生命科学・代謝・植物生理/原理と探求
光合成の制限要因の解説
光合成速度は光だけを強くするといつも増加しません。光度・二酸化炭素供給指標・水温をひとつずつ調節し、どの条件が速度を制限するか探してみてください。ある要因の効果が他の要因の状態に依存する制限要因の意義を調べる実験です。
どのような原理？
光とCO₂はそれぞれ飽和型です。足りない供給を増やさなければ速度が高くなります。温度係数は30℃付近で最大です。
重要な関係
速度＝min（光制限、CO₂制限）×温度係数×3
観察してみよう
- 数秒黒末の仮想酸素気泡を60秒間数えます。光度・CO₂供給指標・水温を変えてどの供給が制限するのかを確認します。
- CO₂供給0.1g/L・30℃を維持し、相対光度40と100の気泡数を記録します。
- 一度に1つの条件を変更してください。十分な光でCO₂だけ高め、基準で温度だけ下げ、高いCO₂では光だけを下げてみてください。
結果を読み解く
低いCO₂で明るさ40→100の速度が同じですか？
光制限とCO₂制限のうち小さい方を書きます。低いCO₂で光度がすでに十分であれば、CO₂を増やさなければ速度が高くなります。
モデルの仮定と限界
黒馬を素材にした仮想模型です。光度・炭酸水素ナトリウム濃度は相対光・CO₂供給関数の入力であり、実際の溶存CO₂濃度に換算しません。光度/(30+光度)、供給濃度/(0.3+供給濃度)、exp(−((T−30)/12)²)を使用します。気泡1個は同じ仮想酸素量だと仮定します。呼吸・気泡サイズ・溶解・生物量・実際の種別最適温度は省略します。