Фотосинтез. Для образования углеводов фотосинтезирующие растения используют водород воды, углерод и кислород углекислоты. Лучистый поток, проникающий в воду, поставляет фотосинтетикам энергию, нужную для превращения минеральных веществ в органические. Как известно, на границе атмосферы интенсивность солнечной радиации примерно равна 2 кал/см2/мин, на поверхности Земли — 1,6 кал/сл2/мин. Всего в атмосферу за 1 мин поступает от Солнца 2,5•1018 кал, на поверхность Земли — около 2• 1018 кал, в том числе 1,4• 1018 на поверхность вод. За год на 1 см2 поверхности воды поступает в высоких широтах 40—50 ккал, в средних — 80—100 ккал, в низких — 140—160 ккал. Степень утилизации солнечной энергии при ее трансформации в химическую определяется совершенством адаптации различных растений к фотосинтетической работе.
Адаптации растений к использованию света. Хотя в отдельных случаях водные растения оказываются в условиях избытка света, чаще они страдают от его недостатка. С продвижением в глубину происходит не только быстрое затухание света, но и перераспределение энергии, несомой различными лучами, невыгодное для зеленых растений. Хлорофилл наиболее интенсивно поглощает красные лучи, но как раз они затухают в воде первыми. Поскольку в глубине нет красных лучей, поглощаемых хлорофиллом, и много зеленых, которые имне утилизируются, то у ряда водных растений вырабатываются дополнительные пигменты, позволяющие лучше использовать имеющуюся лучистую энергию. У бурых водорослей к хлорофиллу добавляется пигмент фикоцианин, у красных — фикоэритрин. Дополнительные пигменты, поглощая зеленые лучи, мобилизуют их энергию на фотосинтез, и его интенсивность в условиях низкой освещенности у красных и бурых водорослей выше, чем у зеленых. Так, у красных водорослей Phyllophoranervosa и Ceramiumинтенсивность фотосинтеза достигает соответственно 0,075 и 0,059 мг О2 на 1 мг хлорофилла за 1 ч, у бурой Cystoseirabarbata — 0,015 мг O2, у зеленых Enteromorphacompressaи Cladophoraglomerata — соответственно 0,006 и 0,003 мг О2. Разной способностью красных, бурых и зеленых водорослей к утилизации энергии различных лучей объясняется ярусность расположения растений в водоемах. Обычно на мелководье преобладают зеленые водоросли, на дне более глубоких участков чаще встречаются бурые и еще глубже — красные. Из этого правила, правда, имеется немало исключений. Например, из зеленых водорослей Cladophoraвстречается в Черном море на глубине 120 м, в Средиземном море Palmophyllumcrassumобитает на глубине до 150 м, багрянки Porphyraв ряде морей развиваются на литорали, а Соrаlliпа — даже на супралиторали. Одни и те же водоросли могут иметь разную окраску в зависимости от того, в. каких условиях освещения находятся. Например, красная водоросль Gracilariaverrucosaна ярком свету утрачивает фикоэритрин и становится зеленой, а в условиях слабой освещенности снова восстанавливает красный пигмент. Некоторое количество его содержат и сине-зеленые водоросли, особенно обитающие на значительных глубинах.
Адаптация растений к существованию в условиях разной освещенности проявляется в некоторых особенностях строения, в частности, в степени развития хлорофилла и характера его расположения в клетках. По этому принципу различаются формы светолюбивые, нуждающиеся для нормальной жизнедеятельности в больших количества света, и растения так называемой «теневой» флоры, которым нужен свет в сравнительно малых количествах. Согласно Д.А. Сабинину (1955), разная степень потребности растений в свете зависит от уровня их обмена: теневыносливые дышат менее энергично, чем светолюбивые, поэтому могут существовать при меньшей интенсивности фотосинтеза. Для достижения максимума фотосинтеза тропическим поверхностным водорослям требуется больше света, чем арктическим, теневым меньше; пузырчатка нуждается в меньшей освещенности, чем роголистник, рдесты. Среди водорослей имеются формы, более и менее требовательные к свету, и сезонные изменения видового состава фитопланктона часто связаны с изменением освещенности. Исследования, проведенные на Куйбышевском водохранилище, показали, что прямая зависимость фотосинтеза от освещенности у зеленых водорослей проявляется в пределах 30—120 кал/см2, у сине-зеленых — от 10 до 50 кал/см2 в сутки; диатомовые занимают среднее положение. Максимум фотосинтеза у зеленых, диатомовых и сине-зеленых наблюдается соответственно при 150, 100 и 80 кал/см2 в сутки.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.