Fotosintez va hosildorlik

Yorug'lik va uning sifatining ta'siri. Yorug'lik fotosintez jarayonini asosiy harakatga keltiruvchi kuchdir. O'simliklar barglari tomonidan o'rtacha yorug'lik nurlarining fotosintetik faol (400-700 nm), qismining 80-85% va infraqizil nurlarning 25%, ya'ni ja'mi quyosh nurlari umumiy radiatsiyasining 55% yutiladi. Ammo barglar tomonidan yutilgan quyosh nurlarining faqatgina 1,5-2% fotosintez jarayoni uchun sarf bo'ladi. Qolgan energiya transpiratsiya jarayoni uchun sarflanadi va issiqlik holida tarqaladi. Fotosintez kuchsiz yorug'likda ham kuzatiladi. Masalan, lampachiroq yorug'ligida ham fotosintez jarayoni ro'y berishi mumkin. Ammo fotosintez jarayonining jadalligi turli o'simliklar uchun har xildir. Masalan, yorug'sevar o'simliklar uchun ushbu ko'rsatkich 10000-40000 lyuks (Ik) bo'lsa, soyaga chidamli o'simliklar uchun esa 10 baravar kam-1000 Ik.
Barglardagi fotosintez mahsuldorligining eng yuqori miqdori (100%) quyosh yorug'ligining yarmi miqdori darajasida ro'y beradi.
Yorug'lik miqdori ma'lum bir o'simlik uchun haddan tashqari ko'p bo'lsa, ular barglaridagi xlorofill va xloroplastlarning buzilishi ro'y beradi va mahsuldorlik anchagina pasayadi.
Fotosintezning mahsuldorligi o'simliklaming turlariga ham bog'liqdir. Masalan, soyada o'suvchi marshansiya moxida maksimum fotosintez 1000 Ik kuzatilsa, ayrim yorug'likni sevuvchi daraxtlarda 10-40 ming Ik va undan ham yuqori bo'lishi mumkin. Bizning mintaqamizda joylashgan Tyan-Shan va Pomir tog'lari quyosh nurlari eng ko'p tushuvchi joylar hisobianadi (180 ming Ik) va ularning yuqori cho'qqilarida o'suvchi o'simliklarda maksimai fotosintez 60 minj Ik darajasida ro'y beradi.
Agar biz S2 va C4 o'simliklari fo"osintezini bir-biriga solishtiradigan bo'lsak, unda C₄ o'simliklarida fotosintezning yuqori ko'rsatkich; kuchliroq quyosh nurlarida borishini ko'rishimiz mumkin.
Fotosintezda sarf bo'lgan C0₂ miqdorining nafas olishda ajralib chiqqan CO2 miqdoriga teng bo'lgan yorug'lik darajasi yorug'likning kompensatsion nuqtasi deyiladi. Ushbu ko'rsatkich 20°C haroratda va havoda 0,03% CO₂ mavjud bo'lganda o'lchanadi. O'simliklaming muqobi o`sishi va rivojlanishi uchun, yorug'lik miqdori kompensatsion nuqtadagba nisbatan birmuncha yuqori bo`lishi lozim. Shuni aytib o'tish lozimki, yorug'likning kompensatsion nuqtasi faqatgina soyaga chidamli (quyosh to'la yorug'ligidan 1%) yoki quyoshni sevuvshi (3-5% yorug'lik) o'simliklarda, balki ayni o'simlikning novdalari yaruslari barglari bo'yicha ham farqlanishi mumkin harnda havodagi C0₂ miqdoriga bog'liqdir.
Fotosintez jadalligiga harorat ham katta ta'sir qiladi. Masalan, havo harorati 12°C bo'lganda nurlarning ta'siri samaradorligi juda kam bo'ladi. Shuni aytib o'tish lozimki, C₃ o'simliklarida maksimum fotosintez harorat 25-35°C bo'lganda ro'y beradi. Agarda harorat bilan birgalikda CO2 miqdori ham oshira borilsa fotosintezning mahsuldorligi ortadi.
Fotosintez uchun nurlarning spektral tarkibi ham katta ahamiyatga ega. Masalan, qizil nurlar ta'sirida fotosintez jarayoni o'ta jadallashadi. Chunki bir kvant qizil nur energiyasi 42 kkal/mol.ga teng. Yutilgan qizil nurlar keyinchalik fotosintez uchun to'la-foydalanilishi mumkin. Ko'k nurlarning bir kvantida 70 kkal/mol energiya mavjud. Ushbu nurlarni yutib xlorofill qo'zg'aladi. Ammo ushbu nurlar energiyasi fotokimyoviy reaksiyalarda foydalangunicha energiyaning bir qismi issiqlik energiyasiga aylanadi va tarqalib ketadi. Shuning uchun ko'k nurlarning samaradorligi past bo'ladi.
Fotosintez mahsuldorligiga qizil va ko'k nurlarning samaradorligini solishtirganda boshqa bir qancha hollarni ham hisobga olish zarur.
E₀= + 0,8V Birinchidan, qizil nurlarning 1 kvant energiyasi oksidlanish-qaytarilish potensialining E'₀= + 0,8V miqdordan E ₀= - 0,8 o'tgandagi energiyasiga ekvivalentdir. Shuni ham aytib utish lozimki, infraqizil nurlarning 1 kvant energiyasi suvning yorug'lik oksidlanishi uchun yetarlidir.
Ikkinchidan, qizil nurlar doimo quyosh nurlarining to'g'ri tushish holatida ko'p bo'ladi. Masalan, quyosh o'simlikga nisbatan 90°, burchakda joylashsa, uning nurlarining 1/4 qismini qizil nurlar tashkil qiladi. Agarda quyosh 5° burchakda joylashsa, uning nurlarining 2/3 qismini qizil nurlar tashkil qiladi.
O'simliklarni qizil va ko'k nurlarda ularning kvant energiyasini moslab o'stirgan holatda fotosintez mahsulotlarining tarkibi ham turlicha bo'ladi. Agarda, o'simlikga qizil nurlarning to'la ko'rsatkichidan 20% miqdorida ko'k nurlar berilsa fotosintezning jadalligi oshib uning samaradorligi ham yuqori bo'ladi. Ehtimol, bu hoi fotosintezning fotokimyoviy bosqichi ko'k nurlar tomonidan boshqarilishi bilan bog'liqligidan dalolat berishi mumkin