Вход

Фотосинтез и урожай

Реферат по биологии
Дата добавления: 15 сентября 2002
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 121 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
СОДЕРЖАНИЕ ФОТОСИНТЕЗ И УРОЖАЙ 2 ФОТОСИНТЕЗ , РОСТ И ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТЕНИЙ 6 ФОТОСИНТЕЗ И УРОЖАЙ Жизнь современного человека немыслима без выращивания различных культурных расте ний . Органические вещества , образуемые ими в ходе фото синтеза , служат основой пита ния чел овека , производства , они нужны для из готовления бумаги , мебели , строительных матер иалов и т . п. Культурные растения спо собны быстро разм ножаться , покрыва ть зеленым экраном своей листвы громадные пло щади , улавливать колосса ль ное количество солнечной энергии и образо вывать вели кое множество разнообразных органичес ких веществ . В ре зультате фотосинтеза создает ся 95 процентов сухого ве щества растений. Поэтому мы с полным правом можем ут вер ждать , что управление этим процессом — о дин из наиболее эффективных путей воздействия на проду ктив ность растений , на их урожай . Физиологи растений совер шенно правильно считают , что основная задача работ в обла сти фото синтеза — сохра нение и поддержание на б олее высоком уровне фотосинтети ческой деятельнос ти естест венной растительности Земли , максималь н ое повышение фо тосинтетической продуктив -. ности культурных растений. Каковы же пути управления человеком ф отосинтетической деятельностью растений ? Часто сдерживающим фак тором фотосинтеза является недостаток углекислого газа . Обычно в воздухе присутству ет около 0,03 процента С 0 2. Однако над интенси вно фото-синтезирующим полем его со держание уменьшается иногд а в три-четыре раза по сравне нию с приведенной цифрой . Вполне естественно , что из-за этого фотосинтез тормозится . Между тем для получения среднего урожая сахарной свеклы один гектар ее посевов должен у сваивать за сутки около 300 — 400 килограммов углекисло г о газа . Такое коли чество содержится в колос сальном объеме воздуха. Опыты известного отечест венного физиолога растений В . Н. Лю бименко показали , что увеличение количества углекислого газа в атмосфере до 1,5 процента приводит к прямо пропорционально му воз растанию интенсивности фото синтеза . Таким образом , один из путей повышения продук тивности фо тосинтеза — уве личение концентрации углекис лог о газа в воздухе. Современный ур овень тех нологии , в целом , позволяет решить эту задачу в глобаль ных масштабах . О днако весь ма сомнительно , чтобы чело век решился на практике осу ществить этот пр оект . Дело в том , что более высокий уро вень содержания углекис лого газа в воздухе приведет к изменению теплового балан са пла неты , к ее перегреву вследствие так называ емого «парникового эффекта» . «Пар никовый эффект» обусловлен тем , что при наличии большого количества углекислого газа атмосфе ра начинает сильнее задерживать испускаемые п о верхностью Земли тепловые лучи. Перегрев планеты может привести к тая нию льдов в полярных областях и в высо когорьях , к поднятию уровня Мирового о кеана , к сокраще нию площади суши , в том числе занятой культурной рас тительностью . Если учесть , что население Земли увеличи вается еженедельно на 1 мил лион 400 тысяч человек , то понятна крайняя не ж елатель ность таких изменений. Человечество вес ьма обе спокоено естественным ростом концентрации углекислого га за в атмосфере , наблюдаемым в последние годы в результате интенсивного развития про мышленности , автомобильно го , железно дорожного и авиа ционно го транспорта . Поэт ому оно едва ли решится когда-либо сознате льно стимулиро вать этот процесс в глобаль ных масштабах. В теплицах и на поле уве личение содержания углекис лого газа имеет важное зна чение для повышени я урожай ности культурных растений . С эт ой целью в теплицах сжи гают опилки , раскладывают сухой лед на стеллажах , вы пус кают углекислый газ из баллонов . Основной способ повышения концентрации С Оа над полем — активизация жизнедеятельности почвенных микроорганизмов пут ем внесе ния в почву органиче ских и минеральных удобрений . В процессе дыхания м икробы выделяют большое количество углекислого газа . В последние годы для обогащения п очвы и припочвенного воздуха СОз поля стали поливать водой , насыщенной углекислым га зом. Другой путь преодоления отрица тельног о влияния низ кой концентрации углекислого га за в атмосфере на урожай — распространен ие таких форм растений , которые очень инте н сивно фотосинтезируют даже при ничтожно малом его содер ж ании . Это — С 4 — растения . У них р екордные показате ли интенсив ности фотосинтез а. Распространение таких расте ний , дальнейшее изучение осо бенностей их фотосинтеза представляется весьма нуж ным и перспективным. Растительность земного ша ра довольно неэффективно ис пользует солнечную энергию . Коэффициент полезного де й ствия у большинства дикорас тущих растен ий составляет всего 0,2 процента , у культур ных он равен в среднем одно му проценту . При оптималь ном снабжении культурных растений в одой , минеральны ми солями коэффициент по лезного использования света повышается до четырех — шести процентов . Теоретичес ки ж е возможен КПД , равный восьми — десяти процентам . Сопоставление приведенных цифр гово рит о больших воз можностях в увеличении фо тосинтетической продуктив ности растений . Однако прак тическая их реализация встре чает большие трудности. Повысить эффективность использования солнечн ой энер гии в ходе фотосинтеза можно , расп оложив растения на опти мальном расстоянии др уг от друга . В изреженных посевах значительная часть с вета про падет зря , а вот в загущен ных растения затеняют друг друга , их ст ебли становятся длинными и ломкими , легко полегающими от дождя и вет ра . В том и другом случае происходит снижение урожая . Вот почему очень важно в ы брать для каждой культуры наиболее оптимальное рас стояние . При этом сле дует учи тывать , что оптимальная плот н ость посевов может быть раз личной в зави симости от обес печенности растений водой , эле ментами минерального пи тания и от их осо бенностей . К сожалению , многие агроно мы не принимают во внима ние названные факторы , п о этому так медленно растет продуктивност ь наших полей . Наиболее часто растения не эффективно фотосинтезируют из-за недостатка воды и эле ментов минерального питания . Если улучшить условия водо снабжения и питания , то раз меры листов ой поверхности увеличатся , а между ними и величиной урожая обычно су ществует пр ямая зависимость. Однако существуе т некото рый предел роста эффектив ности фотос интеза , когда дальнейшее улучшение водо снабжения и минерального питания не дает результат ов . Дело в том , что при опре де ленн ом размере листовой по верхности (обычно когда на 1 квадратный метр посевов приходится ч етыре-пять квад ратных метров листьев ) рас тения поглощают практически всю энергию света . Ес ли же на единицу площади поля при ходится еще большая поверх ность л и стьев , то в результате затенения их друг др угом растения вытянутся , интенсив ность фотосинтез а уменыпит-ся. В от почему дальнейшее улучшение снабжения раст е ний водой и элементами мине рального питания неэффек тивно. В чем же выход из создав шегося положени я ? Учены е по лагают , что в выведении но вых сортов культурных расте ний , отличающихся выгодным с троением тела . В частности , они должны име ть компактную низкорослую крону , с верти кальн о ориентированными листьями , обладать крупными запасающими (луковицы, клуб ни , корни , корне вища ) и репро дуктивными (семена , плоды ) органам и. На повышение плодородия почвы и улучш ение водоснаб жения эти сорта будут реаги рова ть усилением интенсив ности фотосинтеза , умеренным потреблением продуктов фо тосинтеза (ассимилятов ) ; на рост листьев и других вегета тивных ор ганов , а также активным использованием ас сими лятов на формирование репродуктивных и запаса ющих органов. Вот какие жесткие требо вания предъявляют ся теперь к науке , занимающейся выведе нием новых сортов культурных растений , — селекции . Из ска занного ясно , что без тесн ого сотрудничества селекционеров с физиологами растений созда ние перспективных сортов ста нов ится практически невоз можным. Селекционеры выв ели сор та , от вечающие современным требованиям . Среди них — низкорослый рис , созданный в Междунар одном институте ри са в Маниле , хлопчатник Дуплекс , с вертикально ориен тированными листья ми , не за теняющими друг друга , карли ковая пшеница мексиканской селекции . Эти сорта на фонах высокого плодородия дают в полтора раза более высокие урожаи , чем их предшествен ники . Однако это лишь один из путей увеличения фотосин тетической продукт ивности растений . Дальнейшие усилия должны бы ть направлены на повышение активности самого фотосинтетического аппарата. Как известно , п роцесс фото синтеза осуществляется в осо бых органоидах — хлороплас- тах. Здесь происходит мно жество реакций , прежде чем из углекислого газа и воды образуются молекулы органи ческих веществ . Управлять этими процессами , безусловно , непросто , но возможно . Об этом свидете льствует тот факт , что интенсивность фотосинт еза у разных растений неодинако ва . У одни х листовая поверх ность площадью в 1 квадрат ны й дециметр усваивает за час от четырех до семи миллиграм мов СОг, а у других — 60 — 80 и даже 100, то есть в 20 раз больше ! Растени я неодинаково реагируют на его низкую кон центрацию в воздухе , интен сивность освещения и т . д. Изучение особенностей фотос интеза у разных растений , без условно , будет способствовать расширению возможнос тей человека в управлении их ф отосинтетической деятел ь ностью , продуктивностью и урожаем. ФОТОСИНТЕЗ , РОСТ И ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТЕНИ Й Взаимоотношения роста растений и интенсивности фото синтеза отражают непрерывную перестройку фотосинтети ческо го аппарата в ходе онто генеза и д инамику формиро вания и активности растущих (аттрагирующих ) о рганов , по требляющих ассимиляты. Начальный этап развития листа осу ществляется за счет деления и роста клеток , а затем — лишь путем растяжени я . За это время делятся и развиваются хлоро пласты, число которых увеличивается , пока расте т объем клетки . В клетках губчатой ткани пластид образуется в 1,5-2,0 раза меньше (у картофеля около 70), чем в п али-садной (200 — 300 органоидов ). Новооб разование хлоропластов завершается довольно рано , но рост клеток опережает уве личение числа хлор опластов , в результате чего в онтогенезе л иста их количество в 1 см 2 убывает вдвое . Однако содерж ание хлорофилла в хлоропласте продолжает увел ичиваться и после достижения хлоропластом наи большей величины . Максималь н ая интенсивность фотосинтеза наблюдается во время роста к леток листа растяжением и начинает несколько снижаться , когда площадь листа составляет 0,4 — 0,8 от конечной . Затем процесс фотосинтеза может уменьшаться с возрастом листа или не меняется длительное в р емя (особенно у вечнозеленых растений ). На ранних эт апах роста (до развертывания 30 — 45% пло щади ) лист сам потребляет ассимиляты из более з релых листьев или из запасающих тканей . По мере роста листа уси ливается транспорт ассимилятов из него в другие листь я и органы и постепенно лист становится донором ассимилят ов . Эта функция устанавливается при достижени и 60 — 90% конеч н ой площади листа . Взрослые листья отдают с вои ассимиляты в аттрагирующие зоны растения , оставляя на собственные нуж ды 10 — 40% ассимйлятов и почти не обмен иваясь между собой продуктами фотосинтеза . По следнее явление , названное А . Л . Курсановым (1961) «суровым законо м» , способствует лучшему распределению ассим й лятов в целом растении . Ста реющие листья со слабой фот осинтетической активностью отд ают другим органам не только ассимиляты , но и про дук ты распада структур цитоплазмы. Такого рода смена функций листа в онтогенезе важна при формировании урожая . Потребление ассим й лятов молодым л истом приводит к построению добавочного фотос интетиче ского ап парата , чем обеспечивается увеличение фотосинтетиче ской активности в гео метрической прогрессии . Следует отме тить также , что в онтогенезе изменяется соотношение пу тей фотосинтетического метаболизма . В условиях , когда внеш ние факторы не лимитируют скоро с т ь фотосинтеза , этот про цесс цел иком детерминируется ростовой функцией (А . Т . Мок-роносов, 1981). Современные знания о процессе фотосинтеза как на уровне растения , так и фитоцен оза , позволяют видеть основные на правления оп тимизации фотосинтеза и увеличени я продук тив ности растений . Наиболее полно вопросы фот осинтетической деятельности растений в посевах , связанной с образованием хоз яйственного урожая (используемого человеком ), его доли в био логическом урожае (т . е. суммарной массе всех органов рас тения ), освещены в работ ах А . А . Ничипоровича. <_ Н аи высшие урожаи могут быть обеспечены создан ием следую щих оптимальных условий : 1) увеличением листовой поверх ности в посевах ; 2) удлинением времени активной работы фотосинтетического апп арата в течение каждых с уток и ве гета ционного периода (поддержка агротехникой и минеральными удобрениями ); 3) высокой интенсивностью и продуктивностью фотосинтеза , максимальными суточными приростами сухого вещества ; 4) максимальн ым притоком продуктов фотосинтеза из всех фотосинт езирующих органов в хозяйственно важные органы и высоким уровнем использования ассим й лятов в ходе би осинтетических процессов. Для получения высоких урожаев сельскохозя йственных куль тур необходима селекционно-генетическа я работа , направлен ная на повышение инт енсивности фотосинтеза , скорости оттока ассим й лятов , на уве личение чистой продуктивности фото синтеза.
© Рефератбанк, 2002 - 2017