Want to create interactive content? It’s easy in Genially!

Get started free

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA INTENSYWNOŚĆ FOTOSYNTEZY

.

Created on May 2, 2021

Start designing with a free template

Discover more than 1500 professional designs like these:

Corporate Christmas Presentation

Snow Presentation

Winter Presentation

Hanukkah Presentation

Vintage Photo Album

Nature Presentation

Halloween Presentation

Transcript

PRESENTAtion

Czynniki wpływające na intensywność fotosyntezy

start

Daria Broda, Marta Piechowicz, Ola Rahn

1. Światło

Światło docierające do powierzchni liści roślin jest tylko w niewielkiej części wykorzystywane w fazie jasnej fotosyntezy. Ilość energii bezpośrednio wykorzystywanej w fotosyntezie dla roślin typu CIndeks dolny 33 wynosi do 3,5%, a dla roślin typu CIndeks dolny 44 wynosi do 7%.

Dla przebiegu fotosyntezy ma znaczenie natężenie światła, którego zakresy różnią się zależnie od strefy klimatycznej, pory roku, pory dnia czy stopnia zachmurzenia. Przy wzrastającym natężeniu światła intensywność fotosyntezy wzrasta proporcjonalnie, aż do osiągnięcia tzw. świetlnego punktu wysycenia, czyli stanu wysycenia światłem, w którym proces fotosyntezy zachodzi z maksymalną intensywnością. Dalszy wzrost natężenia światła może doprowadzić do spadku intensywności fotosyntezy. Początkowo jest to spowodowane wzrostem transpiracji (parowanie wody z powierzchni rośliny przez liście i łodygi), która prowadzi do obniżenia zawartości wody w roślinie. W wyniku spadku turgoru komórek, aparaty szparkowe zamykają się, co ogranicza dostępność dwutlenku węgla. W dłuższym czasie silne natężenie światła uszkadza fotosystemy i prowadzi do inaktywacji cząsteczek chlorofilu.

Przy niskim natężeniu światła proces oddychania komórkowego (wydzielania dwutlenku węgla) dominuje nad procesem fotosyntezy (pobierania dwutlenku węgla). Z kolei przy wysokim natężeniu światła przeważa wiązanie dwutlenku węgla, zaś w świetlnym punkcie kompensacyjnym procesy fotosyntezy oraz oddychania komórkowego równoważą się. Dla stężenia dwutlenku węgla w atmosferze wynoszącego 0,04% i temperatury pokojowej (ok. 20°C) świetlny punkt kompensacyjny fotosyntezy mieści się w zakresie od 8 do 15 μmol*mIndeks górny -2-2*sIndeks górny -1-1.

2. Temperatura

Temperatura wpływa na intensywność fotosyntezy, oddziałując na aktywność enzymów. Reakcje fotosyntetyczne przebiegają w dość szerokim zakresie temperatur od ok. 0°C do ok. 45°C, przy czym przedział od ok. 20°C do ok. 30°C stanowi warunki optymalne. Wzrost temperatury powyżej wartości optymalnych powoduje spadek intensywności fotosyntezy, aż do jej całkowitego zahamowania. Zatrzymanie fotosyntezy wynika z denaturacji kompleksów białkowych wbudowanych w tylakoidy chloroplastów i białek enzymatycznych katalizujących reakcje fotosyntetyczne.

3.Układ chloroplastów w komórkach miękiszu asymilacyjnego

Położenie chloroplastów w komórkach miękiszu asymilacyjnego zależy od natężenia światła, które do nich dociera. W warunkach niskiego natężenia światła, chloroplasty układają się w komórkach w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku padania promieni świetlnych. W warunkach silnego natężenia światła chloroplasty zajmują położenie równoległe w stosunku do kierunku padania promieni świetlnych. Zdolność chloroplastów do ruchu w cytoplazmie komórek miękiszu asymilacyjnego pozwala optymalnie wykorzystywać zmienne warunki świetlne środowiska.

grafika odnośnie układu chloroplastów w komórkach miękiszu asymilacyjnego

4. Ruch powietrza

Ruch powietrza (wiatr) Wiatr także ma znaczący wpływ na fotosynteze, jego znaczenie sprowadza się do usuwania z sąsiedztwa lisci warstewek powietrza zubożonych w CO2 i zastępowanie go powietrzem o normalnym stężeniu tego gazu. Silnie wiejący wiatr powoduje przymykanie sie szparek obniża intensywność procesu fotosyntezy.

5. Dwutlenek węgla

Dwutlenek węgla jest podstawowym substratem fotosyntezy. Jest obecny w atmosferze w bardzo niskich stężeniach (ok. 0,04%). Głównym źródłem tego gazu są procesy rozkładu martwej materii organicznej w glebie, przeprowadzane przez bakterie i grzyby. Zwiększenie stężenia tego gazu powoduje wzrost intensywności fotosyntezy – trudno jest uzyskać taki efekt na otwartym powietrzu, ale jest to możliwe między innymi w szklarni. Po osiągnięciu stężenia dwutlenku węgla wynoszącego 0,1% nie obserwuje się dalszego zwiększania natężenia procesów fotosyntetycznych - a więc intensywność procesu rośnie tylko do określonego poziomu wysycenia rośliny tym gazem. Po jego osiągnięciu ustala się stałe tempo fotosyntezy, które jest zależne od innych czynników, głównie od szybkości reakcji przeprowadzanych przez enzymy komórkowe. Widać to, na wykresie obok.

6. Sole mineralne

Do prawidłowego przebiegu fotosyntezy niezbędne są sole mineralne, m.in. sole magnezu, potasu, cynku czy manganu. Przykładowo mangan jest składnikiem układu enzymatycznego, biorącego udział w fotolizie wody. Natomiast niedobór magnezu prowadzi do chlorozy, czyli spadku stężenia chlorofilu, co znacznie ogranicza wyłapywanie energii słonecznej przez ów barwnik. Ponadto brak tego pierwiastka wiedzie do zmniejszenia aktywności niektórych enzymów odpowiedzialnych za przemiany reszt fosforanowych. Jony potasu i cynku warunkują z kolei aktywność enzymów fotosyntetycznych. Niedobór chociażby jednego z niezbędnych pierwiastków, mimo optymalnych ilości pozostałych, powoduje zmniejszenie intensywności fotosyntezy, a w skrajnych przypadkach – jej całkowite zahamowanie.

7. Woda

Woda może wpływać na intensywność fotosyntezy w sposób bezpośredni bądź pośredni. Bezpośrednio jako substrat reakcji fotosyntetycznych, a pośrednio powodując zmiany turgoru ( turgor: nacisk wywierany przez protoplast komórki roślinnej na jej ścianę komórkową, czego efektem jest jędrność komórek). Związek jakim jest H2O uczestniczy w reakcjach fazy jasnej fotosyntezy i jest rozkładany w reakcji nazywanej fotolizą na elektrony, protony H+ i tlen, który wydzielany jest do atmosfery.

sposób bezpośredni

sposób pośredni

Faza jasna fotosyntezy

Zawartość wody w roślinie ma wpływ na turgor komórek aparatu szparkowego. Niski stan uwodnienia powoduje zamykanie aparatów szparkowych przez co uniemożliwiona jest wymiana gazowa, i w konsekwencji prowadzi do spadku ilości dwutlenku węgla, który niezbędny jest do przebiegu procesu fotosyntezy.

8. Tlen

Stężenie tlenu w atmosferze jest stosunkowo stałe, jednak w komórce, do której tlen dociera przez aparaty szparkowe oraz jest wytwarzany w fazie jasnej fotosyntezy, lokalne stężenie tlenu może ulegać znaczącym zmianom. Stężenie tlenu w cytoplazmie wzrasta przy intensywnym zachodzeniu fazy jasnej fotosyntezy. Jeśli aparaty szparkowe pozostają otwarte, O2 zostaje usunięty z organów asymilacyjnych, jeśli jednak aparaty szparkowe pozostają zamknięte lub przymknięte, stężenie tlenu jest znacznie wyższe niż w roztworze, w którym rozpuszczone są składniki powietrza atmosferycznego. Tlen wpływa przede wszystkim na zachodzenie procesu utleniania 1,5-bisfosforybulozy, katalizowanego przez enzym RuBisCO.

Rybulozo-1,5-bisfosforan

Zjawisko zwiększonego wydzielania CO2 podczas oświetlania roślin oraz przez krótki okres po oświetlaniu nazywane jest fotooddychaniem, a jego bezpośrednią przyczyną jest dwufunkcyjność enzymu RuBisCO. Ze względu na konkurowanie o miejsce katalityczne karboksylazy 1,5-bisfosforybulozy przez CO2 i O2 wzrost stężenia tlenu, następujący podczas intensywnego zachodzenia fazy jasnej, prowadzi do zahamowania natężenia fotosyntezy.

Jako ogrodnicy w szklarniach jak zwiększymy intensywność fotosyntezy, aby zwiększyć swoje plony?

1. Zapewniłabym roślinom stały dostęp do światła, który byłby w odpowiednim natężeniu (gdyż po osiągnięciu tzw. świetlnegpo punktu wysycenia dalszy wzrost natężenia światła doprowadziłby do spadku intensywności fotosyntezy, czegp nie chcemy), ponieważ światło jest jednym z czynników, który zwiększa intensywność fotosyntezy. Przy wzrastającym natężeniu światła intensywność fotosyntezy wzrasta proporcjonalnie, aż do osiągnięcia tzw. świetlnego punktu wysycenia, czyli stanu wysycenia światłem, w którym proces fotosyntezy zachodzi z maksymalną intensywnością. Szklarnia powinna znajdować się w miejscu otwartym oraz słonecznym – najlepiej w orientacji wschód-zachód. Materiał konstrukcyjny najlepiej pomalować na biało, aby w jak największym stopniu odbijał promienie słoneczne, natomiast pokryciowy powinien charakteryzować się dużą przepuszczalnością świetlną. Należy przy tym zwrócić uwagę na jego parametry. Istotne jest także dbanie o czystość szklarnii m.in. szyb, folii czy innego użytego materiału. W uprawach profesjonalnych rośliny dodatkowo doświetla się światłem sztucznym. Do tego celu wykorzystuje się świetlówki, wysokoprężne lampy sodowe (HPS), lampy LED oraz lampy metalohalogenkowe (MH). Drugą stroną medalu przy regulacji świetlnej jest zacienienie. W najgorętszej porze zieleń uchroni rozwijanie zainstalowanych wcześniej siatek cieniujących.

2. Utrzymywałabym optymalną temperaturę dla intensywności fotosyntezy, czyli 20-30 stopni Celsjusza, gdyż reakcje syntetyczne zachodzą w szerokim zakresie od 0 stopni Celsjusza do 45 stopni Celsjusza, przy czym optymalnym przedziałem jest temperatura od ok. 20 do 30 stopni Celsjusza. Wzrost temperatury powyżej optymalnych temperatur mógłby doprowadzić do spadku intensywności fotosyntezy, aż do jej całkowitego zahamowania. 3. Jako, iż ilość dwutlenku węgla naturalnie występującego w atmosferze jest poniżej wartości optymalnych dla przebiegu fotosyntezy, umieściłabym w szklarni bryły tzw. suchego lodu. Suchy lód to forma zestalonego dwutlenku węgla, dzięki któremu rośliny uzyskują dodatkowe ilości gazowego dwutlenku węgla, co umożliwia zwiększenie intensywności fotosyntezy, a tym samym – podwyższenie ilości uzyskiwanych plonów.4. Wraz z wodą roślina pobiera niezbędne dla jej rozwoju sole mineralne. Brak soli mineralnych w podłożu jest czynnikiem bezpośrednio ograniczającym fotosyntezę. Dlatego nawoziłabym regularnie glebę kompostem i dodatkowo wzbogacała ją w próchnicę. Oprócz tego w celu uzyskania poszczególnych soli mineralnych, można: - Na jesień podsypać rośliny sproszkowanym dolomitem by zaspokoić zapotrzebowanie roślin na magnez - Dodawać do kompostu skorupki jajek by zapobiegać niedoborowi wapnia - Stosować nawozy azotowe w przypadku niedoboru azotu

5. Aby zwiększyć intensywność fotosyntezy regularnie podlewałabym roślinę tak by nie dopuścić do jej wysuszenia, ponieważ niski stan uwodnienia powoduje zamykanie aparatów szparkowych, co uniemożliwia wymianę gazową, konsekwencją takich zmian jest spadek dwutlenku węgla niezbędnego do przebiegu fotosyntezy. 6. Zapewniłabym roślinie stały dostęp do tlenu o odpowiednim stężeniu. Dostarczenie zbyt niskiego bądź zbyt wysokiego stężania tlenu roślinie zaburzy proces fotosyntezy i nie będzie ona przebiegać intensywniej". 7. Jeśli chcialabym zwiekszyc ilość plonow i intensywność fotosyntezy przeprowadzanej przez rosline nie wystawialabym jej na silny wiatr, ponieważ intensywność fotosyntezy zmniejszylaby się przez przymykanie się szparek.

Bibliografia

  • https://pl.depositphotos.com/vector-images/h20.html
  • https://pl.khanacademy.org/science/biology/photosynthesis-in-plants/photorespiration--c3-c4-cam-plants/a/c3-c4-cam-plants
  • https://mappingair.meteo.uni.wroc.pl/2020/04/rosliny-poprawiajace-jakosc-powietrza/
  • https://pl.khanacademy.org/science/ap-biology/cellular-energetics/photosynthesis/a/intro-to-photosynthesis
  • https://mlodytechnik.pl/technika/29101-zielony-graal-jak-odtworzyc-fotosynteze
  • https://epodreczniki.pl/a/przeczytaj/D1AAQzfEX
  • https://pl.wikipedia.org/wiki/Rubisco
  • http://www.biologianaukaozyciu.pl/2017/12/
  • http://biologia-maturalnie.blogspot.com/2013/10/
  • https://pl.wikipedia.org/wiki/Turgor
  • https://www.dwmed.pl/biologia/zbior-zadan-biologia/metabolizm/faza-jasna-fotosyntezy-fosforylacja-cykliczna-i-niecykliczna/
  • https://epodreczniki.pl/a/wprowadzenie/DpF00RIXH
  • https://pl.m.wikipedia.org/wiki/Fotosynteza
  • https://flipbook.nowaera.pl/dokumenty/Flipbook/Biologia-Biologia-na-czasie- podrecznik%5Bkl_2%5D%5Bpr_2020%5D/files/basic-html/page66.html
  • https://muratordom.pl/galeria/objawy-niedoboru-pierwiastkow/gg-kVpe-58R2-bvD1/gp-6kfa-ZeaG-qjKm
  • https://www.suchylod.net/zestalony-dwutlenek-wegla
  • https://plumeria.sklep.pl/_blog/30-Mineraly_ktorych_nasze_rosliny_potrzebuja_do_zycia_.html
  • https://flipbook.nowaera.pl/dokumenty/Flipbook/Biologia-Biologia-na-czasie-podrecznik%5Bkl_2%5D%5Bpr_2020%5D/files/basic-html/page63.html
  • https://ogrodosfera.pl/blog/10-sposobow-na-zwiekszenie-upraw-szklarniowych

Thanks!