Значение С4-пути

Хлоропласты клеток мезофилла и клеток обкладки проводящего пучка

Хлоропласты в клетках мезофилла представляют собой высокоспециализированные органеллы, в которых протекают световые реакции фотосинтеза, а в хлоропластах клеток обкладки проводящего пучка протекают темновые реакции СЗ-фотосинтеза.

В табл. 7.5 суммированы наиболее важные различия между хлоропластами мезофилла и хлоропластами клеток обкладки проводящего пучка, которые можно видеть на рис. 7.21.

7.13. Какие хлоропласты специализированы для протекания световых реакций, а какие - для темновых?

7.14. Объясните, почему отсутствие гран в хлоропластах клеток обкладки проводящего пучка является преимуществом?

7.15. Малатный обходной путь фактически представляет собой насос для диоксида углерода и водорода. Каковы преимущества этого?

7.16. Каков был бы эффект от понижения концентрации кислорода при 
а) С3-фотосинтезе; 
б) С-фотосинтезе. Поясните свой ответ.

Значение С4-пути

Полагают, что С4-путь возник позже С3-пути, и это привело к улучшению механизма фиксации диоксида углерода. С4-растения увеличивают сухую массу быстрее, чем С3-растения и являются более высокоурожайными культурами, произрастающими в некоторых частях света (см. ниже). С4-растения в основном распространены в засушливых районах субтропиков и тропиков.

Адаптация этих растений к существующим климатическим условиям шла двумя основными путями. Во-первых, максимальная скорость фиксации диоксида углерода у них стала выше; в связи с этим более высокая освещенность и температура стали использоваться также более эффективно. Насыщение светом достигается при более высоких значениях освещенности, чем у С3-растений.

Иными словами, интенсивность фотосинтеза увеличивается с ростом освещенности до более высокого уровня, чем у С3-растений. Во-вторых, С4-растения более устойчивы к засушливым условиям. Обычно для снижения потерь влаги за счет испарения растения уменьшают отверстия устьиц; таким образом уменьшается площадь для проникновения диоксида углерода.

Диоксид углерода фиксируется у С4-растений настолько быстро, что создается крутой градиент концентрации диоксида углерода между атмосферой и внутренней средой, что обеспечивает более высокий рост, чем у С3-растений.

По сравнению с С3-растениями С4-растения на каждую связанную молекулу диоксида углерода теряют в два раза меньше воды. Оптимальная температура роста С4-растений также выше, чем для С3-растений.

Однако в более холодных и влажных умеренных регионах, где освещенность имеет высокие значения лишь несколько часов в сутки, дополнительная энергия (более 15%), требуемая С4-растениям для фиксации диоксида углерода, скорее всего является лимитирующим фактором. В подобных условиях С3-растения могут иметь даже преимущества перед С4-растениями.

В умеренном климате С3-культуры, такие как пшеница, картофель, табак, сахарная свекла и соевые бобы растут более эффективно, чем С4-культуры, такие как кукуруза, сахарный тростник, сорго, просо. Основные различия между С3- и С4-растениями представлены в табл. 7.6.

Литература. Биология : в 3 т. Т. 1 / Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут ; под ред. Р. Сопера

AOF | 08.01.2021 18:16:08