Скорость фотосинтеза зависит от факторов, среди которых выделяют свет, концентрацию углекислого газа, воду, температуру. Почему эти факторы являются лимитирующими для реакций фотосинтеза?
1. Свет — источник энергии для световых реакций фотосинтеза; при его недостатке интенсивность фотосинтеза снижается.
2. СО2 — основной компонент реакций синтеза глюкозы (углеводов); при его недостатке интенсивность фотосинтеза снижается. Вода является донором электронов для ЭТЦ тилакоидов в световой фазе фотосинтеза. При недостатке воды закрываются устьица, поэтому снижается поступление углекислого газа, поэтому снижается интенсивность фотосинтеза.
3. Все реакции фотосинтеза осуществляются при участии ферментов, активность которых зависит от температуры.
Дополнительно.
Лимитрующие факторы — факторы, которые при определенном наборе условий окружающей среды ограничивает какое-либо проявление жизнедеятельности организмов.
Скорость фотосинтеза возрастает линейно, или прямо пропорционально, увеличению интенсивности света. В области лимитирования светом скорость фотосинтеза не изменяется при уменьшении концентрации СО2.
Вода доставляет минеральные вещества от корня; обеспечивает испарение и растворение веществ; понижение или повышение температуры ведет к денатурации ферментов, замедляет процесс фотосинтеза.
К пояснению п.2:
Вода не является компонентом реакций синтеза глюкозы. Таким компонентом является только углекислый газ. Цикл Кальвина, в котором происходит синтез сахарофосфатов (из которых потом и образуется глюкоза, дисахара, полисахариды, ЖК, амк), фиксирует только CO2 и восстанавливает его с помощью НАДФН. Вода же используется только как донор электронов для ЭТЦ тилакоидов в световой фазе фотосинтеза. Но, так как вода самое распространенное вещество в любой клетке, считать ее лимитирующим фактором нельзя. Воды всегда хватает для фотосинтеза, даже в условиях засухи, так как в этом случае растение закрывает устьица на весь дневной период для экономии влаги, что приводит к быстрому расходованию углекислого газа. Поэтому в даже в условиях засухи лимитировать фотосинтез будет не вода, а СО2.
Рекомендую убрать воду из списка лимитирующих факторов в тексте задания и пояснении к нему.
При недостатке воды растение будет закрывать устьица, сбрасывать листья, увядать. Эти процессы препятствуют фотосинтезу.
В Вашем мнении смешано три факта, которые не доказывают, что вода это лимитирующий фактор.
Вы отвечаете: "При недостатке воды растение будет закрывать устьица" — да, такая реакция у растения возможна, но закрытые устьица в условиях светового дня гораздо быстрее приводят к расходованию углекислого газа в процессе фотосинтеза, а не воды, так как СО2 в несколько порядков меньше, чем воды в растении. Здесь лимитирует скорость фотосинтеза снова CO2, но не вода.
Вы пишите: "При недостатке воды растение будет... сбрасывать листья, увядать. Эти процессы препятствуют фотосинтезу." Именно "препятствуют". А точнее сказать, листовой опад в принципе отменяет фотосинтез в растении. Поэтому считать воду (из-за снижения давления которой произошел листовой опад) фактором, снижающим скорость фотосинтеза, это все равно, что считать деньги лимитирующим фактором в реакции получения водорода, потому что из-за их отсутствия мы не смогли приобрести аппарат Киппа, в котором должна идти реакция получения водорода.
На ЕГЭ по биологии в 2013 году задание было предложено именно в такой формулировке, менять ее мы не будем. Если вы сможете убедить нас в том, что составители ЕГЭ ошиблись, задавая такой вопрос, так и напишем. Пока находим ваше мнение слишком категоричным. Опрошенные нами специалисты с вами не согласны.
Полагаем, что лимитирующий фактор не обязательно должен влиять на фотосинтез прямо. Это влияние может быть и опосредованным. На фотосинтез, в первую очередь, влияют концентрация углекислого газа и освещенность, но влияют также температура окружающей среды, обеспеченность растения водой и минеральными элементами. При недостатке воды закрываются устьица, поэтому снижается поступление углекислого газа, из-за чего снижается интенсивность фотосинтеза. Но первопричина — недостаток воды. Если вы не разделяете эту позицию, приведите, пожалуйста, ссылки на авторитетные источники, подтверждающие вашу точку зрения.
Спасибо за внесенные исправления в п.2 пояснений. Прежде всего, я ратовал именно за исключение воды как "основного компонента реакций синтеза глюкозы". Считать или не считать воду фактором, лимитирующим скорость фотосинтеза, оставим на личное усмотрение каждого. Прямо недостаток воды не влияет на скорость фотосинтеза, лишь опосредованно.