Фотосинтез - это образование сложных органических веществ в зеленом листе из максимально окисленных соединений воды и углекислоты при помощи света и хлорофилла.
Фотосинтез - единственный источник свободного кислорода на Земле, трансформатор световой энергии Солнца. Необычайная сложность этого процесса обусловлена постепенным развитием и совершенствованием фотосинтеза в процессе эволюции организмов.
Зеленые растения относятся к автотрофным организмам, создающим в процессе фотосинтеза необходимые для жизни органические вещества из минеральных соединений углерода, азота, серы, фосфора и других элементов. В процессе фотосинтеза растения усваивают углерод из внешней среды для создания органических веществ, составляющих 95 % сухой массы урожая, и запасают в них энергию, которая в дальнейшем используется как движущая сила всех жизненных процессов не только у зеленых растений, но и у всех представителей живого мира.
Растение - целостный организм, в котором функции питания (листовое и корневое) ни в какой степени не заменяются и не исключаются. В большинстве случаев условия минерального питания и водоснабжения оказываются в минимуме; их изменение за счет обработки почвы, поливов, внесения удобрений является эффективным и доступным средством воздействия на формирование урожая через поддержание фотосинтеза.
Ведущее значение фотосинтеза может характеризоваться следующими данными. В период интенсивного роста суточные приросты сухой массы составляют в среднем 150 кг, а в лучших случаях - 500 кг на 1 га. При этом корни усваивают в виде ионов 2 кг азота, 0,5 кг фосфора, 4 кг калия и 4 кг других элементов. За это же время листья усваивают 1000 кг СО2. При средней урожайности корней сахарной свеклы 300 ц с 1 га растения за вегетационный период усваивают 150 кг азота, 30 кг фосфора, 160 кг калия и 4200 кг углерода, что соответствует поглощению 20 т СО2. В урожае аккумулируется 167,2 ГДж энергии. Это не обходимо иметь в виду при обосновании целей и задач земледелия, которое представляет собой систему использования основной функции зеленых растений - фотосинтеза.
Все мероприятия этой системы направлены на повышение продуктивности фотосинтетического аппарата растения - листа.
Лучистая энергия, необходимая для растения, представляет собой энергию электромагнитных колебаний, возникающих в результате колебательных движении электронов, возбужденных атомов и молекул.
Спектр солнечного света по отношению к физиологической характеристике ограничивается длинами волн от 300 нм и менее до 6000 нм и более. Фотосинтетический активная радиация (ФАР), поглощаемая пигментами листа и обеспечивающая нормальный рост и развитие растений, находится в пределах 300-750 нм.
В природных условиях фотосинтетическая деятельность растений совершается при меняющемся освещении. Растения открытых мест получают высокую напряженность света и называются световыносливыми. У них фотосинтез протекает при высокой температуре прямой солнечной радиации и усиленном водообмене. Растения загущенных насаждений, растущие под пологом леса, в ущельях и пещерах, в глубине вод, получают свет очень слабой интенсивности и называются теневыносливыми. У них фотосинтез протекает при пониженной температуре, рассеянном свете и ослабленном водообмене.
Приспособленность растений к высокой напряженности светового фактора достигается за счет значительного уменьшения относительного количества хлорофилла b и ксантофиллов. Световыносливость выражается значительным уменьшением содержания зеленых пигментов и соответствующим повышением количества каротиноидов. У световыносливых растений часто наблюдают усиленное развитие ассимилирующей ткани палисадной паренхимы, состоящей из нескольких слоев клеток меньшей величины, по сравнению с теневыносливыми растениями; число устьиц на единице поверхности значительно больше, поэтому СО2 здесь быстрее проникает внутрь листа. У теневыносливых растений эпидермис образует чечевицеобразные выросты, которые концентрируют свет. Эти растения содержат большое количество хлорофилла; их хлоропласты больших размеров. Теневыносливые растения на открытом месте угнетаются и лучше развиваются при уменьшении общего количества света, так как хлорофилл на рассеянном свету поглощает тем больше энергии, чем меньше его интенсивность.
TimeBiology