Фотосинтез и свет. Влияние света на структуру фотосинтетического аппарата и фотосинтетический метаболизм углерода. Явление хроматической адаптации.

Свет — необходимое условие для протекания фотосинтеза. Он является источником энергии для этого процесса. Интенсивность фотосинтеза по мере увеличения освещенности возрастает, но не пропорционально, сначала изменение идет быстро, затем замедляется, наконец, останавливается и на дальнейшее увеличение освещенности положительно не реагирует; возможно даже его подавление при очень сильном освещении вследствие разрушения хлорофилла (точка светового насыщения). Для разных растений характерно различное отношение к свету. По этому признаку В. Н. Любименко разделял растения на три группы: светолюбивые, тенелюбивые и теневыносливые.

Светолюбивые могут нормально развиваться при освещении не ниже 1/2 полного дневного освещения (лиственница, береза). Тенелюбивые растения произрастают в затененных местах. К ним относятся лесные травы (кислица, майник, недотрога, вороний глаз). Теневыносливые растения приспособлены к широкому диапазону световых условий — от сильного затенения до полного солнечного света. Растения этих групп имеют ряд морфологических, анатомических и физиологических различий. Морфологические различия заключаются в более крупной и цельной листовой пластинке с длинным черешком и высоком стебле у тенелюбивых растений; светолюбивые растения имеют противоположные признаки. Анатомические различия: толстый лист, сильно развитая палисадная паренхима, мелкие клетки эпидермиса с большим числом мелких устьиц у светолюбивых растений; противоположные черты строения имеют тенелюбивые растения. Самые существенные — физиол. различия: большее число мелких хлоропластов при пониженном содержании хлорофилла и более высокое содержание хлорофилла а у светолюбивых растений при противоположных признаках у тенелюбивых. Однако, определяющим признаком является положение компенсационной точки на световой кривой, т. е. такого уровня освещенности, когда количество углекислого газа, поглощенного при фотосинтезе, становится равным его количеству, выделенному при дыхании (СО2погл. - С02 выдел.). Это означает, что в растении не происходит ни прибавления, ни убавления органического вещества. У светолюбивых растений эта точка находится на более высоком уровне освещенности, чем у тенелюбивых. Это объясняется тем, что у растений первой группы обмен веществ идет более активно, у них интенсивное дыхание, на что требуется больше органического вещества. У тенелюбивых растений обмен находится на сравнительно низком уровне, дыхание идет менее интенсивно, поэтому органического вещества на этот процесс необходимо меньше. Следовательно, компенсационная точка у них может быть достигнута при меньшей освещенности и более слабом фотосинтезе. Кроме интенсивности света для фотосинтеза имеет значение его спектральный состав. Еще К. А. Тимирязевым было экспериментально доказано, что максимум фотосинтеза наблюдается в красных лучах солнечного спектра, которые наиболее сильно поглощаются хлорофиллом и несут максимальное количество энергии, необходимой для фотосинтеза. Квантовая теория света подтвердила эти данные. Действительно, красные лучи, несущие большее число мелких квантов, наиболее эффективны для фотосинтеза. В естественных условиях произрастания качественный состав света не обнаруживает больших колебаний, он почти постоянен на всем земном шаре. Поэтому растения открытых местообитаний (светолюбивые) не испытывают недостатка в красных лучах. Однако под покровом других растений для тенелюбивых и теневыносливых благоприятно действующих красных лучей может быть недостаточно. В этих условиях растения приспосабливаются к более полному использованию синих лучей: у них образуется больше хлорофилла Ь. При выращивании раст. в теплицах в зимний и осенний период часто наблюдается недостаток света, который лимитирует фотосинтез, поэтому прибегают к доп. освещению, добиваясь повышения его интенсивности. ХРОМАТИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ — явление, представляющее собой приспособительное изменение окраски водорослей под влиянием изменения спектрального состава света за счет увеличения количества пигментов, имеющих окраску, дополнительную к цвету падающих лучей. Характерно для сине-зеленых (Cyanophyta) и красных (Rhodophyta) водорослей.

Влияние света на структуру фотосинтетического аппарата и фотосинтетический метаболизм углерода:Под действием света определенно ориентируются хлоропласты, листовые пластинки.