Фитофтора способна к фотосинтезу

Некоторые организмы способны захватывать энергию солнечного света и использовать ее для производства органических соединений. Этот процесс, известный как фотосинтез, необходим для поддержания жизни, поскольку обеспечивает энергию как для производителей, так и для потребителей. Фотосинтезирующие организмы, также известные как фотоавтотрофы, являются организмами, способными к процессу фотосинтеза, и включают высшие растения, некоторые протисты (водоросли и эвглена), а также бактерии.

При фотосинтезе световая энергия преобразуется в химическую энергию, которая хранится в виде глюкозы (сахара). Неорганические соединения (диоксид углерода, вода и солнечный свет) используются для производства глюкозы, кислорода и воды. Фотосинтезирующие организмы используют углерод для получения органических молекул (углеводов, липидов и белков), которые необходимы для построения биологической массы.

Кислород, образующийся в виде побочного продукта фотосинтеза, используется многими организмами, включая растения и животных, для клеточного дыхания. Большинство организмов полагаются на фотосинтез, прямо или косвенно, для получения питательных веществ. Гетеротрофные организмы, такие как животные, большинство бактерий и грибов, не способны к фотосинтезу или продуцированию биологических соединений из неорганических источников. Таким образом, они должны потреблять фотосинтетические организмы и другие автотрофы для получения питательных веществ.

Первые фотосинтезирующие организмы

Мы очень мало знаем о самых ранних источниках и организмах фотосинтеза. Были многочисленные предложения относительно того, где и как возник этот процесс, но нет прямых доказательств для подтверждения любого из возможных происхождений. Имеются внушительные доказательства того, что первые фотосинтезирующие организмы появились на Земле примерно от 3,2 до 3,5 млрд лет назад в виде строматолитов, слоистых структур, подобных формам, которые образуют некоторые современные цианобактерии. Существует также изотопное доказательство автотрофной фиксации углерода около 3,7-3,8 миллиарда лет назад, хотя нет ничего, что указывало бы на то, что эти организмы были фотосинтезирующими. Все эти утверждения о раннем фотосинтезе весьма противоречивы и вызвали множество споров в научном сообществе.

Хотя считается, что жизнь впервые появилась на Земле около 3,5 миллиардов лет назад, вероятно, ранние организмы не метаболизировали кислород. Вместо этого они полагались на минералы, растворенные в горячей воде вокруг вулканических жерл. Возможно, что цианобактерии начали производить кислород в качестве побочного продукта фотосинтеза. По мере роста концентрации кислорода в атмосфере, он начал отравлять многие другие формы ранней жизни. Это привело к эволюции новых организмов, которые могли использовать кислород в процессе, известном как дыхание.

Современные фотосинтезирующие организмы

К основным организмам, которые перерабатывают энергию солнца в органические соединения относятся:

  • Растения;
  • Водоросли (диатомовые водоросли, фитопланктон, зеленые водоросли);
  • Эвглена;
  • Бактерии — цианобактерии и аноксигенные фотосинтетические бактерии.

Фотосинтез в растениях

Фотосинтез растений происходит в специализированных органеллах растительных клеток, называемых хлоропластами. Хлоропласты встречаются в листьях растений и содержат пигмент хлорофилл. Этот зеленый пигмент поглощает световую энергию, необходимую для процесса фотосинтеза. Хлоропласты содержат внутреннюю мембранную систему, состоящую из структур, называемых тилакоидами, которые служат местами преобразования энергии света в химическую энергию. Двуокись углерода превращается в углеводы в процессе, известном как фиксация углерода или цикл Кальвина. Углеводы могут хранится в виде крахмала, используемого во время дыхания или для производства целлюлозы. Кислород, который образуется в процессе, выделяется в атмосферу через поры в листьях растений, называемые устьицами.

Растения и цикл питательных веществ

Растения играют важную роль в цикле питательных веществ, в частности, углерода и кислорода. Водные и наземные растения (цветущие растения, мхи и папоротники) помогают регулировать углерод в атмосфере, удаляя углекислый газ из воздуха. Растения также важны для производства кислорода, который выделяется в воздух как ценный побочный продукт фотосинтеза.

Водоросли и фотосинтез

Водоросли представляют собой эукариотические организмы, которые имеют характеристики как растений, так и животных. Как и животные, водоросли способны питаться органическим материалом в окружающей их среде. Некоторые водоросли также содержат органеллы и структуры, обнаруженные в клетках животных, такие как жгутики и центриоли. Как и растения, водоросли содержат фотосинтетические органеллы, называемые хлоропластами. Хлоропласты содержат хлорофилл — зеленый пигмент, который поглощает световую энергию для фотосинтеза. Водоросли также имеют другие фотосинтетические пигменты, такие как каротиноиды и фикобилины.

Читать также  Гриб паразит хлебная ржавчина

Водоросли могут быть одноклеточными или существовать в виде больших многоклеточных организмов. Они живут в различных местах обитания, включая соленые и пресные водные среды, влажную почву или породы. Фотосинтезирующие водоросли, известные как фитопланктон, встречаются как в морской, так и в пресноводной среде. Морской фитопланктон состоит из диатомей и динофлагеллятов. Пресноводный фитопланктон включает зеленые водоросли и цианобактерии. Фитопланктон плавает вблизи поверхности воды, чтобы получить лучший доступ к солнечному свету, который необходим для фотосинтеза. Фотосинтетические водоросли жизненно важны для глобального цикла веществ, таких как углерод и кислород. Они поглощают углекислый газ из атмосферы и генерируют более половины кислорода на планетарном уровне.

Эвглена

Эвглена — одноклеточные протисты, которые были классифицированы по типу эвгленовые (Euglenophyta) с водорослями из-за своей способности к фотосинтезу. В настоящее время, ученые считают, что они не являются водорослями, а приобрели свои фотосинтетические способности через эндосимбиотические отношения с зелеными водорослями. Таким образом, эвглена была помещена в типологию эвгленозои (Euglenozoa).

Фотосинтетические бактерии:

Цианобактерии

Цианобактерии — это кислородные фотосинтетические бактерии. Они собирают солнечную энергию, поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Как растения и водоросли, цианобактерии содержат хлорофилл и превращают углекислый газ в глюкозу через фиксацию углерода. В отличие от эукариотических растений и водорослей, цианобактерии являются прокариотическими организмами. Им не хватает окруженного мембраной ядра, хлоропластов и других органелл, обнаруженных в клетках растений и водорослей. Вместо этого цианобактерии имеют двойную наружную клеточную мембрану и сложенные внутренние тилакоидные мембраны, которые используются при фотосинтезе. Цианобактерии также способны к фиксации азота, процесс превращения атмосферного азота в аммиак, нитрит и нитрат. Эти вещества абсорбируются растениями для синтеза биологических соединений.

Цианобактерии встречаются в различных наземных биомах и водных средах. Некоторые из них считаются экстремофилами, потому что обитают в чрезвычайно суровых условиях, например горячие источники и гиперсоленные водоемы. Цианобактерии также существуют как фитопланктон и могут жить в других организмах, таких как грибы (лишайники), простейшие и растения. Они содержат пигменты фикоэритрин и фикоцианин, которые отвечают за их сине-зеленый цвет. Эти бактерии иногда ошибочно называют сине-зелеными водорослями, хотя они вообще к ним не принадлежат.

Аноксигенные бактерии

Аноксигенные фотосинтетические бактерии представляют собой фотоавтотрофы (синтезируют пищу с использованием солнечного света), которые не продуцируют кислород. В отличие от цианобактерий, растений и водорослей, эти бактерии не используют воду в качестве донора электронов в транспортной цепи электрона при производстве АТФ. Вместо этого они используют водород, сероводород или серу в качестве основных доноров электронов. Аноксигенные бактерии также отличаются от цианобактерий тем, что у них нет хлорофилла для поглощения света. Они содержат бактериохлорофилл, который способен поглощать более короткие волны света, чем хлорофилл. Таким образом, бактерии с бактериохлорофиллом, как правило, обнаруживаются в глубоких водных зонах, куда могут проникать более короткие длины волн света.

Примеры аноксигенных фотосинтетических бактерий включают пурпурные и зеленые бактерии. Пурпурные бактериальные клетки бывают разных форм (сферические, стержневые, спиральные), и они могут быть подвижными или не подвижными. Пурпурные серные бактерии обычно встречаются в водных средах и серных источниках, где присутствует сероводород и отсутствует кислород. Пурпурные несерные бактерии используют более низкие концентрации сульфида, чем пурпурные серные бактерии. Зеленые бактериальные клетки обычно имеют сферическую или стержнеобразную форму, и в основном не подвижны. Зеленые серные бактерии используют сульфид или серу для фотосинтеза и не могут жить при наличии кислорода. Они процветают в богатых сульфидами водных средах и иногда образуют зеленоватый или коричневый окрас в своих местах обитания.

Молекулы хлорофилла расположены
а) в строме хлоропласта
б) на мембранах тилакоидов
в)на наружной мембране хлоропласта
г)в цитоплазме

В основе фотосинтеза лежит процесс
превращения энергии
а) света в энергию неорганических веществ
б)света в энергию органических соединений
в)органических соединений в энергию неорганических соединений

Какие процессы происходят в световую вазу фотосинтеза Выберите 3 ответа
а) образование кислорода
б)синтез углеводов углекислого газа и водорода
в)полимеризация глюкозы с образованием крахмала
г)синтез молекул АТФ
д)синтез углеводов за счет энергии АТФ
е)образование НАДФ*Н

Сколько стадий в себя включает процесс фотосинтеза
а)2
б)3
в)4
г)5

Благодаря фотосинтезу в органических молекулах
запасается . энергия Солнца,получаемой зелеными растениями.

а)биосинтезом белков
б)биосинтезом углеводов
в)биосинтезом жиров
г)процессом давления клетки

Читать также  Уход за черенками винограда

Фитофтороз – страшное слово для садовода, огородника и агронома. Это заболевание, возбудитель которого гриб рода Phytophthora infestans, поражающий преимущественно пасленовые, и некоторые другие культурные растения, например землянику или огурцы.

Симптомы фитофторы

Признаки по ботве: сначала небольшие, затем разрастающиеся (при влажной погоде стремительно) грязно-бурые пятна. Через некоторое время на поверхности пятна можно увидеть светло-серый налет спор.

Фитофтора чрезвычайно заразна и внешние признаки – пятна на листьях, появляются уже на 3-4 день заражения. Если погода сухая, то листья быстро усыхают и сморщиваются, превращаясь в гербарий, если влажно – поникают и загнивают.

На стеблях фитофтору тоже заметно: продолговатые коричневые пятна без четких границ. Постепенно покрываются серым налетом спор.

Плоды, пораженные фитофторой, покрываются вначале темными пятнами неправильной формы, постепенно расползающимися по всем тканям. Иногда пятна вдавленные, влажные.

Признаки по клубням: появляются вдавленные, резко очерченные темные пятна, если сколупнуть, под ним рыжевато-коричневая ткань. Иногда споробразование отмечается и на поверхности клубней.

Как происходит заражение

Распространение возбудителя фитофторы происходит с помощью неполовых спор – зооспорангий, которые отличаются высокой устойчивостью во внешней среде и способны долгое время находиться не только в почве, но и в воздухе.

В благоприятной среде (наличии свободной воды) зооспорангии образуют большое количество зооспор, которые прорастают и в ткани растений. А свободная вода в почве и воздухе образуется после дождей, поливов, выпадения росы или туманов.

Чем дольше влага сохраняется на листьях, в пазухах стеблей, тем быстрее развиваются патогены – на весь процесс прорастания спор уходит 4-5 часов. С почвенной влажностью сложнее – там дольше сохраняется контакт влаги с поверхностью клубней и корней, поэтому заражение проходит быстрее.

Проникновение инфекции происходит через все части растения и стадии развития: клубни, корневую систему, листья и зараженные семена.

Какие условия способствуют развитию фитофторы

В былые времена – примерно до середины прошлого столетия, фитофтора была более требовательна к условиям, для оптимального развития ей требовалось от 10 до 20°С, и не размножалась половым путем – возбудитель сохранялся в виде мицелия внутри клубней картофеля и распространялся с зараженным посадочным материалом.

Однако примерно с 1970 годов учеными было выявлено новое поколение фитофторы — в результате генетических рекомбинаций образовались популяции, способные к половому размножению. Они образуют ооспоры (покоящаяся стадия), способные перезимовывать в почве.

Эта новая фитофтора значительно страшнее – менее зависима от температуры и увлажнения. Если раньше признаки фитофторы появлялись на картофеле только к июлю или августу, то в настоящее время их можно обнаружить в самом начале лета. Патоген способен инфицировать пасленовые в диапазоне от 3 до 27°С, а период сохранения капельной жидкой влаги на листьях или клубнях с 7 часов сократился до 4-5-ти.

Приостановить развитие фитофторы помогает только жаркая и сухая погода.

Развитие фитофторы

Возбудитель фитофторы Phytophthora infestans — гетероталличный гриб, т. е. для образования половых органов необходимо слияние двух генетически изолированные популяций с разными типами спаривания. У фитофторы их две, обозначаются А1 и А2, при слиянии формируются женский и мужской половые органы (оогоний и антеридий).

Ранее считалось, что наличие обоих типов фитофторы характерно только для Западной Европы, однако авторитетные источники рисуют другую картину: современные популяции возбудителя, встречающиеся на территории РФ, отличаются разнообразием. В европейской части России находятся популяции обоих типов А1 и А2. В азиатской части России преимущественно А1 тип, в регионах ближе к Китаю – только А2 (а). Поэтому рядовому садоводу и огороднику есть чем озаботиться.

Цикл развития фитофторы

Конечно, не во всех регионах России существует фитофтора способная к половому размножению. Так, по последним данным институтов фитопатологии, в большинстве регионов Сибири отмечен лишь А1 тип (а). Но некоторые ученые в самых современных исследованиях (2010-2012) делают заключение, что в ряде районов России ооспоры, образующиеся в результате скрещивания штаммов противоположных типов спаривания, перезимовывают в почве и являются причиной развития фитофтороза в следующем вегетационном сезоне (Кузнецова Мария Алексеевна, ВНИИ фитопатологии Московская обл.) (b).

Отличить причину развития фитофтороза на томатах или картофеле по путям инфицирования – попала ли она с семенным материалом или из почвы с ооспорами, невозможно ни по каким признакам. Не являются показателем ни сроки появления болезни, ни места поражения.

Печально то, что выведение новых сортов томатов или картофеля, устойчивых к фитофторозу, лишь немного задерживает начало поражения и замедляет скорость развития болезни. И понятие устойчивости часто касается только надземной части, если по томатам урожай на виду, то с картофелем сложнее – клубни более восприимчивы, и выкапывая осенью картошку, при зеленой ботве, обнаруживаешь, что урожай погиб.

Читать также  Рейтинг недорогих мультиварок 2018

Пока селекционеры борются, создавая устойчивые сорта пасленовых, эволюция тоже не стоит на месте, и в результате мутации местных штаммов фитофторы или ввоза зараженного семенного материала (например, с Мексики) распространяются все более агрессивных штаммы Phytophthora infestans. Они пробивают все границы устойчивости у ранее невосприимчивых видов.

Ооспоры фитофторы очень жизнеспособны во внешней среде, например, известно, что в климатических условиях Нидерланд они остаются жизнеспособными 3-4 года (в зависимости от типа почв), и даже способны пережить зиму в более суровых условиях Финляндии.

Видео простого способа защиты томатов от фитофторы

Но все-таки есть в бочке дегтя и ложка меда: в отличие от зооспорангиев, ооспоры образуются внутри тканей растений и предположительно приобретают свою вредоносность (готовность прорастать) только после сгнивания окружающих тканей (ботвы или клубней). Это значит, что чем быстрее обнаружить болезнь и уничтожить (сжечь) пораженные растения, тем лучше. Если участок нельзя полностью стопроцентно избавить от заразы, то значительно снизить обсемененность фитопатогеном можно.

Борьба с фитофторой

Препараты от фитофторы

Вот примерный арсенал средств, чем опрыскивать томаты от фитофторы:

  • Алирин-Б — биологический препарат против болезней растений, содержит бактерии Bacillus subtilis. Норма расхода от фитофторы: 2 таблетки на 10 л воды при поливе растений, и 2 таблетки на 1 л воды при опрыскивании. Повторная обработка через 5-7 дней, всего до 3х обработок.
  • Гамаир — биологический препарат против фитофтороза, расход препарата — 1 таблетка на 5 л воды, при поливе, и 2 таблетки на 1 л воды при опрыскивании. Обработки повторяют каждые 7 дней, трижды.
  • Оксихом (хлорокись меди + оксадиксил) – это контактно-системный фунгицид против фитофтороза. Разводить 1 пакет (4 г) на 2 литра воды. Растения опрыскиваются по необходимости до трех раз с интервалом в 10-14 дней.
  • Ордан – (хлорокись меди + цимоксанил) – в виде смачивающего порошка. Опрыскивают дважды с интервалом 7-14 дней, из расчета 25 г на 5 л воды.
  • Ридомил Голд (манкоцеб + мефеноксам) — комбинированный фунгицид от фитофторы, очень эффективное средство, для личных хозяйств выпускается в пакетиках по 10 г. Нужно развести 1 пакетик (10 г) на 2 л воды. Этого хватит на обработку 40 кв. м. посадок томатов. Первый раз опрыскивать в период, когда ботва у кустов смыкается на грядках, второй раз через 10-14 дней.
  • Фитоспорин-М — биофунгицид в виде пасты темно-коричневого цвета, жидкости или порошка. В садоводстве используют либо порошок, либо пасту. Для опрыскивания разводить 10 г порошка на 5 л воды, пасту 3 чайные ложки концентрата на 10 л воды, подробнее о Фитоспорине.

В промышленных масштабах (фермерских хозяйствах) используют более мощные фунгициды, например, Браво, Квадрис – все они имеют 2 класс опасности, выпускаются только в канистрах (цена за канистру от 2000 до 6000 рублей) и запрещены к применению в личных хозяйствах.

Обработка от фитофторы

Примерная схема лечения фитофторы начинается с профилактики, перед высадкой рассады в грунт. Разведите оксихом (или медный купорос) по инструкции и пролейте посадочные лунки.

В фазу массового цветения (примерно в конце июня, в двадцатых числах) проведите первую обработку томатов средством Ридомил Голд (или медьсодержащими), тщательно опрыскивая листья. Затем через две недели (когда плоды уже завязались, но ещё зелёные) проведите повторное опрыскивание. В последующем активно зреет урожай, и применять химию для лечения нельзя – она накапливается в плодах. Поэтому если все же появляется фитофтора, в августе можно опрыскивать раза два фитоспорином.

Помните, что когда на плодах появляются пятна, это уже не начало болезни, а её бурное развития и принимать любые меры поздно! Биопрепараты несколько слабее, чем химические, но более безопасны.

(а) С. Еланский, А. Смирнова, Ю. в. Дьяков, А. Долгова, А. Филиппов, Б. и. Козловский, И. Козловская, П. Руссо, К. Смарт, У. Фрай Генотипической анализ российских изолятов Фитофторы infestans из Подмосковья, Сибири и Дальнего Востока//журн Фитопатологии, 2001, 149 (10), стр. 605. -611

Автор записи: sisadmin

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *