20. 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, кроме того он способен регулировать ширину устьичной щели. 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. На ярком свету хлоропласты концентрируются по периферии клетки, , при затенении они располагаются равномерно.

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.