Студопедия — Автотрофные организмы. Фотосинтез и хемосинтез
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Автотрофные организмы. Фотосинтез и хемосинтез






Автотрофные организмы довольно однообразны в отношении питания. Все (точнее, почти все) они используют в качестве источника энергии солнечное излучение или химическую энергию неорганических веществ, а в качестве источников углерода, азота и других химических элементов – простые неорганические соединения. Автотрофы самостоятельно синтезируют необходимые для жизнедеятельности органические вещества. Главным, ключевым моментом в подразделении автотрофных организмов являются особенности процессов фотосинтеза и хемосинтеза.

Фотосинтез

Растения и цианобактерии осуществляют процесс фотосинтеза, суммарное уравнение которого можно представить в простейшем виде:

СО2 + 2Н2О +hv Þ (CН2О) + Н2О + О2

Молекулярный кислород (при всей его экологической значимости), выделяется как побочный продукт реакции так называемой световой фазы фотосинтеза:

2О Þ О2 + 4Н

Реакции фотосинтеза, связанные с образованием углеводов, могут протекать как на свету, так и в темноте, хотя и носят название темновой фазы фотосинтеза:

СО2 + 4Н Þ (СН2О) + Н2О

Обе фазы фотосинтеза представляют единый процесс, в результате которого из «бедных» энергией простых неорганических веществ (углекислого газа и воды) за счёт использования световой энергии синтезируются «богатые» энергией сложные органические вещества – углеводы.

Исследования показали, что существуют различные модификации (виды) фотосинтеза, например фотосинтез С3 -, С4 - и САМ- растений (табл. 6.2).

Таблица 6.2. Характерные признаки растений с различными типами фотосинтеза. (В. Лархер, 1978).

Признаки С3-растения С4-растения САМ-растения
Продуктивность Средняя Высокая Низкая
Световое насыщение фотосинтеза При средней интенсивности Не достигается От средней до высокой
Минимальная концентрация СО2 для фотосинтеза 30 - 70 мкл/л менее 20 мкл/л -
Выделение СО2 на свету (фотодыхание) Есть Нет Нет
Средняя эффективность транспирации ~ 2,0 ~ 4,0 -

С3-растения – это обычные растения умеренных широт (например такие культурные растения как пшеница, рожь, овес и другие), которые наиболее эффективно осуществляют фотосинтез в условиях умеренной освещенности, температуры и при довольно высокой концентрации СО2; для образования 1 г сухого вещества фитомассы им требуется израсходовать около 500 г воды.

С4-растения лучше приспособлены к условиям жаркого климата (например, сахарный тростник, кукуруза, сорго и другие). Они лучше адаптированы к высокой температуре и освещенности, почти в 2 раза экономнее расходуют воду и могут эффективно осуществлять фотосинтез при очень низкой концентрации СО2 в воздухе.

Поразительный пример адаптации к экстремальным условиям демонстрируют растения жарких пустынь (некоторые кактусы и другие суккуленты). Для осуществления фотосинтеза растениям необходимо активно поглощать СО2 из атмосферы, что возможно лишь при широко открытых устьицах. Но в условиях высоких температур и дефицита влаги, широко открытые устьица приводят к неизбежным потерям воды.

САМ-растения (от англ. Crass. Acid Metabolism) «нашли» эффектный выход из положения – они поглощают СО2 в прохладное ночное время (широко открытые устьица). Поглощенный СО2 в форме органических кислот «хранится» до утра. Этот внутренний запас углекислоты позволяет осуществлять фотосинтез днем при почти закрытых устьицах и избежать потерь влаги.

Бактериальный фотосинтез

Фотосинтезирующие бактерии также способны восстанавливать углерод СО2 до углеводов в процессе фотосинтеза. Но, в отличие от зелёных растений, в качестве донора электронов они используют не воду, а другие вещества (как неорганические, так и органические) например, сероводород, по схеме:

СО2 + 2Н2S +hv Þ (СН2О) + Н2О + 2S

Обратите внимание на следующие моменты:

- при бактериальном фотосинтезе кислород не выделяется;

- в процессе бактериального фотосинтеза может синтезироваться биогенная вода;

- бактериальный фотосинтез может протекать в анаэробных условиях.

«Например, зелёные и пурпурные серобактерии … встречаются в осадках или воде, в слоях, где отсутствует свободный кислород и куда едва проникает свет. Эти бактерии можно наблюдать в илистых отложениях литорали, где они часто образуют отчётливые розовые или пурпурные слои непосредственно под верхними зелёными слоями живущих в иле водорослей (иными словами, у самой верхней границы анаэробной зоны, где имеется свет, но мало кислорода). При исследовании японских озер было рассчитано, что на долю фотосинтезирующих серобактерий в большинстве случаев приходится только 3 – 5% общей годовой продукции фотосинтеза, но в озёрах, богатых Н2S, эта доля повышается до 25%» (Ю. Одум, 1986).

Хемосинтез

Выдающийся русский микробиолог С.Н. Виноградский (1887) впервые показал, что некоторые бактерии способны осуществлять синтез органических веществ из СО2 и Н2О за счёт химической энергии окисления простых неорганических соединений – так называемый хемосинтез.

Например, широко распространенные в водоёмах, зараженных сероводородом, серобактерии осуществляют хемосинтез за счет энергии окисления сероводорода до серы и серной кислоты по схеме:

2S + О2 Þ 2Н2О + 2S; 2S + 2Н2О + 3О2 Þ 2Н24








Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 1143. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

ТЕОРИЯ ЗАЩИТНЫХ МЕХАНИЗМОВ ЛИЧНОСТИ В современной психологической литературе встречаются различные термины, касающиеся феноменов защиты...

Этические проблемы проведения экспериментов на человеке и животных В настоящее время четко определены новые подходы и требования к биомедицинским исследованиям...

Классификация потерь населения в очагах поражения в военное время Ядерное, химическое и бактериологическое (биологическое) оружие является оружием массового поражения...

ИГРЫ НА ТАКТИЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ Методические рекомендации по проведению игр на тактильное взаимодействие...

Реформы П.А.Столыпина Сегодня уже никто не сомневается в том, что экономическая политика П...

Виды нарушений опорно-двигательного аппарата у детей В общеупотребительном значении нарушение опорно-двигательного аппарата (ОДА) идентифицируется с нарушениями двигательных функций и определенными органическими поражениями (дефектами)...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.009 сек.) русская версия | украинская версия