Augalų fotosintezės aparato paslaptys
Doc. dr. Irena Januškaitienė
Žalieji augalai – ypatinga Žemės organizmų grupė, įsisavinanti energiją, kurią spinduliuoja kitas kosminis kūnas – Saulė. Žaliasis lapas yra tarsi židinys, taškas pasaulinėje erdvėje, kurį pasiekia Saulės energija. Ir po magiško transformacijos proceso, vadinamo fotosinteze, ji tampa visų gyvybės procesų Žemėje varomąja jėga. Galima sakyti, kad dėl to augalai mus maitina, rengia, gydo ir kuria medžiagas, naudojamas gyvenamajai aplinkai kurti.
Augalų fotosintezės aparatas – unikalus gamtos kūrinys, kuriame vyksta fizikiniai ir biocheminiai procesai, susidaro organinės medžiagos bei išskiriamas deguonis. Fotosintezės proceso apimtis labai didelė. Jos metu susidaro 90-95 % sausų augalo medžiagų, kurios yra visų gyvų organizmų maisto ir energijos šaltinis. Žemės sausumos ir vandens augalai per metus sujungia apie 600 milijardus tonų anglies dioksido, pagamina 450 milijardų tonų organinių medžiagų.
Koks pigmentas augalui svarbiausias?
Svarbiausias augalų pigmentas yra chlorofilas. Ypač chlorofilas a, nes būtent jis tiesiogiai dalyvauja fotosintezėje, kurios metu šviesos energija paverčiama chemine energija, reikalinga augalui augti ir vystytis. Chlorofilas a sugeria daugiausia mėlynos ir raudonos spalvos šviesą, o žalią atspindi, todėl dauguma augalų atrodo žali. Be šio pigmento fotosintezė negalėtų vykti. Jis laikomas pagrindiniu šviesą sugeriančiu molekulės tipu augaluose. Augalai turi ir chlorofilą b, padedantį surinkti papildomą šviesos spektrą (ypač mėlynai violetinį) ir perduodantį energiją chlorofilui a. Kita svarbi aukštesniųjų augalų fotosintezės pigmentų grupė yra karotinoidai, kurie ne tik dalyvauja fotosintezėje, apdorodami šviesos energiją ir perduodami ją chlorofilams. Jie padeda išsklaidyti perteklinę šviesos energiją, kad apsaugotų fotosintetinį aparatą nuo fotooksidacijos sukeliamų pažeidimų. Karotinoidai čia dalyvauja kaip antioksidantai, sujungiantys lipidų peroksidacijos laisvuosius radikalus ir neleidžiantys chlorofilų molekulėms oksiduotis. Antocianinai – dar viena pigmentų grupė, suteikianti raudonus ar violetinius atspalvius, ypač rudens metu, tačiau jie fotosintezėje tiesiogiai nedalyvauja. Visi šie pigmentai padeda augalams efektyviai panaudoti saulės šviesą ir prisitaikyti prie aplinkos sąlygų.
Fotosintezės proceso efektyvumui labai svarbi optimali chlorofilų a ir b koncentracija bei jų santykis. Priklausomai nuo augalo rūšies, aplinkos sąlygų, lapų amžiaus bei produktyvumo, chloroplastų pigmentų koncentracija ir proporcija augalo lapuose gali žymiai skirtis. Chlorofilai yra centrinė kiekvieno žalio augalo vieta, kur ląstelės gauna savo energetines atsargas. Todėl bet kokie reikšmingi jų pokyčiai lapuose, tikėtina, sukelia žymų poveikį visam augalo metabolizmui. Tarp chlorofilų koncentracijos ir fotosintezės intensyvumo bei bendro augalų produktyvumo dažnai nustatomas teigiamas ryšys.
Ar fotosintezė gali būti neigiama?
Taip, fotosintezė gali būti „neigiama“, kai augalas išskiria daugiau anglies dioksido nei jo sugeria. Tai dažniausiai nutinka naktį arba kai trūksta šviesos. Tada fotosintezė nevyksta, bet augalas vis tiek kvėpuoja. Esant stresui, karščiui ar sausrai, fotosintezė taip pat gali sulėtėti, o kvėpavimas išlieka aktyvus, todėl bendras poveikis tampa neigiamas. Paprastai tai reiškia, kad augalas tuo metu daugiau energijos sunaudoja, nei pagamina. Toks „neigiamas“ fotosintezės balansas ilgainiui gali silpninti augalą, nes jis nespėja sukaupti pakankamai maistinių medžiagų. Jei tokios sąlygos užsitęsia – pavyzdžiui, dėl ilgalaikio apniukusio oro ar sausros, augalo augimas sulėtėja. Jis gali net pradėti nykti. Todėl tinkamas apšvietimas, vanduo ir CO₂ kiekis yra gyvybiškai svarbūs sveikam augalo vystymuisi.
Jeigu norite tuo įsitikinti savo akimis, kviečiame apsilankyti Mokslo festivalyje, doc. dr. Irenos Januškaitienės praktiniuose darbuose „Augalų fotosintezės aparato paslaptys“, kurie įvyks rugsėjo 12 d. 10 val. Vytauto Didžiojo Universiteto Gamtos mokslų fakulteto Aplinkotyros katedroje (Universiteto g. 10, Akademija, Kauno r. Būtina registracija www.mokslofestivalis.eu/renginiai).
Komentarai