概念と仕組み
光合成は、光エネルギーを、有機物への炭素の固定へと変換するプロセスです。光の量、二酸化炭素の供給量、そして酵素が機能する温度など、様々な要素が影響を与えます。
薄明の光条件下では、照度を増やす効果は顕著ですが、十分な光条件下では、二酸化炭素やその他の要因などのプロセスによって制限されることがあります。制限される要因は、状況によって変化します。
関係式と成立条件
この実験は、光制限とCO₂制限のどちらか小さい方を、温度係数と組み合わせたモデルです。ある変数の影響を比較する際には、他の条件は一定に保たれます。
実際の光合成も、水の状況、気孔、栄養、光障害、および植物の種によって依存します。粗い光合成は、呼吸が差し引かれた後の、純の生産とは区別する必要があります。
仮想実験で読み取る変化
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。
クロモ（Hydrilla）を題材とした仮想モデルです。光の強さと炭酸水素ナトリウム濃度は、相対的な光・CO₂供給関数への入力であり、実際の溶存CO₂濃度には換算しません。光強度/(30+光強度)、供給濃度/(0.3+供給濃度)、exp(−((T−30)/12)²)を使います。気泡1個を同じ仮想酸素量と仮定します。呼吸、気泡の大きさ、溶解、生物量、種ごとの最適温度は省略します。
重要な関係式と記号
速度＝min（光制限、CO₂制限）×温度係数×3
| 記号 | 意味 | 単位 |
|---|---|---|
| CO₂ | 光合成に供給される二酸化炭素 | 濃度 |
| 制限要因 | 現在の速度が、最も強く制限する条件です。 | 条件に応じた単位 |
例で確かめる
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。
よくある誤解
- 光を2倍に増加させても、すべての条件下で光合成の2倍にはなりません。