Свет и фотосинтез

[Leo Angel]

Свет и фотосинтез



Thomas Barr, USA
Сайт Barr Report
Публикуется с официального разрешения автора сайта - Thomas Barr.

Перевод - Leo Angel, Израиль

---

• Свет является основным источником энергии для водных экосистем.
• Фотосинтез и метаболизм зависят от количества световой энергии.
• Свет играет доминирующую роль в озерах и ручьях в отношении водных макрофитов.
• Большинство водных макрофитов обитает в верхних двух метрах толщи воды.
• Аквариумы обладают гораздо более стабильным качеством и интенсивностью света во многих временных рамках (ежедневно, сезонно, секунды, минуты, часы, месяцы).
• В большинстве аквариумов отсутствуют существенные дубильные вещества, ветер, мутность и другие переменные, присутствующие в природных системах. Эти переменные резко снижают качество и интенсивность света.
• Люминесцентные лампы Cool White (4100 Кельвинов) одинаково хорошо влияют на рост растений, как и специализированные лампы для аквариумных растений.
• Для интенсивной окраски не требуется высокая освещенность.
• Единицы освещения лучше всего описываются микромолями на метр квадратный в секунду. Разные единицы измеряют разные вещи в отношении хлорофилла и фотосинтетического поглощения.
• В некоторых водорослях углерод преобразуется в органические и аминокислоты при добавлении синего света и только в сахарозу и глюкозу при добавлении только красного света.
• При добавлении синего света стоматы (устьецы) раскрываются шире, что потенциально позволяет проникать большему количеству CO2 в листья растения.
• Сравнение растений с низкой и высокой освещенностью (также может встречаться на одном растении на верхних и нижних листьях).
• Растения с низкой освещенностью более эффективны, растения с высокой освещенностью могут тратить больше энергии и при этом хорошо расти.
• Большинство водных растений — это растения с низкой освещенностью, даже "высокоосвещенные" растения.
• Растения могут изменять свои пигменты, чтобы улавливать световую энергию. Хлорофилл А - лишь один из многих пигментов, используемых ими для фотосинтеза.

Солнечная радиация является основным источником энергии для водной среды. Продуктивность и внутренний метаболизм определяются и контролируются энергией, получаемой непосредственно из солнечной энергии, используемой в процессе фотосинтеза. Прозрачность воды в большинстве озер контролируется фитопланктоном, органическим цветом, а также органическими и неорганическими взвешенными частицами (Jones and Bachmann 1978; Canfield and Hodgson 1983; Hoyer and Jones 1983). Озера с низкой концентрацией фитопланктона и низкими значениями цвета отличаются высокой прозрачностью воды. При увеличении концентрации фитопланктона и уровня цветности происходит быстрое снижение прозрачности воды, водные макрофиты становятся ограниченными в освещении, а размер литоральной зоны может уменьшиться. Для роста погруженных водных макрофитов необходим свет, поэтому доступность света часто считается единственным наиболее важным экологическим фактором, регулирующим максимальную глубину роста растений (Pearsall 1920; Spence 1975; Chambers and Kalff 1985). Доступность света напрямую связана с прозрачностью воды (Canfield et al. 1985; Chambers and Kalff 1985). С увеличением глубины или уменьшением прозрачности воды уменьшается как количество, так и спектральное качество света для фотосинтеза на дне озера. Как правило, погруженные водные макрофиты (SAM) растут до глубины, в 2-3 раза превышающей глубину Секки (глубину, на которой исчезает черно-белый диск, опущенный в озеро). Таким образом, в озерах, большая часть дна которых превышает глубину Секки в 2-3 раза, будет меньше водных макрофитов. Даже в мелководных озерах, если они достаточно мутные, водные растения будут расти редко (Engel and Nichols 1994; Nichols and Rogers 1997).
Там, где интенсивность света и прозрачность воды высоки, давление ограничивает ангиоспермы (Brenner 2003, около 10-11 метров), в то время как бриофиты и водоросли, похоже, ограничены только светом в таких озерах, как Кратер-Лейк и Тахо на западе США, расположенных на глубине более 100 метров (Richerson 1969, 1970, 1978). Для регулирования роста эти же понятия применимы к аквариумам, поскольку интенсивность света определяет скорость роста. Глубина аквариума редко превышает 1 метр. Кроме того, в толще воды в аквариумах с растениями редко бывает большое количество танинов и детритных материалов. Таким образом, свет практически не влияет на среду, к которой приспособились SAMы. Искусственное освещение в аквариумах оптимизировано по сравнению с естественной переменной средой обитания SAM.