مقاله نقش دی اکسید کربن در فتوسنتز گیاهان خشکی و آبزی 22 ص

مقاله نقش دی اکسید کربن در فتوسنتز گیاهان خشکی و آبزی 22 ص (docx) 33 صفحه

دسته بندی : تحقیق

نوع فایل : Word (.docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحات: 33 صفحه

قسمتی از متن Word (.docx) :

نقش دی اکسید کربن در فتوسنتز گیاهان خشکی و آبزی سه عامل عمده در رشد و نمو گياهان عبارتند از : فتوسنتز، تنفس و تعرق فتوسنتز يكي از اختلافات عمده بين گياهان و حيوانات در كره زمين، توانايي گياهان براي ساخت داخلي غذاي خودشان مي باشد. يك گياه براي توليد غذاي مورد نياز خود به انرژي حاصل از تابش آفتاب، دي اكسيد كربن موجود در هوا و آب موجود در خاك نيازمند است. اگر هر يك از اين اجزاء دچار كمبود شود، فتوسنتز يا همان توليد غذا متوقف خواهد شد. در واقع اگر هر يك از اين عوامل براي مدت زيادي قطع شود، گياه از بين خواهد رفت. هر گونه بافت گياه سبز، توانايي انجام فرآيند فتوسنتز را داراست. كلروپلاست ه در سلولهاي گياه سبز، حاوي رنگدانه هاي سبزي هستند كه كلروفيل ناميده مي شوند و انرژي نور را به تله مي اندازند. با اين وجود برگها (با توجه به ساختار بخصوصشان) عمده ترين قسمت براي توليد غذا مي باشند. بافتهاي داخلي حاوي سلولهايي با مقادير فراوان كلروپلاست مي باشند؛ كه در يك نظم و ترتيب خاص، به راحتي به آب و هوا اجازه جابجايي مي دهند. لايه هاي اپيدرمي محافظ بالايي و پاييني برگها، حاوي تعداد زيادي دهانه مي باشند كه؛ از دو سلول نگهبان بخصوص در هر سمت تشكيل شده اند. سلولهاي نگهبان، جابجايي (ورود دي اكسيدكربن و خروج اكسيژن و بخار آب از برگها) گازهاي درگير در فتوسنتز را كنترل مي كنند. اپيدرمي هاي پاييني برگها به طور طبيعي، حاوي بيشترين تعداد دهانه مي باشند. : تنفس كربوهيدرات هاي ساخته شده در طول فرآيند فتوسنتز، تنها وقتي براي گياه با ارزش هستند؛ كه به انرژي تبديل شده باشند. اين انرژي در فرآيند ساخت بافتهاي جديد مورد استفاده قرار مي گيرد. فرآيند شيميايي كه طي آن قند و نشاستة توليد شده در فرآيند فتوسنتز، به انرژي تبديل مي شود؛ تنفس ناميده مي شود. اين فرآيند مشابه سوزاندن چوب يا زغال سنگ براي توليد حرارت يا انرژي مي باشد.اگر اكسيژن محدود شود يا در دسترس گياه قرار نگيرد، تنفس يا متابوليسم ناهوازي رخ خواهد داد. توليدات حاصل از اين واكنش، اتيل الكل يا اسيد لاتيك و دي اكسيد كربن مي باشد. اين فرآيند به عنوان فرآيند تخمير يا اثر پاستور شناخته مي شود*. اين فرآيند در صنايع لبنيات كاربرد فراوان دارد. هم اكنون بايد واضح باشد كه تنفس عكس فرآيند فتوسنتز مي باشد. بر خلاف فتوسنتز، فرآيند تنفس در طول شب نيز به خوبي روز صورت مي گيرد. تنفس در كلية اشكال زندگي و در همة سلولها صورت مي گيرد. آزاد شدن دي اكسيد كربن اندوخته شده و گرفتن اكسيژن همواره در سطح سلول اتفاق مي افتد. در ادامه مقايسه اي بين فتوسنتز و تنفس آمده است. :فتوسنتز توليد غذا مي نمايدانرژي را ذخيره مي كند در سلول هايي كه حاوي كلروپلاست هستند رخ مي دهد اكسيژن آزاد مي كندآب مصرف مي نمايددي اكسيد كربن مصرف مي نمايددر روشنايي صورت مي پذيردتنفس :غذا رابراي توليد انرژي گياه به مصرف مي رساندانرژي آزاد مي كند در همة سلولها صورت مي گيرد اكسيژن را مورد استفاده قرا تعرق:تعرق فرآيندي است كه در طي آن گياه آب از دست مي دهد. عمدتاً اين كار از طريق دهانة برگها صورت مي گيرد. تعرق فرآيندي ضروري است كه حدود 90% از آب وارد شده به گياه از طريق ريشه ها را مورد استفاده قرار مي دهد.10% باقيماندة آب در واكنشهاي شيميايي و در بافتهاي مختلف گياه به مصرف مي رسد. فرآيند تعرق براي حمل مواد معدني ازخاك به گياه، خنك نمودن گياه در فرآيند تبخير و نيز براي جابجايي قند و مواد شيميايي گياه كاملاً ضروري است. مقدار آب ازدست رفتة گياه به چندين فاكتور محيطي از جمله دما، رطوبت، وزش باد يا جابجايي هوا وابسته است. با افزايش دما و يا جابجايي هوا، رطوبت نسبي كاهش يافته و اين باعث مي شود كه سلولهاي نگهبان در برگها، دريچه هاي استومتا را باز كنند؛ به اين ترتيب نرخ تعرق افزايش مي يابد. دي اكسيد كربن در گلخانهسالهاي زيادي است كه به منافع غني سازي دي اكسيد كربن در گلخانه ها، براي افزايش رشد و توليد گياهان پي برده شده است. دي اكسيد كربن يكي از ضروري ترين اجزاء فتوسنتز مي باشد. همانطور كه در بخش قبل اشاره شد، فتوسنتز يك فرآيند شيميايي است كه انرژي نور خورشيد را براي تبديل دي اكسيد كربن و آب به مواد قندي در گياهان سبز مورد استفاده قرار مي دهد؛ سپس اين مواد قندي در خلال تنفس گياه براي رشد آن مورد استفاده قرار مي گيرند. اختلاف بين نرخ فتوسنتز و تنفس، مبنايي براي ميزان انباشتگي ماده خشك در گياهان مي باشد. در توليد گلخانه اي، هدف همة پرورش دهندگان، افزايش ماده خشك و بهينه سازي اقتصادي محصولات مي باشد. دي اكسيد كربن با توجه به بهبود رشد گياهان، باروري محصولات راافزايش مي دهد. بعضي از مواردي كه باروري محصولات به وسيلة غني سازي دي اكسيد كربن افزايش داده مي شود عبارتند از : گلدهي قبل از موعدبازده ميوه دهي بالاتركاهش جوانه هاي ناقص در گلهابهبود استحكام ساقة گياه و اندازة گل بنابراين پرورش دهندگان گل و گياه بايد دي اكسيد كربن را به عنوان يك مادة مغذي در نظر بگيرند.براي اكثر محصولات گلخانه اي، ميزان خالص فتوسنتز به واسطة بالا بردن ميزان دي اكسيد كربن از ppm 340 تا ppm1000 افزايش مي يابد. آزمايش هاي صورت گرفته بر روي بيشتر گياهان نشان داده است كه با افزايش ميزان دي اكسيد كربن تا ppm1000 فتوسنتز به اندازة 50% افزايش خواهد يافت. البته براي بعضي از گياهان اضافه كردن دي اكسيد كربن تا ppm 1000 در نوركم، از لحاظ اقتصادي، توصيه نمي شود. براي بعضي ديگر از گياهان مانند گل لاله ، هيچ پاسخي نسبت به اضافه كردن دي اكسيد كربن مشاهده نشده است. دي اكسيدكربن در خلال باز شدن دهانه اي، توسط فرآيند پخش به گياه وارد مي شود. استومتاها سلولهاي اختصاصي هستند كه به طور عمده در قسمت زيرين برگها و در لاية بيروني قرار گرفته اند. باز و بسته شدن اين سلولها اجازه مي دهد كه معاوضة گازها صورت گيرد. تغليظ 2CO دراطراف برگها، بالا گيري دي اكسيد كربن در گياهان را قوياً تحت تأثير قرار مي دهد. تغليظ بيشتر 2CO، منجر به بالا گيري بيشتر 2CO در گياهان مي شود. سطح نور، دماي برگها و دماي هواي محيط، رطوبت نسبي، تنش آبي، غني سازي دي اكسيد كربن و ميزان اكسيژن موجود در هوا و برگها از جمله فاكتورهاي محيطي هستند كه باز و بسته شدن استومتا را كنترل مي نمايند.غلظت دي اكسيد كربن موجود در هواي محيط چيزي در حدود ppm340 (از لحاظ حجمي) مي باشد. همة گياهان در اين شرايط به خوبي رشد مي نمايند؛ اما بواسطة بالا رفتن غلظت 2CO تا1000 ppm، نرخ فتوسنتز نيز افزايش خواهد يافت؛ كه در نهايت منجر به افزايش مواد قندي و كربو هيدراتهاي قابل دسترس براي رشد گياهان مي شود. هر گونه گياه سبز در حال رشد در يك گلخانه كاملاً بسته (كه اصلاً تهويه نمي شود و يا اينكه تهوية كمي دارد) غلظت دي اكسيد كربن را در طول روز به كمتر از ppm200 كاهش مي دهد. كاهش در نرخ فتوسنتز، هنگامي كه غلظت 2CO از ppm 340 به ppm 200 مي رسد، برابر است با افزايش آن هنگامي كه غلظت 2CO از ppm 340 به ppm 1300 مي رسد. با يك حساب سرانگشتي در مي يابيم كه افت سطح دي اكسيد كربن به پايينتر از سطح محيط تأثيرات بسيار بيشتري نسبت به افزايش آن به بالاتر از سطح محيط خواهد داشت. در گلخانه هاي جديد و به بخصوص در سازه هاي دو جداره كه نفوذ هواي بيرون كاهش يافته است؛ غلظت دي اكسيد كربن در زمانهاي بخصوصي از سال به راحتي مي تواند به پايينتر از ppm 340 افت نمايد. اين موضوع تأثيرات منفي قابل توجهي برروي رشد گياهان خواهد داشت. تهوية مناسب در طول روز مي تواند ميزان دي اكسيد كربن را تا نزديكي سطح محيطي آن بالا ببرد؛ اما ميزان آن هرگز به سطح محيطي ppm340 باز نخواهد گشت. تأمين دي اكسيد كربن تنها روش غلبه بر اين اختلاف سطح و افزايش غلظت 2CO به بالاتر از ppm 340 است؛ كه براي اكثر محصولات گلخانه اي پر منفعت مي باشد. ميزان غني سازي دي اكسيد كربن به نوع محصول، شدت نور، دما، تهويه، مرحلة رشد گياه و ملاحظات اقتصادي بستگي دارد. نقطة اشباع دي اكسيد كربن در غلظتي حدود 1000 تا ppm 1300 حاصل مي شود. غلظت كمتري (800 تا ppm1000) براي محصولاتي مانند گوجه فرنگي، خيار، فلفل و كاهو توصيه مي شود. افزايش غلظت دي اكسيد كربن دورة رشد گياه را كوتاه مي نمايد (5 تا10 درصد)، كيفيت و بازده محصول را بهبود مي بخشد و همچنين اندازه و ضخامت برگها را افزايش مي دهد. منابع دي اكسيد كربن: دي اكسيد كربن را مي توان از سوزاندن سوختهاي پاية كربن مانند گاز طبيعي، پروپان، نفت سفيد و يا اينكه مستقيماً از تانكهاي مخصوص نگهداري دي اكسيد كربن خالص تهيه نمود. البته هر يك از منابع فوق الذكر داراي مزايا و معايب بالقوه اي مي باشند. وقتي كه گاز طبيعي، پروپان يا نفت سفيد سوزانده مي شود، تنها دي اكسيد كربن توليد نمي شود؛ بلكه همراه با آن حرارت نيز توليد مي شود، كه به طور طبيعي موجب گرم شدن سيستم مي شود. بايد توجه داشت كه احتراق ناقص يا سرايت مواد سوختي به داخل گلخانه، مي تواند منجر به از بين رفتن گياهان شود. اكثر منابع گاز طبيعي و پروپان داراي مقدار كمي (به اندازة كافي پايين) آلودگي مي باشند. بايد توجه داشت، در سوختي كه براي تأمين دي اكسيد كربن مورد استفاده قرار مي گيرد، مقدار سولفور بيشتر از 0.02% (از لحاظ وزني) نباشد. احتراق سوختها همچنين منجر به توليد رطوبت مي شود. براي گاز طبيعي به ازاي هر متر مكعب گاز سوخته شده، kg 1.4 بخار آّب توليد مي شود. در مورد پروپان، مقدار رطوبت توليد شده به ازاء هر كيلوگرم دي اكسيد كربن، كمي پايين تر از گاز طبيعي است. گاز طبيعي، پروپان و سوختهاي مايع در ژنراتورهاي مخصوص دي اكسيدكربن سوزانده مي شوند. اندازة دستگاهها (Btu توليد شده) و اندازة جريان هواي افقي در گلخانه، تعداد و موقعيت اين دستگاهها را تعيين مي نمايد. مهمترين مشخصة اين مشعلها اين است كه؛ سوخت بايد به طور كامل سوزانده شود. بعضي از كارخانجات مشعلهايي ساخته اند كه مي تواند هم گازطبيعي و هم پروپان را مورد استفاده قرار دهد. به علاوه اين واحدهاي توليد 2CO داراي خروجي قابل تنظيم هستند. اشكال بالقوه اين سيستم اين است كه حرارت و بخار آب توليد شده ممكن است موجب تأثير موضعي بر دما و شيوع بيماريها در گلخانه شود.به عنوان يك پيشنهاد، مي توان قسمتي از گاز دودكش بويلر گاز طبيعي، مربوط به سيستم حرارتي آب داغ، را به عنوان وسيله اي جهت تأمين دي اكسيد كربن به داخل گلخانه هدايت نمود. البته اين سيستم بايد به چگالنده گاز دودكش، كه براي تأمين