Точка компенсации СО2

Зависимость скорости фотосинтеза от количество CO2 в воздухе для С3- и C4-растений. Точка компенсации СО2 находится на пересечение с осью х. У C4-растений она ниже, чем у C3-растений.

Точка компенсации СО2, или углекислотный компенсационный пункт (УКП) — это концентрация углекислого газа, при которой его поглощение в процессе фотосинтеза уравновешивается выделением СО2 в ходе дыхания[1]. В научной литературе эту точку принято обозначать заглавной буквой гамма или Γ. Положение УКП на графике является функцией от освещённости. При её высоких значениях значение Γ смещается в сторону более низких концентраций СО2, а затем достигает минимума и выходит на плато, когда освещённость превышает световую точку компенсации. Кроме того углекислотная точка компенсации сильно зависит от температуры; Γ возрастает с ростом температуры[2].

ОписаниеПравить

Фотосинтез зависит от ряда абиотических факторов, влияющих друг на друга. Применительно к их взаимодействию действует закон минимума Либиха: наиболее значим для организма тот фактор, который находится в наибольшем недостатке, именно он будет определять поведение всей системы.

Один из таких факторов — концентрация CO2, который фиксируется в процессе фотосинтеза. Если предположить, что количество света в избытке и само по себе не является ограничивающим фактором, то можно заметить, что будет происходить увеличение скорости фотосинтеза с ростом концентрация CO2 в окружающей среде. Этот процесс ограничен — скорость фотосинтеза достигает насыщения, а при достаточно высоких концентрациях даже может снижаться. С другой стороны, при слишком низкой концентрации диоксида углерода его фиксация в ходе фотосинтеза уравновешивается процессами фотодыхания и дыхания. Точка, в которой оба процесса находятся в равновесии, и называется точкой компенсации СО2.

C3- и C4-растенияПравить

Для большинства высших C3-растений точка компенсации СО2 находится при довольно высоких концентрациях и составляет от 30 до 60 мкл/л (что эквивалентно 10-20 %[3] от концентрации природного CO2 в воздухе или 0,005-0,010 объёмных-% CO2[4] в абсолютных значениях). Это связано с наличием у них активного фотодыхания и отсутствия активного концентрирующего механизма. Насыщение фотосинтеза достигается при приблизительно 0,05-0,10 объёмных-% CO2[5].

C4-растения обладают способностью фиксировать СО2 через более эффективный фермент ФЕП-карбоксилазу и производят рефиксацию углекислого газа при слабом фотодыхании, поэтому у них точка компенсации стремится к нулевой концентрации СО2 (< 0,001 объёмных-%[5]). Это даёт им преимущество при росте в жарком сухом климате.

ИспользованиеПравить

Знание точки компенсации СО2 позволяет оценить эффективность фотосинтеза растения и подобрать для него подходящие условия. Например, в зимнее время в теплице, растение при достаточно высокой температуре освещается светом интенсивности ниже световой точки компенсации, что ведёт к увяданию. Но, если повысить содержание СО2 выше его точки компенсации при данной освещённости, то это позволить скомпенсировать отрицательный эффект и «снизить» световую точку компенсации[6].

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Ермаков, 2005, с. 204.
  2. Хит, 1972, с. 209.
  3. Peter Schopfer und Axel Brennicke: Pflanzenphysiologie. 7. Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, 2010, ISBN 978-3827423511, S. 258.
  4. Ulrich Lüttge und Manfred Kluge: Botanik — Die einführende Biologie der Pflanzen. 6. aktualisierte Auflage, Wiley-VCH, 2012, ISBN 978-3527331925, S. 497.
  5. 1 2 Ulrich Lüttge, Manfred Kluge: Botanik — Die einführende Biologie der Pflanzen. 6. aktualisierte Auflage, Wiley-VCH, 2012, ISBN 978-3527331925, S. 498.
  6. Хит, 1972, с. 211.

ЛитератураПравить

  • Физиология растений / Под ред. И. П. Ермакова. — М.: Академия, 2005. — 634 с.
  • О. Хит. Фотосинтез (Физиологические аспекты) под ред. и с предисловием д-ра биол. наук Л. Н. Белла = The physiological aspects of photosynthesis / пер. с англ. Г. С. Гришина, А. Н. Крупенко и М. К. Николаева. — М.: Мир, 1972.