Loading article…
| 外観イメージ | |
|---|---|
 異なる窒素レベルにおける三七植物の光と CO2 曲線。補償点は光合成速度がゼロになる点です。 |
光補償点( I c ) は、光合成速度が細胞呼吸速度と正確に一致する光曲線上の光強度です。この時点で、光合成経路によるCO 2の摂取は呼吸による二酸化炭素の放出に等しく、呼吸によるO 2の摂取は光合成による酸素の放出に等しくなります。補償点の概念は一般に他の光合成変数にも適用できますが、最も重要なのは CO 2濃度、つまりCO 2補償点(Γ) です。日中の光強度が低く、正味のガス交換がゼロになる時間間隔を補償点と呼びます。
同化の観点から言えば、補償点では、正味の二酸化炭素同化はゼロです。葉は光呼吸と細胞呼吸によってCO 2を放出しますが、CO 2は光合成によっても炭水化物に変換されます。したがって、同化はこれらのプロセスの速度の差です。特定のCO 2分圧（ 1980年の大気では0.343 hPa [1] ）では、CO 2の正味同化がゼロになる照射があります。たとえば、早朝と夕方遅くには、光合成活動が減少し、呼吸が増加するため、光補償点I cに達する可能性があります。CO 2の濃度も光合成と光呼吸の速度に影響します。CO 2濃度が高いと光合成が促進され、CO 2濃度が低いと光呼吸が促進されるため、特定の照射に対してCO 2補償点Γが生成されます。[2]
光補正ポイント
上で定義したように、光補償点I cは、正味の炭素同化が起こらないときです。この時点では、生物はバイオマスを消費も構築もしていません。この時点では、正味のガス交換もゼロです。
I c は、早朝と夕方に到達できる実用的な値です。呼吸は光に対して比較的一定ですが、光合成は太陽光の強度に依存します。
深さ
特定の深さでの光のレベルが一日の大半にわたってほぼ一定である 水生植物の場合、補償点は、水中に浸透する光が同じバランスのとれた効果を生み出す深さです。
CO の2補償ポイント
CO 2補償点 (Γ) は、光合成速度が呼吸速度と正確に一致するCO 2濃度です。C 3植物と C 4植物では Γ に大きな違いがあります。陸上では、C 3植物の Γ の典型的な値は 40～100 μmol/mol の範囲ですが、C 4植物では 3～10 μmol/mol と低くなります。C2光合成などのCCMが弱い植物では、25 μmol/mol の中間値を示すことがあります。[3] : 463
μmol/mol 単位は、パスカルでのCO 2の分圧として表すこともできます。大気条件では、1μmol/mol = 1 ppm ≈ 0.1 Pa です。光合成のモデル化では、ミトコンドリア呼吸がない場合のCO 2補償点、つまりRubiscoの生化学的 CO 2補償点であるCO 2光補償点(Γ*) がより重要な変数です。これは、葉全体の同位体ガス交換によって測定されるか、補正を加えた C* の中間「見かけの」値を使用して Laisk 法で推定されます。[4] C* は、炭素再固定、つまり光呼吸産物からの炭素固定がない場合の Γ* に近似します。C 4植物では、両方の値が C 3植物よりも低くなります。再固定によって機能する C2 植物では、C* のみが大幅に低くなります。[5]
空気中の CO 2濃度を日常的に変更することはまだ一般的ではないため、濃度ポイントは主にモデル化と外挿から導き出された理論的なものですが、これらのアプリケーションでは十分に機能します。Γ と Γ* は両方とも、Rubisco の副反応により酸素分圧 ( p (O 2 )) と直線関係にあります。呼吸速度は温度に依存するため、Γ は温度とも関係があります。また、Rubisco の電子受容体であるRuBP (リブロース-1,5-ビスリン酸) を生成するには光が必要であるため、Γ は照射とも関係があります。通常の照射では、RuBP はほぼ常に十分ですが、照射量が少ない場合は、RuBP が不足して光合成活性が低下し、Γ に影響します。[2]
海洋環境
呼吸は水柱全体で植物と動物の両方によって行われ、その結果、有機物が破壊または使用されますが、光合成は光、栄養素、およびCO 2が存在する場合にのみ光合成藻類によって行われます。[6]よく混合された水柱ではプランクトンが均等に分布していますが、純生産は補償深度より上でのみ発生します。補償深度より下では、有機物の純損失があります。損失が純生産を超える場合、光合成生物の総数は増加できません。[6] [7]
海洋における植物プランクトンの光合成と呼吸の間の補償深度は、表面の照度、水の透明度、存在するプランクトンの生物学的特徴、温度などのいくつかの要因に依存しているに違いありません。[7]補償点は、海岸に近づくにつれて表面近くにありました。 [7 ]複数の光合成種の補償点を調べた研究によると、バルト海では冬季に補償深度が低くなります。[8]補償深度では、可視スペクトルの青い部分、455〜495ナノメートルの光が支配的です。
補償点の概念に関する懸念は、植物プランクトンが24時間（補償深度が測定される時間枠）を通して一定の深度に留まると仮定しているが、植物プランクトンは等密度線によって数十メートル移動させられるという置換を経験する点である。[9]
参照
参考文献
- ^ ESRL / マウナロア CO 2年平均データ、[1]、[2]
- ^ ab Farquhar, GD; et al. (1982). 「環境条件に対する光合成反応のモデリング」。Lange, OL; et al. (eds.).生理的植物生態学 II. 水関係と炭素同化。ニューヨーク: Springer-Verlag。pp. 556–558。
- ^ノーベル、パーク S.（2020）。「8つの葉とフラックス」。物理化学および環境植物生理学。pp.409–488。doi ：10.1016 / B978-0-12-819146-0.00008-0。ISBN 9780128191460. S2CID 243028576。
- ^ Walker, BJ; Cousins, AB (2013年4月). 「CO2補償点の測定における温度の影響：Laisk法とO2交換法の相違点」Journal of Experimental Botany . 64 (7): 1893–905. doi : 10.1093/jxb/ert058 . PMC 3638825 . PMID 23630324.
- ^ Peixoto、Murilo M.;セージ、タミー L.ブッシュ、フロリアン A.パチェコ、ハリエルDN;モラエス、モーミー G.ポルテス、トマス A.アルメイダ、ロジェリオ A.グラシアーノ・リベイロ、ダルバ。セージ、ローワン F. (2021 年 6 月)。 「ササにおける C 3 光合成の効率の向上: 光呼吸した CO 2 の再固定の強化の考えられる結果」。GCB バイオエネルギー。13 (6): 941–954。土井：10.1111/gcbb.12819。
- ^ ab Sverdrup, HU (1953). 「植物プランクトンの春季開花の条件について」Journal du Conseil . 18 (3): 287–295. doi :10.1093/icesjms/18.3.287.
- ^ abc Gran, HH & Braarud, T. (1935). 「ファンディ湾とメイン湾の植物プランクトンの定量的研究（水文地質、化学、濁度の観察を含む）」カナダ生物学委員会誌。1 (5): 279–467. doi :10.1139/f35-012。
- ^ King, RJ & Schramm, W. (1976). 「光強度と季節変動に関連した底生海藻の光合成速度」海洋生物学. 37 (3): 215–222. doi :10.1007/bf00387606. S2CID 85197994.
- ^ Laws, EA; Letelier, RM & Karl, DM (2014). 「海洋における補償放射照度の推定: 無機炭素の非光合成的吸収を考慮することの重要性」.深海研究パート I: 海洋学研究論文. 93 : 35–40. Bibcode :2014DSRI...93...35L. doi :10.1016/j.dsr.2014.07.011.