Резюме


Автор сообщения: Дмитрий
Дата и время сообщения: 01 April 2004 at 13:16:26:

В ответ на сообщение: Повторный вопрос по С14.

ВКЛЮЧЕНИЕ В ФОТОСИНТЕЗ ВНЕАТМОСФЕРНОГО СО2

В настоящее время считается, что СО2 для фотосинтеза поступает в растения исключительно из атмосферного воздуха (для наземных растений).
Поступление в растения СО2 из почвы игнорируется (т.е. пока мне не встретилось ни одной публикации, где такая ВОЗМОЖНОСТЬ вообще рассматривалась), обычно сообщается общая фраза: по ксилеме и апопласту (свободному внеклеточному пространству) в растения поступают минеральные вещества (подразумевая обычно азот и фосфорсодержащие удобрения). И это понятно. Ведь ботаника здесь выступает как прикладная наука, ее цель - получение максимального урожая. Трудно представить, что в атмосфере закончится СО2 и придется вносить удобрения СО2-содержащие. А вот дефицит фосфора или азота - явления нередкие. Что и двигало ботанику в этом направлении.
Однако фундаментальные науки такую возможность обойти вниманием не могли. К сожалению, повторю, что ни одной статьи на эту тему мне пока найти не удалось. Очевидно, что пока научные работы по этой теме либо бесперспективны (отсутствие возможной выгоды и практического применения), либо банально очевидны, что лишает смысла проводить по ним специализированное исследование с точки зрения биологии и биохимии.
Что же говорит в пользу ВОЗМОЖНОСТИ использования "почвенного" СО2 в фотосинтезе?
1) Само наличие СО2 (как в растворенном, так и в диссоциированном виде) в почвенных слоях, доступных корневой системе.
2) Нет никаких значительных ограничений в ВОЗМОЖНОСТИ доставки СО2 к фотосинтезирующим клеткам. Здесь и далее я не рассматриваю вопрос количественной оценки поступающего "почвенного" СО2 и его процентного соотношения с концентрацией его в почве. Я говорю о принципиальной возможности. Это важно понять, для избежания недоразумений.
Итак нет препятствий для захвата растворенного в почвенных водах СО2 корневой системой и доставке его к фотосинтезирующей клетке. Двигаясь по сосудам ксилемы жидкость входит в обмен с апопластом, представляющим собой по сути среду обитания симласта (сумма цитоплазмы с протопластами всех клеток соединенных плазмодесмами).
3) Из апопласта возможно несколько путей проникновения СО2 в фотосинтезирующую клетку:
- путем простой диффузии в растворенном виде (действует принцип градиента концентраций)
- путем простой диффузии в диссоциированном виде (эффективность зависит от заряда клетки)
- активный захват с участием ферментативных систем (мне не ясна локализация начала активного захвата СО2 PEP-карбоксилазой: то ли это происходит у клеточной стенки, то ли на мембране хлоропласта). Думаем, что фермент не различает атмосферный СО2 пришел к клетке или "почвенный".
- учтем и то, что флоема листа воздушна, т.е. насыщена воздушными полостями. В эти полости ВПОЛНЕ МОЖЕТ испаряться растворенный в жидкости СО2 из почвы. И далее захватываться клеткой как уже "атмосферный" СО2.
4) Здраво предположим что ферментам цикла Кальвина абсолютно все равно откуда пришел СО2.

Что же говорит против возможности включения внеатмосферного СО2 в фотосинтез?
Итак, следующие аргументы были высказаны на форуме Горма http://hbar.phys.msu.ru/gorm/wwwboard/messages/32962.html

1) Этого не может быть потомучто так считается.

Комментарии: оставим такой аргумент на совести авторов такого "научного" подхода

2) Опыты доказывают невозможность такого допущения.

Комментарии: опыт вещь упертая. Против фактов не попрешь. Но только в случае если это был опыт, а не пародия на него. Очевидно доказано, что СО2 доступно извлекается растениями из атмосферы. Были проведены соответствующие опыты и с ними никто не спорит. Но были ли проведены адекватные опыты по выявлению возможности использованию растениями в фотосинтезе внеатмосферного СО2? Наподобие вот такого:
промаркировать разными изотопами СО2 воздуха и воды и следить за поглощением их растением. Для контроля этиже изотопы должны быть перекрестно заменены (тот что использовался для маркировки СО2 воздуха должен быть использован для маркировки СО2 воды (грунта) и наоборот).
Мне говорят, что были такие опыты. Было бы любопытно взглянуть. Как, где, когда и кем такое исследование проводилось. Наука шагает вперед и исследования, скажем, 60-х годов могут серьезно корректироваться. Вопро остается открыт.

3) ферменты захватывают СО2 непосредственно из воздуха.

Комментарии:
- эволюционно растения СО2 "непосредственно" из атмосферы не захватывали - довольствовались растворенным в воде. Различия растений на водные и наземные не так фатально, как для животных. Механизм захвата "водного" СО2 должен был остаться. И в некоторых статьях на это прямо указывается: ферменты захватывают уже продиссоциировавших гидрокарбонат-ион. http://www.ims.uaf.edu/isotopes/class/Plants.html
- Растворенный "почвенный" СО2 может спокойно переходить в газообразную форму и накапливаться в воздушных полостях флоэмы, например.
- Ставлю под здоровое сомнение существования такого ферментативного "непосредственного" захвата атмосферного СО2.

4) СО2 "почвы" пока будет доходить до фотосинтезирующих клеток с чем-нибудь свяжется, не пройдет против градиента концентраций и рН.

Все конечно, зависит от конкретного вида растения. "Мифичность" этой проблемы я расписал выше. Опять-таки нужны опыты. Но в целом - на уровне гипотезы - проблемы нет.

===============================

Пока вроде все.
Используемые материалы:
http://epswww.unm.edu/facstaff/zsharp/505/chapter1.pdf
http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/447.html
http://www.ims.uaf.edu/isotopes/class/Plants.html
http://www.biology.duke.edu/bio265/sga/leaf.html
http://www.nature.ru/db/msg.html?uri=index.html&mid=1159492

=======================

PS: АнТюру:
Жду вашей публикации на полисме.



1640. Повторный вопрос по С14. - АнТюр 11:48 26.03.04 (238)
К списку тем на странице