Процесс фотосинтеза

Как уже было сказано выше, корневая система поглощает из почвы воду и минеральные вещества, которые поступают по проводящей системе корней в ствол, ветви и однолетние побеги. Из побегов вода и минеральные вещества поступают в листья, где и происходит наиболее сложная работа по превращению неорганических веществ в органические. Процесс образования органических веществ в листьях и других зеленых частях растения называется фотосинтезом, или ассимиляцией. В процессе фотосинтеза в листьях создаются углеводы (крахмал, сахара) и другие органические вещества.
Как же происходит эта сложная работа и в каких именно органах листа образуются органические вещества?

Рис. 29. Анатомическое строение листьев 1—поперечный разрез; 2—нижний покров листа с устьицами.

Если разрезать виноградный лист, то на поперечном разрезе (рис. 29) можно увидеть, что он состоит из

а) верхнего слоя клеток (верхний эпидермис);

б) вытянутых в виде столбиков клеток, называемых палисадной, или столбчатой, паренхимой;

в) рыхло сложенных клеток губчатой ткани, так как между клетками располагаются довольно крупные воздухоносные пространства;

г) нижнего слоя клеток (нижнего—эпидермиса). Каждая из этих тканей выполняет свои функции, связанные с поглощением углекислоты воздуха, выделением кислорода, поглощением воды из корней и побегов, испарением воды через листья и др.

Как показали исследования, процесс фотосинтеза совершается в маленьких зеленых тельцах, заключенных в ткани столбчатой и губчатой паренхимы, которые носят название хлорофилловых зерен.

В хлорофилловых зернах, как в особой лаборатории, под влиянием солнечных лучей, происходит разложение углекислоты воздуха на углерод и кислород и объединение углерода с водой с последующим сложным химическим процессом образования углеводов, кислот и других органических веществ. Побочным продуктом здесь является кислород, который выделяется в атмосферу.

В процессе ассимиляции растение использует не только воду и углерод воздуха, но и минеральные вещества, которые входят в состав растения. Эту воду и минеральные вещества растение получает из почвы, а углерод из воздуха.

Чтобы извлечь углерод, растение забирает из воздуха углекислый газ, который поступает в листья через устьичные отверстия, а затем попадает в межклеточные пространства — воздухоносные полости. Из воздухоносных полостей углекислый газ попадает в хлорофилловые зерна, где и происходит отделение углерода от кислорода с последующим процессом образования органических веществ.

Энергия фотосинтеза находится в зависимости от многих факторов силы действия солнечного света, содержания углекислоты в воздухе, притока воды к листьям, влажности воздуха, температуры почвы и воздуха, поступления в листья минеральных веществ, энергии оттока из листьев органических веществ и др.

Как известно, виноград является светолюбивым растением. При недостаточном освещении в листьях мало вырабатывается органических веществ, что в свою очередь снижает силу роста побегов и листьев. В результате плохо развиваются плодовые почки и снижается урожай не только текущего, но и будущего года, уменьшается содержание сахара в ягодах и пр.

Перечисленные выше отрицательные явления могут наблюдаться даже при затенении не всего, а части растения, и не только на затененных побегах, но и на тех, которые были в достаточном количестве обеспечены светом. Это происходит потому, что затененные побеги и листья не только не ассимилируют, но для своего роста и дыхания могут даже оттягивать питательные вещества от тех побегов и листьев, которые находились при нормальном освещении.

На силу ассимиляции оказывает влияние также приток к листьям и поступление через устьица углекислого газа. Устьица обладают способностью расширяться и сужаться. Чем шире раскрыты устьица, тем быстрее идет процесс ассимиляции.

В воздухе содержание углекислоты определяется примерно в 0,03%. Однако в тихую погоду, при плохом проветривании кустов, содержание углекислоты может быть значительно меньшим. По мере уменьшения углекислоты в атмосфере резко снижается фотосинтез. Но растения получают углекислоту не только из воздуха, но и через корневую систему из почвы. Поэтому внесение в почву органических удобрений, которые под влиянием микроорганизмов разлагаются с выделением углекислоты, имеет большое значение и с точки зрения углекислого питания растений.

Процесс фотосинтеза находится в прямой зависимости и от притока воды к листьям, так, вода входит в состав растения и органических веществ. Поэтому в засушливые годы, даже при благоприятном воздействии на растение всех прочих факторов, наблюдается снижение энергии ассимиляции, что приводит к слабому росту, снижению урожая и качества ягод. Энергия фотосинтеза находится также в зависимости и от температуры почвы и воздуха. По мере повышения температуры почвы и воздуха до +30, +35° энергия ассимиляции увеличивается. При дальнейшем повышении температуры до +40° и выше в связи с усиленным дыханием процесс фотосинтеза падает. При понижении температуры до +6, +7° фотосинтез почти прекращается.

Большое влияние на процесс ассимиляции оказывает также нормальный приток в листья минеральных веществ. Особенно усиливается фотосинтез при нормальном поступлении в листья фосфора. Резко снижается фотосинтез при пожелтении листьев, которое может быть обусловлено недостатком поступления в растение азота или железа.

Таким образом, зная основные причины, которые могут ускорить или замедлить процесс образования в листьях органических веществ, виноградарь искусственно может создавать благоприятные для этого условия. Так, например, применение правильных агротехнических приемов по обработке почвы, внесение удобрений и применение поливов — обеспечивают регулярную подачу к листьям воды и минеральных веществ. Создание соответствующих формировок, подвязка побегов, чеканка верхушек побегов и другие приемы способствуют лучшему освещению листьев и проветриванию кустов.

Наряду с основной работой листьев по превращению неорганических веществ в органические, в них протекают и другие физиологические процессы, неразрывно связанные с фотосинтезом дыхание растений и испарение воды.

Дыхание растений

При дыхании растений из воздуха поглощается кислород, в результате чего происходит распад сахара и других органических веществ до их первоначального состава, т. е. воды и углекислоты. Таким образом, дыхание является полной противоположностью процессу ассимиляции. Невольно возникает вопрос почему же растение, с одной стороны, создает органические вещества, а с другой стороны, их разрушает. Правда, органические вещества при дыхании разрушаются в гораздо меньшем количестве, чем образуются при ассимиляции, но все же и частичная их потеря кажется на первый взгляд нецелесообразной.

Исследованиями установлено, что для обеспечения нормального роста и связанных с ним жизненных процессов растениям необходима энергия так же, как она необходима для работы двигателей.

Эта необходимая энергия и образуется при распаде сложных органических веществ (сахара, крахмала и других) на их составные части — воду и углекислоту.

Скорость разложения органических веществ придыхании зависит от многих причин от состава органических веществ, от вида и сорта винограда, температуры воздуха и почвы, количества поступающей воды в ткани всех частей виноградной лозы, от состава воздуха (содержания в нем углекислого газа и кислорода) и т. д.

Наиболее сильное влияние на процесс дыхания оказывает .температура. Так, например, если силу дыхания при температуре воздуха +10° принять за 100%, то при температуре + 20° дыхание будет равно примерно 200%, а при +30° — 300%.

Повышение температуры до +35° +38° усиливает дыхание, а дальнейшее ее повышение может привести к понижению и даже прекращению дыхания. При крайне низких температурах дыхание также прекращается. Полное прекращение дыхания наблюдается при температуре ниже нуля.

Испарение воды необходимо для жизни растения, так как оно обеспечивает непрерывное поступление в листья минеральных веществ, без которых невозможно нормальное развитие растения. Благодаря испарению происходит непрерывный приток воды из почвы к листьям, а вода требуется как для содержания клеток в условиях необходимой влажности, так, и для образования органических веществ.

Вследствие испарения температура листьев по сравнению с окружающей температурой воздуха снижается на 4—5°. Благодаря этому растения и особенно молодые побеги и листья меньше страдают от ожогов солнечными лучами.

Испарение воды в листьях, или так называемая транспирация, происходит через устьица. Исследования показали, что с одного квадратного метра листьев испаряется от 0,5 до 1,5 литра воды в сутки. Подсчитано, что в среднем на одном гектаре виноградника насчитывается 30 000 кв. м листьев. Следовательно, всеми листьями на одном гектаре будет испаряться 15 000—45 000 литров воды за сутки.

Интенсивность испарения воды зависит от многих причин. Во-первых, от свойств самого сорта. Чем больше на листьях имеется устьиц и чем они крупнее, тем быстрее испаряется вода. Во-вторых, от состояния устьиц если они сильно открыты, то вода испаряется в большем количестве, если же устьица закрыты (что наблюдается при недостаточном освещении, при сильной засухе, сильном ветре и т. д.), вода испаряется меньше. В-третьих, от притока воды из почвы, чем больше приток воды через корни, тем больше ее испаряется через листья. В-четвертых — от температуры воздуха чем выше температура, тем быстрее испаряется влага, и наоборот. И, наконец, испарение воды зависит от влажности воздуха, чем больше будет влаги в воздухе, тем меньше испаряется воды через листья. При сильном ветре быстрота испарения воды увеличивается.

Умеренное испарение воды через листья полезно для растения. Чрезмерно большая потеря воды, особенно в засушливых районах или в засушливые годы, может уменьшить урожай и даже вызвать гибель отдельных кустов винограда.

Количество испаряемой листьями воды различно днем и ночью и в различное время года—весной, летом и осенью. Молодые листья способны испарять больше влаги, чем старые. Зная причины, которые могут вызвать чрезмерное испарение, мы можем при помощи специальных агромероприятий уменьшить потерю воды через листья. К таким мероприятиям относятся организация защитных полос, более густая посадка, прореживание листьев и другие.

Далее… Рост виноградного растения