเปกตรัม นอกจากนี้ อัตราการสังเคราะห์แสงยังได้รับผลกระทบจากระดับการส่องสว่าง และจนถึงจุดหนึ่ง อัตราของกระบวนการเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของปริมาณแสง แต่โน้ตนั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับมันอีกต่อไป

อีกปัจจัยหนึ่งคือความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ ยิ่งสูงเท่าไร กระบวนการสังเคราะห์แสงก็จะยิ่งเข้มข้นขึ้นเท่านั้น ภายใต้สภาวะปกติ การขาดคาร์บอนไดออกไซด์เป็นปัจจัยจำกัดหลัก เนื่องจากใน อากาศในบรรยากาศมีเปอร์เซ็นต์เล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาวะเรือนกระจก สามารถขจัดความบกพร่องนี้ได้ ซึ่งจะส่งผลดีต่ออัตราการสังเคราะห์แสงและอัตราการเจริญเติบโตของพืช

ปัจจัยสำคัญที่ทำให้ความเข้มของการสังเคราะห์แสงคืออุณหภูมิ ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงทั้งหมดถูกเร่งโดยเอนไซม์ซึ่งช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมคือ 25-30 ° C ที่มากกว่า อุณหภูมิต่ำอัตราการทำงานของเอนไซม์ลดลงอย่างรวดเร็ว

น้ำ - ปัจจัยสำคัญส่งผลต่อการสังเคราะห์ด้วยแสง อย่างไรก็ตาม เป็นไปไม่ได้ที่จะหาปัจจัยนี้ เนื่องจากน้ำมีส่วนเกี่ยวข้องกับกระบวนการเมแทบอลิซึมอื่นๆ ที่เกิดขึ้นในเซลล์พืช

ความสำคัญของการสังเคราะห์ด้วยแสง. การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการพื้นฐานในธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต ขอบคุณเขาจากสารอนินทรีย์ - คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ - ด้วยการมีส่วนร่วมของพลังงาน แสงแดดพืชสีเขียวสังเคราะห์สารอินทรีย์ที่จำเป็นสำหรับชีวิตของทุกชีวิตบนโลก การสังเคราะห์เบื้องต้นของสารเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการดำเนินการตามกระบวนการดูดกลืนและการกระจายตัวในสิ่งมีชีวิตทั้งหมด

ผลิตภัณฑ์ของการสังเคราะห์ด้วยแสง - สารอินทรีย์ - ถูกใช้โดยสิ่งมีชีวิต:

• เพื่อสร้างเซลล์
• เป็นแหล่งพลังงานสำหรับกระบวนการชีวิต

มนุษย์ใช้สารที่พืชสร้างขึ้น:

• เป็นอาหาร (ผลไม้ เมล็ดพืช ฯลฯ);
• เป็นแหล่งพลังงาน (ถ่านหิน พีท ไม้);
• เป็นวัสดุก่อสร้าง

มนุษย์เป็นหนี้การดำรงอยู่ของการสังเคราะห์ด้วยแสง เชื้อเพลิงทั้งหมดบนโลกเป็นผลจากการสังเคราะห์ด้วยแสง การใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล เราได้รับพลังงานที่เก็บไว้จากการสังเคราะห์แสงโดยพืชโบราณที่มีอยู่ในยุคทางธรณีวิทยาในอดีต

พร้อมกับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ซึ่งเป็นผลพลอยได้ของการสังเคราะห์ด้วยแสงออกซิเจนถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งจำเป็นสำหรับการหายใจของสิ่งมีชีวิต หากไม่มีออกซิเจน ชีวิตบนโลกของเราก็เป็นไปไม่ได้ ปริมาณสำรองของมันถูกใช้ไปอย่างต่อเนื่องกับผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้, ออกซิเดชัน, การหายใจที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าหากไม่มีการสังเคราะห์แสง ปริมาณออกซิเจนทั้งหมดจะถูกใช้จนหมดภายใน 3,000 ปี ดังนั้นการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก

เป็นเวลาหลายศตวรรษที่นักชีววิทยาพยายามไขปริศนาของใบไม้สีเขียว เชื่อกันว่าพืชสร้างสารอาหารจากน้ำและแร่ธาตุมาเป็นเวลานาน ความเชื่อนี้เชื่อมโยงกับการทดลองของ Anna van Helmont นักวิจัยชาวดัตช์ ซึ่งดำเนินการในศตวรรษที่ 17 เขาปลูกต้นวิลโลว์ในอ่าง โดยวัดมวลของพืชได้อย่างแม่นยำ (2.3 กก.) และดินแห้ง (90.8 กก.) เป็นเวลาห้าปีที่เขารดน้ำต้นไม้เท่านั้นโดยไม่เติมดิน ผ่านไป 5 ปี มวลของต้นไม้เพิ่มขึ้น 74 กก. ในขณะที่มวลดินลดลงเพียง 0.06 กก. นักวิทยาศาสตร์สรุปว่าพืชสร้างสารทั้งหมดจากน้ำ ดังนั้นจึงมีการสร้างสารหนึ่งชนิดที่พืชดูดซับระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง

ความพยายามครั้งแรกในการกำหนดหน้าที่ของใบไม้สีเขียวในเชิงวิทยาศาสตร์นั้นเกิดขึ้นในปี 1667 โดยนักธรรมชาติวิทยาชาวอิตาลีชื่อ Marcello Malpigi เขาสังเกตว่าถ้าใบงอกแรกขาดจากต้นกล้าฟักทอง พืชก็หยุดพัฒนา ศึกษาโครงสร้างของพืช เขาตั้งสมมติฐาน: ภายใต้อิทธิพลของแสงแดด การเปลี่ยนแปลงบางอย่างเกิดขึ้นในใบของพืชและน้ำระเหย อย่างไรก็ตาม สมมติฐานเหล่านี้ถูกละเลยในขณะนั้น

หลังจากผ่านไป 100 ปี นักวิทยาศาสตร์ชาวสวิส Charles Bonnet ได้ทำการทดลองหลายครั้งโดยการวางใบพืชในน้ำและให้แสงแดดส่องถึง มีเพียงเขาเท่านั้นที่ทำข้อสรุปที่ไม่ถูกต้องโดยเชื่อว่าพืชไม่ได้มีส่วนร่วมในการก่อตัวของฟองสบู่

การค้นพบบทบาทของใบไม้สีเขียวเป็นของนักเคมีชาวอังกฤษ โจเซฟ พรีสลีย์ ในปี ค.ศ. 1772 ขณะศึกษาความสำคัญของอากาศสำหรับการเผาไหม้ของสารและการหายใจ เขาได้เริ่มการทดลองและพบว่าพืชปรับปรุงอากาศและทำให้เหมาะสำหรับการหายใจและการเผาไหม้ หลังจากการทดลองหลายครั้ง พรีสลีย์สังเกตเห็นว่าพืชปรับปรุงอากาศในที่มีแสง เขาเป็นคนแรกที่แนะนำบทบาทของแสงในชีวิตของพืช

ในปี ค.ศ. 1800 นักวิทยาศาสตร์ชาวสวิส Jean Senebier ได้อธิบายสาระสำคัญของกระบวนการนี้ทางวิทยาศาสตร์ (เมื่อถึงเวลานั้น Lavoisier ได้ค้นพบออกซิเจนและศึกษาคุณสมบัติของมันแล้ว): ใบพืชจะย่อยสลายคาร์บอนไดออกไซด์และปล่อยออกซิเจนภายใต้การกระทำของแสงแดดเท่านั้น

ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 สารสกัดแอลกอฮอล์ได้มาจากใบของพืชสีเขียว สารนี้เรียกว่าคลอโรฟิลล์

นักธรรมชาติวิทยาชาวเยอรมัน Robert Mayer ค้นพบว่าพืชดูดซับแสงแดดและเปลี่ยนเป็นพลังงาน พันธะเคมีสารอินทรีย์ (ปริมาณคาร์บอนที่เก็บไว้ในพืชในรูปแบบของสารอินทรีย์โดยตรงขึ้นอยู่กับปริมาณของแสงที่ตกบนพืช)

Kliment Arkadyevich Timiryazev นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย ศึกษาอิทธิพลของสเปกตรัมแสงแดดในส่วนต่างๆ ในกระบวนการสังเคราะห์แสง เขาสามารถพิสูจน์ได้ว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงดำเนินไปอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดในรังสีแดง และเพื่อพิสูจน์ว่าความเข้มข้นของกระบวนการนี้สอดคล้องกับการดูดกลืนแสงโดยคลอโรฟิลล์

เค.เอ. Timiryazev เน้นว่าด้วยการดูดซึมคาร์บอน พืชยังดูดกลืนแสงแดด โดยแปลงพลังงานเป็นพลังงานของสารอินทรีย์

บทความนี้เผยแพร่โดยได้รับการสนับสนุนจาก "Sampad Computer Courses" บริษัท "Computer Courses Sampad" เสนอให้ลงทะเบียนหลักสูตรเกี่ยวกับการสร้างร้านค้าออนไลน์ในโนโวซีบีสค์ ครูที่มีประสบการณ์ของ บริษัท จะจัดฝึกอบรมการเขียนโปรแกรม PHP ในเวลาที่สั้นที่สุดซึ่งจะช่วยให้คุณสามารถสร้างไซต์ที่มีความซับซ้อนได้ เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับหลักสูตรที่เปิดสอน อ่านบทวิจารณ์ของลูกค้า ขอโทรกลับและสมัคร ใบสมัครออนไลน์คุณสามารถสมัครฝึกอบรมได้จากเว็บไซต์อย่างเป็นทางการของ บริษัท Sampad Computer Courses ซึ่งตั้งอยู่ที่ http://pc-nsk.ru/

ใบไม้สีเขียวเป็นแหล่งกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกของเรา ถ้าไม่ใช่เพราะพืชสีเขียว โลกก็จะไม่มีทั้งสัตว์และมนุษย์ ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง พืชทำหน้าที่เป็นแหล่งอาหารสำหรับอาณาจักรสัตว์ทั้งหมด

คนๆ หนึ่งใช้พลังงานไม่เพียงแต่จากแสงอาทิตย์ที่ตกลงมาบนพื้นโลกเท่านั้น แต่ยังใช้พลังงานที่ตกลงมาเมื่อหลายสิบและหลายร้อยล้านปีก่อนด้วย ท้ายที่สุด ถ่านหิน น้ำมัน และพีทเป็นซากพืชและสัตว์ที่มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีซึ่งอาศัยอยู่ในยุคอันห่างไกลเหล่านั้น

ในทศวรรษที่ผ่านมา ความสนใจของผู้เชี่ยวชาญชั้นนำในสาขาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติหลายแขนงถูกตรึงไว้ที่ปัญหาการสังเคราะห์ด้วยแสง แง่มุมต่างๆ ของมันกำลังได้รับการศึกษาอย่างครอบคลุมและลึกซึ้งในห้องปฏิบัติการหลายแห่งทั่วโลก ความสนใจถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นพื้นฐานของการแลกเปลี่ยนพลังงานของชีวมณฑลทั้งหมด

ความเข้มของการสังเคราะห์แสงขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ความเข้มของแสง ซึ่งจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์แสงอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดนั้นแตกต่างกันไปตามพืชแต่ละชนิด ในพืชที่ทนต่อแสงแดด กิจกรรมสูงสุดของการสังเคราะห์ด้วยแสงอยู่ที่ประมาณครึ่งหนึ่งของแสงแดดเต็มที่ และในพืชที่ชอบแสง - เกือบเมื่อได้รับแสงแดดเต็มที่

พืชที่ทนต่อร่มเงาหลายชนิดไม่พัฒนาพาเรงคิมา (เสา) พาเรงคิมาในใบและมีเพียงรูพรุนเท่านั้น (ลิลลี่แห่งหุบเขากีบ) นอกจากนี้พืชเหล่านี้ยังมีใบที่ใหญ่กว่าและคลอโรพลาสต์ที่ใหญ่กว่า

ยังส่งผลต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง อุณหภูมิ สิ่งแวดล้อม . ความเข้มของการสังเคราะห์แสงสูงสุดจะสังเกตได้ที่อุณหภูมิ 20–28 °C เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นอีก ความเข้มของการสังเคราะห์แสงจะลดลง และความเข้มของการหายใจเพิ่มขึ้น เมื่ออัตราการสังเคราะห์แสงและการหายใจตรงกัน พวกเขาพูดถึง จุดชดเชย.

จุดชดเชยจะเปลี่ยนไปตามความเข้มของแสง การขึ้นและลงของอุณหภูมิ ตัวอย่างเช่นในสาหร่ายสีน้ำตาลที่ทนความเย็นได้นั้นจะมีอุณหภูมิประมาณ 10 ° C ประการแรก คลอโรพลาสต์ส่งผลต่ออุณหภูมิ ซึ่งโครงสร้างจะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ ซึ่งมองเห็นได้ชัดเจนในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

มันสำคัญมากสำหรับการสังเคราะห์แสง ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ ในอากาศรอบ ๆ โรงงาน ความเข้มข้นเฉลี่ยของคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศคือ 0.03% (โดยปริมาตร) ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่ลดลงส่งผลเสียต่อผลผลิต และการเพิ่มขึ้น เช่น 0.04% สามารถเพิ่มผลผลิตได้เกือบ 2 เท่า ความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญยิ่งขึ้นเป็นอันตรายต่อพืชหลายชนิด ตัวอย่างเช่น ที่ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 0.1% ต้นมะเขือเทศป่วย ใบของพวกมันเริ่มม้วนงอ ในโรงเรือนและโรงเรือน คุณสามารถเพิ่มปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ได้โดยการปล่อยออกจากถังพิเศษหรือปล่อยให้คาร์บอนไดออกไซด์แห้งระเหยไป

แสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน ยังส่งผลต่อความเข้มของการสังเคราะห์แสงในรูปแบบต่างๆ เป็นครั้งแรกที่นักฟิสิกส์ W. Daubeny ได้ศึกษาความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงในรังสีต่างๆ ของสเปกตรัม ซึ่งแสดงในปี 1836 ว่าอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงในใบไม้สีเขียวขึ้นอยู่กับธรรมชาติของรังสี ข้อผิดพลาดตามระเบียบวิธีระหว่างการทดลองทำให้เขาได้ข้อสรุปที่ไม่ถูกต้อง นักวิทยาศาสตร์ได้วางส่วนของยอด elodea ไว้ในหลอดทดลองโดยตัดน้ำออก ให้แสงหลอดทดลองโดยการส่งผ่านแสงแดดผ่านแก้วสีหรือสารละลายสี และพิจารณาความเข้มของการสังเคราะห์แสงด้วยจำนวนฟองออกซิเจนที่หลุดออกจากบาดแผล พื้นผิวต่อหน่วยเวลา Daubeny ได้ข้อสรุปว่าความเข้มของการสังเคราะห์แสงเป็นสัดส่วนกับความสว่างของแสง และรังสีที่สว่างที่สุดในขณะนั้นถือเป็นสีเหลือง จอห์น เดรเปอร์ (ค.ศ. 1811-1882) ผู้ศึกษาความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงในลำแสงต่างๆ ของสเปกตรัมที่ปล่อยออกมาจากสเปกโตรสโคป ยึดมั่นในมุมมองเดียวกัน

บทบาทของคลอโรฟิลล์ในกระบวนการสังเคราะห์แสงได้รับการพิสูจน์โดยนักพฤกษศาสตร์ชาวรัสเซียและนักสรีรวิทยาพืช K.A. ทิมิริยาเซฟ ได้ใช้เวลาในปี พ.ศ. 2414-2418 จากการทดลองหลายครั้ง เขาพบว่าพืชสีเขียวดูดซับรังสีของส่วนสีแดงและสีน้ำเงินของสเปกตรัมสุริยะได้มากที่สุด ไม่ใช่สีเหลืองอย่างที่คิดไว้ก่อนหน้าเขา การดูดซับส่วนสีแดงและสีน้ำเงินของสเปกตรัม คลอโรฟิลล์สะท้อนรังสีสีเขียว ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ปรากฏเป็นสีเขียว

จากข้อมูลเหล่านี้ นักสรีรวิทยาพืชชาวเยอรมัน Theodor Wilhelm Engelmann ในปี 1883 ได้พัฒนาวิธีแบคทีเรียเพื่อศึกษาการดูดซึมของคาร์บอนไดออกไซด์โดยพืช

เขาแนะนำว่าถ้าคุณวางเซลล์ของพืชสีเขียวร่วมกับแบคทีเรียแอโรบิกในหยดน้ำและให้แสงสว่างกับพวกมันด้วยรังสีที่มีสีต่างกัน แบคทีเรียก็ควรมีสมาธิในส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ที่มีการสลายตัวของคาร์บอนไดออกไซด์มากที่สุดและออกซิเจน การเผยแพร่. เพื่อทดสอบสิ่งนี้ Engelman ได้ปรับปรุงกล้องจุลทรรศน์แสงโดยการติดตั้งปริซึมเหนือกระจกซึ่งสลายแสงแดดเป็นส่วนประกอบที่แยกจากกันของสเปกตรัม ในฐานะที่เป็นพืชสีเขียว Engelman ใช้สาหร่ายสีเขียว Spirogyra ซึ่งเซลล์ขนาดใหญ่ประกอบด้วย chromatophores เกลียวยาว

หลังจากวางสาหร่ายลงในหยดน้ำบนสไลด์แก้ว Engelman ได้แนะนำแบคทีเรียแอโรบิกที่นั่นหลังจากนั้นเขาก็ตรวจสอบการเตรียมการด้วยกล้องจุลทรรศน์ ปรากฎว่าหากไม่มีปริซึม การเตรียมการที่เตรียมไว้ก็สว่างไสวด้วยแสงสีขาว และแบคทีเรียก็กระจายไปทั่วทั้งพื้นที่ของสาหร่ายอย่างเท่าเทียมกัน ในที่ที่มีปริซึม ลำแสงที่สะท้อนจากกระจกจะหักเห ส่องบริเวณสาหร่ายใต้กล้องจุลทรรศน์ด้วยแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน หลังจากนั้นไม่กี่นาที แบคทีเรียก็จะจับกลุ่มอยู่ที่บริเวณที่สว่างด้วยแสงสีแดงและสีน้ำเงิน จากสิ่งนี้ Engelman สรุปว่าการสลายตัวของคาร์บอนไดออกไซด์ (และด้วยเหตุนี้การปล่อยออกซิเจน) ในพืชสีเขียวนั้นสังเกตได้เพิ่มเติมจากรังสีสีหลัก (เช่นสีเขียว) - สีแดงและสีน้ำเงิน

ข้อมูลที่ได้รับเมื่อ อุปกรณ์ที่ทันสมัยยืนยันผลลัพธ์ที่ได้รับจาก Engelman อย่างเต็มที่เมื่อ 120 กว่าปีที่แล้ว

พลังงานแสงที่คลอโรฟิลล์ดูดซับนั้นมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาของการสังเคราะห์แสงในระยะที่หนึ่งและสอง ปฏิกิริยาของระยะที่สามนั้นมืด เกิดขึ้นโดยปราศจากการมีส่วนร่วมของแสง การวัดแสดงให้เห็นว่ากระบวนการลดโมเลกุลออกซิเจนหนึ่งโมเลกุลต้องใช้พลังงานแสงอย่างน้อยแปดควอนตา ดังนั้นผลผลิตควอนตัมสูงสุดของการสังเคราะห์ด้วยแสงคือ จำนวนโมเลกุลออกซิเจนที่สอดคล้องกับพลังงานแสงหนึ่งควอนตัมที่พืชดูดซับคือ 1/8 หรือ 12.5%

R. Emerson และเพื่อนร่วมงานได้กำหนดผลผลิตควอนตัมของการสังเคราะห์ด้วยแสงเมื่อพืชได้รับแสงสว่างด้วยแสงสีเดียวที่มีความยาวคลื่นต่างๆ พบว่าผลผลิตยังคงที่ 12% ในสเปกตรัมที่มองเห็นได้เกือบทั้งหมด แต่ลดลงอย่างรวดเร็วใกล้กับบริเวณสีแดงไกล พืชสีเขียวที่ลดลงนี้เริ่มต้นที่ความยาวคลื่น 680 นาโนเมตร ที่ความยาวมากกว่า 660 นาโนเมตร มีเพียงคลอโรฟิลล์เท่านั้นที่ดูดซับแสง เอ; คลอโรฟิลล์ ขมีการดูดกลืนแสงสูงสุดที่ 650 นาโนเมตร และที่ 680 นาโนเมตรแทบไม่ดูดซับแสง ที่ความยาวคลื่นมากกว่า 680 นาโนเมตร ผลผลิตควอนตัมของการสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถเพิ่มขึ้นเป็น มูลค่าสูงสุด 12% โดยมีเงื่อนไขว่าโรงงานจะส่องสว่างพร้อมกันด้วยแสงที่มีความยาวคลื่น 650 นาโนเมตร กล่าวอีกนัยหนึ่งถ้าแสงดูดซับโดยคลอโรฟิลล์ เอเสริมด้วยแสงที่ดูดซับโดยคลอโรฟิลล์ ขจากนั้นผลผลิตควอนตัมของการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถึงค่าปกติ

การเพิ่มความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงในระหว่างการให้แสงพร้อมกันของพืชด้วยแสงสีเดียวสองลำที่มีความยาวคลื่นต่างกัน เมื่อเปรียบเทียบกับความเข้มที่สังเกตได้ภายใต้แสงที่แยกจากกันโดยใช้ลำแสงเดียวกันเรียกว่า เอเมอร์สันเอฟเฟค. ทดลองผสมแสงสีแดงไกลและแสงอื่นๆ เข้าด้วยกัน สั้นคลื่นเหนือสาหร่ายสีเขียว แดง น้ำเงิน-เขียว และน้ำตาล แสดงให้เห็นว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเพิ่มขึ้นมากที่สุดหากลำที่สองที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าถูกดูดซับโดยเม็ดสีเสริม

ในพืชสีเขียว เม็ดสีเสริมดังกล่าวคือแคโรทีนอยด์และคลอโรฟิลล์ ขในสาหร่ายสีแดง - แคโรทีนอยด์และไฟโคอีริทริน ในสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน - แคโรทีนอยด์และไฟโคไซยานิน ในสาหร่ายสีน้ำตาล - แคโรทีนอยด์และฟูโคแซนธิน

การศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงนำไปสู่ข้อสรุปว่าเม็ดสีเสริมถ่ายโอนจาก 80 เป็น 100% ของพลังงานแสงที่พวกมันดูดซับไปยังคลอโรฟิลล์ เอ. ดังนั้น คลอโรฟิลล์ เอสะสมพลังงานแสงที่เซลล์พืชดูดซับ แล้วใช้ในปฏิกิริยาเคมีเชิงแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง

ภายหลังพบว่าคลอโรฟิลล์ เอมีอยู่ในเซลล์ที่มีชีวิตในรูปแบบของรูปแบบที่มีสเปกตรัมการดูดกลืนแสงต่างกันและหน้าที่ทางเคมีของแสงต่างกัน รูปแบบหนึ่งของคลอโรฟิลล์ เอซึ่งการดูดซึมสูงสุดสอดคล้องกับความยาวคลื่น 700 นาโนเมตรอยู่ในระบบเม็ดสีที่เรียกว่า ระบบภาพ I, รูปแบบที่สองของคลอโรฟิลล์ เอด้วยการดูดซึมสูงสุด 680 นาโนเมตรเป็นของโฟโตซิสเต็ม II

ดังนั้นจึงพบระบบเม็ดสีที่ไวต่อแสงในพืช ซึ่งดูดซับแสงได้มากเป็นพิเศษในบริเวณสีแดงของสเปกตรัม มันเริ่มทำงานแม้ในที่แสงน้อย นอกจากนี้ยังมีอีกชื่อหนึ่งคือ ระบบการกำกับดูแลซึ่งคัดเลือกดูดซับและใช้ในการสังเคราะห์แสง สีฟ้า. ระบบนี้ทำงานในที่แสงจ้าเพียงพอ

นอกจากนี้ยังมีการพิสูจน์แล้วว่าอุปกรณ์สังเคราะห์แสงของพืชบางชนิดใช้แสงสีแดงเป็นส่วนใหญ่ในการสังเคราะห์แสง ในขณะที่บางชนิดใช้แสงสีน้ำเงิน

คุณสามารถใช้วิธีการนับฟองออกซิเจนเพื่อกำหนดความเข้มของการสังเคราะห์แสงของพืชน้ำ ในแสง กระบวนการสังเคราะห์แสงเกิดขึ้นในใบ ซึ่งเป็นผลมาจากออกซิเจน ซึ่งสะสมอยู่ในช่องว่างระหว่างเซลล์ เมื่อตัดก้าน ก๊าซส่วนเกินจะเริ่มถูกปล่อยออกมาจากพื้นผิวที่ถูกตัดในรูปแบบของการไหลอย่างต่อเนื่องของฟองอากาศ ซึ่งอัตราการก่อตัวขึ้นอยู่กับความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสง วิธีนี้ไม่ถูกต้องนัก แต่มันง่ายและให้ภาพของการพึ่งพากระบวนการสังเคราะห์แสงในสภาวะภายนอก

ประสบการณ์ที่ 1 การพึ่งพาผลผลิตการสังเคราะห์ด้วยแสงกับความเข้มของแสง

วัสดุและอุปกรณ์: เอโลเดีย; สารละลายน้ำของ NaHCO 3 , (NH 4) 2 CO 3 หรือน้ำแร่; ตกลง น้ำประปา; ก้านแก้ว; กระทู้; กรรไกร; หลอดไฟฟ้า 200 วัตต์; นาฬิกา; เครื่องวัดอุณหภูมิ

1. สำหรับการทดลอง ได้เลือกยอดแข็งแรงของอีโลเดียสีเขียวเข้มยาวประมาณ 8 ซม. และมีปลายไม่บุบสลาย พวกเขาถูกตัดใต้น้ำผูกด้วยด้ายกับแกนแก้วและคว่ำลงในแก้วน้ำที่อุณหภูมิห้อง (อุณหภูมิของน้ำควรคงที่)

2. สำหรับการทดลอง เราได้นำน้ำประปาที่ตกตะกอนที่เสริมด้วย CO 2 โดยเติม NaHCO 3 หรือ (NH 4) 2 CO 3 หรือ น้ำแร่และนำแก้วที่มีพืชน้ำมาเปิดแสงจ้า เราสังเกตการปรากฏตัวของฟองอากาศจากการตัดต้นไม้

3. เมื่อการไหลของฟองสบู่สม่ำเสมอ จะนับจำนวนฟองที่ปล่อยออกมาใน 1 นาที การนับดำเนินการ 3 ครั้งโดยแบ่งเป็น 1 นาที ข้อมูลถูกบันทึกในตารางและกำหนดผลลัพธ์โดยเฉลี่ย

4. นำแก้วที่มีต้นไม้ออกจากแหล่งกำเนิดแสงประมาณ 50-60 ซม. และทำตามขั้นตอนที่ระบุในวรรค 3 ซ้ำ

5. เปรียบเทียบผลการทดลองและสรุปผลเกี่ยวกับความเข้มของการสังเคราะห์แสงที่แตกต่างกันในแสงจ้าและแสงน้อย

ผลการทดลองแสดงไว้ในตารางที่ 1

บทสรุป:ที่ความเข้มแสงที่ใช้ ความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มของแสงที่เพิ่มขึ้น กล่าวคือ ยิ่งแสงมาก การสังเคราะห์แสงก็จะยิ่งดีขึ้น

ตารางที่ 1. การพึ่งพาการสังเคราะห์ด้วยแสงกับความเข้มของแสง

ประสบการณ์ที่ 2 การพึ่งพาผลผลิตของการสังเคราะห์ด้วยแสงกับองค์ประกอบสเปกตรัมของแสง

วัสดุและอุปกรณ์: เอโลเดีย; ชุดฟิลเตอร์แสง (ฟ้า, ส้ม, เขียว); เหยือกปากกว้างสูงเจ็ดใบ น้ำประปาชำระแล้ว; กรรไกร; หลอดไฟฟ้า 200 วัตต์; นาฬิกา; เครื่องวัดอุณหภูมิ; หลอดทดลอง.

1. หลอดทดลองถูกเติมลงใน 2/3 ของปริมาตรด้วยน้ำประปาที่ตกตะกอนแล้ววางลงในนั้น พืชน้ำจากบนลงล่าง ก้านถูกตัดใต้น้ำ

2. วางแผ่นกรองแสงสีฟ้า (ทรงกลม) ไว้ในขวดทรงสูงแบบปากกว้าง ใส่หลอดทดลองที่มีต้นไม้อยู่ใต้แผ่นกรอง และขวดโหลถูกแสงจ้าตกลงมาบนต้นไม้โดยผ่านแผ่นกรองแสง . เราสังเกตลักษณะฟองอากาศจากการตัดก้านต้นพืช

3. เมื่อการไหลของฟองสบู่สม่ำเสมอ จะนับจำนวนฟองที่ปล่อยออกมาใน 1 นาที การคำนวณดำเนินการ 3 ครั้งโดยแบ่งเป็น 1 นาที กำหนดผลลัพธ์เฉลี่ย ข้อมูลถูกป้อนลงในตาราง

4. ตัวกรองแสงสีน้ำเงินถูกแทนที่ด้วยตัวกรองสีแดง และทำตามขั้นตอนที่ระบุในย่อหน้าที่ 3 ซ้ำ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าระยะห่างจากแหล่งกำเนิดแสงและอุณหภูมิของน้ำคงที่

5. เปรียบเทียบผลการทดลองและได้ข้อสรุปเกี่ยวกับการพึ่งพาความเข้มของการสังเคราะห์แสงต่อองค์ประกอบสเปกตรัมของแสง

ผลการทดลองแสดงไว้ในตารางที่ 2

บทสรุป:กระบวนการสังเคราะห์แสงในแสงสีส้มนั้นเข้มข้นมาก ในสีน้ำเงินจะช้าลง และในสีเขียวจะไม่หายไป

ตารางที่ 2 การพึ่งพาผลผลิตของการสังเคราะห์ด้วยแสงในองค์ประกอบสเปกตรัมของแสง

ประสบการณ์จำนวน	กรองแสง	มิติแรก	มิติที่สอง	มิติที่สาม	หมายถึง
	ส้ม

ประสบการณ์ที่ 3 การพึ่งพาความเข้มของการสังเคราะห์แสงกับอุณหภูมิ

วัสดุและอุปกรณ์: เอโลเดีย; โถปากกว้างสูงสามใบ น้ำประปาชำระแล้ว; กรรไกร; หลอดทดลอง; หลอดไฟฟ้า 200 วัตต์; นาฬิกา; เครื่องวัดอุณหภูมิ

1. หลอดทดลอง 2/3 เต็มไปด้วยน้ำประปาที่ตกตะกอนและวางพืชน้ำไว้ในนั้นโดยให้ส่วนบนลงล่าง ก้านถูกตัดใต้น้ำ

2. น้ำประปาที่ตกตะกอนที่อุณหภูมิต่างกัน (ตั้งแต่ 14°C ถึง 45°C) ถูกเทลงในขวดปากกว้างสามใบ ใส่หลอดทดลองที่มีพืชลงในขวดที่มีน้ำอุณหภูมิปานกลาง (เช่น 25°C) และ อุปกรณ์ถูกแสงจ้า เราสังเกตลักษณะฟองอากาศจากการตัดก้านต้นพืช

3. หลังจาก 5 นาที จะนับจำนวนฟองที่ปล่อยออกมาใน 1 นาที การคำนวณดำเนินการ 3 ครั้งโดยแบ่งเป็น 1 นาที กำหนดผลลัพธ์เฉลี่ย ข้อมูลถูกป้อนลงในตาราง

4. หลอดทดลองที่มีพืชถูกย้ายไปยังขวดโหลที่มีน้ำที่มีอุณหภูมิต่างกัน และทำซ้ำขั้นตอนที่ระบุไว้ในวรรค 3 เพื่อให้แน่ใจว่าระยะห่างจากแหล่งกำเนิดแสงและอุณหภูมิของน้ำยังคงที่

5. เปรียบเทียบผลการทดลองและได้ข้อสรุปเป็นลายลักษณ์อักษรเกี่ยวกับผลกระทบของอุณหภูมิต่อความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสง

ผลการทดลองแสดงไว้ในตารางที่ 3

บทสรุป:ในช่วงอุณหภูมิที่ศึกษา ความเข้มของการสังเคราะห์แสงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ยิ่งสูง การสังเคราะห์แสงก็จะยิ่งดีขึ้น

ตารางที่ 3 การพึ่งพาอุณหภูมิของการสังเคราะห์ด้วยแสง

จากการศึกษาของเรา เราได้ข้อสรุปดังต่อไปนี้

1. ระบบเม็ดสี photoactive ดูดซับแสงอย่างมากโดยเฉพาะในบริเวณสีแดงของสเปกตรัม คลอโรฟิลล์ดูดซับรังสีสีน้ำเงินได้ค่อนข้างดีและมีสีเขียวน้อยมาก ซึ่งอธิบายสีเขียวของพืชได้

2. การทดลองของเรากับสาขาของอีโลเดียพิสูจน์ได้อย่างน่าเชื่อถือว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงจะสังเกตเห็นความเข้มสูงสุดเมื่อส่องสว่างด้วยแสงสีแดง

3. อัตราการสังเคราะห์แสงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ

4. การสังเคราะห์ด้วยแสงขึ้นอยู่กับความเข้มของแสง ยิ่งแสงมาก การสังเคราะห์แสงก็จะยิ่งดีขึ้น

ผลงานดังกล่าวอาจมีความสำคัญในทางปฏิบัติ ในโรงเรือนที่มีแสงประดิษฐ์ คุณสามารถเพิ่มผลผลิตได้โดยการเลือกองค์ประกอบสเปกตรัมของแสง ที่สถาบัน Agrophysical Institute ใน Leningrad ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 ในห้องปฏิบัติการของ B.S. Moshkov โดยใช้โหมดแสงพิเศษได้รับ 6 พืชมะเขือเทศต่อปี (180 กก. / ม. 2)

พืชต้องการแสงจากทุกสี อย่างไร เมื่อใด ในลำดับและสัดส่วนใดในการจัดหาพลังงานการแผ่รังสีเป็นวิทยาศาสตร์ทั้งหมด โอกาสสำหรับวัฒนธรรมแสงนั้นยอดเยี่ยมมาก จากการทดลองในห้องปฏิบัติการ มันสามารถกลายเป็นการผลิตพืชผัก พืชสีเขียว ไม้ประดับ และพืชสมุนไพรตลอดทั้งปีของอุตสาหกรรม

วรรณกรรม

1. Genkel P.A.สรีรวิทยาของพืช: Proc. เบี้ยเลี้ยงสำหรับหลักสูตรเสริมสำหรับเกรด 9 - ม : ครุศาสตร์ 2528 - 175 น. ป่วย
2. Kretovich V.L.ชีวเคมีของพืช: ตำราชีวเคมี คณะของมหาวิทยาลัย – ม.: บัณฑิตวิทยาลัย, 1980. - 445 น. ป่วย
3. Raven P. , Evert R. , Eichhorn S.พฤกษศาสตร์สมัยใหม่: ใน 2 เล่ม: ต่อ. จากอังกฤษ. - M.: Mir, 1990. - 344 p., ill.
4. Salamatova T.S.สรีรวิทยาของเซลล์พืช: กวดวิชา. - L.: Publishing House of Leningrad University, 1983. - 232 p.
5. เทย์เลอร์ ดี., กรีน เอ็น., สเตาท์ ดับเบิลยู.ชีววิทยา: ใน 3 เล่ม: ต่อ. จากภาษาอังกฤษ / เอ็ด R. Sopera - M.: Mir, 2006. - 454 p., ป่วย
6. http://sc.nios.ru (ภาพวาดและไดอะแกรม)

จากปัจจัยทั้งหมดที่ส่งผลต่อกระบวนการสังเคราะห์แสงพร้อมๆ กัน จำกัดจะเป็นคนที่ใกล้เคียงกับระดับต่ำสุด ติดตั้งแล้ว แบล็กแมนในปี ค.ศ. 1905. ปัจจัยที่แตกต่างกันสามารถจำกัดได้ แต่หนึ่งในนั้นคือปัจจัยหลัก

1. ในที่แสงน้อย อัตราการสังเคราะห์แสงจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มของแสง แสงสว่างเป็นปัจจัยจำกัดในสภาพแสงน้อย ที่ความเข้มแสงสูง คลอโรฟิลล์เปลี่ยนสีและการสังเคราะห์แสงช้าลง ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าวในธรรมชาติพืชมักจะได้รับการปกป้อง (หนังกำพร้าหนา, ใบมีขน, เกล็ด)

1. ปฏิกิริยาที่มืดของการสังเคราะห์ด้วยแสงต้องการ คาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งรวมอยู่ในอินทรียวัตถุเป็นปัจจัยจำกัดในด้านนี้ ความเข้มข้นของ CO 2 ในบรรยากาศแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.03-0.04% แต่ถ้าคุณเพิ่มขึ้น คุณสามารถเพิ่มอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ พืชเรือนกระจกบางชนิดในปัจจุบันมีปริมาณ CO 2 เพิ่มขึ้น
2. ปัจจัยอุณหภูมิ. ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงที่มืดและแสงบางส่วนถูกควบคุมโดยเอนไซม์ และการกระทำของพวกมันขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ อุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับพืชในเขตอบอุ่นคือ 25 °C เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น 10 °C (สูงสุด 35 °C) แต่ละครั้ง อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า แต่เนื่องจากอิทธิพลของปัจจัยอื่นๆ หลายประการ พืชจะเติบโตได้ดีขึ้นที่อุณหภูมิ 25 °C
3. น้ำ- แหล่งที่มาของการสังเคราะห์ด้วยแสง การขาดน้ำส่งผลกระทบต่อกระบวนการหลายอย่างในเซลล์ แต่ถึงแม้การเหี่ยวแห้งชั่วคราวก็นำไปสู่การสูญเสียพืชผลอย่างร้ายแรง เหตุผล: เมื่อเหี่ยวเฉา ปากใบของพืชจะปิด และขัดขวางไม่ให้ CO 2 เข้าถึงการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ฟรี ด้วยการขาดน้ำในใบของพืชบางชนิดจึงสะสม กรดแอบไซซิก. เป็นฮอร์โมนพืช - สารยับยั้งการเจริญเติบโต ในห้องปฏิบัติการจะใช้เพื่อศึกษาการยับยั้งกระบวนการเจริญเติบโต
4. ความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์. ปริมาณคลอโรฟิลล์สามารถลดลงได้ด้วยโรคราแป้ง สนิม โรคไวรัส การขาดแร่ธาตุ และอายุ (เมื่ออายุมากขึ้น) เมื่อใบไม้เปลี่ยนเป็นสีเหลือง ปรากฏการณ์คลอโรติกหรือคลอโรซิส. สาเหตุอาจเป็นเพราะขาดแร่ธาตุ สำหรับการสังเคราะห์คลอโรฟิลล์จำเป็นต้องมี Fe, Mg, N และ K
5. ออกซิเจน. ความเข้มข้นของออกซิเจนในบรรยากาศสูง (21%) ยับยั้งการสังเคราะห์ด้วยแสง ออกซิเจนแข่งขันกับคาร์บอนไดออกไซด์ในบริเวณที่ทำงานของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการตรึง CO 2 ซึ่งจะช่วยลดอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง
6. สารยับยั้งจำเพาะ. วิธีที่ดีที่สุดการฆ่าพืชคือการยับยั้งการสังเคราะห์ด้วยแสง ในการทำเช่นนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาสารยับยั้ง - สารกำจัดวัชพืช- ไดออกซิน ตัวอย่างเช่น: DHMM - ไดคลอโรฟีนิลไดเมทิลยูเรีย- ยับยั้งปฏิกิริยาแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง ใช้สำเร็จในการศึกษาปฏิกิริยาแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง
7. มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม. ก๊าซที่มีแหล่งกำเนิดทางอุตสาหกรรม โอโซน และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ แม้จะอยู่ในความเข้มข้นเพียงเล็กน้อย ก็สร้างความเสียหายอย่างรุนแรงต่อใบของพืชหลายชนิด ถึง แก๊สเปรี้ยวไลเคนมีความอ่อนไหวมาก จึงมีวิธีการ บ่งชี้ไลเคน– การกำหนดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมโดยไลเคน เขม่าอุดตันปากใบและลดความโปร่งใสของหนังกำพร้าใบ ซึ่งลดอัตราการสังเคราะห์แสง

6. ปัจจัยชีวิตพืช ความร้อน แสง อากาศ น้ำพืชตลอดชีวิตมีปฏิสัมพันธ์กับ สภาพแวดล้อมภายนอก. ความต้องการของพืชสำหรับปัจจัยชีวิตถูกกำหนดโดยพันธุกรรมของพืช และไม่เพียงแต่สำหรับพืชแต่ละชนิดเท่านั้น แต่สำหรับพืชผลแต่ละชนิดด้วย นั่นคือเหตุผลที่ความรู้เชิงลึกเกี่ยวกับข้อกำหนดเหล่านี้ทำให้สามารถสร้างโครงสร้างของพื้นที่หว่านการหมุนเวียนของพืชผลการจัดวางได้อย่างถูกต้อง การปลูกพืชหมุนเวียน.
สำหรับชีวิตปกติ พืชต้องการแสง ความร้อน น้ำ สารอาหาร รวมทั้งคาร์บอนไดออกไซด์และอากาศ
แหล่งกำเนิดแสงหลักสำหรับพืชคือการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ แม้ว่าแหล่งที่มานี้จะอยู่เหนืออิทธิพลของมนุษย์ แต่ระดับการใช้พลังงานแสงของดวงอาทิตย์ในการสังเคราะห์ด้วยแสงนั้นขึ้นอยู่กับระดับของเทคโนโลยีการเกษตร: วิธีการหว่านเมล็ด (แถวที่พุ่งจากเหนือไปใต้หรือจากตะวันออกไปตะวันตก) อัตราการเพาะที่แตกต่างกัน การไถพรวน ฯลฯ .
การทำให้พืชบางลงทันเวลาและการทำลายวัชพืชช่วยปรับปรุงการส่องสว่างของพืช
ความร้อนในชีวิตพืชประกอบกับแสงเป็นปัจจัยหลักในการดำรงชีวิตของพืชและ เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับกระบวนการทางชีววิทยา เคมี และกายภาพในดิน พืชแต่ละต้นในระยะและขั้นตอนต่างๆ ของการพัฒนาทำให้เกิดความต้องการความร้อนที่แน่นอน แต่ไม่เท่ากัน การศึกษานี้เป็นหนึ่งในงานของสรีรวิทยาของพืชและการเกษตรทางวิทยาศาสตร์ ความร้อนในชีวิตของพืชส่งผลต่ออัตราการพัฒนาในแต่ละระยะของการเจริญเติบโต งานเกษตรกรรมยังรวมถึงการศึกษาระบอบความร้อนของดินและวิธีการควบคุม
น้ำในชีวิตพืชและธาตุอาหาร ยกเว้นคาร์บอนไดออกไซด์ที่มาจากทั้งดินและบรรยากาศเป็นปัจจัยในดินของชีวิตพืช ดังนั้นน้ำและธาตุอาหารจึงเรียกว่าองค์ประกอบของความอุดมสมบูรณ์ของดิน
อากาศในชีวิตพืช(บรรยากาศและดิน) เป็นสิ่งจำเป็นในฐานะแหล่งของออกซิเจนสำหรับการหายใจของพืชและจุลินทรีย์ในดิน ตลอดจนแหล่งคาร์บอนที่พืชดูดซับระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง นอกจากนี้ อากาศในชีวิตของพืชยังมีความจำเป็นต่อกระบวนการทางจุลชีววิทยาในดิน อันเป็นผลมาจากการที่อินทรียวัตถุของดินถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์แอโรบิกด้วยการก่อตัวของสารประกอบแร่ที่ละลายน้ำได้ของไนโตรเจน ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม และพืชอื่นๆ สารอาหาร

7 . ตัวชี้วัดผลผลิตการสังเคราะห์แสงของพืช

พืชผลถูกสร้างขึ้นในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เมื่ออินทรียวัตถุเกิดขึ้นในพืชสีเขียวจากคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และแร่ธาตุ พลังงานจากลำแสงของดวงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานชีวมวลของพืช ประสิทธิภาพของกระบวนการนี้และในที่สุดผลผลิตจะขึ้นอยู่กับการทำงานของพืชผลในฐานะระบบสังเคราะห์แสง ในสภาพทุ่งนา การหว่านเมล็ด (cenosis) เป็นชุดของพืชต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่เป็นระบบสังเคราะห์แสงที่ควบคุมตัวเองแบบไดนามิกที่ซับซ้อน ระบบนี้มีองค์ประกอบหลายอย่างที่ถือได้ว่าเป็นระบบย่อย เป็นไดนามิกเนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ตลอดเวลา การควบคุมตนเองเนื่องจากแม้จะมีอิทธิพลต่าง ๆ การหว่านก็เปลี่ยนพารามิเตอร์ของมันในทางใดทางหนึ่งโดยรักษาสภาวะสมดุล

ตัวชี้วัดกิจกรรมการสังเคราะห์แสงของพืชผลการเพาะเมล็ดเป็นระบบแสงที่ใบดูดซับ PAR ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาพืช พื้นผิวดูดกลืนมีขนาดเล็ก และส่วนสำคัญของ PAR จะผ่านใบและไม่ได้จับ เมื่อพื้นที่ใบเพิ่มขึ้นการดูดซึมพลังงานแสงอาทิตย์ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน เมื่อดัชนีผิวใบ* เท่ากับ 4...5 นั่นคือ พื้นที่ของใบในการปลูกคือ 40...50,000 ตร.ม. /เฮกตาร์ การดูดกลืน PAR โดยใบของพืชผลถึงค่าสูงสุด - 75...80% ของการมองเห็น 40% ของรังสีทั้งหมด เมื่อพื้นที่ใบเพิ่มขึ้น การดูดซึม PAR จะไม่เพิ่มขึ้น ในพืชผลที่มีการก่อตัวของพื้นที่ใบอย่างเหมาะสม การดูดกลืน PAR สามารถอยู่ที่ค่าเฉลี่ย 50...60% ของรังสีที่ตกกระทบในช่วงฤดูปลูก PAR ที่ปกคลุมพืชเป็นพลังงานพื้นฐานสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง อย่างไรก็ตาม พลังงานนี้สะสมเพียงบางส่วนในพืชผล ปัจจัยการใช้ประโยชน์ PAR มักจะถูกกำหนดโดยสัมพันธ์กับเหตุการณ์ PAR บนพืชพรรณ หากผลผลิตชีวมวลในรัสเซียตอนกลางสะสม 2...3% ของการหว่าน PAR น้ำหนักแห้งของอวัยวะพืชทั้งหมดจะเท่ากับ 10...15 ตัน/เฮกตาร์ และผลผลิตที่เป็นไปได้จะเท่ากับ 4...6 ตัน เมล็ดพืชต่อ 1 เฮกตาร์ . ในพืชผลแบบเบาบาง ปัจจัยการใช้ PAR อยู่ที่ 0.5...1.0% เท่านั้น

เมื่อพิจารณาพืชผลเป็นระบบสังเคราะห์แสง ผลผลิตชีวมวลแบบแห้งที่เกิดจาก ฤดูปลูกหรือการเพิ่มขึ้นในช่วงเวลาหนึ่งขึ้นอยู่กับพื้นที่ใบเฉลี่ย ระยะเวลาของช่วงเวลา และผลผลิตสุทธิของการสังเคราะห์ด้วยแสงในช่วงเวลานี้

Y \u003d FP NPF

โดยที่ Y คือผลผลิตของชีวมวลแห้ง t/ha;

FP - ศักยภาพการสังเคราะห์แสง, พัน m 2 - วัน / เฮกแตร์;

NPP - ผลผลิตสุทธิของการสังเคราะห์ด้วยแสง g/(m2 - วัน)

ศักยภาพการสังเคราะห์แสงคำนวณโดยสูตร

โดยที่ Sc คือพื้นที่ใบเฉลี่ยสำหรับงวด พัน ตร.ม. /เฮกแตร์

T คือระยะเวลาของช่วงเวลาวัน

ตัวชี้วัดหลักสำหรับ cenosis เช่นเดียวกับผลผลิตจะถูกกำหนดต่อหน่วยพื้นที่ - 1 ม. 2 หรือ 1 เฮกตาร์ ดังนั้น พื้นที่ใบมีหน่วยวัดเป็นพัน ตร.ม. / เฮกแตร์ นอกจากนี้ยังใช้ตัวบ่งชี้เช่นดัชนีพื้นผิวใบ ส่วนหลักของพื้นผิวการดูดซึมประกอบด้วยใบไม้ซึ่งอยู่ในนั้นที่มีการสังเคราะห์ด้วยแสง การสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถเกิดขึ้นได้ในส่วนสีเขียวอื่นๆ ของพืช เช่น ลำต้น กันสาด ผลไม้สีเขียว เป็นต้น แต่การมีส่วนร่วมของอวัยวะเหล่านี้ในการสังเคราะห์ด้วยแสงทั้งหมดมักมีน้อย เป็นเรื่องปกติที่จะเปรียบเทียบพืชผลกับพืชผลแต่ละชนิด ตลอดจนสถานะที่แตกต่างกันของพืชผลหนึ่งในลักษณะพลวัตในแง่ของพื้นที่ใบ โดยระบุด้วยแนวคิดของ "พื้นผิวดูดกลืน" พลวัตของพื้นที่ใบในพืชผลเป็นไปตามความสม่ำเสมอบางประการ หลังจากการงอก พื้นที่ใบจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น จากนั้นอัตราการเติบโตจะเพิ่มขึ้น เมื่อการก่อตัวของยอดด้านข้างหยุดลงและพืชเติบโตสูง พื้นที่ใบถึงค่าสูงสุดในช่วงฤดูปลูก จากนั้นจะเริ่มค่อยๆ ลดลงเนื่องจากใบล่างเหลืองและตาย ในตอนท้ายของฤดูปลูกพืชผลหลายชนิด (ธัญพืช, พืชตระกูลถั่ว) ไม่มีใบสีเขียวบนพืช พื้นที่ใบของพืชเกษตรต่างๆ อาจแตกต่างกันมากในช่วงฤดูปลูกขึ้นอยู่กับสภาพน้ำประปา โภชนาการ และการปฏิบัติทางการเกษตร พื้นที่สูงสุดใบไม้ในสภาพแห้งแล้งถึงเพียง 5 ... 10,000 m 2 / ha และด้วยความชื้นที่มากเกินไปและสารอาหารไนโตรเจนก็สามารถเกิน 70,000 m 2 / ha เชื่อกันว่าด้วยดัชนีพื้นผิวใบที่ 4...5 การหว่านเมล็ดในฐานะระบบการสังเคราะห์แสงด้วยแสงจะทำงานใน โหมดที่เหมาะสมที่สุด, ซึมซับ จำนวนมากที่สุดพาร์ ด้วยพื้นที่ใบที่เล็กกว่าส่วนหนึ่งของ PAR จึงไม่ถูกใบไม้จับ หากพื้นที่ใบมากกว่า 50000 ตร.ม. / เฮกแตร์ ใบบนจะแรเงาส่วนล่าง และส่วนแบ่งในการสังเคราะห์แสงจะลดลงอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ใบบน "กิน" ใบล่างซึ่งไม่เอื้ออำนวยต่อการก่อตัวของผลไม้เมล็ดพืชหัว ฯลฯ การเปลี่ยนแปลงของพื้นที่ใบแสดงให้เห็นว่า ระยะต่างๆในช่วงฤดูปลูก การหว่านในระบบสังเคราะห์แสงทำงานแตกต่างกัน (รูปที่ 3) ในช่วง 20...30 วันแรกของพืชพรรณ เมื่อพื้นที่ใบเฉลี่ย 3...7 พัน ตร.ม. 2 /เฮกแตร์ PAR ส่วนใหญ่ไม่ถูกใบจับ ดังนั้นปัจจัยการใช้ PAR จึงไม่สูง นอกจากนี้พื้นที่ของใบเริ่มเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วถึงสูงสุด ตามกฎแล้วสิ่งนี้เกิดขึ้นในบลูแกรสส์ในระยะของสถานะน้ำนมของเมล็ดพืชในพืชตระกูลถั่วซีเรียลในระยะการเติมเมล็ดเต็มในระดับกลางใน สมุนไพรยืนต้นในระยะออกดอก จากนั้นพื้นที่ใบก็เริ่มลดลงอย่างรวดเร็ว ในเวลานี้การแจกจ่ายซ้ำและการไหลออกของสารจากอวัยวะพืชไปสู่อวัยวะกำเนิด ระยะเวลาและอัตราส่วนของช่วงเวลาเหล่านี้ได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ รวมถึงปัจจัยทางการเกษตร ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาทำให้สามารถควบคุมกระบวนการเพิ่มพื้นที่ใบและระยะเวลาได้ ในสภาพอากาศที่แห้งแล้งความหนาแน่นของพืชและด้วยเหตุนี้พื้นที่ของใบจึงลดลงโดยเจตนาเนื่องจากมีพื้นที่ใบขนาดใหญ่การคายน้ำเพิ่มขึ้นพืชต้องทนทุกข์ทรมานจากการขาดความชื้นมากขึ้นและผลผลิตลดลง

การวิจัย

หัวข้อ: อิทธิพลของปัจจัยต่าง ๆ ที่มีต่ออัตราการสังเคราะห์แสง

ผู้จัดการงาน:Logvin Andrey Nikolaevich ครูสอนชีววิทยา

หมู่บ้าน Shelokhovskaya

2009

บทนำ - หน้า 3

บทที่ 1 การสังเคราะห์ด้วยแสง - หน้า 4

บทที่ 2 ปัจจัยที่ไม่เป็นธรรมชาติ - แสงและอุณหภูมิ บทบาทในชีวิตพืช - หน้า 5

2.1. แสง - หน้า 5

2.2. อุณหภูมิ - หน้า 6

2.3. องค์ประกอบของแก๊สในอากาศ - หน้า 7

บทที่ 3 อิทธิพลของปัจจัยต่าง ๆ ต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง - p.983.1 วิธีทดสอบแป้ง - หน้า 9

3.2. การพึ่งพาการสังเคราะห์แสงกับความเข้มของแสง – หน้า 10

3.3. การพึ่งพาความเข้มของการสังเคราะห์แสงกับอุณหภูมิ - หน้า 11

3.4. การพึ่งพาความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงต่อความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ - หน้า 12

บทสรุป - หน้า 12

แหล่งที่มาของข้อมูล - หน้า 13

ทำ

ชีวิตบนโลกขึ้นอยู่กับดวงอาทิตย์ ตัวรับและตัวสะสมพลังงานของแสงอาทิตย์บนโลกคือใบสีเขียวของพืชในฐานะอวัยวะพิเศษของการสังเคราะห์ด้วยแสง การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการพิเศษในการสร้างสารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ นี่เป็นกระบวนการเดียวในโลกของเราที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนพลังงานจากแสงอาทิตย์เป็นพลังงานพันธะเคมีที่มีอยู่ในสารอินทรีย์ ด้วยวิธีนี้ พลังงานของแสงแดดที่ได้รับจากอวกาศซึ่งพืชสีเขียวเก็บสะสมไว้ในคาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน จะช่วยรับรองกิจกรรมที่สำคัญของโลกที่มีชีวิต ตั้งแต่แบคทีเรียไปจนถึงมนุษย์

นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียที่โดดเด่นในช่วงปลาย XIX - ต้นศตวรรษที่ XX Kliment Arkadyevich Timiryazev (1843-1920) เรียกบทบาทของพืชสีเขียวบนโลกจักรวาล

เค.เอ. Timiryazev เขียนว่า: “สารอินทรีย์ทั้งหมด ไม่ว่าจะมีความหลากหลายเพียงใด ไม่ว่าจะพบในพืช สัตว์ หรือบุคคล ที่ไหนก็ตาม ผ่านใบไม้ ซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากสารที่ผลิตโดยใบ นอกใบหรือค่อนข้างนอกเมล็ดคลอโรฟิลล์ไม่มีห้องปฏิบัติการในธรรมชาติที่แยกสารอินทรีย์ ในอวัยวะและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ทั้งหมด มันถูกเปลี่ยนรูป เปลี่ยนแปลง เฉพาะที่นี่เท่านั้นที่ก่อตัวขึ้นอีกครั้งจากสสารอนินทรีย์

ความเกี่ยวข้องของหัวข้อที่เลือกนั้นเกิดจากการที่เราทุกคนต้องพึ่งพาพืชสังเคราะห์แสงและจำเป็นต้องรู้วิธีเพิ่มความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสง

วัตถุประสงค์ของการศึกษา- กระถางต้นไม้

วิชาที่เรียน– อิทธิพลของปัจจัยต่าง ๆ ที่มีต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง

เป้าหมาย:

1. การจัดระบบ การเพิ่มความลึก และการรวมองค์ความรู้เกี่ยวกับการสังเคราะห์แสงของพืชและปัจจัยแวดล้อมที่ไม่มีชีวิต

2. เพื่อศึกษาการพึ่งพาอัตราการสังเคราะห์แสงต่อความเข้มของการส่องสว่าง อุณหภูมิ และความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ

งาน:

1. เพื่อศึกษาวรรณคดีเกี่ยวกับการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช เพื่อสรุปและให้ความรู้ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับอิทธิพลของปัจจัยที่ไม่มีชีวิตต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช
2. เพื่อศึกษาอิทธิพลของปัจจัยต่าง ๆ ที่มีต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง

สมมติฐานการวิจัย:อัตราการสังเคราะห์แสงจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มแสง อุณหภูมิ และความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศที่เพิ่มขึ้น

วิธีการวิจัย:

1. การศึกษาและวิเคราะห์วรรณกรรม
2. การสังเกต การเปรียบเทียบ การทดลอง

บทที่ 1 การสังเคราะห์ด้วยแสง

กระบวนการสร้างสารอินทรีย์โดยเซลล์ของพืชสีเขียวและไซยาโนแบคทีเรียโดยมีส่วนร่วมของแสง ในพืชสีเขียว มันเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของเม็ดสี (คลอโรฟิลล์และอื่น ๆ บางส่วน) ที่มีอยู่ในคลอโรพลาสต์และโครมาโตฟอร์ของเซลล์ จากสารที่มีพลังงานต่ำ (คาร์บอนมอนอกไซด์และน้ำ) คาร์โบไฮเดรตกลูโคสจะก่อตัวและปล่อยออกซิเจนอิสระ

การสังเคราะห์ด้วยแสงขึ้นอยู่กับกระบวนการรีดอกซ์: อิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนจากสารรีดักแทนต์ผู้บริจาค (น้ำ ไฮโดรเจน ฯลฯ) ไปยังตัวรับ (คาร์บอนมอนอกไซด์ อะซิเตต) สารรีดิวซ์ (คาร์โบไฮเดรตกลูโคส) และออกซิเจนจะเกิดขึ้นหากน้ำถูกออกซิไดซ์ การสังเคราะห์ด้วยแสงมีสองขั้นตอน:

แสง (หรือขึ้นอยู่กับแสง);

มืด.

ในระยะสว่าง มีการสะสมของอะตอมไฮโดรเจนอิสระพลังงาน (ATP ถูกสังเคราะห์) เฟสมืดการสังเคราะห์ด้วยแสง - ชุดของปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่ต่อเนื่องกัน และเหนือปฏิกิริยาใดๆ ของการจับคาร์บอนไดออกไซด์ (แทรกซึมใบไม้จากชั้นบรรยากาศ) เป็นผลให้เกิดคาร์โบไฮเดรตขึ้นก่อน monosaccharides (hexose) จากนั้น saccharides และ polysaccharides (starch) การสังเคราะห์กลูโคสจะไปพร้อมกับการดูดซึมพลังงานจำนวนมาก (ใช้ ATP ที่สังเคราะห์ในระยะแสง) ในการกำจัดออกซิเจนส่วนเกินออกจากคาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจนจะถูกใช้ ซึ่งก่อตัวในเฟสแสงและอยู่ร่วมกับสารพาไฮโดรเจน (NADP) ที่ไม่เสถียร ออกซิเจนส่วนเกินเกิดจากการที่คาร์บอนไดออกไซด์มีจำนวนอะตอมของออกซิเจนเป็นสองเท่าของจำนวนอะตอมของคาร์บอน และในกลูโคสจำนวนอะตอมของคาร์บอนและออกซิเจนจะเท่ากัน

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการเดียวในชีวมณฑลที่นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของพลังงานของชีวมณฑลเนื่องจากแหล่งภายนอก - ดวงอาทิตย์และรับรองการมีอยู่ของทั้งพืชและสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันทั้งหมด

พลังงานแสงอาทิตย์น้อยกว่า 1-2% นำไปปลูกพืชผล

การสูญเสีย: การดูดซับแสงไม่สมบูรณ์ จำกัดกระบวนการในระดับชีวเคมีและสรีรวิทยา

วิธีเพิ่มประสิทธิภาพของการสังเคราะห์แสง:

ให้น้ำแก่พืช

ให้แร่ธาตุและคาร์บอนไดออกไซด์

การสร้างโครงสร้างพืชผลที่เอื้อต่อการสังเคราะห์ด้วยแสง

การคัดเลือกพันธุ์ที่มีประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงสูง

บทที่ 2 ปัจจัยที่ไม่เป็นธรรมชาติ - แสงและอุณหภูมิ

บทบาทของพวกเขาในชีวิตพืช

ปัจจัยที่ไม่มีชีวิตเรียกธาตุทั้งหลายของธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตซึ่งส่งผลต่อร่างกาย ในหมู่พวกเขา สิ่งสำคัญที่สุดคือแสง อุณหภูมิ ความชื้น อากาศ เกลือแร่ ฯลฯ พวกเขามักจะรวมกันเป็นกลุ่มของปัจจัย: ภูมิอากาศ ดิน orographic ธรณีวิทยา ฯลฯ

ในธรรมชาติ เป็นการยากที่จะแยกการกระทำของปัจจัย abiotic หนึ่งออกจากอีกปัจจัยหนึ่ง สิ่งมีชีวิตมักประสบกับอิทธิพลที่รวมกัน อย่างไรก็ตาม เพื่อความสะดวกในการศึกษา ปัจจัยที่ไม่มีชีวิตมักจะถูกพิจารณาแยกกัน

2.1. แสงสว่าง

ในบรรดาปัจจัยหลายประการ แสงเป็นพาหะของพลังงานแสงอาทิตย์เป็นหนึ่งในปัจจัยหลัก หากปราศจากมัน กิจกรรมสังเคราะห์แสงของพืชสีเขียวก็เป็นไปไม่ได้ ในเวลาเดียวกัน ผลกระทบโดยตรงของแสงต่อโปรโตพลาสซึมนั้นเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ดังนั้นคุณสมบัติทางสัณฐานวิทยาและพฤติกรรมหลายอย่างของสิ่งมีชีวิตเกิดจากการกระทำของแสง

ดวงอาทิตย์แผ่พลังงานจำนวนมหาศาลออกสู่อวกาศ และถึงแม้ว่าโลกจะมีส่วนเพียงหนึ่งในสองล้านของรังสีดวงอาทิตย์ แต่ก็เพียงพอแล้วที่จะทำให้โลกของเราร้อนและส่องสว่าง รังสีสุริยะเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวต่างๆ รวมทั้งคลื่นวิทยุที่มีความยาวไม่เกิน 1 ซม.

ในบรรดาพลังงานแสงอาทิตย์ที่เจาะชั้นบรรยากาศของโลกมีรังสีที่มองเห็นได้ (มีประมาณ 50%) รังสีอินฟราเรดที่อบอุ่น (50%) และ รังสีอัลตราไวโอเลต(ประมาณ 1%) สำหรับนักนิเวศวิทยา ลักษณะเชิงคุณภาพของแสงมีความสำคัญ: ความยาวคลื่น (หรือสี) ความเข้ม (พลังงานที่มีประสิทธิภาพในหน่วยแคลอรี) และระยะเวลาในการเปิดรับแสง (ความยาววัน)

รังสีที่มองเห็นได้ (เราเรียกว่าแสงแดด) ประกอบด้วยรังสีที่มีสีต่างกันและความยาวคลื่นต่างกัน แสงมีความสำคัญอย่างยิ่งในชีวิตของโลกอินทรีย์ทั้งหมด เนื่องจากกิจกรรมของสัตว์และพืชเกี่ยวข้องกับแสงนั้น - การสังเคราะห์ด้วยแสงจะดำเนินการภายใต้สภาวะของแสงที่มองเห็นเท่านั้น

ในชีวิตของสิ่งมีชีวิต ไม่เพียงแต่รังสีที่มองเห็นได้เท่านั้น แต่ยังมีพลังงานการแผ่รังสีประเภทอื่นๆ ที่ไปถึงพื้นผิวโลกด้วย เช่น รังสีอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (โดยเฉพาะคลื่นวิทยุ) และแม้แต่รังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ ตัวอย่างเช่น รังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่น 0.38-0.40 ไมครอนมีการสังเคราะห์แสงขนาดใหญ่ รังสีเหล่านี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนำเสนอในปริมาณที่พอเหมาะจะกระตุ้นการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ของเซลล์ ส่งเสริมการสังเคราะห์สารชีวภาพที่มีฤทธิ์สูง เพิ่มเนื้อหาของวิตามินและยาปฏิชีวนะในพืช และเพิ่มความต้านทานของเซลล์พืชต่อโรคต่างๆ

ในบรรดารังสีของแสงแดด รังสีมักจะมีความแตกต่างไม่ทางใดก็ทางหนึ่งที่ส่งผลต่อสิ่งมีชีวิตของพืช โดยเฉพาะอย่างยิ่งกระบวนการสังเคราะห์แสง การเร่งหรือชะลอความเร็วของแสง รังสีเหล่านี้เรียกว่าการแผ่รังสีทางสรีรวิทยา (เรียกสั้น ๆ ว่า PAR) PAR ที่มีการใช้งานมากที่สุด ได้แก่ ส้มแดง (0.65-0.68 ไมครอน) น้ำเงินม่วง (0.40-0.50 ไมครอน) และใกล้อัลตราไวโอเลต (0.38-0.40 ไมครอน) รังสีสีเหลือง-เขียว (0.50-0.58 ไมครอน) ถูกดูดกลืนน้อยที่สุด และรังสีอินฟราเรดแทบไม่ถูกดูดกลืน มีเพียงรังสีอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นมากกว่า 1.05 ไมครอนเท่านั้นที่มีส่วนร่วมในการแลกเปลี่ยนความร้อนของพืช ดังนั้นจึงมีผลในเชิงบวกบางประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานที่ที่มีอุณหภูมิต่ำ

พืชสีเขียวต้องการแสงสำหรับการก่อตัวของคลอโรฟิลล์ การก่อตัวของโครงสร้างเม็ดของคลอโรพลาสต์ มันควบคุมการทำงานของเครื่องมือปากใบ, ส่งผลกระทบต่อการแลกเปลี่ยนก๊าซและการคายน้ำ, เปิดใช้งานเอนไซม์จำนวนหนึ่ง, กระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีนและ กรดนิวคลีอิก. แสงส่งผลต่อการแบ่งตัวและการยืดตัวของเซลล์ กระบวนการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช กำหนดระยะเวลาของการออกดอกและติดผล และมีผลต่อรูปร่าง แต่แสงมีความสำคัญมากที่สุดในโภชนาการอากาศของพืช ในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในกระบวนการสังเคราะห์แสง

2.2. อุณหภูมิ

ระบอบความร้อนเป็นหนึ่งใน เงื่อนไขสำคัญการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตเนื่องจากกระบวนการทางสรีรวิทยาทั้งหมดเป็นไปได้ที่อุณหภูมิหนึ่งเท่านั้น การมาถึงของความร้อนบนพื้นผิวโลกมาจากรังสีของดวงอาทิตย์และกระจายไปทั่วพื้นโลกขึ้นอยู่กับความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้าและมุมตกกระทบของรังสีดวงอาทิตย์ ดังนั้นระบอบการระบายความร้อนจะไม่เหมือนกันที่ละติจูดและที่ ส่วนสูงต่างกันเหนือระดับน้ำทะเล.

ปัจจัยอุณหภูมิมีลักษณะโดยความผันผวนตามฤดูกาลและรายวันที่เด่นชัด การกระทำของปัจจัยในหลายภูมิภาคของโลกนี้มีค่าสัญญาณที่สำคัญในการควบคุมเวลาของกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตเพื่อให้มั่นใจว่าวิถีชีวิตประจำวันและตามฤดูกาลของพวกมัน

ในการอธิบายลักษณะปัจจัยอุณหภูมิ ตัวบ่งชี้ที่รุนแรง ระยะเวลาของการกระทำ และความถี่ที่ทำซ้ำนั้นมีความสำคัญมาก การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในแหล่งที่อยู่อาศัยซึ่งเกินขีดจำกัดความทนทานของสิ่งมีชีวิตนั้นมาพร้อมกับการเสียชีวิตจำนวนมาก

ความสำคัญของอุณหภูมิสำหรับกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตนั้นแสดงออกโดยการเปลี่ยนแปลงอัตราของกระบวนการทางเคมีกายภาพในเซลล์ อุณหภูมิส่งผลต่อลักษณะทางกายวิภาคและสัณฐานวิทยาของสิ่งมีชีวิต ส่งผลต่อกระบวนการทางสรีรวิทยา การเจริญเติบโต การพัฒนา พฤติกรรม และในหลายกรณีจะเป็นตัวกำหนดการกระจายทางภูมิศาสตร์ของพืช

2.3. องค์ประกอบของก๊าซในอากาศ

นอกจากคุณสมบัติทางกายภาพของสภาพแวดล้อมในอากาศแล้ว คุณสมบัติทางเคมีของมันยังมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนบก องค์ประกอบของก๊าซของอากาศในชั้นผิวของบรรยากาศค่อนข้างเป็นเนื้อเดียวกันในแง่ของเนื้อหาขององค์ประกอบหลัก (ไนโตรเจน - 78.1, ออกซิเจน - 21.0, อาร์กอน - 0.9, คาร์บอนไดออกไซด์ - 0.03% โดยปริมาตร) เนื่องจากการแพร่สูง ความจุของก๊าซและการผสมอย่างต่อเนื่องโดยการพาความร้อนและกระแสลม อย่างไรก็ตาม สิ่งเจือปนต่าง ๆ ของอนุภาคก๊าซ หยดของเหลว และของแข็ง (ฝุ่น) ที่เข้าสู่บรรยากาศจากแหล่งในท้องถิ่นอาจมีความสำคัญต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมาก

ปริมาณออกซิเจนสูงมีส่วนทำให้การเผาผลาญของสิ่งมีชีวิตบนบกเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับสิ่งมีชีวิตในน้ำขั้นต้น ออกซิเจนเนื่องจากปริมาณออกซิเจนในอากาศสูงตลอดเวลา ไม่ได้เป็นปัจจัยจำกัดชีวิตในสภาพแวดล้อมภาคพื้นดิน เฉพาะในสถานที่ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะเท่านั้นที่ทำให้เกิดการขาดดุลชั่วคราว ตัวอย่างเช่น ในการสะสมของเศษพืชที่เน่าเปื่อย เมล็ดพืช แป้ง ฯลฯ

เนื้อหาของคาร์บอนไดออกไซด์อาจแตกต่างกันไปในบางพื้นที่ของชั้นผิวของอากาศภายในขอบเขตที่มีนัยสำคัญพอสมควร เช่น ถ้าไม่มีลมอยู่ตรงกลาง เมืองใหญ่ความเข้มข้นของมันเพิ่มขึ้นเป็นสิบเท่า การเปลี่ยนแปลงรายวันของปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นผิวเป็นเรื่องปกติ ซึ่งสัมพันธ์กับจังหวะของการสังเคราะห์แสงของพืชและตามฤดูกาล เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในความเข้มข้นของการหายใจของสิ่งมีชีวิต ซึ่งส่วนใหญ่เป็นประชากรของดินด้วยกล้องจุลทรรศน์ ความอิ่มตัวของอากาศที่เพิ่มขึ้นด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นในบริเวณที่เกิดการระเบิดของภูเขาไฟ ใกล้น้ำพุร้อน และช่องทางออกใต้ดินอื่นๆ ของก๊าซนี้ คาร์บอนไดออกไซด์เป็นพิษในความเข้มข้นสูง โดยธรรมชาติแล้วความเข้มข้นดังกล่าวหาได้ยาก

ในธรรมชาติแหล่งที่มาหลักของคาร์บอนไดออกไซด์คือสิ่งที่เรียกว่าการหายใจของดิน ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะกระจายจากดินสู่ชั้นบรรยากาศ โดยเฉพาะในช่วงฝนตก

ที่ สภาพที่ทันสมัยแหล่งที่มีประสิทธิภาพของปริมาณ CO . เพิ่มเติม 2 กิจกรรมของมนุษย์ในการเผาผลาญเชื้อเพลิงฟอสซิลสู่ชั้นบรรยากาศ

ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำยับยั้งกระบวนการสังเคราะห์แสง ภายใต้สภาวะในร่ม อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ นี้ใช้ในทางปฏิบัติของโรงเรือนและโรงเรือน อย่างไรก็ตาม ปริมาณ CO . ที่มากเกินไป 2 นำไปสู่การเป็นพิษของพืช

ไนโตรเจนในอากาศสำหรับผู้อยู่อาศัยส่วนใหญ่ของสภาพแวดล้อมบนบกเป็นก๊าซเฉื่อย แต่จุลินทรีย์จำนวนหนึ่ง (แบคทีเรียก้อนกลม, Azotobacter, clostridia, สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน ฯลฯ) มีความสามารถในการผูกมัดและเกี่ยวข้องกับวัฏจักรทางชีววิทยา

สิ่งเจือปนในท้องถิ่นที่เข้าสู่อากาศสามารถส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับก๊าซพิษ เช่น มีเทน ซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV) คาร์บอนมอนอกไซด์ (II) ไนโตรเจนออกไซด์ (IV) ไฮโดรเจนซัลไฟด์ สารประกอบคลอรีน เช่นเดียวกับอนุภาคฝุ่น เขม่า ฯลฯ ที่ก่อให้เกิดมลพิษในอากาศ ในเขตอุตสาหกรรม แหล่งที่มาหลักของมลพิษทางเคมีและทางกายภาพของบรรยากาศคือมนุษย์: ผลงานต่างๆ ผู้ประกอบการอุตสาหกรรมและการขนส่ง การพังทลายของดิน เป็นต้น ซัลเฟอร์ออกไซด์ (S0 2 ) ตัวอย่างเช่น เป็นพิษต่อพืชแม้ในความเข้มข้นตั้งแต่หนึ่งห้าหมื่นถึงหนึ่งล้านของปริมาตรอากาศ รอบ ๆ ศูนย์กลางอุตสาหกรรมที่ปล่อยก๊าซนี้สู่ชั้นบรรยากาศ พืชพรรณเกือบทั้งหมดตาย พืชบางชนิดมีความไวต่อ S0 . เป็นพิเศษ 2 และทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ที่ละเอียดอ่อนของการสะสมในอากาศ ตัวอย่างเช่น ไลเคนตายแม้จะมีร่องรอยของซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV) ในบรรยากาศโดยรอบ การปรากฏตัวของพวกเขาในป่ารอบเมืองใหญ่เป็นเครื่องยืนยันถึงความบริสุทธิ์ของอากาศ ความต้านทานของพืชต่อสิ่งเจือปนในอากาศถูกนำมาพิจารณาเมื่อเลือกชนิดพันธุ์สำหรับการจัดสวน การตั้งถิ่นฐาน. ไวต่อการสูบบุหรี่ เช่น เรียบร้อยและสน, เมเปิ้ล, ลินเด็น, เบิร์ช สารที่ต้านทานได้มากที่สุด ได้แก่ ทูจา ต้นป็อปลาร์ของแคนาดา กาวอเมริกัน เอลเดอร์เบอร์รี่ และอื่นๆ

บทที่ 3 อิทธิพลของปัจจัยต่าง ๆ ต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง

อัตราการสังเคราะห์แสงขึ้นอยู่กับความเข้มแสงและอุณหภูมิ ปัจจัยจำกัดของการสังเคราะห์ด้วยแสงอาจเป็นความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ แร่ธาตุสารอาหารที่เกี่ยวข้องในการสร้างอุปกรณ์สังเคราะห์แสง และเป็นส่วนประกอบเริ่มต้นสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงของสารอินทรีย์

ในการพิจารณาความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงจะใช้วิธีการสองกลุ่ม: 1) การวัดปริมาณก๊าซ - การลงทะเบียนปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่ดูดซับหรือออกซิเจนที่ปล่อยออกมา 2) วิธีการบัญชีสำหรับปริมาณอินทรียวัตถุที่เกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง

วิธีที่ง่ายและเห็นภาพของ "การทดสอบแป้ง" วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับการตรวจจับและการประเมินปริมาณแป้งที่สะสมระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยใช้สารละลายไอโอดีนในโพแทสเซียมไอโอไดด์

3.1. วิธีการ "ทดสอบแป้ง"

เป้า . ทำความคุ้นเคยกับวิธี "การทดสอบแป้ง"

วิธีการประสบการณ์

รดน้ำต้นไม้อย่างไม่เห็นแก่ตัววางไว้ในที่มืดที่อบอุ่น (ในตู้เสื้อผ้าหรือลิ้นชัก) หรือทำให้ใบแต่ละใบมืดลงด้วยถุงกระดาษสีดำหนาสีดำ ในความมืด ใบไม้จะค่อยๆ สูญเสียแป้งไป ซึ่งจะถูกไฮโดรไลซ์เป็นน้ำตาลและใช้สำหรับการหายใจ การเจริญเติบโต และถูกขับออกไปยังอวัยวะอื่นๆ

หลังจาก 3 - 4 วัน ตรวจสอบการเสื่อมสภาพของใบ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้ตัดชิ้นส่วนจากแผ่นสีเข้ม วางในหลอดทดลองที่มีน้ำ (2 - 3 มล.) และต้มเป็นเวลา 3 นาทีเพื่อฆ่าเซลล์และเพิ่มการซึมผ่านของไซโตพลาสซึม จากนั้นสะเด็ดน้ำและต้มในเอทิลแอลกอฮอล์หลาย ๆ ครั้ง (ครั้งละ 2-3 มล.) เปลี่ยนสารละลายทุก 1-2 นาทีจนเนื้อเยื่อใบเปลี่ยนสี (คุณต้องต้มในอ่างน้ำเพราะแอลกอฮอล์จะลุกเป็นไฟได้ เมื่อใช้ตะเกียงแอลกอฮอล์!). เทแอลกอฮอล์ส่วนสุดท้ายออก เติมน้ำเพื่อทำให้เนื้อเยื่อใบอ่อนลง (จะเปราะในแอลกอฮอล์) วางกระดาษทิชชู่ชิ้นหนึ่งลงในจานเพาะเชื้อ แล้วบำบัดด้วยสารละลายไอโอดีน ด้วยการลงแป้งแบบสมบูรณ์ไม่มีสีน้ำเงินและเป็นไปได้ที่จะทำการทดลองกับใบไม้ดังกล่าว หากมีแป้งในปริมาณเล็กน้อย ไม่ควรจับใบ เพราะจะทำให้สังเกตการก่อตัวของแป้งได้ยาก การแยกแป้งควรขยายออกไปอีก 1-2 วัน

ใบที่ปราศจากแป้งจะต้องถูกตัดออกจากพืช ต่ออายุการตัดใต้น้ำ และลดก้านใบลงในหลอดทดลองด้วยน้ำ ควรใช้ใบที่ตัดแล้วจะดีกว่าเนื่องจากแป้งที่เพิ่งสร้างใหม่ในกรณีนี้จะไม่ไหลไปยังอวัยวะอื่น

ใบไม้ถูกจัดวางในสภาพต่างๆ ตามวัตถุประสงค์ของงานนี้ สำหรับการสะสมแป้ง ควรเก็บใบไม้ให้ห่างจากหลอดไฟ 100-200 วัตต์ อย่างน้อย 30-40 ซม. และหลีกเลี่ยงการใช้พัดลมทำให้ร้อนเกินไป หลังจาก 1 - 1.5 ชั่วโมง ให้ตัดผ้าสามชิ้นที่มีรูปร่างเหมือนกัน (วงกลม สี่เหลี่ยม) ออกจากใบของแต่ละตัวเลือก แล้วดำเนินการในลักษณะเดียวกับการตรวจสอบความสมบูรณ์ของแป้ง ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการทดลอง ปริมาณแป้งจะสะสมอยู่ในใบต่างกัน ซึ่งสามารถกำหนดได้โดยระดับของสีฟ้าของมัน เนื่องจากการสะสมของแป้งในแต่ละส่วนของใบอาจแตกต่างกันไป อย่างน้อยสามชิ้นจึงถูกนำมาวิเคราะห์เนื้อหา ในการประเมินผลลัพธ์จะใช้ค่าเฉลี่ยจากการทำซ้ำสามครั้ง

ระดับของใบไม้สีน้ำเงินประเมินเป็นคะแนน:

สีน้ำเงินเข้ม - 3;

น้ำเงินปานกลาง - 2;

ฟ้าอ่อน - 1;

ไม่มีสี - 0.

3.2. การสังเคราะห์แสงขึ้นอยู่กับความเข้มของแสง

เป้า . พิจารณาการพึ่งพาการสังเคราะห์ด้วยแสงกับความเข้มของการส่องสว่าง

วิธีการประสบการณ์

ใบ Pelargonium ที่เตรียมไว้สำหรับการทดลอง สถานที่: หนึ่งในความมืดสนิท ที่สอง - เพื่อแสงแดดพร่า; ที่สาม - เพื่อแสงสว่าง หลังจากเวลาที่กำหนด ให้ตรวจสอบว่ามีแป้งอยู่ในใบหรือไม่

ให้สรุปผลเกี่ยวกับผลกระทบของความเข้มแสงที่มีต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง

ขั้นตอนการทำงาน.

เจอเรเนียมที่รดน้ำอย่างอุดมสมบูรณ์ใส่ในที่มืดที่อบอุ่น (ในตู้เสื้อผ้า)

ผ่านไป 3 วัน ตรวจสอบการหลุดร่วงของใบ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้ตัดชิ้นส่วนจากแผ่นสีเข้ม วางในหลอดทดลองที่มีน้ำ (2 - 3 มล.) และต้มเป็นเวลา 3 นาทีเพื่อฆ่าเซลล์และเพิ่มการซึมผ่านของไซโตพลาสซึม จากนั้นเทน้ำออกและต้มในอ่างน้ำหลาย ๆ ครั้งในเอทิลแอลกอฮอล์ (ครั้งละ 2-3 มล.) เปลี่ยนสารละลายทุก ๆ 1-2 นาทีจนกระทั่งเนื้อเยื่อใบเปลี่ยนสี พวกเขาเทแอลกอฮอล์ส่วนสุดท้าย เติมน้ำเล็กน้อยเพื่อทำให้เนื้อเยื่อใบอ่อนลง (พวกมันจะเปราะในแอลกอฮอล์) วางเนื้อเยื่อชิ้นหนึ่งในจานเพาะเชื้อ และทำการบำบัดด้วยสารละลายไอโอดีน

เราสังเกตเห็นการทำลายล้างอย่างสมบูรณ์ - ไม่มีสีน้ำเงิน

ใบที่ปราศจากแป้งถูกตัดออกจากต้น ตัดใหม่ใต้น้ำ และก้านใบถูกหย่อนลงในหลอดทดลองด้วยน้ำ วางใบเจอเรเนียมที่เตรียมไว้สำหรับการทดลอง: ใบหนึ่งอยู่ในความมืดสนิท ที่สอง - เพื่อแสงแดดพร่า; ที่สาม - เพื่อแสงสว่าง

หลังจากผ่านไป 1 ชั่วโมง เนื้อเยื่อที่มีรูปร่างเหมือนกันสามชิ้นถูกตัดออกจากใบของแต่ละพันธุ์ ผ่านกรรมวิธีเดียวกันกับการตรวจสอบความสมบูรณ์ของการกำจัดแป้ง

ผลลัพธ์.

ระดับของสีน้ำเงินใบไม้ในความมืดคือ 0 คะแนน ในแสงพร่า - 1 คะแนน ในแสงจ้า - 3 คะแนน

บทสรุป. เมื่อความเข้มของแสงเพิ่มขึ้น อัตราการสังเคราะห์แสงก็เพิ่มขึ้น

3.3. การพึ่งพาความเข้มของการสังเคราะห์แสงกับอุณหภูมิ

เป้า . พิจารณาการพึ่งพาการสังเคราะห์ด้วยแสงกับอุณหภูมิ

วิธีการประสบการณ์

วางใบ Pelargonium ที่เตรียมไว้ในระยะห่างเท่ากันจากแหล่งกำเนิดแสงอันทรงพลัง: อันหนึ่งอยู่ในที่เย็น (ระหว่างกรอบหน้าต่าง) อีกอันใน อุณหภูมิห้อง. หลังจากเวลาที่กำหนด ให้ตรวจสอบว่ามีแป้งอยู่หรือไม่

หาข้อสรุปเกี่ยวกับผลกระทบของอุณหภูมิต่ออัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง

ขั้นตอนการทำงาน.

ใบไม้ที่ปราศจากแป้งถูกวางไว้ที่ระยะห่างเท่ากันจากหลอดไฟ: ใบหนึ่งอยู่ในที่เย็น (ระหว่างกรอบหน้าต่าง) อีกใบที่อุณหภูมิห้อง หลังจากผ่านไป 1 ชั่วโมง เนื้อเยื่อที่มีรูปร่างเหมือนกันสามชิ้นถูกตัดออกจากใบของแต่ละพันธุ์ ผ่านกรรมวิธีเดียวกันกับการตรวจสอบความสมบูรณ์ของการกำจัดแป้ง

ผลลัพธ์.

ระดับสีน้ำเงินของใบไม้ในที่เย็นคือ 1 จุดที่อุณหภูมิห้อง - 3 คะแนน

บทสรุป. เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อัตราการสังเคราะห์แสงจะเพิ่มขึ้น

3.4. การพึ่งพาความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงกับความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ

เป้า. ตรวจสอบการพึ่งพาความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงต่อความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ

วิธีการประสบการณ์

ใบ Pelargonium ที่เตรียมไว้สำหรับการทำงานใส่ในภาชนะที่มีน้ำและภาชนะ - บนแผ่นแก้วใต้ฝาแก้ว นอกจากนี้ยังมีถ้วยเล็ก ๆ ที่มีโซดา 1-2 กรัมซึ่งเติมกรดซัลฟิวริกหรือกรดไฮโดรคลอริก 10% 3-5 มล. ปิดรอยต่อระหว่างแก้วกับฝาด้วยดินน้ำมัน ฝากอีกแผ่นไว้ในห้องเรียน ในกรณีนี้ แสงสว่างและอุณหภูมิของใบไม้ทั้งสองควรเท่ากัน หลังจากเวลาที่กำหนด ให้คำนึงถึงแป้งที่สะสมอยู่ในใบ หาข้อสรุปเกี่ยวกับผลกระทบของความเข้มข้นของ CO2 ต่อความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสง

ขั้นตอนการทำงาน.

ใบเจอเรเนียมที่เตรียมไว้สำหรับการทำงานถูกวางไว้ในภาชนะที่มีน้ำและวางภาชนะไว้บนแผ่นแก้วใต้ฝาแก้ว ถ้วยเล็กที่มีโซดา 2 กรัมวางอยู่ที่นั่นด้วยโดยเติมกรดไฮโดรคลอริก 10% 5 มล. รอยต่อระหว่างแก้วกับฝาถูกปกคลุมด้วยดินน้ำมัน เหลือกระดาษอีกแผ่นในห้องเรียน ในขณะเดียวกัน แสงสว่างและอุณหภูมิของใบทั้งสองก็เท่ากัน

ผลลัพธ์.

ระดับของใบไม้สีน้ำเงินในห้องเรียน - 2 คะแนน ใต้หมวก - 3 คะแนน

บทสรุป. เมื่อความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเพิ่มขึ้น อัตราการสังเคราะห์แสงจะเพิ่มขึ้น

บทสรุป

ได้ลงมือปฏิบัติจริงแล้ว งานวิจัยเราสรุปได้ว่าสมมติฐานของเราได้รับการยืนยันแล้ว แท้จริงแล้ว ความเข้มของการสังเคราะห์แสงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ การส่องสว่าง ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ

แหล่งข้อมูล

1. Lemeza N.A. , Lisov N.D. เซลล์คือพื้นฐานของชีวิต Proc. ประโยชน์. - มินสค์: NKF "Ekoperspektiva", 1997

2. Nikishov A.I. ชีววิทยา. หลักสูตรนามธรรม คู่มือการศึกษา - ม.: TC "Sphere", 1999

3. Ponomareva I.N. , Kornilova O.A. , Kumchenko V.S. ชีววิทยา : ป.6 : หนังสือเรียนสำหรับนักศึกษาสถาบัน / อ. ศ. I.N. โปโนมาเรวา – ม.: Ventana-graph, 2008.

4. Ponomareva I.N. นิเวศวิทยา. – ม.: เวนทานา-กราฟ, 2549.

5. Chernova N.M. , Bylova A.M. นิเวศวิทยา : หนังสือเรียนสำหรับนิสิตจุฬาฯ ผู้เชี่ยวชาญ. เท้า. ในสหาย - ม.: การตรัสรู้, 1988

Ponomareva I.N. , Kornilova O.A. , Kumchenko V.S. ชีววิทยา : ป.6 : หนังสือเรียนสำหรับนักศึกษาสถาบัน / อ. ศ. I.N. โปโนมาเรวา – ม.: Ventana-graph, 2008.

Chernova NM, Bylova A.M. นิเวศวิทยา : หนังสือเรียนสำหรับนิสิตจุฬาฯ ผู้เชี่ยวชาญ. เท้า. ในสหาย - ม.: การตรัสรู้, 1988