Межвидовые различия в зависимости фотосинтеза от содержания азота: закономерности, физиологические причины и экологическое значение

Зависимость фотосинтеза от содержания азота существенно различается у разных видов. Фотосинтетическую способность в расчёте на единицу содержания азота в листе называют эффективностью использования азота при фотосинтезе (PNUE); этот показатель считают важной характеристикой листа, позволяющей описывать виды с точки зрения экономического спектра листа, физиологии и жизненных стратегий. В этом обзоре рассматриваются (1) связь PNUE с экологией видов, (2) физиологические причины межвидовых различий PNUE и (3) их экологические последствия. Виды с высокой PNUE, как правило, быстро растут и обитают в нарушенных или высокопродуктивных местообитаниях, тогда как виды с низкой PNUE встречаются в стрессовых или малопродуктивных условиях. PNUE — важная характеристика листа, коррелирующая с другими его признаками, такими как удельная масса листа на единицу площади (LMA) и продолжительность жизни листа, независимо от жизненной формы, филогенетического родства и биома. Межвидовые различия обусловлены множеством факторов. В частности, важны распределение азота внутри листа и мезофильная проводимость, обеспечивающая диффузию CO₂. Для формирования прочных листьев растениям необходимо затрачивать больше биомассы и азота на утолщение клеточных стенок, что снижает мезофильную проводимость и долю азота, направляемую на фотосинтетический аппарат. Распределение биомассы и азота на формирование клеточных стенок может объяснять отрицательную связь между PNUE и LMA. Поскольку растения не могут одновременно максимизировать PNUE и прочность листьев, между фотосинтезом и долговечностью существует компромисс, благодаря которому на Земле сосуществуют виды с разнообразными характеристиками листьев.