Опыт по опровержению теории питания растений

[Валерий Каревский]

Даю третью часть статьи, выложенную в нашей теме Владимиром Александровичем.
"Подобное высокое обогащение древесных тканей,далеко находящихся от точки вливания 13С,наблюдалось для одних и тех же видов в эксперименте цельного дерева в поле (Bloemen и др., 2013) .Однако,у целых деревьев большая часть атомов 13С диффундирует в атмосферу (до 94%;. Bloemen и др, 2013), чем в этом исследовании (до 55%), вероятно, из-за длительной транспортировки от точки вливания к этим более удаленным тканям.Лишь некоторые изотопные исследования на отделенных листьях (Stringer и Kimmerer, 1993) и ветвях (McGuire и др., 2009) сообщили о пропорции усвоения внутри- транспортируемого СО2 по отношению к усвоению атмосферного СО2. McGuire и др. (2009) подсчитали, что ассимиляции внутренней СО2 составляет в среднем 6% от атмосферного поглощения в ветвях, в то время как Стрингер и Kimmerer (1993) подсчитали в листьях ввод СО2 через поток транспирации может составлять 2,2% от атмосферного поглощения. Мы заметили, что более высокая скорость транспирации и высокая концентрация [CO2] в пасоке одинаково увеличивают вклад ксилемой-транспортируемой CO2 в прирост углерода в ветвях. Есть и другие факторы, не рассматриваемые в данном исследовании, что могут увеличить соотношение внутренней по сравнению с атмосферной ассимиляции СО2 (McGuire и др., 2009). Например, ветви, используемые в данном эксперименте,имели соотношение не-листовой массы к массе листьев менее 1, в то время как, по существу, большее соотношение не-листовой массы к листовой массе можно ожидать для ветвей других видов или для матерых деревьев. Кроме того, есть виды с более высоким содержанием хлорофилла в стволах, чем P. осокорь, которые могут потенциально усваивать больше ксилемой-транспортируемой СО2, чем наблюдаемое в этом исследовании (например, ясень обыкновенный и дуб черешчатый Pfanz и др., 2002). И, наконец, наши оценки внутренней ассимиляции СО2 относительно атмосферного поглощения,основанные на 13-С метках, не учитывают ассимиляции местной «дыхательной» СО2, которая состоит почти полностью из 12CO2. Эти факторы могут потенциально увеличить важность освоения внутреннего СО2 в древесных тканях; Тем не менее, наши результаты показывают, что общее количество ксилемой-транспортируемой CO2, которое было ассимилировано, было мало по сравнению с поглощением атмосферного СО2." А теперь комментарии.
Высокое обогащение древесных тканей радиоактивными метками 13С в эксперименте цельного дерева в поле, при котором большая часть 13С диффундирует в атмосферу (до 94% в одном исследовании, и до 55% - в другом), объясняется в первом случае более длительной транспортировкой радиоактивного газа от точки вливания. Это опять сходится с эрлифтным накапливанием газа в ксилеме в концах ветвей и медленным стравливанием его в атмосферу через паренхиму черешков листьев и чечевичные устьица.
Также приводятся изотопные исследования на отделённых листьях и ветвях, где даётся пропорция усвоения внутри-транспортируемого СО2 по отношению к усвоению атмосферного СО2. Ассимиляция внутренней СО2 к атмосферной составляет в ветвях в среднем 6% (Мак-Гир, 2009), а подсчёт в листьях ввода СО2 через поток транспирации составляет до 2,2% от атмосферного поглощения (Стрингер, Киммер, 1993).
Исследователи отметили, что более высокая скорость транспирации и высокая концентрация СО2 в пасоке, одинаково увеличивают вклад ксилемой-транспортируемой СО2 в прирост меток углерода в ветвях. Также ими отмечается, что существуют и другие факторы, увеличивающие соотношение внутренней ассимиляции СО2 по сравнению с атмосферной, которые не рассматриваются в данном исследовании (Мак-Гир и др., 2009). Это может быть при большем соотношении не листовой массы к листовой для ветвей других видов деревьев, или деревьев с более высоким содержанием хлорофилла в стволах (и ветках), чем Р. осокорь в опыте, которые потенциально усваивают больше ксилемой-транспортируемой СО2 в исследованиях. Такими деревьями являются ясень обыкновенный и дуб черешчатый (Пфанц и др., 2002).
Исследователи также признаются, что оценки внутренней ассимиляции СО2 относительно атмосферной, основанные на 13С метках, не учитывают местную дыхательную СО2, которая состоит из 12СО2, которая может увеличить усвоение внутреннего СО2 в древесных тканях. Тем не менее, результаты исследований показывают, что ассимиляция ксилемой-транспортируемой СО2 мало по сравнению с поглощением атмосферного СО2.

[Филиппов Олег]

уравнение процесса продукции

1 300 000 кал лучистой энергии + 106 СО2 + 90 Н2О + 16 NO3 + 1 PO4 + минеральные элементы = 13 000 кал потенциальной энергии, заключенной, в 3258 г протоплазмы ( 106 С, 180 Н, 46 О, 16 N, 1 P, 815 г зольных веществ ) + 154 О2 + 1 287 000 кал рассеянной тепловой энергии ( 99%).

[Кузьмич В]

Это опять сходится с эрлифтным накапливанием газа в ксилеме в концах ветвей и медленным стравливанием его в атмосферу через паренхиму черешков листьев и чечевичные устьица.

Воздушных пробок ( разрыва водяного столба) в конце ветвей быть не может, иначе ветви засохнут.Олег и Евгений ссылки приводили.

Тем не менее, результаты исследований показывают, что ассимиляция ксилемой-транспортируемой СО2 мало по сравнению с поглощением атмсфероного СО2.

На этом тему бы и завершить.

[wldmir]

Выводы, рекомендации и список местных авторов

... Наберитесь терпения. После обсуждения, подчеркиваю, очень серьезного научного вопроса, будет его практическое использование. .

Жду... и все ждут. А тема разрастается и разрастается ...Запатентовать можно....например, скалку из титана: легкая, крепкая....можно сказать вечная. Только все, как-то по-старинке, деревянными пользуются. Заметь, успешно

..., я уже сама тут запуталась у вас в теме.. что,куда, откуда...

Сам иногда повышал процент посещемости темы, а кто и читал, и вникал...и вдруг завершить...

P.S.
"Она с детства усвоила, что природа не терпит пустоты. Стоило только выкопать ямку в песке на речном берегу, как она тут же заполнится водой, натянутый гамак - братом, а вскопанная грядка быстро зарастает сорняками. Кончаются деньги, зато проблемы сыплются как из рога изобилия."

[dmitr]

Исследователи также признаются, что оценки внутренней ассимиляции СО2 относительно атмосферной, основанные на 13С метках, не учитывают местную дыхательную СО2, которая состоит из 12СО2, которая может увеличить усвоение внутреннего СО2 в древесных тканях. Тем не менее, результаты исследований показывают, что ассимиляция ксилемой-транспортируемой СО2 мало по сравнению с поглощением атмосферного СО2.

Так у этих исследователей и содержание СО2 в почве - неизменная константа .
Прежде чем утверждать о том , что основное усвоение СО2 - листовое , пусть сначала законы диффузии газов почитают и сделают соответствующие расчёты, как сделали многие в данной теме , а потом уже делают подобные безосновательные заявления.

уравнение процесса продукции

1 300 000 кал лучистой энергии + 106 СО2 + 90 Н2О + 16 NO3 + 1 PO4 + минеральные элементы = 13 000 кал потенциальной энергии, заключенной, в 3258 г протоплазмы ( 106 С, 180 Н, 46 О, 16 N, 1 P, 815 г зольных веществ ) + 154 О2 + 1 287 000 кал рассеянной тепловой энергии ( 99%).

Что то Олег не догнал - это ты к чему?

Добавлено спустя 27 минут 28 секунд:
Пока Сергей видимо не находит времени на завершение изложения своего опыта , и у нас есть время , продолжим рассуждения по поводу теории эрлифта.
Итак в последнем сообщении я остановился на том , что как бы процесс не называли , в основе подъёма воды применительно к насыщению воды газом должна лежать разница в плотности воды. Причём нужно либо две трубы , либо трубу и внешнюю воду , чтобы чистая вода в одной трубе могла продавить газовую эмульсию в другой трубе вверх.
Поэтому само по себе насыщение пузырьками газа жидкости в основании изолированной трубы не приведёт ни к какому подъёму воды (если конечно газ не пойдёт одним пузырём в ширину всей трубы ) , а будет лишь наблюдать процесс перемещения пузырьков вверх .
В связи с этим был бы интересен вариант , как я уже писал ранее , когда пасока в ксилеме , насыщенная СО2 поднималась бы за счёт "продавливания" её жидкостью флоэмы , очищенной от газа и потому более тяжёлой. Однако , тут возникает вопрос в соотношении объёмов ксилемы и флоэмы , и принципиальной возможности жидкости флоэмы продавить эмульсию в ксилеме.
Возможна также ситуация , когда разные сосуды ксилемы будут насыщаться СО2 не равномерно , в этом случае также возникнет разность плотности жидкости и процесс эрлифта.

Есть и другой вариант использования факта насыщения ксилемы СО2 . Все помнят , как здесь в теме возникал вопрос, о том перемещается ли СО2 по пасоке с "чудовищной скоростью". Некоторые авторы писали , что ничто не может перемещаться в пасоке быстрее ее тока.
Однако очевидно , что пузырьки СО2 , растворённые в пасоке ксилемы , поднимутся вверх за счёт силы гравитации намного быстрее чем движется сама пасока. Для того , чтобы в этом убедиться , достаточно просто понаблюдать как быстро поднимаются вверх пузырьки газа, образовавшиеся к примеру на дне водоёма. Вот Вам и чудовищная скорость !
Получается , что СО2 в данном случае поднимается по пасоке намного быстрее её движения , как на скоростном лифте . Как и было сказано в статье про Курсанова.
Однако , данный процесс эрлифтом я бы называть не стал , так как на давление и движение самой пасоки данный процесс никакого влияние не оказывает.
Следовательно , при таком подходе данной теорией можно объяснить ускоренное перемещение СО2 по пасоке , но нельзя объяснять само поднятие пасоки вверх.

[Валерий Каревский]

И, наконец, последняя четвёртая часть статьи.
"Предыдущие исследования описывают потенциальные выгоды внутренней ассимиляции СО2 от перспективы использования воды. В то время как листья открывают свои устьица для ассимиляции СО2, растения тем самым подвержены влиянию окружающей сухой атмосферы, СО2 для внутренней ассимиляции поставляется эндогенно при дыхании, что позволяет избежать чрезмерной потери воды (Pfanz и др., 2002; Aschan и Pfanz, 2003) . Наши результаты показали, что при высокой скорости транспирации, усвоение ксилемой-транспортируемой СО2 имеет большую величину по сравнению с низким уровнем транспирации. Таким образом, мы полагаем, что усвоение ксилемой-транспортируемой СО2 древесными тканями и тканями листьев сильно зависит от транспирации, которая непосредственно связана с устьичной проводимостью. После определенного порога, устьичная проводимость уменьшается экспоненциально с увеличением сухости воздуха (Massman и Kaufmann, 1991; McCaughey и Iacobelli, 1994; Монтит., 1995; Орен и др, 1999), что понижает усвоение атмосферного СО2 (Орен и др. 1999). В то же время, транспирация будет продолжать расти до некоторого уровня плато, когда сухость воздуха увеличивается до определенного уровня (Jarvis, 1980;. Патаки и др, 2000) .Следовательно, поскольку дефицит водяных паров увеличивается, усвоение атмосферного СО2 снижается, зато ксилемой-транспортируемая "дыхательная" CO2 будет увеличиваться, предполагая, что в этих условиях, вклад внутренней фиксации в общий бюджет углерода может стать более важным. Кроме того, в периоды высокого дефицита водяных паров или низкой доступности почвенной воды, ассимиляции СО2 ксилемой также может играть определенную роль в поддержании водного баланса в стволах и ветвях вследствие светом-индуцированного восстановления эмболизированных сосудов ксилемы (Schmitz и др., 2012), тем самым снижая водяной стресс и закрытие устьиц.
Наши результаты показали, что на усвоение ксилемой-транспортируемой СО2 влияет как скорость транспирации,так и концентрация в ксилеме [CO2], которая зависит от дыхания. Таким образом, вклад и важность внутренней ассимиляции СО2 к общему коэффициенту прироста углерода в растениях, вероятно, изменится с изменением факторов, определяющих темпы транспирации, дыхания,и фотосинтеза." Даю свои комментарии.
Исследователи показывают выгодность внутренней ассимиляции СО2 в засуху. Когда листья открывают устьица для ассимиляции СО2 в жару, то растения чрезмерно теряют влагу на транспирацию. Эндогенная поставка СО2 при дыхании для внутренней ассимиляции, позволяет избежать чрезмерной потери воды. Точно так же поставка эрлифтного СО2 не останавливает фотосинтетические процессы даже с прекращением устьичной проводимости СО2 в листьях из-за жары.
Результаты исследований показали, что при высокой скорости транспирации, усвоение ксилемой-транспортируемой СО2, имеет большую величину, чем при низком уровне транспирации. После определённой величины сухости воздуха из-за жары, устьичная проводимость уменьшается экспоненциально, то есть стремительно, что сильно понижает усвоение атмосферного СО2. В это же время транспирация растёт с увеличением сухости воздуха до некоторого постоянного уровня.
Исходя из этого, при увеличении дефицита водяных паров, усвоение атмосферного СО2 снижается с одновременным увеличением ксилемой-транспортируемой "дыхательной" и эрлифтной СО2, при этом вклад внутренней фиксации СО2 в общий баланс ассимилируемого углерода, может стать более главным, относительно воздушно-листового.
Также исследователи отмечают, что в периоды воздушной и почвенной засухи с их дефицитом паров воды и малой доступности почвенной влаги, ассимиляция ксилемной СО2, может сыграть решающую роль в поддержании водного баланса в стволах и ветвях вследствие светом-индуцированного восстановления эмболированных сосудов ксилемы, снижая водяной дефицит и закрытие устьиц.
Результаты исследований показывают, что усвоение ксилемой-транспортируемой СО2, зависит как от скорости транспирации, так и от концентрации СО2 в ксилеме, зависящей от дыхания и, с полным основанием можно добавить, от эрлифтного поступления углекислоты.
Таким образом, изменение факторов темпа транспирации, дыхания и фотосинтеза, ведёт к возрастанию важности внутренней ассимиляции СО2 в общем коэффициенте прирастания углерода в растительных организмах.

[Филиппов Олег]

Когда листья открывают устьица для ассимиляции СО2 в жару, то растения чрезмерно теряют влагу на транспирацию.

Валерий, как вы думаете,зачем растению транспирация.Сидело бы оно себе в какой нибудь луже и по тихому впитывала в себя воду,глотала бы углекислоту с кислородом.А нет,вышло на сушу,завела себе корни и что то в почве ИЩЕТ....
Зачем эта вся головная боль ему.....Как вы думаете.....пока не ответите на этот вопрос, всю вашу концепцию можно смело отправлять в мусорное ведро.

Добавлено спустя 25 минут 20 секунд:

уравнение процесса продукции

1 300 000 кал лучистой энергии + 106 СО2 + 90 Н2О + 16 NO3 + 1 PO4 + минеральные элементы = 13 000 кал потенциальной энергии, заключенной, в 3258 г протоплазмы ( 106 С, 180 Н, 46 О, 16 N, 1 P, 815 г зольных веществ ) + 154 О2 + 1 287 000 кал рассеянной тепловой энергии ( 99%).

Что то Олег не догнал - это ты к чему?

Дмитрий,это чтобы вас с Каревским вернуть к действительности.Все процессы в растении идут с затратой энергии.....у вас же эрлифт работает сам по себе.Такого не может быть ....

[Сергей П.]

Валерий, как вы думаете,зачем растению транспирация.Сидело бы оно себе в какой нибудь луже и по тихому впитывала в себя воду,глотала бы углекислоту с кислородом.А нет,вышло на сушу,завела себе корни и что то в почве ИЩЕТ....
Зачем эта вся головная боль ему.....Как вы думаете.....пока не ответите на этот вопрос, всю вашу концепцию можно смело отправлять в мусорное ведро.

В мусорное ведро можно смело отправлять концепцию К.А.Тимирязева.

Оффтопик: открыть

При всем моем к нему уважении, хочу заметить, что, вероятно, не все могут отделять личность от взглядов и мнения этой личности; предвижу нападки на меня в силу непонимания этого странного противоречия: Александр Македонский герой, но зачем же стулья ломать?

Вот эта-то расхожая вода, только проходящая через растение, и составляет источник всех бед для растения и стоящего в зависимости от него человека. Естественно возникает вопрос: нуждается ли, строго говоря, растение в этой воде, которую оно тут же отдаёт воздуху? Это явление — испарение воды, — представляет ли оно необходимое физиологическое жизненное отправление, или только неизбежное физическое зло, бороться с которым приходится растению и человеку? Ответить на этот вопрос уже далеко не так легко.

Далее К.А.Тимирязев сделает ошибочный вывод так непосредственно касающийся каждого земледельца: растения испаряют воду для того, что бы получить порцию углекислоты из воздуха. Зачем же растению транспирация? Вероятно, слишком простое объяснение устраивало далеко не всех. Растения испаряют воду только по тому, что это неизбежное зло: нужно выводить из листа молекулу кислорода.

Дмитрий,это чтобы вас с Каревским вернуть к действительности.Все процессы в растении идут с затратой энергии.....у вас же эрлифт работает сам по себе.Такого не может быть ....

КПД фотосинтеза в Подмосковье 2%. Увеличим его с помощью рыхлого грунта, мощной корневой системы, биогумуса как источника корневого углеродного питания, червей и полезных ризосферных организмов до 4-5% - вот и источник энергии. Работает или не работает эрлифт? Для практической агрономии имеет ли это значение? Олег, почитай А.Л.Курсанова "Ученый и аудитория". Там есть ответ на твой вопрос: ученые этого не знают. Есть теории, гипотезы, но ясности нет. Теория В.И.Каревского достойна к рассмотрению как чисто научный вопрос. По сей неумалимой причине не стоит копья ломать на форуме практиков.

Исследователи показывают выгодность внутренней ассимиляции СО2 в засуху. Когда листья открывают устьица для ассимиляции СО2 в жару, то растения чрезмерно теряют влагу на транспирацию. Эндогенная поставка СО2 при дыхании для внутренней ассимиляции, позволяет избежать чрезмерной потери воды. Точно так же поставка эрлифтного СО2 не останавливает фотосинтетические процессы даже с прекращением устьичной проводимости СО2 в листьях из-за жары.

Вот и прекрасно! Нас всех можно поздравить с подтверждением паро-воздушной теории листового углеродного питания растений из исследований зарубежных авторов. Наш великий русский огородник Е.А.Грачев умело использовал этот принцип для небывалых урожаев в суровом климате северной столицы. А наш замечательный ученый академик А.Л.Курсанов доказал, что атом углерода поступает с огромной скоростью из корней в листья намного быстрее скорости пасоки. Как нас это касается? Да очень просто! Поддерживайте влажность воздуха в самом начале вегетации растений. Например, в условиях засушливого климата на каштановых почвах в виноградниках для хорошего старта лозы нужно придумать способ увлажнения воздуха без огромной траты воды. Это даст возможность вызревать поздним сортам, так как скорость усвоения углерода повысится.
Если же весной во время распускания почек пролить корни раствором аэрированного биогумуса, то можно сильно сэкономить расход влаги за счет активизации почвенной биоты (сильное снижение транспирации!!!!!!!!!!!!!!!!!!). Так же хорошо при посадке новой лозы класть под корень "УГЛЕРОДНУЮ ТАБЛЕТКУ" (термин мой) в виде смеси биогумуса и разрыхляющего материала (агроперлит, дробленный керамзит, крошку красного кирпича, крупный речной песок, щебень).

ЗЫ. Интернет виснет. Продолжение эксперимента в лучшем случае завтра.

[Fatter]

исследователи отмечают, что в периоды воздушной и почвенной засухи с их дефицитом паров воды и малой доступности почвенной влаги, ассимиляция ксилемной СО2, может сыграть решающую роль в поддержании водного баланса

Валерий, те условия, которые вы показываете, называются –температурный стресс. При этом ни о каком урожае не может быть и речи. Это балансирование растений на грани выживания. Какой может быть «водный баланс» если растениям на построение единицы сухого вещества нужно воды в сотни раз больше?
Это с одной стороны, с другой-авторы вашей статьи всё же показали свою неосведомленность в вопросах физиологии растений. Они не знают что все процессы происходящие в растениях очень сложно регулируются. В том числе и водный баланс. Посмотрите на примере гормонов

Известно, что гормоны могут регулировать как устьичную, так и гидравлическую проводимость (Mansfield, McAinsch, 1995).

То есть СО2 здесь не при чем

Таким образом, мы показали, что распределение АБК между побегом и корнем выступает в роли триггера, за счет которого происходит переключение регуляции водного баланса с одного на другой альтернативный механизм. Первый заключается в закрытии устьиц под влиянием накопления АБК в листьях, второй - в возрастании гидравлической проводимости за счет накопления АБК в корнях, где находится участок с наиболее высоким сопротивлением движению воды , 2000). Возрастание гидравлической проводимости под влиянием накопления АБК в корнях обеспечивает увеличение притока воды из корней в соответствии с возрастанием транспирации при повышении температуры. При этом сбалансированность притока воды и ее испарения позволяет устьицам оставаться открытыми, что обеспечивает газообмен и фотосинтез.

Ссылка
А почему же СО2 здесь не играет никакой роли? Дело в том, что его в ксилеме ничтожно малое количество. Ученые давно установили , что таким образом потребляется не более 4%.
Поэтому вы справедливо указали в предыдущем сообщении

Тем не менее, результаты исследований показывают, что ассимиляция ксилемой-транспортируемой СО2 мало по сравнению с поглощением атмосферного СО2.

[Кузьмич В]

Вот и прекрасно! Нас всех можно поздравить с подтверждением паро-воздушной теории листового углеродного питания растений из исследований зарубежных авторов. Как нас это касается? Да очень просто! Поддерживайте влажность воздуха в самом начале вегетации растений. Например, в условиях засушливого климата на каштановых почвах в виноградниках для хорошего старта лозы нужно придумать способ увлажнения воздуха без огромной траты воды. Это даст возможность вызревать поздним сортам, так как скорость усвоения углерода повысится. .

Не все так просто.

В условиях водной культуры, т.е. высокой доступности воды для корней, уменьшение влажности воздуха вызывало у одних растений снижение устьичной проводимости, а других, ее увеличение. Кроме того, реакция растений менялась в зависимости от температуры воздуха.

Вероятно, паро-воздушная теория не панацея. Можно потратить много труда зря.

Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что для оценки засухоустойчивости растений по их устьичной реакции необходимо учитывать условия, в которых произрастают растения: температуру, влажность воздуха и уровень водного потенциала питательного раствора, а также их изменение в процессе эксперимента. При этом условия, которые позволяют оценить засухоустойчивость растений одних видов, могут не соответствовать условиям для оценки растений других видов. Тем не менее, полученные нами результаты свидетельствуют о том, что, подобрав подходящие для данного вида условия, можно прогнозировать засухоустойчивость растений по их устьичной реакции на дефицит воды.

http://www.dissercat.com/content/reguly ... iya-defits