Экологическая физиология растений : фотосинтез и свет: Текст лекций (190,00 руб.)

Стр.1

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова О.А. МАРАКАЕВ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ ФОТОСИНТЕЗ И СВЕТ Текст лекций Рекомендовано Научно-методическим советом университета для студентов специальности Биология Ярославль 2005

Стр.1

УДК 581.1+574 ББК Е 573я73 М 25 Рекомендовано Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного издания. План 2005 года Рецензенты: доктор биологических наук, профессор кафедры физиологии растений биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Ю.В. Балнокин; кафедра ботаники Московского педагогического государственного университета Маракаев, О.А. Экологическая физиология растений : М 25 фотосинтез и свет : Текст лекций / О.А. Маракаев ; Яросл. гос. ун-т. – Ярославль: ЯрГУ, 2005. – 95 с. ISBN 5-8397-0373-7 Представлены сведения о фотосинтезе как основном процессе жизнедеятельности растений. Приведена литература для расширения и углубления представлений по эколого-физиологическим и биохимическим аспектам фотосинтеза. Курс лекций предназначен для студентов 5 курса, обучающихся по специальности 011600 Биология («Экологическая физиология растений», блок СД), очной и заочной форм обучения. Ил. 22. Табл. 2. Библиогр.: 53 назв. УДК 581.1+574 ББК Е 573я73 ISBN 5-8397-0373-7 2 © Ярославский государственный университет, 2005 © О.А. Маракаев, 2005

Стр.2

Введение Экологическая физиология растений – важнейшее направление современной фитофизиологии, рассматривающее процессы жизнедеятельности растительных организмов во взаимосвязи с условиями среды. Это относительно молодое и активно развивающееся направление возникло на стыке двух наук – физиологии растений и экологии. Вопросы взаимодействия растений со средой обсуждаются в настоящее время в самых разнообразных аспектах. При этом выделяются два основных подхода. В первом – физиологическом – основное внимание уделяется рассмотрению отдельных функций растительного организма (фотосинтеза, дыхания, водного обмена, минерального питания, роста и др.) на фоне изменяющихся экологических факторов. Во втором – экологическом – обсуждается действие различных факторов среды (света, температуры, газового состава и др.) на функциональные особенности растений. Первый и второй подходы являются взаимодополняющими и позволяют наиболее адекватно оценить физиологическое состояние растения в нестабильной среде. В рамках настоящего курса лекций рассмотрен один из важнейших вопросов экологической физиологии растений – экология фотосинтеза, а именно регулирование фотосинтетической функции светом. Фотосинтез – уникальный процесс на нашей планете, являющийся основой для жизни всех гетеротрофных организмов – от бактерий до человека. Он состоит в способности растений синтезировать органические соединения из неорганических с одновременным запасанием энергии света в энергию химических связей. Фотосинтез обусловливает космическую и планетарную роль зеленых растений, состоящую в накоплении органической массы, обеспечении постоянства содержания СО2 в атмосфере, устранении парникового эффекта, накоплении в атмосфере кислорода, необходимого для дыхания гетеротрофных и автотрофных организмов, образования озонового экрана. Под экологией фотосинтеза понимают зависимость интенсивности и продуктивности фотосинтеза от факторов внешней среды – света, концентрации СО2, температуры, водного режима, содержания элементов минерального питания и др. В естественных условиях фотосинтетическая функция испытывает действие целого комплекса экологических факторов, каждый из которых может изме3

Стр.3

няться. Влияние экзогенных факторов реализуется через конкретные механизмы, сопряженные с многочисленными фотофизическими, фотохимическими и энзиматическими реакциями фотосинтеза. Познание этих механизмов дает возможность понять основные закономерности и оптимальные условия функционирования фотосинтетического аппарата как целостной системы. Способность фотосинтетических процессов адаптироваться к условиям среды является решающей для жизнедеятельности растения. Свет играет особенно важную роль в жизнедеятельности растений и занимает центральное место в регуляции фотосинтеза. Именно энергия света является движущей силой фотосинтеза и запасается в продуктах его реакций. Свет обусловил появление и развитие царства растений, так как используется растительными организмами в процессе питания как источник энергии. Растения в ходе длительной эволюции максимально приспособились для поглощения света и его использования. Действие светового фактора определяет количественные и качественные параметры фотосинтеза на всех уровнях его формирования – организменном, органном, тканевом, клеточном и молекулярном. В настоящем курсе лекций приведены современные сведения об особенностях организации фотосинтетического аппарата, формировании хлоропластов и пигментных систем, световых и темновых реакциях фотосинтеза при различных световых режимах. Эти стороны влияния света на фотосинтез друг с другом связаны и взаимообусловлены. Их раздельное рассмотрение вызвано лишь удобством изложения материала. Приведенные данные характеризуют изменчивость структурных и функциональных основ фотосинтеза растений. Они раскрывают лабильность фотосинтетической функции растений, показывают ее уникальные адаптационные возможности. Фотосинтетические реакции растений протекают при изменении трех основных характеристик света – интенсивности, спектрального состава и продолжительности. В соответствии с этим механизмы физиологического ответа на изменение каждого параметра освещенности рассмотрены по отдельности. 4

Стр.4

АДФ АТФ ИК ИЛП К-5-Ф лк НАД НАДФ ПВК РДФ Р-5-Ф Ру-5-Ф РЦ СДФ СКП ССК С-7-Ф ТПФ УФ Фд Фн ФАД ФАР ФГА ФГК ФГлу ФДА ФДФ ФЕП ФМН ФС I ФС II Ф-6-Ф ЦК ЩУК ЭТЦ Э-4-Ф PQ Q Список сокращений - аденозин-5-дифосфат - аденозин-5-трифосфат - инфракрасная радиация - индекс листовой поверхности - ксилулозо-5-фосфат - люкс - никотинамидадениндинуклеотид - никотинамидадениндинуклеотидфосфат - пировиноградная кислота - рибулозо-1,5-дифосфат - рибозо-5-фосфат - рибулозо-5-фосфат - реакционный центр - седогептулозо-1,7-дифосфат - световой компенсационный пункт - светособирающий комплекс - седогептулозо-7-фосфат - тиаминпирофосфат - ультрафиолетовая радиация - ферредоксин - фосфат неорганический - флавинадениндинуклеотид - фотосинтетически активная радиация - фосфоглицериновый альдегид - фосфоглицериновая кислота - фосфоглюконовая кислота - фосфодиоксиацетон - фруктозо-1,6-дифосфат - фосфоенолпировиноградная кислота - флавинмононуклеотид - фотосистема I - фотосистема II - фруктозо-6-фосфат - центральный комплекс - щавелевоуксусная кислота - электронтранспортная цепь - эритрозо-4-фосфат - пластохинон - коэнзим Q (убихинон) 5

Стр.5