Фотосинтез і його вплив на врожайність сільськогосподарських культур

Актуальність теми. Фотосинтез - це процес поглинання світла і трансформації його енергії в хімічний потенціал багатих енергією органічних сполук у вигляді вуглеводів, жирів і білків. З цього визначення випливає, що в практичних цілях важливо поліпшувати ознаки рослин селекційними методами, розробляти і застосовувати такі технологічні прийоми їх вирощування, які забезпечують підвищення використання світлової енергії в процесі фотосинтезу.

Ефективність фотосинтетичної продуктивності залежить від фотосинтетичної активності окремого листка, ефективності перехоплення світла рослинним угрупованням і використання рослиною асимілятів, пов'язаних з втратами при диханні і розподілом їх між різними органами. Ці показники перебувають під генетичним контролем і можуть бути поліпшені в процесі селекції.
А.А. Ничипорович розробив кількісну теорію фотосинтетичної продуктивності рослин, засновану на оптимізації розмірів листкової поверхні, радіаційного режиму, аерації, мінерального живлення, водообміну й інших факторів. Ним було показано, що навіть у сучасних умовах ведення землеробства можна збільшити коефіцієнт використання фізіологічно активної радіації (ФАР) від 0,5-1 до 3-5%.

Роль селекції в підвищенні фотосинтетичної продуктивності рослин сучасних сортів виявилася, головним чином, у зміні морфогенезу, тобто генетичному поліпшенні структури рослин, включаючи найважливіший фактор продукційного процесу - донорно-акцепторні відношення. Так, ріст урожайності зерна нових сортів зернових культур за останні десятиліття на 50% і більше досягнуто переважно за рахунок зміни генетичних систем, відповідальних за розподіл асимілятів між органами рослин в онтогенезі, і збільшення частки зерна в загальній біомасі, підвищення стійкості до полягання, а загальна біомаса рослин змінилася не істотно. З цієї ж причини продуктивність нових сортів кормових культур, у яких загальна надземна біомаса є господарською частиною врожаю, підвищилася тільки на 5-20%.
При сучасному рівні знань фізіології і генетики фотосинтезу завдання підвищення активності фотосинтетичного апарату селекційними методами поки що не має чіткого вирішення. Зв'язок ознак і активності асиміляційного апарата з продуктивністю рослин внаслідок надмірної ієрархічної організації фотосинтезу дуже складний. Будь-які зміни на тому чи іншому рівні організації (молекулярному, субклітинному, організменному чи ценотичному) можуть гаситися або компенсуватися на інших рівнях. Вони не завжди можуть бути пов'язані із загальною біологічною, а тим більше господарською продуктивністю рослин.
Тому для найбільш повного пізнання фотосинтезу необхідно детально вивчати організацію фотосинтетичного апарата листка і глибинні сторони цього процесу, починаючи з первинних реакцій.
Актуальність вивчення впливу хімічних речовин на фотосинтез і фотодихання є на сьогодні ще слабко вивченою проблемою. Особливий інтерес представляє регуляція фотодихання, у процесі якого втрати становлять до 30% маси рослини. Це важливе джерело можливого збільшення чистого фотосинтезу. У селекції актуальним є пошук форм рослин з економічним диханням, але це питання ще мало вивчене.
Метою курсової роботи є вивчення особливостей фотосинтезу рослин та їх впливу на врожайність сільськогосподарських культур.
Об’єктом дослідження у роботі виступає процес фотосинтетичної активності як основний компонент можливого підвищення продуктивності сільськогосподарських рослин, а предметом – вика збірна як типовий представник кормової сільськогосподарської культури, збільшення продуктивності якої досягається методом підвищення її фотосинтетичної активності.
Відповідно до об’єкта, предмета і мети курсової роботи визначено наступні завдання:

• вивчити механізм фотосинтезу зелених рослин, його фази та їх особливості;
• оцінити структурну і біохімічну організацію апарату фотосинтезу;
• проаналізувати дослідні дані щодо підвищення продуктивності вики збірної при зростанні ефективності фотосинтезу.

Джерельною базою виконання роботи стали праці як вітчизняних. так і зарубіжних біологів, фізіологів та селекціонерів. Зокрема, щодо питань теоретичної розробки теорії фотосинтезу, слід відзначити роботи “Биофизика фотосинтеза” А.Б. Рубіна і “Фотосинтез” Д. Халла та К.Рао. Питанням кількісної оцінки ефективності застосування методик підвищення фотосинтетичної активності рослин займалися Ю. К. Росс, Н. Л. Гудскова, Н. В. Обручева, К. С. Спекторова та С. С. Чаянова. Увага до селекційного аспекту досліджуваної проблеми привернута в роботах Є. В. Храмцової та Н. Е. Іонової.