このページは発展的な内容を含みます。
光合成や呼吸についての基本的な内容は
→【光合成とその実験】←
→【光合成と呼吸の実験】←
を参考に。
1．光－光合成曲線とは
植物は光合成によって生きるために必要な栄養分をつくります。
またその栄養分をつかって、呼吸を行って生きるために必要なエネルギーをつくります。
■光合成
二酸化炭素 ＋ 水 ＋ 光のエネルギー → 栄養分(デンプンなど) ＋ 酸素
■呼吸
酸素 ＋ 栄養分 → エネルギー ＋ 水 ＋ 二酸化炭素
植物のからだには二酸化炭素が出入りしていることになります。
光合成・・・二酸化炭素を吸収する
呼吸・・・・二酸化炭素を放出する
光合成のはたらきはさまざまな要因によって変化します。
その要因とは主に3つ。
①明るさ(光の強さ)
②二酸化炭素濃度
③温度
特に押さえておいてほしいのが①明るさです。
明るければ明るいほど光合成はさかんになります。
植物は二酸化炭素をたくさん吸収するのです。
しかし暗い場所であれば光合成はほとんどしません。
呼吸の方がさかんという状態になります。
植物は二酸化炭素をたくさん放出するのです。
このように光の強さと一定時間当たりの二酸化炭素の吸収量の関係を表すと↓のようなグラフになります。
このグラフは光－光合成曲線と呼ばれます。
(名称は覚える必要はありません)
グラフの大まかな意味
グラフの横軸は植物に与える光の強さ(明るさ)を表します。(単位はルクスといいます。)
グラフの縦軸は植物のからだからどれだけ二酸化炭素が放出されたかを表します。
光が強くなるほど光合成はさかんになります。
よって光が強くなるほど二酸化炭素をたくさん吸収しています。(↓の図)
光の強さが0ルクスの点
光の強さが0ルクスとは真っ暗ということです。
植物はまったく光合成ができません。(↓の図)
このときの二酸化炭素の吸収量はマイナスです。
吸収量がマイナスということは・・・
実際には二酸化炭素を吸収するのではなく、放出しているということです。
0ルクスで植物が行うはたらきは呼吸のみ。
つまり呼吸での二酸化炭素の放出量を表しているのです。(↓の図)
POINT！
光の強さ0ルクスでは・・・
植物は呼吸のみを行っている(光合成はしない)
光の強さを強くすると…
少しずつ光の強さを強くします。
植物は少しずつ光合成を行います。
しかし二酸化炭素の吸収量はしばらくマイナスです。(↓の図)
吸収量がマイナスということは、実際には二酸化炭素を放出しているということです。
これは光合成がわずかにしか行われていないからです。
言い換えると呼吸の方が光合成よりもさかんなためです。(呼吸＞光合成)
POINT！
光が少ししかなければ・・・
呼吸＞光合成
となり全体として植物は二酸化炭素を吸収する。
光補償点
ある強さまで光を強くすると、二酸化炭素の放出量がゼロとなります。(↓の図)
植物は光合成も呼吸も行っています。
光合成で放出する二酸化炭素の量と呼吸で吸収する二酸化炭素の量が同じ
であるため、全体として二酸化炭素の放出量がゼロになっているのです。
(呼吸＝光合成)
例えば
「光合成で10mgの二酸化炭素を吸った」
と同時に
「呼吸で10mgの二酸化炭素を吐いた」
とすると、全体として二酸化炭素の量の変化はゼロですよね。
このときの光の強さを光補償点といいます。
POINT！
光補償点では・・・
呼吸＝光合成
となり全体として二酸化炭素の吸収量はゼロ。
さらに光を強くする
さらに光を強くすると光合成はよりさかんになります。
よって呼吸を行う一方で、たくさんの光合成を行っています。(呼吸＜光合成)
そのため全体として二酸化炭素を吸収してしまいます。(↓の図)
ちなみに光合成にも限界があります。
細胞の活動にも限界があるのです。(↓の図)
POINT！
光が十分に強いと・・・
呼吸＜光合成
となり全体として二酸化炭素を吸収する。
まとめ
今までの話をまとめると↓の図のようになります。
ここで
光合成量＝光合成で放出する二酸化炭素の量
呼吸量＝呼吸で吸収する二酸化炭素の量
と呼びます。
このグラフの重要な点は以下です。
▼ポイント①
光の強さ0ルクスの点から呼吸量が求められる。
▼ポイント②
光補償点では光合成量＝呼吸量になっている。
▼ポイント③
光合成量を求めるには↓の図のようにグラフの値と呼吸量の差を見る。
例えば↓のグラフの場合・・・
・呼吸量＝4mg
・Xキロルクスにおける光合成量＝4mg
・Yキロルクスにおける光合成量＝10mg－(－4mg)＝14mg
となるわけです。
▼ポイント④
植物が成長するためには
光合成＞呼吸
でなければなりません。
もし
光合成＜呼吸
ならば、光合成でつくった栄養分は呼吸でなくなってしまいますよね。
つまり植物の成長には光補償点より強い光エネルギーを与えなければならないということです。
▼ポイント⑤
光補償点が低い植物は、少ない光でも成長できると考えられます。
つまり暗い場所に生育する植物があてはまりますね。(陰生植物といいます)
光補償点が高い植物は、強い光が成長に必要です。
つまり明るい場所に生育する植物があてはまりますね。(陽生植物といいます)
以上のポイント①～⑤の5つの点を押さえておきましょう。
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