2009 01 01!0518

O. W iMłi S. J. DullY I'Amur ittufowuŁ*. ^.rujw 2U)? ISBN    O by PWN 2040

226    8. Chemia klimatu globalnego

słonecznym środowisku część zsyntezowanego materiału zostaje utracona wskutek jego ponownego utlenienia do ditlenku węgla, len odwrotny proces nie zachodzi w roślinach C4.

W tym kontekście interesujące jest pytanie, czy wzrost szybkości fotosyntezy związany jest ze zwiększającym się stężeniem ditlenku węgla w atmosferze. Ponieważ rośliny C4 wydajnie realizują proces fotosyntezy, jedynie słabo reagują na „nawożenie" ditlen-kicm węgla. Jednakże, przynajmniej w krótkim okresie, rośliny C3 mogą wzrastać szybciej w atmosferze zawierającej więcej ditlenku węgla. Przeprowadzone w laboratorium badania nad wzrostem roślin w atmosferze z podwojoną zawartością ditlenku węgla wykazały. że intensywność procesu fotosyntezy wzrosła w znaczący sposób, zwiększając w granicach 20-40% produkcję biomasy. Bardziej wydajny przebieg fotosyntezy jest w dużym stopniu spowodowany zmniejszoną szybkością fotooddychania. Zwiększona szybkość wzrostu jest jednym z czynników przeciwdziałających zwiększeniu ilości di-tlenku węgla uwalnianego do atmosfery'.

PRZYKŁAD 8.1

Maksymalna wydajność procesu fotosyntezy

Dla dowolnej rośliny maksymalną teoretyczną wydajność procesu fotosyntezy można obliczyć z pewną precyzją. Osiem kwantów promieniowania PAR potrzeba do związania jednej cząsteczki ditlenku węgla.

Energię potrzebną do związania jednego mola cząsteczek ditlenku węgla możemy obliczyć na podstawie wyrażenia:

nN lic E = —"—

A

8 • 6,02 • 10” mol¹ • 6.62• 10 * J s-3,00-10* m -s"¹ 575 • 10 •' m

= 1660 kJ • mol^-1

jeżeli za a przyjmiemy średnią długość fali z zakresu PAR. równą 575 nin. Wartość AG sumarycznej reakcji fotosyntezy (8.16) wynosi 477 kJ.

477/1660- 100% = 29%

Dlatego w ydajność fotosy ntezy może wynosić 29% . jeśli rozpatrujemy tylko promieniowanie PAR, lub 0,43 • 29% = 12% przy uwzględnieniu części promieniowania słonecznego, które jest absorbowane przez powierzchnię Ziemi.

Jest to wydajność osiągalna teoretycznie, ale istnieją praktyczne powody znacznie mniejszej produkty wności niż oszacowana na podstawie 12%. Oddychanie (reakcja chemiczna odwrotna do fotosyntezy) zmniejsza produktywność o ok. 20-80% lub więcej. Rozkład mikrobiologiczny otrzymanego materiału jest innym źródłem strat. W efekcie sezonowe maksymalne szybkości wzrostu zmierzone dla roślin C4 wynoszą do 22 g • m~² • d^_l (równoważne 3.8 GJ • ha • d"¹). a dla roślin C3 — 13 g • m~² • d”‘