в) интеграция темновых и световых реакций фотосинтеза

Вариант 4_5

<имитация косвенного расчета квантового выхода фотосинтеза>

Теоретическая реконструкция данных работы [Ehleringer, Bjorkman,

1977], полученных при выращивании С3-растений при интенсивности осве-

щения I=400 мкмоль квантов/м2 с (I/Ia=14). Считать для удобства расче-

тов, что условия выращивания соответствуют симметричной точке (т.е.

подобрать значение Q0 в оптимизационных соотношениях (II.8-11) так,

чтобы в рабочей точке было выполнено условие Jm=I). Рассчитать ожидае-

мое значение vm.

Получить теоретические световые кривые при значениях ci из набора

100, 150, 200, 250, 350, 500, 800 мкл/л. Можно ли описать световые

кривые на участке I=0-180 мкмоль квантов/м2_с как линейные зависимос-

ти. Рассчитать начальный наклон этих кривых (на указанном участке, ес-

ли их можно считать линейными, или же ограничить верхнее значение в

соответствии со значением интенсивности освещения, для которой началь-

ный участок еще можно рассматривать как линейный).

 

 

Вариант 4_6

<аналитические расчеты и доказательства>

При функции интеграции вида (II.5-6) переменные разделяются, в

частности, выражение для Jm (II.8) не зависит от vm и сi. Следствием

каких свойств уравнений (II.5-6) является это свойство решения оптими-

зационной задачи (иначе: получить какое-либо обобщение утверждения о

разделении переменных).

 

 

Вариант 4_7 (4 балла)

Для реперной точки (приложение D) выразить значения

параметров k1 и k2 при эмпирическом описании устьичной регуляции

фотосинтеза (С.7) через параметры k1 и kрдфк в зависимостях

(II.5-6)

 

Вариант 4_8

Охарактеризовать допустимые отклонения (в пределах уменьшения

результирующей эффективности, определяемой как А/(Qс+QJ+Q0), на

1%, 2% или 5%) значений Jm и vm в сравнении с реперной точкой при

оценках удельных затрат, сделанных в Приложении D

 

 

Температурные зависимости параметров в эмпирических зависимостях

(II.5-6): k1=31 мкл/л при T=25oC, Ea=23,4 кДж/моль

kрдфк=Kc(1+O2/Ko), где Kc=460 мкл/л при Т=25оС, Еа=59,4 кДж/моль

Ko=330 мл/л при Т=25оС, Еа=36 кДж/моль; для Jm и vm - Ea=58,5 кДж/моль

 

Температурные зависимости параметров в эмпирических зависимостях

(II.5-6): k1=31 мкл/л при T=25oC, Ea=23,4 кДж/моль

kрдфк=Kc(1+O2/Ko), где Kc=460 мкл/л при Т=25оС, Еа=59,4 кДж/моль

Ko=330 мл/л при Т=25оС, Еа=36 кДж/моль; для Jm и vm - Ea=58,5 кДж/моль

 

 

Вариант 4_9

Для озимой пшеницы (Triticum aestivum...), выращиваемой при обыч-

ной (са=350 мкл/л) и повышенной (са=700 мкл/л) концентрации СО2 угле-

кислотные кривые фотосинтеза различаются (данные в таблице - результи-

рующий СО2-газообмен в зависимости от ci), а величина темнового дыха-

ния составляет соответственно 0.5 и 0.3 мкмоль/м2 с.

Охарактеризовать наблюдаемые отклонения от выполнения оптимизаци-

онных соотношений (II.8-11) по этим данным, если принять, что Q0 при

изменении условий выращивания не изменяется, а при низкой [CO2] значе-

ния Jm и vm были оптимальными.

 

 

Вариант 4_10

Для озимой пшеницы (Triticum aestivum...), выращиваемой при обыч-

ной (са=350 мкл/л) и повышенной (са=700 мкл/л) концентрации СО2 угле-

кислотные кривые фотосинтеза различаются (данные в таблице - результи-

рующий СО2-газообмен в зависимости от ci), а величина темнового дыха-

ния составляет соответственно 0.5 и 0.3 мкмоль/м2 с.

Охарактеризовать наблюдаемые отклонения от выполнения оптимизаци-

онных соотношений (II.8-11) по этим данным, если принять, что Q0 при

изменении условий выращивания не изменяется, а при высокой [CO2] зна-

чения Jm и vm были оптимальными

 

Вариант 4_11

Для озимой пшеницы (Triticum aestivum...), выращиваемой при обыч-

ной (са=350 мкл/л) и повышенной (са=700 мкл/л) концентрации СО2 угле-

кислотные кривые фотосинтеза различаются (данные в таблице - результи-

рующий СО2-газообмен в зависимости от ci), а величина темнового дыха-

ния составляет соответственно 0.5 и 0.3 мкмоль/м2 с.

Охарактеризовать наблюдаемые отклонения от выполнения оптимизаци-

онных соотношений (II.8-11) по этим данным, если принять, что время

функциональной активности листа t (используемое при определении затрат

Q0=q0/t) уменьшается обратно пропорционально k=А/Q, а при низкой [CO2]

значения Jm и vm были оптимальными

 

 

Вариант 4_12

Для озимой пшеницы (Triticum aestivum...), выращиваемой при обыч-

ной (са=350 мкл/л) и повышенной (са=700 мкл/л) концентрации СО2 угле-

кислотные кривые фотосинтеза различаются (данные в таблице - результи-

рующий СО2-газообмен в зависимости от ci), а величина темнового дыха-

ния составляет соответственно 0.5 и 0.3 мкмоль/м2 с.

Охарактеризовать наблюдаемые отклонения от выполнения оптимизаци-

онных соотношений (II.8-11) по данным [Tuba et al.], если принять, что

время функциональной активности листа t (используемое при определении

затрат Q0=q0/t) уменьшается обратно пропорционально k=А/Q, а при высо-

кой [CO2] значения Jm и vm были оптимальными

 

 

Выращивание: са=350 мкл/л са=700 мкл/л

ci A ci A

800 8.5 420 6.5

450 8.0 320 6.0

300 7.0 240 5.0

230 6.0 185 4.0

140 4.0 140 3.0

85 2.0 105 2.0

60 1.0

Размерности: ci, мкл/л; А, мкмоль/м2 с.

[Tuba et al., 1994]

 

 

Выращивание: са=350 мкл/л са=700 мкл/л

ci A ci A

800 8.5 420 6.5

450 8.0 320 6.0

300 7.0 240 5.0

230 6.0 185 4.0

140 4.0 140 3.0

85 2.0 105 2.0

60 1.0

Размерности: ci, мкл/л; А, мкмоль/м2 с.

[Tuba et al., 1994]

 

 

Выращивание: са=350 мкл/л са=700 мкл/л

ci A ci A

800 8.5 420 6.5

450 8.0 320 6.0

300 7.0 240 5.0

230 6.0 185 4.0

140 4.0 140 3.0

85 2.0 105 2.0

60 1.0

Размерности: ci, мкл/л; А, мкмоль/м2 с.

[Tuba et al., 1994]

 

 

Выращивание: са=350 мкл/л са=700 мкл/л

ci A ci A

800 8.5 420 6.5

450 8.0 320 6.0

300 7.0 240 5.0

230 6.0 185 4.0

140 4.0 140 3.0

85 2.0 105 2.0

60 1.0

Размерности: ci, мкл/л; А, мкмоль/м2 с.

[Tuba et al., 1994]

 

Вариант 4_1

Для растений вида Atriplex glabriuscula, выращенных при темпера-

туре 15оС, были получены температурные кривые результирующего СО2-га-

зообмена при обычной концентрации СО2 (са=330 мкл/л, в этом случае

принять, что сi=250 мкл/л), а также при са=1000 мкл/л (ci=750 мкл/л).

По этим данным (приведенным в таблице) и данным темнового дыхания

подобрать значения Jm и vm для восходящей ветви температурной зависи-

мости в соответствии с формулами (II.5-6). Зависимость темнового дыха-

ния Rd от температуры описывает Аррениусова зависимость, причем Rd=2

мкмоль/м2 с при Т=20оС и Rd=8 мкмоль/м2 с при Т=45оС.

Сравнить значения Jm и vm (приведенные к температуре Т=25оС) с

приводимыми в п.6.4.2 Главы II. Сделать вывод о выполнении или невы-

полнении опт. соотношений (II.8-11) и утверждения об экономии.

Температурные зависимости параметров в эмпирических зависимостях

(II.5-6): k1=31 мкл/л при T=25oC, Ea=23,4 кДж/моль

kрдфк=Kc(1+O2/Ko), где Kc=460 мкл/л при Т=25оС, Еа=59,4 кДж/моль

Ko=330 мл/л при Т=25оС, Еа=36 кДж/моль; для Jm и vm - Ea=58,5 кДж/моль

 

Вариант 4_2

Для растений вида Larrea divaricata, выращенных при температуре

20ос/15оС (день/ночь), были получены температурные кривые результирую-

щего СО2-газообмена при обычных концентрациях СО2 и О2 (са=330 мкл/л,

О2=210мл/л), а также при в условиях са=1000 мкл/л и О2=20 мл/л (данные

в последнем случае приведены в таблице). При са=330 мкл/л наблюдали

примерно постоянное значение сi=250 мкл/л, а при са=1000 мкл/л можно

принять, что ci=750 мкл/л. При обычных концентрациях СО2 и О2 наблюда-

ли газообмен А=18 мкмоль/м2 с при Т=15оС, а в диапазоне температур

25-35оС газообмен выходил на плато и составлял А=22,5-23 мкмоль/м2 с.

По этим данным и данным темнового дыхания подобрать значения Jm и

vm для восходящей ветви температурной зависимости в соответствии с

формулами (II.5-6). Зависимость темнового дыхания Rd от температуры

описывает Аррениусова зависимость, причем Rd=2 мкмоль/м2 с при Т=20оС

и Rd=8 мкмоль/м2 с при Т=45оС.

Сравнить значения Jm и vm (приведенные к температуре Т=25оС) с

приводимыми в п.6.4.2 Главы II. Сделать вывод о выполнении или невы-

полнении опт. соотношений (II.8-11) и утверждения об экономии.

Температурные зависимости параметров в эмпирических зависимостях

(II.5-6): k1=31 мкл/л при T=25oC, Ea=23,4 кДж/моль

kрдфк=Kc(1+O2/Ko), где Kc=460 мкл/л при Т=25оС, Еа=59,4 кДж/моль

Ko=330 мл/л при Т=25оС, Еа=36 кДж/моль; для Jm и vm - Ea=58,5 кДж/моль

 

 

 

са=1000 мкл/л са=330 мкл/л

Т А Т А

13.1 25.8 12.5 22.6

17.1 31.8 16.1 24.6

21.1 38.1 22.0 27.4

26.3 46.1 26.1 27.2

30.2 47.7 31.2 25.3

37.2 44.6 36.4 22.3

41.3 39.5 42.5 14.6

43.9 23.6 46.3 1.08

45.0 8.1

Размерности: Т, оС; А, мкмоль/м2 с.

(по Берри, Даунтон с.306).

 

 

са=1000 мкл/л, О2=20 мл/л

Т, оС А, мкмоль/м2 с.

16.6 29.4

20.8 36.6

21.2 36.75

25.6 45

29.6 50.7

30.2 51.3

34.1 54.6

35.2 56.1

39.2 54.6

40.4 48.45

43.3 48

45.1 27.15

47.3 31.2

50.4 16.95

51.4 12.3

 

 

 

Вариант 4_3

Для растений вида Larrea divaricata, выращенных при температуре

35ос/25оС (день/ночь), были получены температурные кривые результирую-

щего СО2-газообмена при обычных концентрациях СО2 и О2 (са=330 мкл/л,

О2=210мл/л), а также при в условиях са=1000 мкл/л и О2=20 мл/л (данные

в последнем случае приведены в таблице). При са=330 мкл/л наблюдали

примерно постоянное значение сi=250 мкл/л, а при са=1000 мкл/л можно

принять, что ci=750 мкл/л. При обычных концентрациях СО2 и О2 наблюда-

ли газообмен А=12, 19 и 24 мкмоль/м2 с при температурах Т=16, 22 и

28,5 оС соответственно.

По этим данным и данным темнового дыхания подобрать значения Jm и

vm для восходящей ветви температурной зависимости в соответствии с

формулами (II.5-6). Зависимость темнового дыхания Rd от температуры

описывает Аррениусова зависимость, причем Rd=2 мкмоль/м2 с при Т=20оС

и Rd=6,5 мкмоль/м2 с при Т=45оС.

Сравнить значения Jm и vm (приведенные к температуре Т=25оС) с

приводимыми в п.6.4.2 Главы II. Сделать вывод о выполнении или невы-

полнении опт. соотношений (II.8-11) и утверждения об экономии.

Температурные зависимости параметров в эмпирических зависимостях

(II.5-6): k1=31 мкл/л при T=25oC, Ea=23,4 кДж/моль

kрдфк=Kc(1+O2/Ko), где Kc=460 мкл/л при Т=25оС, Еа=59,4 кДж/моль

Ko=330 мл/л при Т=25оС, Еа=36 кДж/моль; для Jm и vm - Ea=58,5 кДж/моль

 

 

Вариант 4_4

Для растений вида Larrea divaricata, выращенных при температуре

45ос/33оС (день/ночь), были получены температурные кривые результирую-

щего СО2-газообмена при обычных концентрациях СО2 и О2 (са=330 мкл/л,

О2=210мл/л), а также при в условиях са=1000 мкл/л и О2=20 мл/л (данные

в последнем случае приведены в таблице). При са=330 мкл/л наблюдали

примерно постоянное значение сi=250 мкл/л, а при са=1000 мкл/л можно

принять, что ci=750 мкл/л. При обычных концентрациях СО2 и О2 наблюда-

ли газообмен А=8.4, 15, 20.5 и 23,5 мкмоль/м2 с при температурах Т=16,

22.5, 30 и 35 оС соответственно.

По этим данным и данным темнового дыхания подобрать значения Jm и

vm для восходящей ветви температурной зависимости в соответствии с

формулами (II.5-6). Зависимость темнового дыхания Rd от температуры

описывает Аррениусова зависимость, причем Rd=2 мкмоль/м2 с при Т=20оС

и Rd=8,8 мкмоль/м2 с при Т=45оС.

Сравнить значения Jm и vm (приведенные к температуре Т=25оС) с

приводимыми в п.6.4.2 Главы II. Сделать вывод о выполнении или невы-

полнении опт. соотношений (II.8-11) и утверждения об экономии.

Температурные зависимости параметров в эмпирических зависимостях

(II.5-6): k1=31 мкл/л при T=25oC, Ea=23,4 кДж/моль

kрдфк=Kc(1+O2/Ko), где Kc=460 мкл/л при Т=25оС, Еа=59,4 кДж/моль

Ko=330 мл/л при Т=25оС, Еа=36 кДж/моль; для Jm и vm - Ea=58,5 кДж/моль

 

 

 

 

са=1000 мкл/л, О2=20 мл/л

Т, оС А, мкмоль/м2 с.

16.8 21

20.9 28

24.4 34.2

28.2 40.95

31.4 48.6

32.1 49.5

34.7 56.25

35.4 56.7

37.3 58.95

39.4 60.45

41.8 60.75

42.1 59.85

46.2 46.35

48.8 35.25

51.3 26.7

 

са=1000 мкл/л, О2=20 мл/л

Т, оС А, мкмоль/м2 с.

19.0 19.0

22.4 25.5

26.4 30.6

31.0 38.1

35.2 47.85

39.9 54.75

39.9 56.7

44.0 58.95

44.9 62.85

46.6 57

48.6 51.9

51.1 37.5

53.4 24