Fotosintez ekologiyasi REJA: 1. Yorug‘likda nafas olish. 2. Fotosintez ekologiyasi. 3. Fotosintezning kunlik va mavsumiy jadalligi. 4. Fotosintez va hosildorlik. so‘zlar: Fotosintez, bosqichlar, sikllar, qorong‘iliq, CO 2 ning o‘zlashtirilishi, Kalvin sikli, Xetch-Slek sikli, fosfoyenolpiruvat, oksaloasetat, malat kislotalar, SAM-yo‘li, og‘izchalar, olma kislotasi-malat, hujayra vakuolalari, xloroplastlar, peroksisomalar, mitoxondriyalar, glikolat, glioksilat, glisin, vodorod peroksid, katalaza, fotosintez jadalligi, sof maxsuldorlik, ekologik muhit, yorug‘lik, karbonat angidridning konsentrasiyasi, harorat, namlik, ildiz orqali oziqlanish, kislorod, kunlik davomiylik, mavsumiy davomiylik, bir chuqqili, ikki chuqqili, organik modda, sof maxsuldorlik tenglamasi, biologik va xo‘jalik ho sil. Yorug‘likda nafas olish . O‘simliklarda yorug‘lik ta’sirida kislorodning qabul qilinishi va karbonat angidridning ajralib chiqishiga – Yorug‘likda nafas olish deyiladi. Nafas olishning bu tipi, mitoxondriyalarda bo‘ladigan va kimyoviy energiya ajralishi bilan xarakterlanadigan oksidativ nafas olishdan tubdan farq qiladi. Yorug‘likda nafas olish jarayonida uchta organoid: xloroplastlar, peroksisomalar va mitoxondriyalar ishtirok etadi. Yorug‘likda nafas olish xloroplastlarda boshlanadi. Ya’ni fotosintez jarayonida oraliq mahsulot sifatida glikolat kislotasi ajraladi: CH 2 OH– COOH Glikolat xloroplastlardan peroksisomalarga o‘tadi va tashqaridan qabul qilinadigan kislorod yordamida to glioksilat kislotasigacha oksidlanadi: CH 2 OH CHO COOH COOH

O 2 H 2 O 2 Glikolat glioksilat Oraliq mahsulot sifatida ajralgan vodorod peroksid katalaza fermenti yordamida parchalanadi. Glioksilat aminlanish yo‘li bilan glisinga aylanadi: COOH CH 2 NH 2 Bu jarayon glikolat kislotasining hosil bo‘lishidan boshlangani uchun glikolatli yo‘li ham deyiladi. Bu yo‘l S 3 – o‘simliklarida yaxshi sezilarli darajada sodir bo‘ladi. Ayrim hollarda yorug‘likda nafas olish jarayonining jadalligi fotosintez jadalligining 50 % gacha yetadi. Lekin bu jarayon S 4 – o‘simliklarida yaxshi sezilmaydi. Chunki ajralib chiqqan CO 2 mezofill hujayralarida ushlanib, fosfoyenolpiruvat (FEP) bilan qo‘shilish natijasida oksaloasetat va malat kislotalari hosil bo‘ladi. Keyinchalik ulardan ajralgan CO 2 xloroplastlarga o‘tadi va fotosintezda ishtirok etadi. Shuning uchun ham S 4 – o‘simliklarda fotosintez mahsuldorligi yuqori bo‘ladi. Fotosintez ekologiyasi. Fotosintez ekologiyasi deganda, fotosintez mahsuldorligi tashqi sharoit omillarining ta’siriga bog‘liq ekanligi tushuniladi. Bu omillarning ta’siri va o‘simliklarning bu ta’sirlarga moslashuvi o‘simlikshunoslikda katta ahamiyatga ega. Chunki fotosintez jadalligi va mahsuldorligi shu munosabatga bog‘liq. Fotosintez jadalligi deb bir metr kvadrat yoki dm 2 barg yuzasi hisobiga bir soat davomida o‘zlashtirilgan CO 2 yoki hosil bo‘lgan organik modda miqdoriga aytiladi. Fotosintezning sof mahsuldorligi deb bir sutka davomida o‘simlik quruq massasining barglari yuzasi hisobiga ortish nisbatiga aytiladi. ko‘pchilik o‘simliklar uchun bu 5-12 g/m 2 ga teng. Fotosintez eng muhim fiziologik jarayonlardan biri bo‘lib, u o‘simliklar tomonidan boshqariladi va o‘simliklarning boshqa funksiyalariga ham ta’sir etadi.

Shuning uchun ham bu jarayonga tashqi va ichki omillarning ta’sirini o‘rganish katta ahamiyatga ega. Yorug‘lik . Yorug‘lik fotosintezning asosiy harakatlantiruvchi kuchi bo‘lib, uning jadalligi va spektral tarkibi katta ahamiyatga ega. Yorug‘lik spektrida faol (400 – 700 nm) nurlarining 80 – 85 % ni barglar yutadi. Lekin shundan faqat 1,5 – 2 % fotosintez uchun sarflanadi. Ya’ni kimyoviy energiyaga aylanib organik moddalar tarkibida (makroergik bog‘larda) to‘planadi. Qolgan energiyaning 45 % transpirasiya uchun va 35 % issiqlik energiyasiga aylanib sarflanadi. 1880 yilda A.S.Faminsinning ko‘rsatishicha, fotosintez eng past yorug‘likda, hatto kerosin lamPasining yorug‘ligida ham bo‘lishi mumkin. Ayrim olimlarning ko‘rsatishicha fotosintez kechki nomozshom va ba’zi regionlarda yorug‘lik kechalarda (oq tun) kuchsiz bo‘lsa ham davom etadi. Ko‘pchilik o‘simliklarda fotosintez tezligi yorug‘likning jadalligiga bog‘liq. U to‘la quyosh yorug‘ligining 1/3 gacha oshib boradi. Yorug‘liksevar o‘simliklarda esa to‘la quyosh yorug‘ligining 1/2 gacha oshib boradi. Yorug‘lik kuchining bundan oshib borishi fotosintezga kamroq ta’sir etadi. Fotosintezning yorug‘likka toyingan (maksimal) holati o‘simlik turlariga bog‘liq. Bu daraja yorug‘liksevar o‘simliklarda ancha yuqori, soyaga chidamlilarda esa past bo‘ladi. Masalan, ayrim soyaga chidamli o‘simliklarda (marshansiya moxida) fotosintezning yorug‘likka toyingan holati yorug‘lik 1000 lk bo‘lganda yuz beradi, Yorug‘liksevar o‘simliklarda esa – 10000-40000lk da yuz beradi. ko‘pchilik qishloq – xo‘jalik ekinlari ham yorug‘liksevar o‘simliklar gruppasiga kiradi. Yorug‘likning maksimal darajadan yuqori bo‘lishi xlorofillarning va xloroplastlarning buzilishiga sababchi bo‘lishi mumkin, natijada o‘simliklarning maxsuldorligi kamayadi. Eng yuqori yorug‘likda fotosintez jadalligi, o‘simliklarning nafas olish tezligidan sezilarli darajada baland bo‘ladi. Ya’ni fotosintez uchun yutilgan CO 2 ning miqdori, nafas olish jarayonida ajralib chiqqan CO 2 ning miqdoridan ko‘p bo‘ladi. Yorug‘likning pasayib borishi natijasida esa CO 2 lar o‘rtasidagi farq ham kamayib boradi. Fotosintez jarayonida yutilgan CO 2 ning miqdori bilan nafas

olishdan ajralib chiqqan CO 2 ning miqdori bir-biriga teng bo‘lgan. Yorug‘lik darajasi – yorug‘likning kompensasion nuqtasi deyiladi. Yorug‘likning kompensasion nuqtasi soyaga chidamli o‘simliklarda quyosh yorug‘ligining 1% da, yorug‘liksevar o‘simliklarda 3-5% da sodir bo‘ladi. Karbonat angidridning konsentrasiyasi . Fotosintez uchun eng zarur bo‘lgan birikmalardan biri CO 2 hisoblanadi. Uning miqdori havo tarkibida 0,03 % ni tashkil etadi. Bir gektar yer o‘stidagi 100 m havo qatlamida 550 kg CO 2 bo‘ladi. Shundan bir sutka mobaynida o‘simliklar 120 kg CO 2 ni yutadi. Lekin atmosferadagi CO 2 ning miqdori, tabiatda mavjud bo‘lgan karbonat angidridning doimiy miqdorini saqlab qoladi. Hatto atmosfera tarkibida CO 2 ning asta-sekin ko‘payish jarayonlari sezilmoqda. Havo tarkibidagi CO 2 ning miqdorini 0,03 % dan to 0,3% gacha ko‘paytirish fotosintez jadalligini ham oshiradi. o‘simliklarni qo‘shimcha CO 2 bilan oziqlantirish, ayniqsa issiqxonalarda o‘stiriladigan qishloq xo‘jalik ekinlari uchun foydalidir. Bu usul bilan ularning hosildorligini oshirish mumkin. Ammo qo‘shimcha SO 2 bilan oziqlantirish faqat S 3 – o‘simliklarning hosildorligini oshirishga kuchli ta’sir etadi, S 4 – o‘simliklariga esa ta’sir etmaydi. Chunki S 4 – o‘simliklari o‘z tanasida CO 2 ni to‘plash va undan foydalanish xususiyatiga ega. Harorat . Harorat o‘simliklarning hamma tiriklik jarayonlariga ta’sir etadi. Fotosintez jarayoni uchun asosan uchta harorat nuqtasi mavjuddir: 1) minimal – bu darajada fotosintez boshlanadi 2) optimal – fotosintez jarayoni uchun eng qulay harorat darajasi 3) maksimal – bu eng yuqori harorat darajasi bo‘lib, undan ozgina ortsa fotosintez to‘xtab qoladi. Harorat nuqtalarining darajasi o‘simlik turlariga bog‘liq bo‘ladi. Minimal harorat shimoliy kenglikda o‘sadigan o‘simliklar (qarag‘ay, archa va boshqalar) uchun – 15 0 C, tropik o‘simliklari uchun esa 4-8 0 C atrofida bo‘ladi. ko‘pchilik o‘simliklar uchun harorat 25-35 0 C bo‘lganda eng jadal fotosintez sodir bo‘ladi. Haroratning undan oshib borishi fotosintezni ham sekinlashtiradi va 40 0 C ga yetganda to‘xtab qoladi.

Harorat 45 0 C ga yetganda esa ayrim o‘simliklar o‘la boshlaydi. Ayrim cho‘l va adirlarda yashaydigan o‘simliklarda 58 0 C da ham fotosintez to‘xtab qolmaydi. Umuman fotosintez jarayoniga yorug‘lik va harorat birgalikda murakkab aloqadorlikda ta’sir etadi. Suv . Fotosintez jarayonida suv juda katta omildir. Chunki suv asosiy oksidativ substrat – havoga ajralib chiqadigan molekulyar kislorod va CO 2 ni o‘zlashtirish uchun vodorod manbasi bo‘lib hisoblanadi. Bundan tashqari barglarning normal suv bilan ta’minlanishi: og‘izchalarning ochilish darajasini va CO 2 ning yutilishini, barcha fiziologik jarayonlarning jadalligini, fermentativ reaksiyalarning yo‘nalishini ta’minlaydi. Barg to‘qimalarida suvning juda ko‘p yoki kamligi (ayniqsa qurg‘oqchilik sharoitida) og‘izchalarning yopilishiga, natijada fotosintez jadalligiga ta’sir etadi. Suv tanqisligi yoki kamchilligining uzoq muddatga davom etishi elektronlarning siklik va siklsiz transporti, yorug‘liqda fosforlanish, ATFlarning hosil bo‘lish jarayonlariga salbiy ta’sir etadi. Kislorod. Barcha o‘simliklarda fotosintez jarayoni aerob sharoitda sodir bo‘ladi va evolyusiya jarayonida o‘simliklar shunga moslashgan. Shuning uchun ham anaerob sharoit va havo tarkibida kislorodning miqdori 21% dan ko‘p bo‘lishi fotosintezga salbiy ta’sir ko‘rsatadi. Yorug‘likda nafas olish jarayoni kuchli bo‘lgan o‘simliklarda (S 3 o‘simliklar) kislorod miqdorining 21% dan 3% gacha kamayishi fotosintezni jadallashtirganligi, yorug‘likda nafas olish jarayoni kuchsiz bo‘lgan o‘simliklarda (S 4 -O‘simliklarda) - fotosintez o‘zgarmasligi aniqlangan. Atmosferada kislorod konsentrasiyasining 25-30 % dan ortishi fotosintezni pasaytiradi va yorug‘likda nafas olish jarayonining tezlashishiga sababchi bo‘ladi. Ildiz orqali oziqlanish. O‘simliklar ildiz orqali tuproqdan juda ko‘p elementlarni (N, P, K, Ca, S, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, Al va boshqalar) o‘zlashtiradi. Bu elementlar xloroplastlar, pigmentlar, fermentlar, oqsillar, yog‘lar, uglevodlar va boshqalarning tarkibiga kiradi.Shuning uchun ham o‘simliklarning havodan va tuproqdan oziqlanishi uzviy ravishda bir-biri bilan bog‘liq.