Влияние типа ламп на спектральные характеристики света и рост аквариумных растений

[Чебурген]

Милые первоапрельские штучки.... А как здорово всё начиналось...

[борисфен]

Кхм. В этом ключе хотелось бы узнать, что в первом посте было сказано серьезно, а что - нет? В частности, сомнения вызывает переход на С4 (вроде тип фотосинтеза определяется генетически?). Или там все стеб?

[ikhtiandr]

Честно говоря я не биолог по образованию и про С4 вобще только не так давно узнал. Но то что я понял это С3- для растений умеренных широт, а С4 тип фотосинтеза- тропические растения. Вроде так. Получается, что Борис описывал на своих растеиях именно переход из одного типа фотосинтеза в другой. То же не могу понять, про что шла речь при упоминании этих типов фотосинтеза. Растолкуйте, пожалуйста. Что касается в меньшем количестве листье у длинностебельки на глубине при освещении МГ-лампой- в своих аквариумах такого не замечал. Наоборот, под ЛЛ наблюдается более сильная нехватка листьев, так как тени листья то отбрасывают вот только при равности ватт на литр(условной) у МГ-эшек свет все таки получше будет. Про эхи ничего не могу сказать- вспоминаю про них ностальгически.

[борисфен]

Допис від ikhtiandr

Но то что я понял это С3- для растений умеренных широт, а С4 тип фотосинтеза- тропические растения. Вроде так.

Не совсем. Если вкратце, то при С3-фотосинтезе процессы фотолиза воды (т.е. по сути фиксации энергии света в хим. соединениях) и карбоксилирования (т.е. использования этой энергии для фиксации СО2 и синтеза новой органики) практически не разделены пространственно и во времени. При этом фермент карбоксилаза/оксигеназа имеет очень высокое сродство к кислороду, и частично, вместо фиксации СО2, окисляет органику. Это приводит к большим потерям энергии при фотосинтезе и большому снижению его эффективности. Эволюционно это объясняют тем, что во времена возникновения фотосинтеза как процесса кислорода в атмосфере было очень мало, а СО2 - наоборот много. Сейчас кислорода намного больше, поэтому возникла схема С4, при которой фотолиз воды и фиксация водородов происходит в клетках палисадной паренхимы (у поверхности листа), затем яблочная кислота (как переносчик водородов) транспортируется в клетки обкладки проводящего пучка (в глубине листа, где меньше О2), где и происходит карбоксилирование. Но при таком разделении процессов тоже происходит потеря энергии. Поэтому так сложилось, что С4 тип более эффективен при высокой инсоляции, С3 - при низкой. Но не все растения умеренной зоны - С3 (та же кукуруза - С4), и далеко не все тропические - С4. И главное - что в целом это генетически обусловленный признак.
ЗЫ: Есть еще САМ фотосинтез у толстянок - там вообще фотолиз воды происходит днем (оно и очевидно - процесс только на свету возможен), а фиксация СО2 - ночью.

[борисфен]

Боюсь, это надо брать и конкретно проверять каждый отдельный вид. На амании читал, что вроде бы гидрилла мутовчатая (Hydrilla verticillata) - единственный С4 вид в аквариуме. Исходя из того, что для С4 и САМ надо много света, вполне вероятно, что у водных растений эти типы фотосинтеза практически отсутствуют.
Если умозрительно, то можно помечтать. Вероятно, САМ может быть у толстянки Хелмса (потому что толстянка). Возможно, С4 у альтернантер (потому что сем. Амарантовые). Практически наверняка у примитивных покрытосеменных - эхи, сагиттарии, нимфеи - С3. 100% С3 у всех мхов и папоротников. Вроде бы ароидные (т.е. крипты в частности) - тоже все С3.
Я попробую поспрошать у наших ботаников, но сомневаюсь, что узнаю намного больше.

[борисфен]

Про полушник и САМ для меня неожиданно. В общем, надо изучать.

ЗЫ: Vasnecov: так колитесь - где серьезно, а где нет?

[борисфен]

Допис від Шереметьев

про полушник я писал в своей Ботанике, этот факт изложен то ли в Жизни растений, то ли в двухтомной Ботанике Эйхорна... не помню точно, но цитату можно найти легко

К сожалению, Ботанику аквариума не читал (зато зачитывался Райдужними рибками). Никоим образом не сомневаюсь в достоверности приведенной Вами информации.

[Vasnecov]

Даже не знаю...
Следовые остатки педагога внутри меня противятся рассказывать, есть стеб, или нет.... Люди узнают столько нового, интересного, расскажешь - и всем будет неинтересно

[борисфен]

Что дала короткая пробежка по springerlink'у.
1. С4 фотосинтез характерен преимущественно для амфибийных видов - и только для надводных форм. При погружении под воду он сменяется на С3. Конкретно это указано для Eleocharis vivipara, но вроде бы аналогично и у некоторых других.
2. САМ фотосинтез предполагается исходя из анатомии для 5 родов: Vallisneria, Sagittaria, Crassula, Littorella, Isoetes. Из них для последних двух родов (Littorella, Isoetes) он доказан и биохимически.
3. Вроде бы показано, что включение/выключение САМ может зависеть от яркости освещения.
Короче, свои предыдущие сомнения снимаю. С3 растение не может переключиться на С4 или САМ, но С4 или САМ растение - может вернуться к исходному С3 типу фотосинтеза. Ошибался .

[KUM_VV]

ТАКССС.....!!!!!
Что курим.....

(В смысле что на лампах сушим)

[Mykhaylo]

Все уважающие себя аквариумисты курят только анубиасы

[Vasnecov]

И только африканские

[Vasnecov]

О С4 и САМ фотосинтезе вроде бы поговорили, но тем не менее предлагаю вопрос:
По какой причине в ходе эволюции появился С4 и САМ фотосинтез, и как на него влияет излучение солнца?

[борисфен]

Мне казалось, что причины лично Вы знаете . Итак, из того что я помню со спецкурса по фотосинтезу + свежачок применительно к водным растениям.
Ключевая причина, как я писал чуть раньше, в том, что карбоксилаза цикла Кальвина (она же Rubisco) обладает высоким сродством к кислороду, соответственно частично вместо карбоксилирования рибулозо-1,3-бисфосфата окисляет его (фотодыхание, по сути - растраты энергии). Предположительно, на момент возникновения фотосинтеза как процесса (порядка 2,5 млрд. лет назад) на Земле была т.наз. вторичная атмосфера - бескислородная, на основе азота, метана и СО2. Ессно, в такой атмосфере Rubisco функционировал нормально.
Считается, что кислород в атмосфере - преимущественно биогенного происхождения, и образовался именно в процессе фотосинтеза. Но: поскольку практически одновременно с фотосинтезом возник и процесс дыхания, то накопление свободного кислорода происходило ступенчато: первый скачок при возникновении фотосинтеза как процесса, второй - по мере накопления органических отложений океанического дна - в т.ч. нефти (т.е. кислород образовывался в результате синтеза органики, но не использовался на расщепление этой органики и накапливался в атмосфере), третий - по мере накопления наземных отложений, в т.ч. угля и торфов. Чем больше кислорода - тем активнее фотодыхание - тем ниже эффективность фотосинтеза.
Считается, что С4 тип появился после каменноугольного периода, когда концентрация кислорода в атмосфере достигла современного значения, равно как и интенсивность фотодыхания (т.е. выросли потери энергии при фотосинтезе). В нем первичная фиксация СО2 (в клетках палисадной паренхимы) производится не Rubisco, а фосфоенолпируват-карбоксилазой, у которой высокое сродство к СО2, и низкое - к О2. Т.е. этот фермент не связывает кислород и не производит фотодыхания. В результате образуется щавелевоуксусная кислота, затем (+НАДФ*Н) - яблочная кислота. Она транспортируется внутрь листа (в клетки обкладки проводящего пучка), где декарбоксилируется с образованием СО2 и пировиноградной кислоты. Последняя транспортируется обратно - для нового цикла фиксации СО2. Выделившийся же в клетках обкладки СО2 фиксируется Rubisco и включается в цикл Кальвина. Здесь фотодыхания практически не происходит, т.к. кислорода крайне мало, а СО2 - много. Таким образом С4 растения избегают потерь энергии путем фотодыхания. Но на образование яблочной кислоты уходит 1 молекула НАДФ*Н, плюс на восстановление фосфоенолпирувата (для нового цикла синтеза яблочной кислоты) - одна молекула АТФ. Т.е. "стоимость" 1 фиксированного растением углерода повышается почти вдвое (от 1 НАДФ*Н+2АТФ до 2НАДФ*Н+3АТФ).
В итоге получается, что С4 тип оказывается эффективным только в условиях высокой инсоляции, т.к. в таком случае избыток солнечного излучения покрывает излишние энергозатраты, и высокой температуры, т.к. чем выше скорость фотосинтеза - тем больше потерь от фотодыхания (к сожалению молекулярную динамику этого дела я не сильно понимаю). В умеренных же широтах - равно как и под водой - обычно эффективнее С3 тип. Возможно, для водных растений С4 не актуален также и ввиду малой скорости диффузии газов в воде - из-за чего потери на фотодыхание у них оказываются незначительными.
САМ фотосинтез происходит аналогично, только яблочная кислота никуда не транспортируется, а синтезируется ночью и накапливается в вакуоли, а днем декарбоксилируется и образующийся СО2 уходит в цикл Кальвина. Развитие этого типа метаболизма у суккулентов связано с необходимостью закрытия устьиц в дневное время для уменьшения потери влаги (т.е. как раз когда необходим газообмен для фиксации СО2). Т.е. они первично фиксируют СО2 ночью, но для фотосинтеза используют его днем. Разумеется, для них дополнительные потери энергии не проблема - солнца хватает.
Что касается САМ у водных растений, то здесь он опять-таки связан с малой скоростью диффузии газов и необходимость максимально использовать выделяющийся в процессе дыхания СО2. Но поскольку потери энергии при САМ немалые, водные растения (те, для которых такой тип вообще доступен) используют его только при достаточно ярком освещении.
Касательно времени возникновения САМ ничего не нашел. Есть только интересное упоминание, что такой тип фотосинтеза находили у какой-то цианобактерии - так что вполне возможно, что это очень древний метаболический путь.
На первой схеме С4 путь фотосинтеза, на второй - САМ. В посте Bactrian'a ниже - цикл Кальвина (т.е. С3 путь).

[Vasnecov]

2 борисфен
Вот две неплохие ссылки.
http://www.ecologylife.ru/ecologists...tosinteza.html
http://bio.1september.ru/2001/03/2.htm

Интересует, какой из вариантов вам больше понравится.