Свет и углекислый газ - стимуляция роста растений. Часть 2

Водным растениям обычно доступны два источника неорганического углерода: диоксид углерода или углекислый газ (CO2) и бикарбонат (HCO3 -). Большинство растений предпочитают бикарбонату CO2, потому что углекислый газ может поглощаться из окружающей среды без каких-либо энергетических затрат, а многие растения вообще не способны непосредственно использовать бикарбонат в фотосинтезе. Использование CO2 растениями схематично показано на Рисунке 2B. Кривизна функции поглощения СО2 (голубая) немного отличается от кривизны функции поглощения бикарбоната, которая не линейна даже в области очень низкой концентрации углекислого газа. Кроме этого, мы можем также определить точку компенсации CO2, где концентрация CO2 ниже этой точки приводит к отрицательному фотосинтезу, а концентрация CO2 выше этой точки - к положительному фотосинтезу. Одна из кривых имеет точку нулевой концентрации CO2, где тем не менее, продолжается положительный фотосинтез. Это говорит о том, что потребитель бикарбоната может усваивать неорганический углерод даже при нулевой концентрации CO2.
В природе концентрация CO2 в воде зачастую выше, чем в воздухе, но несмотря на это, углекислый газ для водных растений менее доступен. Это происходит из-за медленного движения газов в воде, где их растворимость в 10 000 раз ниже, чем в воздухе. Следовательно, хотя концентрация CO2 в многих ручьях и реках может быть больше чем в воздухе, медленное движение газов в воде в конечном счете ведет к ограничению роста растений из-за нехватки CO2. Тонкие листья, типичны для подводных растений, ограниченных в доступе к CO2. Частично это объясняется тем, что тонкие листья имеют более тонкие пограничные слои, через которые проходит CO2, частично тем, что, как только CO2 попадает в лист, он не должен далеко распространиться по нему, до того, как будет использован в процессе образования углеводов во время фотосинтеза. Намного более важна способность растений регулировать содержание в себе различных ферментов, принимающих участие в преобразование углерода в углеводы. При низкой концентрации CO2 растение может вырабатывать больше ферментов, которые помогают поглощать и усваивать углекислый газ, и таким образом компенсируют недостаток CO2. Некоторые растения также способны вырабатывать исоэнзимы, то есть, ферменты с различными химическими оптимумами, способными влиять на степень поглощения CO2. Пока еще неясно, насколько важны эти ферменты для поглощения углекислого газа, но в научной литературе исоэнзимы часто связываются с температурной акклиматизацией растений.
Экологическое значение взаимодействия между светом и CO2 очевидны. Например, повышенная способность поглощать CO2 позволяет водным растениям проникать на большую глубину, где света недостаточно, но зато повышенная концентрация CO2 (углекислый газ выделяется из осадочных пород, чаще всего формирующих дно водоема). Высокая способность поглощать свет может также позволять водным растениям понижать точку компенсации CO2 (Maberly 1983, Maberly 1985). Это может быть специфически выгодно для почвопокровных растений, растущих на мелководье. В таких системах, освещение часто избыточно, в то время как концентрации CO2 понижена из-за плохого газообмена. Здесь, взаимодействия между светом и CO2 может позволять фотосинтезирующим организмам извлекать CO2 более эффективно в результате пониженной точки компенсации CO2.
 
Свет и углекислый газ - стимуляция роста растений. Часть 1
Свет и углекислый газ - стимуляция роста растений. Часть 3
Свет и углекислый газ - стимуляция роста растений. Часть 4