Раздел «Теоретическая экофизиология»

Варианты заданий по курсу «Экология»

для студентов 1-го курса ФПФЭ (весенний семестр)

Раздел «Теоретическая экофизиология»

(на основе ТБл = Васильев А.А. «Теоретическая биология», часть 1)

Использование и проверка оптимизационных утверждений в связи с фотосинтезом растений (! ссылка на формулы – по ТБл)

а) устьичная регуляция С₃ – фотосинтеза;

б) устьичная регуляция С₄ – фотосинтеза;

в) интеграция темновых и световых реакций фотосинтеза.

 

Задания распределяются с учетом пожеланий студентов, но в каждой группе одно задание из данного списка делает один студент.

 

а) устьичная регуляция С₃ – фотосинтеза

Проверка оптимизационного критерия устьичной регуляции для С3-видов.

Известно, что изменение дефицита давления паров воды в воздухе (dw)

может оказывать влияние на все параметры эмпирической зависимости

(С.7), прежде всего, на Аm. Поэтому проверка оптимизационного критерия

устьичной регуляции при изменении dw требует большой аккуратности. В

экспериментах при изменении dw были получены данные, которые прилага-

ются (dw, мбар; А, мкмоль СО2 /м2 с; ci и ca, мкл/л)

Есть ли в данном случае основания:

-интерпретировать выполнение соотношения (С.8) как выполнение общего

оптимизационного критерия устьичной регуляции для С3- и С4-видов;

-считать, что общий критерий устьичной регуляции не выполнен?

Может ли быть полезна проверка критерия (С.8), если да, то какие можно

сделать выводы?

Для справки в некоторых случаях приведены значения параметров k1

и k2, которые описывают рабочую часть углекислотной кривой фотосинте-

за, полученной при условиях, близких к условиям в одной из эксперимен-

тальной точек

 

 

Вариант ci_C3_dw_1

Вид: Oriza sativa (рис)

ca=190

dw ci A

5.00 170.4 9.22

9.00 147.3 7.48

14.00 146.4 8.17

20.00 147.0 5.57

ca=340

dw ci A

5.00 295.1 13.70

9.00 263.3 14.20

14.00 252.2 14.20

20.00 233.6 9.74

ca=580

dw ci A

5.00 507.9 17.60

9.00 455.8 18.20

14.00 427.7 17.70

20.00 389.8 12.20

ca=780

dw ci A

5.00 690.9 19.70

9.00 617.5 19.20

14.00 569.8 19.20

20.00 536.4 13.70

 

Вариант ci_C3_dw_3

вид: Helianthus annuus (подсолнечник)

Species: ha70%

dw ci A

10.10 235.7 21.50

15.30 233.8 20.70

20.00 229.0 20.30

25.40 223.6 18.90

30.90 204.8 17.90

Species: ha94%

dw ci A

9.80 232.1 22.30

15.10 228.5 21.40

25.10 220.1 21.10

31.00 208.2 18.60

Species: ha_dw10

ca=300 k1=69.8 k2=56.9

dw ci A

9.30 227.5 25.00

15.50 213.5 25.10

19.70 209.1 25.00

24.30 204.6 24.30

30.50 192.0 21.90

 

Вариант ci_C3_dw_2

Вид: Phalaris aquatica

ca=190

dw ci A

5.00 172.8 8.43

9.00 163.6 8.00

14.00 158.5 7.65

20.00 144.6 6.87

ca=340

dw ci A

5.00 297.0 14.80

9.00 291.0 13.60

14.00 276.0 13.60

20.00 265.1 11.50

ca=580

dw ci A

5.00 509.9 18.10

9.00 490.8 16.60

14.00 474.8 16.60

20.00 453.9 14.10

ca=780

dw ci A

5.00 722.9 18.50

9.00 663.1 17.60

14.00 649.2 17.70

20.00 605.4 15.20

 

Вариант ci_C3_dw_6

Вид: Vigna luteola

ca=300 k1=27.8 k2=601

dw ci A

9.00 226.0 26.50

11.70 213.0 26.60

13.10 220.0 26.90

15.90 205.0 26.70

18.90 203.0 26.40

20.10 209.0 25.10

22.80 203.0 24.60

28.90 199.0 22.90

33.30 188.0 23.30

 

Вариант ci_C3_dw_4

Вид: Vigna unguiculata

Species: vu20%

ca=300 k1=29.3* k2=338.4*

dw ci A

10.30 229.0 27.60

15.30 205.0 26.80

20.50 181.0 25.70

25.40 165.0 24.50

30.60 101.0 22.40

Species: vu60%

ca=300 k1=86.3 k2=-58.4

dw ci A

9.90 196.0 21.40

15.30 168.0 19.20

20.10 150.0 17.90

25.10 136.0 16.40

30.20 113.0 15.10

Species: vu70%

dw ci A

11.00 120.0 13.70

15.70 106.0 11.50

20.60 88.0 9.20

25.40 57.0 7.60

30.20 85.0 5.70

 

Вариант ci_C3_dw_5

Вид: Vigna unguiculata

ca=300 k1=73.2 k2=70.9 T=30oC

dw ci A

10.30 239.0 20.40

15.00 222.0 19.80

20.30 210.0 19.40

25.30 204.0 19.20

30.30 204.0 18.40

ca=300 k1=87.4* k2=48.1* T=36oC

dw ci A

10.80 257.0 20.00

16.10 247.0 19.80

20.60 242.0 19.40

25.40 232.0 18.90

30.00 225.0 18.60

35.90 215.0 18.10

ca=300 k1=111.7 k2=-9.5 T=40oC

dw ci A

15.40 266.0 14.80

21.10 260.0 14.30

25.40 256.0 14.20

30.30 253.0 14.20

31.30 251.0 14.20

41.50 240.0 12.80

 

Вариант ci_C3_dw_8

Вид: Nerium oleander

Species: no100%

dw ci A

10.00 161.8 21.50

15.00 125.2 20.90

20.20 116.6 18.50

25.20 123.0 16.90

30.30 118.2 15.00

Species: no75%

dw ci A

10.00 178.3 18.10

14.80 173.8 17.70

20.00 159.7 16.70

25.20 154.6 15.40

30.10 150.3 13.40

Species: no_dw10

ca=300 k1=41.5 k2=210.1

dw ci A

9.50 191.9 18.00

14.80 182.9 17.80

19.70 182.9 16.60

25.20 182.0 15.30

30.30 179.5 13.10

 

Вариант ci_C3_dw_7

Вид: Nicotiana glauca (табак)

ca=340 k1=74 k2=113

dw ci A

 

8.10 254.9 8.01

10.60 235.1 8.55

15.50 251.8 7.23

15.80 246.2 8.27

20.90 223.5 7.99

21.30 235.8 7.06

25.00 221.9 7.97

25.70 214.8 7.90

27.60 218.4 7.48

28.30 221.0 7.31

 

 

Вариант ci_C3_dw_9

Вид: Lupinus arizonicus

ca=330 k1=51.5 k2=135.5 0,6 МПа

dw ci A

10.60 276.3 47.80

 

15.30 276.1 46.20

20.00 276.7 44.00

27.60 269.9 38.80

35.60 263.0 34.60

ca=330 k1=46.9 k2=78.6 1,0 МПа

dw ci A

10.70 256.9 30.70

21.20 231.4 21.10

29.30 235.6 17.30

41.70 245.7 13.90

ca=330 k1=72.6 k2=-64.4 1,3 МПа

dw ci A

11.70 169.8 19.00

20.40 208.1 15.50

30.30 238.7 11.30

43.90 260.2 7.80

 

Вариант ci_C3_dw_10

Вид: Malvastrum rotundifolium

ca=330 k1=35.7 k2=166.1 0,6 МПа

dw ci A

9.50 280.4 61.00

15.70 274.2 58.60

19.10 271.9 56.30

25.00 269.7 52.90

33.10 265.7 47.20

ca=330 k1=57.5 k2=66.4 1,6 МПа

dw ci A

8.80 279.7 51.80

16.40 276.0 50.40

21.70 269.0 44.80

28.00 262.5 41.90

35.50 264.8 37.30

41.80 270.0 33.40

ca=330 k1=15.2 k2=244 2,9 МПа

dw ci A

 

7.40 289.0 18.20

15.60 270.4 15.70

21.90 256.9 13.70

25.70 263.2 12.40

35.90 264.8 10.60

44.60 276.2 8.67

 

Вариант ci_C3_dw_13

Вид: Pseudotsuga menziesii

Species: pm1

ca=340 k1=125.5 k2=6.3

dw ci A

5.40 258.0 2.64

9.60 227.0 2.35

13.30 200.0 2.08

18.50 184.0 1.81

Species: pm2

ca=340 k1=109.8 k2=191.9

dw ci A

7.00 227.0 2.99

11.70 185.0 2.11

18.50 171.0 1.65

Species: pm3

ca=340 k1=113.4 k2=-101.8

dw ci A

7.20 178.0 2.94

11.10 167.0 2.75

14.90 149.0 2.61

 

Вариант ci_C3_dw_14

Вид: Ricinus communis

Species: rc_i1800

dw ci A

2.20 285.0 42.00

10.50 280.0 35.60

21.00 262.0 28.80

29.30 248.5 25.40

32.00 249.0 23.60

35.10 258.0 20.60

Species: rc_t30i2

ca=345 k1=62.9 k2=-7.3

k1=50.6 k2=92.4

dw ci A

2.00 309.0 37.10

13.50 263.5 31.00

27.10 240.0 24.10

31.00 232.0 21.00

34.00 232.0 18.80

36.20 233.0 16.90

 

Вариант ci_C3_dw_15

Вид: Sesamum indicum

ca=300 k1=33.6 k2=560

k1=50 k2=143.3

dw ci A

6.12 229.0 14.00

8.84 221.0 14.00

10.50 220.0 13.64

12.90 218.0 13.13

15.20 211.0 12.47

18.00 193.0 11.94

20.00 182.0 11.50

22.40 173.0 9.34

 

dw ci A

4.35 226.0 13.64

6.20 215.0 13.25

7.50 211.0 13.13

9.10 209.0 12.55

11.40 200.0 11.57

14.10 202.0 10.18

16.30 193.0 9.66

18.80 193.0 8.81

22.30 189.0 7.98

 

 

Вариант ci_C3_dw_16

Вид: Ambrosia chamissonis

ca=320 k1=63.6 k2=218.8

dw ci A

11.30 238.0 27.05

14.80 228.0 26.30

20.40 200.0 25.48

23.80 180.0 24.93

27.80 162.0 24.32

31.30 154.0 23.70

36.20 154.0 22.88

 

 

Вариант ci_C3_dw_12

Вид: Piper hispidum

ca=330* k1=48.5 k2=614.9

dw ci A

3.30 320.7 4.35

7.20 312.0 4.05

12.10 302.7 3.74

16.70 295.7 3.36

22.60 283.7 3.20

29.50 262.7 2.48

 

б) устьичная регуляция С₄ – фотосинтеза

Вариант ci_C4_1

Проверка оптимизационного критерия устьичной регуляции для

С4-видов. Описать данные двумя возможно более контрастными

способами, конкретизировать общий критерий устьичной регуляции

для С3- и С4-видов применительно к используемому варианту

интерполяции, проверить выполнение, сравнить с эмпирическим

критерием ci/ca=const. Данные А-сi-са для Tidestromia oblongifolia по

Берри, Даунтон с.278):

А, мкмоль СО2 /м2 с ci ca, мкл/л

52 161 275

50 125 230.5

45 83 186

40 67 142

35 53 111

30 39 83.3

20 22 47

10 8 25

 

Вариант ci_C4_2

Проверка оптимизационного критерия устьичной регуляции для С4-видов.

Описать данные двумя возможно более контрастными способами, конкрети-

зировать общий критерий устьичной регуляции для С3- и С4-видов приме-

нительно к используемому варианту интерполяции, проверить выполнение,

сравнить с эмпирическим критерием ci/ca=const. Данные А-сi-са для Zea

mays (кукурузы) при развитии водного дефицита:

А, мкмоль СО2 /м2 с ci ca, мкл/л

16.6 19 95

32.2 47 190

47.1 87 305

51.2 126 380

 

14.8 19 95

29.6 47 190

42.9 89 305

44.9 125 380

 

12.3 24 95

24.8 47 190

35.7 82 305

38 121 380

 

6.12 19 95

12.1 45 190

19.5 85 305

23 118 380

 

Вариант ci_C4_3

Проверка оптимизационного критерия устьичной регуляции для С4-видов.

Описать данные двумя возможно более контрастными способами, конкрети-

зировать общий критерий устьичной регуляции для С3- и С4-видов приме-

нительно к используемому варианту интерполяции, проверить выполнение,

сравнить с эмпирическим критерием ci/ca=const. Данные А-сi-са для двух

листьев Zea mays (кукурузы):

А, мкмоль СО2 /м2 с ci ca, мкл/л

18 45 100

27.5 137 300

28.6 243 500

0 0 0

27.5 55 100

30.2 90 300

31.3 167 500

 

Вариант ci_C4_4

Проверка оптимизационного критерия устьичной регуляции для С4-видов.

Описать данные двумя возможно более контрастными способами, конкрети-

зировать общий критерий устьичной регуляции для С3- и С4-видов приме-

нительно к используемому варианту интерполяции, проверить выполнение,

сравнить с эмпирическим критерием ci/ca=const. Данные А-сi-са для Zea

mays (кукурузы) при различных Dw:

А, мкмоль СО2 /м2 с ci ca, мкл/л

25.4 130 172

33.7 254 332

33.7 465 574

32.7 656 781

 

25 104 174

31 221 333

31.8 416 575

30.5 605 804

 

25.4 65 181

31.6 186 337

31.4 346 584

31.7 542 828

 

25.9 93 200

30.4 167 349

30.9 332 609

30.4 479 828

 

Вариант ci_C4_5

Проверка оптимизационного критерия устьичной регуляции для С4-видов.

Описать данные двумя возможно более контрастными способами, конкрети-

зировать общий критерий устьичной регуляции для С3- и С4-видов приме-

нительно к используемому варианту интерполяции, проверить выполнение,

сравнить с эмпирическим критерием ci/ca=const. Данные А-сi-са для Zea

mays (кукурузы) в норме и при действии АБК:

А, мкмоль СО2 /м2 с ci ca, мкл/л

11.7 70 100

13.4 162 300

14.2 217 500

0 0 0

9.14 49 100

11.7 89 300

13.5 192 500

 

Вариант ci_C4_6

Проверка оптимизационного критерия устьичной регуляции для С4-видов.

Описать данные двумя возможно более контрастными способами, конкрети-

зировать общий критерий устьичной регуляции для С3- и С4-видов приме-

нительно к используемому варианту интерполяции, проверить выполнение,

сравнить с эмпирическим критерием ci/ca=const. Данные А-сi-са для ама-

ранта в норме и при действии АБК:

А, мкмоль СО2 /м2 с ci ca, мкл/л

12.3 81 100

12.3 275 300

12.9 421 500

0 0 0

11.1 64 100

13.4 102 300

15 194 500

 

Вариант ci_C4_7

Проверка оптимизационного критерия устьичной регуляции для С4-видов.

Описать данные двумя возможно более контрастными способами, конкрети-

зировать общий критерий устьичной регуляции для С3- и С4-видов приме-

нительно к используемому варианту интерполяции, проверить выполнение,

сравнить с эмпирическим критерием ci/ca=const. Данные А-сi-са для Paspa-

lum plicatulum при различных Dw:

А, мкмоль СО2 /м2 с ci ca, мкл/л

22.6 137 177

24.8 281 335

25.1 507 582

24.9 707 793

 

19 128 177

24.6 254 335

24.3 474 582

23 677 793

 

21.5 105 177

24.3 219 339

24.8 428 584

24.6 605 791

 

17.7 91 186

24.3 200 349

24.9 384 596

23.9 565 802