Анализатор фотосинтеза растений – это сложное специализированное оборудование, как правило, включающее в себя несколько различных функций и измерительных систем.
В наличии на нашем складе имеется система АТОН-12-ФАР, представляющая собой аналог продукции Li-COR. Если Вам необходимо заказать оборудование – рекомендуем обратить внимание на данное изделие. Чтобы отправить запрос на оборудование, просто напишите нам на почту.
В данной информационной статье мы хотим рассмотреть газообмен растений и его исследование.
Фотосинтез и газообмен растений
Фотосинтез – процесс, посредством которого зеленые растения и некоторые другие организмы трансформируют световую энергию в химическую. Во время фотосинтеза в хлоропластах световая энергия улавливается и используется для преобразования воды, углекислого газа и минеральных соединений в кислород и богатые энергией органические соединения.
Процесс фотосинтеза на самом деле включает многочисленные реакции, катализируемые ферментами (органическими катализаторами). В процессе фотосинтеза синтезируются не только углеводы, как говорит распространенное мнение, но и аминокислоты, белки, липиды (или жиры), пигменты и другие органические компоненты зеленых тканей.
Потребности в пищевой продукции, строительных материалах и энергии в современном мире с его растущими затратами производства и потребления создали необходимость в увеличении эффективности преобразования фотосинтетических продуктов в полезные для людей материалы.
Один из ответов на эти потребности — так называемая «Зеленая революция», начавшаяся в середине 20-го века. Она достигла огромных улучшений в сельскохозяйственной урожайности за счет использования современных химических удобрений, борьбы с вредителями и болезнями, селекции растений и механизированной обработки почвы, сбора и переработки урожая. Эти усилия во многом ограничили голод несколькими регионами мира, несмотря на быстрый рост населения, хотя и не устранили полностью широко распространенный и в наше время недостаток пищи.
Сегодня в рамках сельскохозяйственной промышленности важным является мониторинг урожайности и исследования продуктивности различных сортов сельскохозяйственных культур, для чего необходима оценка эффективности фотосинтеза и газообмена с помощью специализированного оборудования.
Такие измерительные системы фотосинтетической активности позволяют анализировать множественные процессы преобразования веществ, параллельно контролируя параметры среды. Анализатор фотосинтеза растений совмещает в себе камеру для работы с образцами листвы, блок светодиодов для освещения образца, газоанализатор и, в некоторых случаях, измерители ФАР.
Факторы, влияющие на скорость фотосинтеза
Скорость фотосинтеза определяется с точки зрения скорости производства кислорода либо на единицу массы (или площади) зеленых тканей растения, либо на единицу веса общего хлорофилла. Количество света, количество углекислого газа и воды, температура и доступность минералов являются наиболее важными факторами окружающей среды, которые влияют на скорость фотосинтеза у наземных растений. Скорость фотосинтеза также определяется видом растения и его физиологическим состоянием — например, его здоровьем, зрелостью и периодом цветения.
Интенсивность света и температура
Сложный механизм фотосинтеза включает фотохимическую, или светособирающую, стадию и ферментативную, или углеродоусвояющую, стадию, которая включает химические реакции преобразования.
Эти стадии можно различить, изучая скорости фотосинтеза при различных степенях насыщения светом (т. е. интенсивности освещения) и при различных температурных режимах. В диапазоне умеренных температур при низкой и средней интенсивности света (относительно нормального диапазона), скорость фотосинтеза увеличивает свою интенсивность интенсивность и мало зависит от температуры. Однако, когда интенсивность света увеличивается до более высоких уровней, световое «насыщение» достигается при определенной интенсивности потока фотонов и также зависит от вида растения и условий выращивания.
В диапазоне светозависимости до насыщения, следовательно, скорость фотосинтеза определяется скоростями фотохимических стадий. При высокой интенсивности света некоторые химические реакции темной стадии ограничивают фотосинтетические процессы. У многих наземных растений процесс, называемый фотодыханием, все более влияет на фотосинтез с ростом температуры. Если говорить более конкретно, то фотодыхание конкурирует с фотосинтезом и ограничивает дальнейшее увеличение его интенсивности, особенно если ограничен запас воды.
Углекислый газ
В число лимитирующих скорость этапов темной стадии фотосинтеза входят химические реакции, посредством которых образуются органические соединения с использованием углекислого газа в качестве источника углерода. Скорость этих реакций можно несколько увеличить, подняв концентрацию углекислого газа. С середины 19 века уровень углекислого газа в атмосфере растет из-за интенсивного сжигания ископаемого топлива, работы крупных производств и изменений в землепользовании, связанных с вырубкой лесов.
Рост концентрации углекислого газа напрямую увеличивает фотосинтетическую активность растений до определенной точки, но количественные показатели этого роста во многом зависят от вида и физиологического состояния растения. Кроме того, большинство ученых утверждают, что увеличение концентрации CO2 в атмосфере влияет на климат, повышая глобальные температуры и изменяя характер осадков, что вносит свои коррективы в развитие сельхоз культур.
Вода
Для наземных растений доступность воды может выступать в качестве ограничивающего фактора фотосинтеза и роста в целом. Помимо прямой потребности в небольшом количестве воды для проведения самой фотосинтетической реакции, большое ее количество транспирируется из листьев; то есть вода испаряется из в атмосферу через т.н. устьица.
Устьица — это небольшие отверстия в эпидермисе листвы, или внешней оболочке. Они пропускают углекислый газ, но неизбежно также пропускают и водяной пар. Устьица открываются и закрываются в соответствии с физиологическими потребностями организма. В жарком и засушливом климате устьица могут закрываться для сохранения воды, но это закрытие ограничивает поступление углекислого газа и, следовательно, скорость преобразования углекислого газа.
Уменьшение же транспирации означает, что листья меньше охлаждаются, и, следовательно, повышается их температура. Уменьшение концентрации углекислого газа внутри клеток и повышение температуры способствуют расточительной интенсивности фотодыхания. Если уровень углекислого газа в воздухе увеличивается, больше углекислого газа может проникать через устьица, поэтому больше фотосинтеза может происходить при контролируемой подаче воды.
Минералы
Для здорового роста растений и максимальной скорости фотосинтетических реакций необходимы несколько минералов. Это азот, сульфат, фосфат, железо, магний, кальций и калий. Они требуются в значительных количествах для синтеза аминокислот, белков, коферментов, дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и рибонуклеиновой кислоты (РНК), хлорофилла и других пигментов. Меньшие количества таких элементов, как марганец, медь и хлорид требуются для самого процесса преобразования света.
Об измерениях газообмена
Газообмен листьев имеет решающее значение для анализа фотосинтетических процессов и разработки более продуктивных, водосберегающих и стрессоустойчивых культур.
Это привело к быстрому расширению использования коммерческих систем анализа фотосинтеза растений, которые объединяют возможности инфракрасного газового анализа и мониторинга флуоресценции хлорофилла.
Газообмен чаще всего используется как способ измерения фотосинтеза, и существует несколько различных методов. Измерение CO2 использует инфракрасный свет, тогда как измерение O2 требует электрохимических датчиков.
Инфракрасный газоанализатор использует особенность CO2 поглощать инфракрасный свет. Когда пучок света направлен на растение или лист в закрытом пространстве или камере, там меньше CO2, потому что растения использовали его в фотосинтезе. Таким образом, больше инфракрасного света остается непоглощенным. Входящий и исходящий CO2 из листовой камеры измеряется с помощью инфракрасной спектроскопии. Разница между двумя величинами позволяет отследить динамику концентрации CO2, из чего уже можно рассчитать скорость фотосинтеза.
O2 не поглощает инфракрасный свет, поэтому его измеряют электрохимическими датчиками. Газ проходит через мембрану, к которой подключены электроды. O2 превращается в воду после получения электронов в форме ионов водорода от электрода, процесс, который измеряется как электрический ток. Количество используемого тока пропорционально количеству присутствующего O2.
Газоанализаторы используются либо с закрытой системой, либо с открытой системой. Открытые системы более популярны, поскольку позволяют контролировать температуру, влажность и концентрацию CO2 в камерах.
В наличии на нашем складе имеется портативная фотосинтетическая система АТОН-12-ФАР, параллельно контролирующая газообмен, ФАР (фотосинтетически активную радиацию) и температуру.
Заказать анализатор фотосинтеза растений с гарантией 2 года
Вам необходимо заказать анализатор фотосинтеза растений с расширенной гарантией? У Вас есть вопросы по подбору и настройке приборов для контроля качества воды? Просто отправьте запрос нашим специалистам на электронную почту.
Мы можем предложить опциональный сервис поставщика: подбор опций и комплектующих, выезд специалиста на объект заказчика, разработка индивидуального решения по ТЗ, поверка приборов в аккредитованной лаборатории.
Мы поставляем оборудование в любой регион России и стран СНГ.