PI 곡선

PI(또는 광합성-비방사성) 곡선은 일조 강도와 광합성 사이의 경험적 관계를 그래픽으로 나타낸 것이다. Michaelis-Menten 곡선의 파생어로, 그것은 광 강도와 광합성 비율 사이의 일반적으로 긍정적인 상관관계를 보여준다. 빛의 강도(비방광도)의 함수로서 광합성률의 플롯이다.

소개

PI 곡선은 지상 반응과 해양 반응에 적용할 수 있지만, 빛의 강도 변화에 대한 해양 오염 식물성 플랑크톤의 광합성 반응을 설명하는 데 가장 일반적으로 사용된다. 식물성 플랑크톤은 전 세계 탄소 고정의 최대 50%^[1]를 기여하고 해양 식품 웹에 중요한 공급원이기 때문에 이 도구를 사용하여 생물학적 생산성을 추정하는 것이 중요하다.

과학계에서는 이 곡선을 PI, PE 또는 광응답 곡선이라고 할 수 있다. 개별 연구자가 각자의 선호도를 가질 수도 있지만, 모든 연구자는 문헌에 쉽게 사용할 수 있다. 명칭에 관계없이 문제의 광합성률은 단위당 고정된 탄소(C) 단위로 설명할 수 있다. 개인마다 크기가 다르기 때문에 특정 바이오매스를 설명하기 위해 엽록소 a(중요한 광합성 색소)에 대한 C 농도를 정상화하는 것도 유용하다.

역사

1905년까지, 해양 연구자들은 일조 강도와 광합성 생산 사이의 관계를 확립하는 데 표준으로 사용되는 방정식을 개발하려고 시도했다. 여러 그룹이 상대적인 성공을 거두었지만 1976년 노바스코샤 다트머스에 있는 베드포드 해양학 연구소의 연구원인 앨런 재스비와 트레버 플랫이 수행한 비교 연구는 PI 곡선이 개발되는 방식을 공고히 하는 결론에 도달했다. 가장 많이 사용되는 8개의 방정식을 평가한 후, Jassby와 Platt는 PI 곡선은 최소한 광학 억제제에 도달할 때까지 쌍곡선 접선 함수에 의해 가장 근사하게 추정될 수 있다고 주장했다.

방정식

쌍곡선을 생성하기 위해 일반적으로 사용되는 방정식의 두 가지 간단한 파생이 있다. 첫째는 Pmax에 도달할 때까지 광합성률이 빛의 세기가 증가하면서 증가한다고 가정하고 그 이후 최대 속도로 광합성을 계속한다.

P = P_max[I] / (KI + [I])

• P = 주어진 빛의 세기에 의한 광합성
  • 일반적으로 (mg C m-3 h-1) 또는 (µg C µg Chl-a-1 h-1)와 같은 단위로 표시됨
• Pmax = 개인당 최대 잠재 광합성률
• [I] = 주어진 광도
  • 일반적으로 (µMol 광자 m-2 s-1 또는 (Watts m-2 h-1)와 같은 단위로 표시됨
• KI = 반 포화 상수; 광합성 속도가 proceeds Pmax로 진행되는 광 강도
  • 단위는 [I]에 사용된 단위를 반영한다.

Pmax와 곡선의 초기 기울기 ΔP/ΔI 모두 종에 특화되어 있으며, 영양소 농도, 온도, 개인의 생리 능력 등 다양한 요인에 의해 영향을 받는다. 빛의 강도는 위도 위치에 의해 영향을 받고 개인의 전반적인 광합성 능력에도 영향을 미칠 일일 및 계절적 유속을 거친다. 이 세 가지 매개변수는 예측 가능하고 모집단이 따라야 하는 일반 PI 곡선을 미리 예측하는 데 사용될 수 있다.

그래프에서 볼 수 있듯이, 두 종은 빛의 세기에 있어서 같은 증분 변화에 대해 서로 다른 반응을 보일 수 있다. 모집단 A(파란색)는 모집단 B(빨간색)보다 초기 비율이 더 높으며 낮은 방사조도에서 빛의 강도 증가에 대한 비율 변화도 더 강하다. 따라서, 모집단 A는 낮은 조명 가용성의 환경에서 지배할 것이다. 비록 모집단 B는 광 강도 증가에 대한 광합성 반응이 느리지만, 그 Pmax는 모집단 A보다 높다. 이것은 더 큰 빛의 강도에서 궁극적인 인구 지배를 가능하게 한다. 인구 성공에 영향을 미치는 많은 결정 요소들이 있다; 환경 변화에 대한 속도 유동성의 예측을 이끌어내기 위해 PI 곡선을 사용하는 것은 식물성 플랑크톤 꽃 역학 및 생태계 안정성을 모니터링하는 데 유용하다.

두 번째 방정식은 광분해 현상을 설명한다. 해양 위 몇 미터에서 식물성 플랑크톤은 세포 내부의 엽록소인 색소를 손상시켜 광합성을 감소시키는 방사조도를 받을 수 있다. 반응 곡선은 광진화를 Pmax의 달성에 필요한 것보다 강한 광합성 강도의 감소로 묘사한다.

${\displaystyle P=P_{\max}(1-e^{-\알파 I/P_{\max })e^{-\beta I/P_{\max },}$

위 방정식에 포함되지 않은 항은 다음과 같다.

• βI = 광전지 시작 시 광도
• αI = 주어진 광도

예

PI 곡선으로 묘사된 광합성과 방사조도 사이의 쌍곡선 반응은 해양 환경의 많은 측면에 영향을 미치는 식물성 플랑크톤 인구 역학을 평가하는데 중요하다.

메모들

참조

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• 분커 B.E., 던랩 W.C., 올리버 J.K., 1983. 오스트레일리아 그레이트 배리어 리프의 데이비스 리프에서 산호를 만드는 배시메트릭 적응. II. 광합성 및 호흡에 대한 광 채도 곡선. J Exp Mar Biol Ecol 73:37–87.
• 1997년 랄리 C.M.과 파슨스 T.R. 생물학 해양학: 도입부, 제2부. 버터워스-하이네만, 옥스퍼드 주
• Marra J, Hinemann K. 그리고 Landriau G. Jr. 1985. 자연 방사조도에 노출된 식물성 플랑크톤 배양액에서 광합성 측정을 관찰하고 예측했다. 3월 에콜. 24:43–50.
• 2004년 밀러 C.B. 생물학 해양학, 블랙웰
• 1976년 재스비 A.D. 식물성 플랑크톤을 위한 광합성과 빛의 관계에 대한 수학적인 공식화. 림놀. 해양가 21:540–547.
• 1976년, 서기 1976년, 플랫 T.와 재스비. 해안 해양 식물성 플랑크톤의 자연적인 조립을 위한 광합성과 빛의 관계. J. 피콜. 12:421–430.

외부 링크

• 구글북