Wpływ herbicydów na fotosyntezę

Chwasty mogą zmniejszyć plony, rywalizując o zasoby z roślinami uprawnymi. Ograniczenie chwastów na dużą skalę najlepiej osiągnąć poprzez stosowanie herbicydów. Herbicydy to grupa pestycydów, które kontrolują lub eliminują wzrost chwastów. Herbicydy mają wiele różnych sposobów działania, z których jednym jest hamowanie fotosyntezy – procesu niezbędnego do przetrwania roślin.

Herbicydy działają w celu zmniejszenia liczby szkodników chwastów za pomocą wielu mechanizmów, ale wszystkie służą do zakłócania wzrostu chwastów. Regulatory wzrostu zmniejszają podział i powiększanie komórek i są stosowane głównie do zabijania chwastów szerokolistnych (tj. przede wszystkim do ochrony upraw traw, takich jak kukurydza), zwykle poprzez stosowanie hormonów. Inhibitory pigmentu rozkładają chlorofil (barwnik, który nadaje roślinom ich zielony kolor), który jest niezbędny do zajścia fotosyntezy. Inhibitory wzrostu siewek działają poprzez hamowanie wzrostu roślin tuż po wykiełkowaniu, zakłócając wzrost korzeni lub pędów (tj. liści). Inne herbicydy działają poprzez hamowanie produkcji materiałów niezbędnych do wzrostu roślin (np. aminokwasów lub lipidów).

Fotosynteza to proces, w którym rośliny wykorzystują światło słoneczne, dwutlenek węgla i wodę do produkcji cukrów (dla enzymów i wzrostu) oraz tlenu. Proces fotosyntezy jest niezbędny do życia na Ziemi, ponieważ wytwarza tlen, który zwierzęta, w tym ludzie, potrzebują oddychania. Biochemicznie rzecz biorąc fotosynteza to dość skomplikowany proces, który zachodzi w komórkach roślinnych i wymaga wielu enzymów oraz transferu elektronów. Jeśli którykolwiek z tych systemów fotosyntezy zostanie z jakiegokolwiek powodu zakłócony, proces zostanie zatrzymany, a roślina umrze. Fotosynteza jest zatem celem grupy herbicydów znanych jako inhibitory fotosyntezy.

Fotosynteza jest napędzana głównie przez transfer elektronów z cząsteczek chlorofilu do otaczających cytochromów. Elektrony te przechodzą wzdłuż szeregu cytochromów w tak zwanym systemie transportu elektronów. Światło słoneczne aktywuje te elektrony, gdzie przechodzą wzdłuż innego łańcucha transportu elektronów i są ostatecznie wykorzystywane w reakcji wiązania węgla. Herbicydy hamujące fotosyntezę działają poprzez blokowanie przenoszenia elektronów. Bez transferu elektronów energia słoneczna nie może zostać przekształcona w energię wykorzystywaną przez rośliny do wytwarzania nowej tkanki i podtrzymywania życia.

Inhibitory fotosyntezy stosuje się głównie do zwalczania szerokolistnych szkodników chwastów. Oznacza to, że rośliny trawiaste, takie jak kukurydza, odnoszą największe korzyści z inhibitorów fotosyntezy.

Rośliny, które zostały wystawione na działanie herbicydów hamujących fotosyntezę, zaczną wydawać się żółte żyły i wokół krawędzi najstarszych liści, po których nastąpią podobne uszkodzenia u młodszych odchodzi. Na zaatakowanych liściach mogą również pojawić się żółte plamy.