Датчик фотосинтеза растений как правило представляет собой сложное профессиональное оборудование для экологических исследований, но также могут использоваться и компактные сенсоры ответной флуоресценции. Последние могут применяться как самостоятельно, так и в составе полноценных анализаторов фотосинтеза.
В этой небольшой информационной заметке мы хотим поговорить о фотосинтезе растений, методах анализа и оборудовании, доступном для поставки организациям в России и странах Таможенного союза.
Если же Вам нужно заказать оборудование – просто напишите нам на электронную почту, и с Вами свяжутся в самое ближайшее время.
Измерение фотосинтеза растений
Жизнь, какой мы ее знаем, была бы невозможна без фотосинтеза. Помимо обеспечения основных элементов, поддерживающих жизнь на Земле, фотосинтез имеет особое значение для пищевой и сельскохозяйственной промышленности, а также для экологов, изучающих изменение климата. Кроме того, существует множество коммерческих предприятий, которые сильно зависят от данного параметра.
На сегодняшний день разработано множество методов измерения фотосинтетической активности. Некоторые современные методы достаточно точны, чтобы быть полезными не только для коммерческого использования, но и в лабораториях и исследовательских проектах.
Что такое фотосинтез?
Фотосинтез — это процесс, посредством которого зеленые растения и некоторые виды микроорганизмов производят питательные вещества. Им нужен углекислый газ (CO2) в воздухе, который попадает в растение через т.н. устьица в листьях, и вода (H2O) из почвы, которую поглощает корневая система. Свет, поглощаемый пигментом хлорофиллом в листьях, объединяет воду и углекислый газ для производства глюкозы (C6H12O6) и кислорода (O2).
Глюкоза вступает в различные реакции с другими минералами, образуя сахара, углеводы, белки, жиры, летучие соединения и т. д.
Дисциплины и отрасли, использующие анализ фотосинтетической активности
Вся наша растительная и животная пища зависит от фотосинтеза, то же самое касается и растений, производящих древесину для пиломатериалов, ткани для одежды и т. д. Поэтому фотосинтетический анализ важен для различных производственных отраслей, связанных с:
- Сельским хозяйством для производства зерна, тканей и кормов;
- Садоводством и цветоводством, как в открытом, так и в закрытом грунте или в теплицах;
- Управлением пастбищами для животноводства;
- Лесных хозяйств для производства древесины и целлюлозы;
- Выращивания цианобактерий и водорослей для производства энергии, химикатов и других биопродуктов.
Мониторингом здоровья растений занимаются многие научные дисциплины, такие как:
- Сельскохозяйственные науки;
- Экология лесов, суши и моря;
- Исследования глобального потепления.
Ученые и производители продуктов питания заинтересованы в улучшении фотосинтетической активности для максимального увеличения производства продукции непосредственно от сельскохозяйственных культур или косвенно от животноводства с помощью генетики.
Методы ведения сельского хозяйства в закрытых помещениях и теплицах частично или полностью зависят от искусственного освещения. Поэтому большая часть исследований и выращивания сосредоточена на оптимизации фотосинтеза посредством разработки соответствующих технологий.
Экологические исследования измеряют фотосинтез для мониторинга здоровья экосистем и отслеживания последствий изменения климата. Это также частая задача на карбоновых полигонах и фермах, где создаются условия для улавливания углекислого газа из воздуха и сохранении его в лесных массивах при помощи зеленых насаждений.
Методики измерения фотосинтеза
Поскольку фотосинтез является химической реакцией, его эффективность можно проверить с помощью измерения потребляемых или производных веществ. Также возможно использовать оптические принципы, поскольку хлоропласты в растениях используют световое излучение для данного процесса. Таким образом, существуют следующие методы измерения фотосинтеза:
Поглощение CO2 растениями. Поскольку углекислый газ необходим для фотосинтических процессов, измерение количества поглощенного растениями вещества, дает специалистам информацию о том, насколько эффективно происходят реакции.
Выделение O2. Количество кислорода также может быть измерено для определения объема конечного продукта реакций с последующим выводом о его эффективности.
Содержание сухого вещества. Сухое вещество состоит из всех твердых веществ в растении за вычетом содержания воды. Все эти твердые вещества производятся в результате фотосинтетических реакций. Таким образом данный параметр хоть и не является абсолютно точным, может использоваться для мониторинга.
Производство углеводов. Это косвенный способ измерения фотосинтеза по продуктам его реакции. Части растения можно срезать, полностью удалить из них влагу и взвешивать через определенные интервалы. Разница в весе дает увеличение углеводов (сахаров).
Измерение светозависимого фотосинтеза с помощью реакции Хилла. На первом этапе фотосинтеза кислород вырабатывается хлоропластами путем расщепления молекул воды с использованием энергии света. Используя дихлорфенолиндофенол (DCPIP) в качестве конечного акцептора электронов атомов кислорода, реакция Хилла измеряет светозависимые фазы фотосинтеза.
Флуоресценция хлорофилла. Когда хлорофилл, светочувствительный пигмент, поглощает свет, его молекулы переходят в возбужденное состояние. Он возвращается в свое нормальное состояние, высвобождая энергию. Часть ее используется для производства химических соединений; другая часть испускается в виде излучения, называемого флуоресцентным излучением. Поскольку флуоресцентное излучение является дополнительным к фотосинтезу, его используют для измерения в высших растениях, а также водорослях и бактериях.
Газообмен чаще всего используется как способ пронаблюдать работу хлоропластов, и существует несколько основанных на нем технологий. Анализаторы углекислого газа используют инфракрасный свет, тогда как измерение кислорода требует электрохимических датчиков.
Инфракрасный газоанализатор. Особенностью углекислого газа является то, что он поглощает инфракрасный свет. Когда источник света направлен на растение или лист в закрытом пространстве или камере, там меньше CO2, потому что растения уже 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 количеством газа в камере и в атмосфере позволяет экстраполировать данные и высчитать скорость фотосинтеза.
Электрохимический газовый датчик. Кислород не поглощает инфракрасный свет, поэтому его обычно измеряют электрохимическими датчиками. Проходя через измерительную ячейку, кислород взаимодействует с мембраной, к которой подключены электроды. Происходит электрохимическая реакция, после которой O2 превращается в воду, а количество затраченной электроэнергии можно пересчитать в скорость фотосинтеза.
Газоанализаторы используются либо с закрытой, либо с открытой системой. Открытые системы более популярны, поскольку позволяют контролировать температуру, влажность и концентрацию CO2 в камерах.
Датчик фотосинтеза растений Атон-12 ФАР
Портативная фотосинтетическая система АТОН-12-ФАР – это легкий и компактный измерительный комплекс, основанный на использовании инфракрасного газоанализатора и представляющий собой аналог такого востребованного устройства, как LI-6800 LI-COR.
Кроме непосредственно фотосинтетической активности он измеряет влажность, уровень фотосинтетически активной радиации и температуру листвы.
В комплекте с измерительной системой поставляется набор листовых камер, подходящих под любые растения, включая хвою, травянистые растения и плоды. Все данные передаются на консоль, оснащенную контрастным дисплеем и встроенным ПО для быстрого анализа, построения графиков и пр.
В камере непрерывно контролируется микроклимат с помощью встроенных датчиков. Такой метод признан наиболее точным и универсальным для исследований фотосинтеза в живых образцах.
Изделие легко закрепляется на поясе и позволяет проводить длительные наблюдения, питаясь от небольшой батареи, которой хватает на 16 часов непрерывной работы.
Купить датчик фотосинтеза растений с доставкой в любой регион России
Вам необходимо заказать датчик фотосинтеза растений и подобрать к нему опции? Есть вопросы по эксплуатационным характеристикам и особенностям изделия? Нужно уточнить детали логистики в Ваш регион?
На все вопросы могут ответить наши специалисты. Вам достаточно написать на нашу электронную почту, и Вам дадут обратную связь в самое ближайшее время.
Мы поставляем оборудование во все регионы Российской Федерации и стран Таможенного союза.