Работа 23. Определение интенсивности истинного фотосинтеза по количеству накопленного сухого вещества

Различают фотосинтез истинный (гросс-фотосинтез) и видимый (нетто-фотосинтез). Интенсивность истинного фотосинтеза определяется количеством органического вещества, синтезируемого единицей листовой поверхности за единицу времени. Так как часть синтезируемого органического вещества расходуется в листьях на дыхание, а часть оттекает в другие органы растения, обычно определяют интенсивность видимого фотосинтеза, которая обнаруживается по увеличению массы единицы площади листа.

Таким образом, интенсивность истинного фотосинтеза равна сумме интенсивности видимого фотосинтеза и интенсивности расхода органических веществ на дыхание и отток в другие органы.

Для определения интенсивности фотосинтеза используют различные методы. Газометрические методы основаны на учете количества поглощаемого СО₂ или выделяемого О₂. Радиометрические методы основаны на учете количества связываемого изотопа ¹⁴С в составе органических веществ. Микрометеорологические методы основаны на одновременном учете концентрации углекислоты и скорости потока воздуха над посевом. Весовые методы основаны на изменении сухой массы единицы площади листа.

В данной работе используется весовой метод определения интенсивности фотосинтеза. В его основе лежит метод, предложенный Саксом: из обеих половинок листа, имеющего симметричное строение, на равном расстоянии от средней жилки последовательно берут через определенный промежуток времени равные по площади высечки и по изменению их сухой массы судят о накоплении органических веществ.

Если оставленная для последующего определения половинка листа освещается, в листе определяют интенсивность видимого фотосинтеза, а если её закрывают темной бумагой, в листе определяют интенсивность расхода органических веществ на дыхание и отток в другие органы.

Так как колебание воды в листе маскирует изменение массы сухого вещества, делать высечки нужно при одинаковой (полной) насыщенности их водой.

Цель работы. Определить интенсивность истинного и видимого фотосинтеза в листьях сельскохозяйственных или комнатных растений, у светолюбивых и теневыносливых растений, у мезофитов и ксерофитов, у листьев верхнего и нижнего ярусов, листьев различного возраста.

Ход работы. На исследуемом растении выбирают несколько листьев (4…6 шт.), имеющих наиболее симметричное строение. Одна часть листьев используется для определения интенсивности видимого фотосинтеза (Р_вид.), другая – для определения интенсивности расхода органических веществ на дыхание и отток в другие органы (А). У первых срезают половинки до средней жилки, помещают на 30 мин в чашки Петри с водой для их полного насыщения водой, извлекают из чашек, обсушивают фильтровальной бумагой, помещают на гладкий картон и острым пробочным сверлом диаметром 8…10 мм делают 30…40 высечек. Высечки помещают в бюкс и высушивают в сушильном шкафу при температуре 105 С до постоянной массы. Вторые половинки этих листьев должны оставаться на растении в условиях освещения.

У листьев, которые используют для определения интенсивности расхода органических веществ на дыхание и отток, также срезают половинки до средней жилки, насыщают водой, делают из них такое же количество высечек, помещают их в другом бюксе в сушильный шкаф для высушивания. Оставшиеся на растении половинки этих листьев, закрывают с двух сторон черной, а поверх белой бумагой, чтобы исключить фотосинтез и перегрев листа, и закрепляют скрепками.

После постановки бюксов в сушильный шкаф определяют суммарную площадь высечек, взятых для определения интенсивности фотосинтеза, путем умножения количества высечек на площадь одной высечки (πR²).

Через 3…5 ч оставленные на растениях половинки листьев срезают, насыщают водой, делают высечки (такое же количество как и вначале определения), помещают их в бюксы и ставят на высушивание. Полученные результаты записывают в табл. 25 (высечки с не затемненных листьев) и табл. 26 (высечки с затемненных листьев).

Т а б л и ц а 25. Определение интенсивности видимого фотосинтеза

Высечки из не затемненных листьев					Интенсивность видимого фотосинтеза, г/дм^2ч (Рвид)
масса сухих высечек в начале опыта, г (т1)	масса сухих высечек в конце опыта, г (т2)	ко-во, шт.	общая площадь, дм^2 (S)	время опыта, ч (Т)

Т а б л и ц а 26. Определение интенсивности расхода органических веществ на дыхание и отток

Высечки из затемненных листьев					Интенсивность расхода органических веществ на дыхание и отток, г/дм^2 ч (А)
масса сухих высечек в начале опыта, г (т3)	масса сухих высечек в конце опыта, г (т4)	ко-во, шт.	общая площадь, дм^2 (S)	время опыта, ч (Т)

На основании полученных данных рассчитывают интенсивность видимого фотосинтеза:

Р_вид = г/дм² ч,

где m₁ и m₂ – масса сухих высечек в пробах, последовательно взятых из одних и тех же незатемненных листьев, г;

S – площадь высечек из листьев, дм²;

Т – продолжительность опыта, ч.

Р_вид может иметь отрицательную величину, если расход на дыхание и отток превышает истинный фотосинтез.

Интенсивность расхода органических веществ на дыхание и отток рассчитывается по формуле:

А = г/дм²· ч,

где m₁ – масса сухих высечек в пробах, взятых вначале опыта из затемненных листьев, г;

m₂ – масса сухих высечек в пробах, взятых в конце опыта из затемненных листьев, г;

S – общая площадь высечек листьев, дм²,

Т – продолжительность опыта, ч.

Интенсивность истинного фотосинтеза (Р_ист.) определяют как сумму интенсивности видимого фотосинтеза (Р_вид.) и интенсивности расхода органических веществ на дыхание и отток (А):

Р_ист. = Р _вид. + А

Опыт можно проводить и на целых половинках, т.е. не делая высечек. В этом случае площадь половинок листа определяется фотопланиметром или весовым методом (см. работу 15) и изменение сухой массы приводит к одинаковой площади.

На основании полученных каждой бригадой данных составляют сводную таблицу и делают выводы.

Вопросы:

1. Что такое интенсивность фотосинтеза? В чем различие между интенсивностью истинного и видимого фотосинтеза?

2. Назовите методы определения интенсивности фотосинтеза.

3. В чем заключается сущность метода половинок Сакса?

4. Какие факторы влияют на интенсивность фотосинтеза?

Материалы и оборудование: растения различных сельскохозяйственных культур или комнатные, весы, сушильный шкаф, бюксы, пробочные сверла, гладкий картон, скрепки, черная и белая бумага, чашки Петри, фильтровальная бумага, ножницы.