Как концентрация CO₂ влияет на фотосинтез?

Я слышал теорию о том, что с увеличением содержания СО 2 в воздухе будет увеличиваться скорость фотосинтеза, что ограничивает увеличение уровня СО 2 .

Что в настоящее время является лимитирующим фактором скорости фотосинтетических реакций у растений? Действительно ли это CO 2 , или, скорее, ограниченная энергия, которую растение может поглотить из солнечного света?

У вас есть источник этой теории?
@MattDMo К сожалению, нет. Кажется, я слышал это еще в старших классах в связи с теоремой Гайи, как примером гомеостатического процесса Земли (наряду с теорией увеличения содержания кислорода, увеличивающей вероятность лесных пожаров, тем самым регулируя саму себя). научная основа.
@WYSIWYG - как ты получил индекс в заголовке?
@AliceD Это UTF. Вы можете либо получить его из карты символов, либо включить клавишу составления на клавиатуре, а затем использовать [hold compose] : _ → [number]для нижних и [hold compose]: ^ → [number]верхних индексов. Он не работает с алфавитами (пока нет алфавитных индексов/верхних индексов в UTF)

Ответы (1)

Ограничивающей скорость стадией фотосинтеза является фермент Rubisco , ассимилирующий CO 2 (сокращение от рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа) ( Jensen, 2000 ). Он использует рибулозо-1,5-бисфосфат и CO 2 в качестве субстратов для образования глюкозы.

Учитывая, что Rubisco является стадией, ограничивающей скорость фотосинтеза, увеличение его субстрата CO 2 , как ожидается, приведет к увеличению фотосинтеза. Однако регуляция Rubisco сложна и на нее влияет не только CO 2 , но и O 2 (который конкурирует с CO 2 за активный центр), Mg 2+ и регулирующий фермент, называемый Rubisco activase ( Jensen, 2000 ). Следовательно, эффекты увеличения содержания CO 2 в атмосфере могут быть более сложными, чем просто усиление фотосинтеза за счет увеличения активности Rubisco.

Действительно, обзор Poorter (1993) показал, что удвоение CO 2 приводит к среднему увеличению фотосинтеза только на 37% для более чем 150 видов растений. Он описывает различные факторы, определяющие скорость фотосинтеза помимо CO 2 :

  1. Одним из факторов, ограничивающих фотосинтез при высоком уровне СО 2 , был азот (N) . Поскольку Rubisco является ферментом, он должен быть синтезирован из аминокислот. Поскольку Рубиско составляет около 30% от общего белка в листьях растений, Рубиско, вероятно, является самым распространенным белком на земле и основным поглотителем растительного азота ( Jensen, 2000 ). Например, виды C 3 , способные к симбиозу с N 2 -фиксирующими организмами, имели более высокие темпы роста по сравнению с другими видами C 3 при высоком уровне CO 2 ;
  2. Некоторые растения используют CO 2 лучше, чем другие. Виды САМ были наименее чувствительными, за ними следовали растения С 4 , в то время как растения С 3 больше всего увеличивали скорость фотосинтеза при высоком уровне СО 2 . Примерами растений С 3 являются травянистые культурные растения ( Poorter, 1993 );
  3. Растения с большой внутренней скоростью роста могут больше выиграть от высокого содержания CO 2 . Говорят, что эти растения обладают высокой способностью к стоку , поскольку они быстро превращают дополнительные продукты фотосинтеза в отростки.

Ссылки
- Дженсен, PNAS (2000); 97 (24): 12937–38
- Пуртер, Вег (1993); 104/105 : 77-97

Разве доступный солнечный свет не является основным ограничением скорости? В конце концов, растение, имеющее доступ к большому количеству CO2, воды и других питательных веществ, все еще может преобразовать столько, сколько позволяет поступающая солнечная энергия.
@jamesqf - Вопрос в шаге ограничения скорости при высоком уровне CO2. Фиксация CO2 является частью цикла Кальвина и, следовательно, не зависит от солнечного света. Однако вы правы в том, что совершенно очевидно, что цикл Кальвина не может работать без достаточного количества солнечного света для цикла Кребса. Приведенные исследования выявили другие ограничивающие факторы, помимо солнечного света или CO2, когда солнечного света было много. Другими словами, при достаточном количестве солнечного света и повышенном уровне СО2 другие факторы становятся ограничивающими скорость, предотвращая фиксацию большего количества СО2.
Как концентрация CO₂ влияет на фотосинтез?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v