Fotosintez fiziologiyasi Reja: Fotosintez protsessi

Fotosintez fiziologiyasi

Reja:

1. 
   Fotosintez protsessi.
   
2. 
   Impulsli kontsentrlangan quyosh yorug’ligini o’simlik urug’iga ta’siri.
   
3. 
   Infraqizil va ultrabinafsha nurlarning o’simlikka ta’siri.
   

Ma’lumki, to’g’ri quyosh radiatsiyasi va sochilgan quyosh radiatsiyasi birgalikda Erda tabiiy yoritilganlikni vujudga keltiradi. Qishloq xo’jaligida quyosh energiyasidan foydalanishda tabiiy yoritilganlikning sutka va yil davomida o’zgarishini bilish kerak, chunki yoritilganlikning o’zgarishi ham o’simlik o’sishi va rivojlanishiga ta’sir qiladi. Kunduzgi yoritilganlikni quyosh radiatsiyasining bir qismi, ya’ni ko’rinadigan nurlargina ro’yobga chiqaradi.

Quyosh radiatsiyasi Erga tushayotgan quyosh nurlarini energetik jixatdan xarakterlaydi. Yoritilganlik esa quyosh nurining fotomertik xarakteristikasi bo’lib, quyosh radiatsiyasidan farqli ravishda yorug’lik birliklarida o’lchanadi. Yoritilganlikning SI dagi o’lchov birligi -lyuks bo’lib, quyidagiga teng:

Quyosh radiatsiyasi va yoritilganlikning o’zaro munosabatini o’rnatish uchun ularni bir vaqtda o’lchash, boshqacha aytganda, quyosh radiatsiyasining yorug’lik ekvivalentini aniqlash kerak.

Quyosh radiatsiyasining yorug’lik ekvivalenti deb kilolyuks hisobida o’lchanayotgan yoritilganlikning ayni shu vaqtda

hisobida o’lchanayotgan quyosh radiatsiyasining intensivligiga nisbatiga aytiladi. Ko’pchilik tadqiqotchilar (O.D. Barteneva, E.A. Polyakova va boshqalar) tekshirishlari yig’indisi quyosh radiatsiyasi yorug’lik ekvivalentining gorizontal sirtga nisbatan o’rtacha qiymati ga teng ekanligini ko’rsatadi. Bunda yorug’lik ekvivalentining o’lchanayotgan qiymati haqiqiy qiymatidan ±5% chetlashishi mumkin.

Toshkent shahri territoriyasi uchun iyun oyida havo ochiq kuni yoritilganlikning o’zgara borishini quyidagi jadvaldan ko’raylik (o’rtacha qiymatlarni, chetlanishni hisobga olmagan holda).

VAQT	Yig’indi quyosh radiatsiyasi	Yoritilganlik (lyuks)
Soat 6 dan 30 minut o’tganda Soat 9 dan 30 minut o’tganda Soat 12 dan 30 minut o’tganda Soat 15 dan 30 minut o’tganda Soat 18 dan 30 minut o’tganda	0,44 1,16 1,37 0,92 0,16	29049 82360 98640 65320 9920

Shunday qilib, quyoshning gorizontdan balandligini bilgan holda yig’indi quyosh radiatsiyasining qiymatini yorug’lik ekvivalentiga ko’paytirib yoritilganlikni aniqlash mumkin.

Modomiki, yorug’lik ta’sirida yashil o’simliklarda fotosintez protsessi amalga oshar ekan, yoritilganlik intensivligi fotosintez jarayoniga ta’sir qiladi.

Yorug’lik intensivligining oshishi fotosintezda avvalo assimilyatsiya qilinayotgan karbonat angidrit miqdorining chiziqli oshishiga olib keladi. Ammo yoritilganlik oshgan sari fotosintez jarayonining tezligi kamaya boshlaydi va nihoyat, yorug’lik oqimi intensivligining biror qiymatida «yorug’likka to’yinish» ro’y beradi. Intensivlikning bundan keyin yanada oshirilishi fotosintezni tezlashtirmay qo’yadi.

Tajribalar ko’rsatadiki, fotosintez boshlanishi mumkin bo’lgan yoritilganlikning minimal intensivligi juda oz. Masalan, kerosin lampasi yorug’ida ham fotosintez protsessi bo’lib o’tadi. fotosintezning jadal borishi uchun yoritilganlikning zarur maksimal intensivligi turli o’simliklarda turlichadir.

Shunday qilib, qishloq xo’jaligi ekinlarining hosildorligini oshirish, agrotexnika qoidalari bilan bir qatorda, o’simlik uchun optimal yorug’lik rejimini yaratishga ham bog’liqdir.

Atoqli rus olimi K.A. Timiryazev qishloq xo’jaligida yorug’likning ahamiyatiga to’xtalib, shunday fikrlarni aytgan: «Kishloq xo’jaligi oftobli joyni qidirish, agronomiya esa hayot manbai–issiqlikni tutib qolishni eng yaxshi usullari to’g’risidagi fandir».

Shunday qilib, o’simlik uchun zarur yorug’lik rejimini yaratish qishloq xo’jaligi ekinlaridan yuqori hosil olishda muhim rol o’ynaydi.

Yaqin yillargacha o’simliklar quyosh energiyasidan faqat fotosintez protsessi orqaligina foydalanadi degan tasovvur mavjud edi. Shu munosabat bilan qishloq xo’jalik ekinlarining hosildorligini oshirishning effektiv usuli o’simliklarning quyosh energiyasidan foydalanish koeffitsientini oshirish kerak deb qarab kelingan. Ammo biologiya fanining taraqqiy etishi quyosh energiyasi faqat fotosintez uchun ahamiyatga ega bo’lmay, balki undan boshqa protsesslar orqali ham o’simlik hayotiga va hosildorligiga ta’siri muhimligini ko’rsatmoqda. Boshqacha aytganda, fotosintez protsessning rolini pasaytirmasdan turib, uni quyosh energiyasining yakkayu-yagona iste’molchisi emasligini ta’kidlab o’tamiz. Olib borilgan tekshirishlar, o’simlikning hayotiga quyosh energiyasining ta’sirini to’la ravishda tushunish uchun o’simlikka, to’lqin uzunligi 0,4 –0,76 mk oraliqdagi yorug’lik nurlarigina ta’sir qiladi deb chegaralab qo’ymasdan, balki infraqizil va ultrabinafsha nurlarning ham o’simlikka ta’sirini o’rganish kerakligini ko’rsatmoqda. Infraqizil va ultrabinafsha nurlar ham o’simlikka bevosita ta’sir qiladi. Ultrabinafsha nurlarning bakteriyaga ta’siriga oid quyidagi misolni keltiramiz: ultrabinafsha nurlarning infuzoriyga ta’siri tekshirilganda aniqlanadiki, infuzoriy faqat ultrabinafsha nurlar ta’sirida halok bo’ladi. Ammo ultrabinafsha nurlarni ko’rinadigan nurlar bilan aralashtirib infuzoriyni nurlantirilsa, ular ta’sirida bu bakteriya ko’paya oladi.

Olimlarimizning teshirishlari ko’rsatadiki, biologik ob’ektga elektromagnit maydon uzluksiz ta’sir ettirilganga qaraganda, uzib-uzib(uzlukli) ta’sir qildirilsa, uning biologik ob’ektga ta’siri ko’proq foydali bo’ladi. Intensiv yorug’lik oqimi bilan urug’, tugunak va o’simlikni impulsli rejimda nurlantirilsa, o’tkazilgan tajribalar yaxshi natijalar beradi.

Biologik ob’ektlarda quyosh energiyasidan foydalanishdagi bu yangi metodning mohiyati quyidagicha: biror tipdagi kontsentrator fokusiga nurlantiriladigan biologik ob’ekt (urug’ yoki tugunak) solingan idish joylashtiriladi. Kontsentrator yuzidan qaytgan yorug’lik nurlari to’planib kotsentrator fokusiga tushadi. So’ngra to’plangan quyosh yorug’ligi oqimi yo’liga, shu oqimning yo’lining davriy ravishda o’zaro teng vaqt oraliklarida to’sadigan qurilma – obtyurator qo’yiladi. Natijada obtyuratordan o’tgan yorug’lik oqimi uziq-uziq, ya’ni impulsli rejimda bo’ladi. Bunday to’plangan quyosh yorug’ligini, odatda, impulsli kontsentrlangan quyosh yorug’ligi deb yuritiladi. Biologik ob’ektni nurlantirish turli tajribalarda 5 minutdan 45 minutgacha davom etadi. Kontsentrator sifatida: shisha fatsetlar, unchalik katta bo’lmagan alyuminiydan qilingan yaltiratilgan paraboloid yoki plyonkali kontsentratorlar ishlatilmoqda. Ularning kontsentratsiya darajasi, odatda 10-50 atrofida bo’ladi.

Kontsentrator fokusida joylashtirilgan biologik ob’ekt impulsi kontsentrlangan quyosh yorug’ligi ta’sirida qizib ketmasligi uchun biologik ob’ekt solingan idish tebrantirib yoki aylantirib turiladi.

Shunday qilib, bu metodda yorug’likka xos diskret portsiyalar bilan tarqaladigan yorug’lik oqimining biologik ob’ektga ta’sirini emas, balki to’plangan kuchli yorug’lik chaqnashlari–fotoimpulslarning biologik ob’ektga ta’sirini o’rganiladi. Har qaysi fotoimpuls orasidagi vaqtda biologik ob’ektni to’g’ridan-to’g’ri tushuvchi quyosh nurlari yoritadi, boshqacha aytganda ketma-ket fotoimpulslar orasidagi yorug’lik pauzalari bo’ladi.

Ketma-ket fotoimpulslar orasida qorong’ilik emas, balki yorug’lik pauzalari kelishidan biologik maqsadda foydalanish yangi metodning printsipial farqli belgisidir.

O’tkazilgan ko’p yillik tajribalar ko’rsatadiki, o’simlikni impulsli kontsentrlangan quyosh yorug’ligi bilan nurlantirish fotosintez protsessining intensivroq o’tishini yuzaga chiqaradi. Masalan, O’zbekiston Fanlar akademiyasining botanika institutida olib borilgan tekshirishlar natijasida to’g’ri quyosh radiatsiyasidan 10 marta ortiq bo’lgan impulsli kontsentrlangan quyosh yorug’ligi bilan yashil suv o’ti – xlorellani 10 va 20 minut yoritilganda, hosildorlik 20 % ga oshgani kuzatilgan. Bunda fotosintezning intensivligi nurlantirilmagan holdagiga qaraganda 1,5-2 marta ortiq bo’lgan. Shuningdek, impulsli kontsentrlangan quyosh yorug’ligi bilan xlorellani nurlantirganda uning xujayralaridagi pigmentlar tarkibi ham yaxshilanadi.

Masalan, xlorellani kontsentratsiya darajasi 5 ga teng bo’lgan impulsli kontsentrlangan quyosh yorug’ligi bilan nurlantirilganda uning tarkibidagi xlorofillning miqdori, nurlantirilmagan xlorelladagiga nisbatan 2,2 marta ortgan. Shuningdek, karotinoidlar miqdori ham ortgan. Hozirgi vaqtda quyosh energiyasidan foydalanishda fotosintetik bo’lmagan usulga ham qiziqish ortib bormoqda. Bu urug’larni, tugunaklarni ekish oldidan impulsli kontsentrlangan quyosh yorug’ligi bilan nurlantirishdir. Shu maqsadda mamlakati-mizning turli joylarida ko’plab tajribalar o’tkazildi va o’tkazilmoqda.

Qishloq xo’jaligi ekinlarining hosildorligini geliotexnik usulda oshirish yo’lida A. A. Shaxov, G. T. Kaplina, M. Z. Yusupov, S. A. Stanko, N. V. Kotsur va boshqa olimlar ilmiy tadqiqot ishlari olib bormoqdalar. Olimlarimizning tinmay izlanishlari samarasida hozirgi vaqtda bu metod tajriba bosqichidan o’tmoqda.

M. Z. Yusupov va G. T. Kaplinaning Olmaota viloyati tog’ etagi zonasida sabzavot va poliz ekinlarining urug’larini ekish oldidan impulsli kontsentrlangan quyosh yorug’ligi bilan nurlantirish bo’yicha o’tkazilgan tajribalarida quyidagilar aniqlandi: urug’larni ekish oldidan nurlantirilganda ertagi bodring navlarining umumiy hosili 16-40 % gacha oshgan; pomidorda umumiy hosil 17-18 % gacha, erta pishadiganida esa ( 1 avgustgacha ) hosilning miqdori 30 % gacha oshgan. Kartoshka hosili tog’ etagi zonasida 5-8 %, tog’ zonasida esa 25% oshganligi aniqlangan.

Yuqorida ko’rsatilgan ekinlarda hosilning oshuvi mahsulotlar sifatining yaxshilanishi bilan birgalikda pomidor va bodringda vitamin S miqdor, kartoshkada esa kraxmal miqdori oshadi.

Toshkent qishloq xo’jalik institutida 108-F chigit navini ekish oldidan impulsli kontsentrlangan quyosh yorug’ligi bilan nurlantirish sohasidagi olib borilgan ilmiy ishlar qiziqarli natijalar berdi. Dastlabki tajribalarda, har birining o’lchami 7,5x7,5 sm dan bo’lgan 25 ta shisha fatsetlardan tashkil topgan Buxman kontsentratoridan foydalanildi. Kontsentratorning qaytaruvchi yuzi 0,14m² ga teng. Har qaysi fotoimpulsning davom etish muddati 0,25 sek ga teng. Keyinroq o’tkazilgan tajribalarda Buxman kontsentratoridan tashqari alyuminiydan qilingan parabolotsilindrik shakldagi kontsentratordan va doiraviy fatsetlar tarzidagi plyonkali kontsentratordan foydalanildi.

O’tkazilgan tajribalar shuni ko’rsatadiki, 108-F navli g’o’za chigitlarini ekish oldidan impulsli kontsentrlangan quyosh yorug’ligi bilan nurlantirilganda chigitlar yaxshi unib chiqadi. Bunda nurlantirilgan chigitdan unib chiqqan g’o’zaning shonasi va guli nurlantirilmagan chigitdan unib chiqqan g’o’zaning shonasi va guliga qaraganda ko’p bo’ladi. Masalan, chigitlarni ekish oldidan kam quvvatli impulsli kontsentrlangan quyosh yorug’ligi bilan nurlantirilsa, paxta hosili 8% gacha oshadi, quyosh yorug’ligi kuchliroq bo’lsa, hosil 12% gacha oshgan. Bundan tashqari paxta hosilining texnologik sifati yaxshilangan, ya’ni paxta tolasining uzunligi 10 % oshgan.

Shunga o’xshash boshqa ekinlarning (arpa, bug’doy, karam, tarvuz, qovun va boshqalarning) urug’larini ekish oldidan impulsli kontsentrlangan quyosh yorug’ligi bilan nurlantirilsa, bu ekinlarning hosildorligi ham yuqori bo’ladi.

Yuqoridagiga o’xshash misollarni ko’plab keltirish mumkin, ularning hammasi ham turli xil urug’larni har xil quvvatli kontsentratorlar bilan optimal ravishda impulsli rejimda nurlantirilsa, o’simliklarga ijobiy stimulyatsiya berishini ko’rsatadi.

Xo’sh, bunday ijobiy effektning mohiyati nimada? Hozir olimlarimiz shu muammoni hal etish ustida ilmiy ish olib bormoqdalar. Biz avvalgi mavzuda yorug’lik kvantini hujayrada xlorofill molekulalari yutgach, fotoximiyaviy reaktsiyalar bo’lishini, bundan keyin murakkab ximiyaviy, bioximiyaviy reaktsiyalar oqibatida organik modda hosil bo’lishini ko’rib o’tgan edik. Quyosh energiyasidan fotosintetik usulda foydalanishda yorug’lik kvantlari o’simlik hujayrasiga o’zining «odatdagi» energiyasi bilan ta’sir qilar edi. Ekish oldidan impulsli kontsentrlangan quyosh yorug’ligi bilan nurlantirishda esa, butunlay boshqacha mexanizmlar mavjud:

1. 
   Urug’ni ekish oldidan kontsentrlangan quyosh yorug’ligi bilan nurlantirishda yorug’lik impulslari fotosintetik organlar bilan ta’sir qilishmaydi.
   
2. 
   Bu metodda yorug’lik kvantlari o’rniga ayrim-ayrim yorug’lik chaqnashlari – fotoimpulslarning ta’siri ro’y beradi. Intensiv fotoimpulslarning ko’p marta takrorlanishi (ular orasida yorug’lik pauzalari bor), ya’ni impulsli rejimda o’simlikni nurlantirish, aftidan, fotonlarning o’simlik moddasi bilan aktivroq ta’siriga olib keladi. Natijada qo’shimcha yutilgan fotoimpulslar hisobiga o’simlikning biologik rivojlanishi aktivlashadi, buning natijasida hosildorlik oshadi.
   

Professor A. A. Shaxov impulsli kontsentrlangan quyosh yorug’ligi bilan nurlantirilgan urug’ unib chiqishi, o’sishi, rivojlanishidagi fotoenergetik protsesslarni shartli ravishda quyidagi uch bosqichga ajratadi:

1.