33.Взаимосвязь дыхания с другими физиологическими функциями растения (фотосинтезом, ростом, минеральным питанием). Дыхание и продукционный процесс растений.

Взаимосвязь дыхания с фотосинтезом, ростом и минеральным питанием. При фотосинтезе происходит синтез органического вещества, при дыхании - его распад, при фотосинтезе осуществляется восстановление, а при дыхании - окисление вещества. АТФ, образуемый в митохондриях, используется практически на все внутриклеточные процессы, а АТФ хлоропластов - главным образом на процессы ассимиляции СО2. Кроме того, при дыхании укорочение углеродной цепи происходит в результате декарооксилирования веществ, а при фотосинтезе - карбоксилирования Однако, несмотря на все различия, фотосинтез и дыхание тесно связаны. Например, если рассматривать на молекулярном уровне одинаковые начальные и конечные этапы цикла Кальвина и пентозофосфатного цикла, многие промежуточные продукты и каталитические системы тождественны. Промежуточные продукты обоих процессов широко используются в различных биосинтезах. Основными функциями как митохондрии, так и хлоропластов являются транспорт электронов и сопряженные с переносом электронов процессы связывания энергии в виде АТФ при фосфорилировании. При фотосинтезе активирование электрона происходит за счет энергии кванта света, при дыхании - за счет энергии химических связей, сосредоточенной в молекуле дыхательного субстрата. Однако свободная энергия любого органического соединения генетически связана с фотосинтезом. Следовательно, как при фотосинтезе, так и при дыхании источник образования активного электрона - это электромагнитная энергия кванта света. Достаточно чувствителен фотосинтез и к обес­печению растений элементами минерального питания. К настоящему времени доказано многообразное действие недостатка или избытка макро- и микроэлемен­тов на активизацию или блокирование деятельности ферментных систем растений, ответственных за отдельные реакции фотосинтеза, их скорость и направленность, биосинтез зеленых пигментов и каротиноидов и формиро­вание хлоропластов. Весьма сильно косвенное влияние минеральных элементов на фотосинтез через воздействие на процессы транспорта ассимилятов и отложение ве­ществ в запас, дыхание, водный режим и состояние цитоплазмы клеток мезофилла листа, движение устьиц, размеры листовой пластинки и структуру фотосинтети­ческого аппарата. Сильное отрицательное влияние на фотосинтез оказывает недостаток в листьях, прежде все­го азота, затем фосфора и калия.

Продукционный процесс растений – это совокупность взаимосвязанных процессов, происходящих в растении, из которых основными являются фотосинтез, дыхание, рост, формирующих урожай растений.

Продукционный процесс зависит от факторов внешней среды и способен сам трансформировать средообразующие факторы через изменение газообмена, транспирацию, архитектуру посевов.

Дыхание является одним из важных элементов продукционного процесса растений. Однако его роль в продукционном процессе изучена слабо. Продукционный процесс, таким образом, неразрывно связан с дыхательным газообменом, который поставляет энергию как для поддержания нативного состояния созданных структур так и для синтеза новых структур. В процессе дыхания растение расходует часть энергии и веществ запасенных в результате фотосинтетической деятельности и конечная продукция, по существу, представляет собой результат этих двух процессов. Какова же доля продуктов фотосинтеза расходуется на дыхание? Посчитано, что у травянистых растений затраты ассимилянтов на дыхание составляют от 30 до 60%, т.е. растения могут использовать на накопление биомассы половину ассимилированного углерода, оставшаяся часть окисляется в процессе дыхания.

Разложение темнового дыхания растений на функциональные составляющие позволяет глубже изучить роль дыхания в продукционном процессе, как в обеспечении энергетической интеграции физиологических процессов, так и в обеспечении биосинтетических процессов необходимыми реакционными соединениями ; дает возможность выявить оптимальное соотношение вегетативных и репродуктивных органов растения, позволяет дать оценку дыхательных затрат на рост и поддержание структур у различных генотипов в зависимости от внешних и внутренних факторов, дает возможность выявить особенность использования ассимилятов у различных генотипов, более точно определить причины увеличения дыхательных расходов в онтогенезе и найти пути их уменьшения.