19. Уравнение фотосинтеза. Типы фотосинтеза. Использование с3 и с4 растениями ресурсов тепла и влаги

Сущность фотосинтеза – превращение растениями/водорослями лучистой энергии солнечного света, поглощаемой хлорофиллом или другими фотосинтетическими пигментами, в химическую энергию разнообразных биополимеров – улеводов, жиров и белков. Носителем этой энергии является АТФ, которая превращается живыми организмами в АДФ, в результате чего высвобождается энергия.

Уравнение фотосинтеза:

6 СО2 + 6 Н2О + hv (свет) →С6Н12О6 + 6 СО2

Фотосинтез состоит из совокупности световых и темновых реакций.

Газообразный кислород образуется из воды, а не из углекислого газа.

Ю.Одум, П.Троян и А.Г.Исаченко рассчитали:

1,49г СО2 + 400г Н2О + 4500кал Солн.энергии ↔ 1г С6Н12О6 + 1,38г О2↑

(4500 кал взялось из энергетического эквивалента фотосинтеза (Беручашвили) – нужен, потому что раньше не могли понять сколько конкретно света требуется; это средняя цифра; вообще зависит от растения, варьирует от 3700 до 5400 кал/год).

20. Связь ассимиляции солнечной энергии в ходе фотосинтеза с транспирацией.

Общая ассимиляция – скорость накопления органического вещества, в том числе идущего на дыхание.

Чистая ассимиляция – скорость накопления органического вещества за вычетом вещества, идущего на дыхание.

Воду качает наверх транспирация. СО2 не может участвовать в фотосинтезе в газообразной форме – устица в листьях должны быть увлажнены – для фотосинтеза нужна вода. Скорость диффузии воды выще скорости диффузии СО2. Транспирация неотделима от фотосинтеза. Вода наверх, СО2 внутрь.

21. Эффективность закрепления и передачи солнечной энергии в экосистемах.

Растения в совокупности представляют собой своеобразную машину – преобразователь энергии. Коэффициентом «полезного действия растений» или КПД фотосинтеза (γ) выступает отношение энергии, которая заключена в чистой продукции (F) или годовом приросте фитомассы, к величине ФАР (фотосинтетически активной радиации) за год, к величине годового радиационного баланса (R), или к величине поглощенной сообществом ФАР (ФАРп):

γ = F/ФАР, γ = F/R, γ = F/ФАРп.

ФАР = 0,40*прямая радиация+0,62*рассеянная радиация

Для рассчета КПД фотоснтеза вводится понятие энергетического эквивалента фотосинтеза – это количество энергии, содержащееся в 1г сухого органического вещества. Он определяется при помощи калориметрической «бомбы» (теплотворная способность растений изменяется от 3,9 до 5,2 ккал/г сухого орг.вещества – определено экспериментальным путем).

Экологическая (энергетическая) эффективность геосистем и отдельных блоков экосистем определяется отношением величины ассимиляции на данном трофическом уровне цепи к её величине на предыдущем уровне:

К эф. = А1/А2

Введено это понятие Л.Линдеманом в 1942г.; его же правило и про 10% энергии при переходе с одного уровня на другой:

Закон о пространственно-временных среднестатистических отношениях функционирования отдельных блоков биогеоценозов: величина энергии, ассимилируемая на одном трофическом уровне с другого, на порядок ниже, чем на предыдущем.

В различных биогеоценозах величина передаваемой энергии с одного уровня на другой может составлять от 2–5% до 20 – 25 %.

Расчет потока энергии по цепям питания требует определения численности разных групп организмов, их биомассы и калорийности единицы сухого органического вещества.

Среди показателей интенсивности биоэнергетического круговорота вещества предпочтение отдается коэффициенту:

Кб = П/Оз, где П – запасы органического вещества в подстилке, Оз – органика ежегодного зеленого опада.