Компенсационная точка
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( декабрь 2009 г. ) |
| Внешний образ | |
|---|---|
 Кривые освещенности и CO 2 для растений женьшеня при различных уровнях азота. Точки компенсации – это точки, в которых уровень фотосинтеза становится равным нулю. |
Точка световой компенсации ( I c ) – это интенсивность света на кривой блеска , при которой скорость фотосинтеза точно соответствует скорости клеточного дыхания . В этот момент поглощение CO 2 посредством фотосинтетических путей равно дыхательному выделению углекислого газа, а поглощение O 2 при дыхании равно фотосинтетическому выделению кислорода. Концепция точек компенсации в целом может быть применена к другим фотосинтетическим переменным, наиболее важной из которых является концентрация CO 2 – CO 2 точка компенсации (Γ). Интервал времени в дневное время, когда интенсивность света низкая, из-за чего чистый газообмен равна нулю, называется точкой компенсации.
С точки зрения ассимиляции, в точке компенсации чистая ассимиляция углекислого газа равна нулю. Листья выделяют CO 2 в результате фотодыхания и клеточного дыхания, но CO 2 также превращается в углеводы в результате фотосинтеза. Ассимиляция, следовательно, представляет собой разницу в скорости этих процессов. При данном парциальном давлении CO 2 (0,343 гПа в атмосфере 1980 г.) [1] ), существует облучение, при котором чистая ассимиляция СО 2 равна нулю. Например, ранним утром и поздним вечером точка световой компенсации I c может достигаться по мере снижения фотосинтетической активности и увеличения дыхания. Концентрация CO 2 также влияет на скорость фотосинтеза и фотодыхания. Более высокие концентрации CO 2 благоприятствуют фотосинтезу, тогда как низкие концентрации CO 2 способствуют фотодыханию, создавая точку компенсации CO 2 Γ для данного облучения. [2]
Точка компенсации света
[ редактировать ]Как определено выше, точка компенсации света Ic – это когда не происходит чистой ассимиляции углерода. На этом этапе организм не потребляет и не накапливает биомассу . Чистый газообмен в этот момент также равен нулю.
I c — это практическая ценность, которую можно достичь ранним утром и ранним вечером. Дыхание относительно постоянно относительно света, тогда как фотосинтез зависит от интенсивности солнечного света .
Глубина
[ редактировать ]Для водных растений, у которых уровень света на любой заданной глубине примерно постоянен в течение большей части дня, точкой компенсации является глубина, на которой свет, проникающий в воду, создает одинаковый сбалансированный эффект.
CO 2 Точка компенсации
[ редактировать ]Точка компенсации CO 2 (Γ) — это концентрация CO 2 , при которой скорость фотосинтеза точно соответствует скорости дыхания. существует значительная разница в Γ Между растениями С 3 и растениями С 4 : на суше типичное значение Γ у растения C 3 колеблется в пределах 40–100 мкмоль/моль, тогда как у растений C 4 значения ниже – 3–100 мкмоль /моль. 10 мкмоль/моль. Растения с более слабым CCM , например фотосинтезом C2 , могут иметь промежуточное значение 25 мкмоль/моль. [3] : 463
Альтернативно единица мкмоль/моль может быть выражена как парциальное давление CO 2 в паскалях ; для атмосферных условий 1 мкмоль/моль = 1 ppm ≈ 0,1 Па. Для моделирования фотосинтеза более важной переменной является точка компенсации CO 2 при отсутствии митохондриального дыхания , известная также как CO 2 точка фотокомпенсации (Γ*), CO 2 биохимическая точка компенсации Рубиско . Его можно измерить с помощью изотопного газообмена всего листа или оценить по методу Лайска с использованием промежуточного «кажущегося» значения C * с поправкой. [4] C* приближается к Γ* в отсутствие рефиксации углерода, т.е. фиксации углерода из продуктов фотодыхания. У растений C 4 оба значения ниже, чем у их аналогов C 3 . У установок С2, работающих по принципу рефиксации, только С* значительно ниже. [5]
в воздухе пока не принято Поскольку регулярное изменение концентрации CO 2 , точки концентрации в основном являются теоретическими, полученными на основе моделирования и экстраполяции, хотя они хорошо подходят для этих применений. И Γ, и Γ* линейно связаны с парциальным давлением кислорода ( p (O 2 )) из-за побочной реакции Рубиско. Γ также связана с температурой из-за зависимости частоты дыхания от температуры. Это также связано с облучением, поскольку свет необходим для производства RuBP (рибулозо-1,5-бисфосфата), акцептора электронов Рубиско. При нормальном облучении РуБФ почти всегда будет достаточно; но при слабом облучении недостаток RuBP снижает фотосинтетическую активность и, следовательно, влияет на Γ. [2]
Морская среда
[ редактировать ]Дыхание происходит как у растений, так и у животных в толще воды, что приводит к разрушению или использованию органического вещества, но фотосинтез может происходить только с помощью фотосинтезирующих водорослей в присутствии света, питательных веществ и CO 2 . [6] В хорошо перемешанных толщах воды планктон распределен равномерно, но чистая продукция происходит только выше компенсационной глубины. Ниже глубины компенсации происходят чистые потери органического вещества. Общая популяция фотосинтезирующих организмов не может увеличиться, если потери превышают чистую продукцию. [6] [7]
Глубина компенсации фотосинтеза и дыхания фитопланктона в океане должна зависеть от ряда факторов: освещенности у поверхности, прозрачности воды, биологического характера присутствующего планктона и температуры. [7] Точка компенсации находилась ближе к поверхности по мере приближения к берегу. [7] Согласно исследованию, в котором изучалась точка компенсации нескольких фотосинтезирующих видов, в зимние сезоны в Балтийском море он также ниже. [8] Синяя часть видимого спектра, между 455 и 495 нанометрами, доминирует над светом на глубине компенсации.
Проблема с концепцией точки компенсации заключается в том, что она предполагает, что фитопланктон остается на фиксированной глубине в течение 24 часов (временной интервал, в течение которого измеряется глубина компенсации), но фитопланктон перемещается из-за изопикн, перемещающих его на десятки метров. [9]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ ESRL / Мауна-Лоа по CO 2 Среднегодовые данные , [1] , [2]
- ^ Jump up to: а б Фаркуар, Джорджия; и др. (1982). «Моделирование фотосинтетической реакции на условия окружающей среды». В Ланге, Огайо; и др. (ред.). Физиологическая экология растений II. Водные отношения и ассимиляция углерода . Нью-Йорк: Springer-Verlag. стр. 556–558.
- ^ Нобель, Парк С. (2020). «8 листьев и флюсов». Физико-химическая и экологическая физиология растений . стр. 409–488. дои : 10.1016/B978-0-12-819146-0.00008-0 . ISBN 9780128191460 . S2CID 243028576 .
- ^ Уокер, Би Джей; Казинс, AB (апрель 2013 г.). «Влияние температуры на измерения точки компенсации СО2: различия Лайского и О2-метода» . Журнал экспериментальной ботаники . 64 (7): 1893–905. дои : 10.1093/jxb/ert058 . ПМЦ 3638825 . ПМИД 23630324 .
- ^ Пейшото, Мурило М.; Сейдж, Тэмми Л.; Буш, Флориан А.; Пачеко, Хариэль Д.Н.; Мораес, Моэми Г.; Портес, Томас А.; Алмейда, Рожерио А.; Грасиано-Рибейро, Далва; Сейдж, Роуэн Ф. (июнь 2021 г.). «Повышенная эффективность фотосинтеза C 3 в бамбуковых травах: возможное последствие усиленной рефиксации фотодыхаемого CO 2» . ГКБ Биоэнергетика . 13 (6): 941–954. дои : 10.1111/gcbb.12819 .
- ^ Jump up to: а б Свердруп, Ху (1953). «Об условиях весеннего цветения фитопланктона». Журнал дю Консель . 18 (3): 287–295. дои : 10.1093/icesjms/18.3.287 .
- ^ Jump up to: а б с Гран, Х.Х. и Брааруд, Т. (1935). «Количественное исследование фитопланктона в заливе Фанди и заливе Мэн (включая наблюдения по гидрографии, химии и мутности)». Журнал Биологического совета Канады . 1 (5): 279–467. дои : 10.1139/f35-012 .
- ^ Кинг, Р.Дж. и Шрамм, В. (1976). «Скорость фотосинтеза донных морских водорослей в зависимости от интенсивности света и сезонных колебаний». Морская биология . 37 (3): 215–222. дои : 10.1007/bf00387606 . S2CID 85197994 .
- ^ Законы, Э.А.; Летелье, Р.М. и Карл, Д.М. (2014). «Оценка компенсационного облучения океана: важность учета нефотосинтетического поглощения неорганического углерода». Глубоководные исследования. Часть I: Статьи океанографических исследований . 93 : 35–40. Бибкод : 2014DSRI...93...35L . дои : 10.1016/j.dsr.2014.07.011 .