Кривая PI - PI curve

Кривая P v I

В ЧИСЛО ПИ (или же фотосинтез-облучение) изгиб представляет собой графическое изображение эмпирической взаимосвязи между солнечное излучение и фотосинтез. Вывод Михаэлис-Ментен Кривая показывает в целом положительную корреляцию между интенсивностью света и скоростью фотосинтеза. Это график скорости фотосинтеза как функции интенсивности света (освещенности).

Вступление

Кривая PI может быть применена к земным и морским реакциям, но чаще всего используется для объяснения фотосинтетической реакции обитающего в океане фитопланктона на изменения интенсивности света. Использование этого инструмента для приблизительного определения биологической продуктивности важно, поскольку фитопланктон вносит ~ 50%^[1] общей глобальной фиксации углерода и являются важными поставщиками морской пищевой сети.

В научном сообществе эта кривая может называться PI, PE или кривой светового отклика. Хотя у отдельных исследователей могут быть свои предпочтения, все они вполне приемлемы для использования в литературе. Независимо от номенклатуры, рассматриваемая скорость фотосинтеза может быть описана в единицах углерода (C), фиксированного на единицу времени. Поскольку люди различаются по размеру, также полезно нормализовать концентрацию C до Хлорофилл а (важный фотосинтетический пигмент) для учета удельной биомассы.

История

Еще в 1905 году морские исследователи попытались разработать уравнение, которое будет использоваться в качестве стандарта при установлении связи между солнечным излучением и фотосинтетическим производством. Несколько групп добились относительного успеха, но в 1976 году сравнительное исследование, проведенное Аланом Джассби и Тревором Платтом, исследователями из Бедфордского института океанографии в Дартмуте, Новая Шотландия, пришло к выводу, который упрочил способ построения кривой PI. После оценки восьми наиболее часто используемых уравнений Джассби и Платт утверждали, что кривую PI можно лучше всего аппроксимировать функцией гиперболического тангенса, по крайней мере, до тех пор, пока фотоингибирование достигнуто.

Уравнения

Есть два простых вывода уравнения, которые обычно используются для построения гиперболической кривой. Первый предполагает, что скорость фотосинтеза увеличивается с увеличением интенсивности света до тех пор, пока не будет достигнуто Pmax, и после этого фотосинтез продолжается с максимальной скоростью.

п = п_{Максимум}[я] / (KI + [я])

P = скорость фотосинтеза при данной интенсивности света
- Обычно обозначается в таких единицах, как (мг C м-3 ч-1) или (мкг C мкг Chl-a-1 ч-1)
Pmax = максимальная потенциальная скорость фотосинтеза на человека
[I] = заданная интенсивность света
- Обычно обозначается в таких единицах, как (мкмоль фотонов м-2 с-1 или (Вт м-2 ч-1)
KI = константа полунасыщения; интенсивность света, при которой происходит фотосинтез при ½ Pmax
- Единицы отражают те, которые используются для [I]

Как Pmax, так и начальный наклон кривой ΔP / ΔI зависят от вида и зависят от множества факторов, таких как концентрация питательных веществ, температура и физиологические возможности человека. Интенсивность света зависит от широты и подвергается дневным и сезонным потокам, которые также влияют на общую фотосинтетическую способность человека. Эти три параметра предсказуемы и могут использоваться для предварительного определения общей кривой PI, которой должна следовать популяция.

Как видно на графике, два вида могут по-разному реагировать на одни и те же дополнительные изменения интенсивности света. Популяция A (синим цветом) имеет начальную скорость выше, чем популяция B (красная), а также демонстрирует более сильное изменение скорости в сторону увеличения интенсивности света при более низкой освещенности. Следовательно, популяция A будет доминировать в среде с более низким уровнем освещенности. Хотя популяция B имеет более медленную фотосинтетическую реакцию на увеличение интенсивности света, ее Pmax выше, чем у популяции A. Это позволяет в конечном итоге доминировать в популяции при большей интенсивности света. Есть много определяющих факторов, влияющих на популяционный успех; использование кривой PI для получения прогнозов изменения скорости изменения окружающей среды полезно для мониторинга цветение фитопланктона динамика и устойчивость экосистемы.

Второе уравнение объясняет явление фотоингибирование. В верхних слоях океана на несколько метров фитопланктон может подвергаться воздействию таких уровней излучения, которые повреждают хлорофилл-пигмент внутри клетки, что впоследствии снижает скорость фотосинтеза. Кривая отклика изображает фотоингибирование как снижение скорости фотосинтеза при интенсивностях света, более сильных, чем те, которые необходимы для достижения Pmax.

{ displaystyle P = P _ { max} (1-e ^ {- alpha I / P _ { max}}) e ^ {- beta I / P _ { max}} ,}

Термины, не включенные в приведенное выше уравнение:

βI = интенсивность света в начале фотоингибирования
αI = заданная интенсивность света

Наборы данных, показывающие межвидовые различия и популяционную динамику.

Примеры

Гиперболическая реакция между фотосинтезом и освещенностью, изображенная кривой PI, важна для оценки динамики популяции фитопланктона, которая влияет на многие аспекты морской среды.

Примечания

^ Филд и др. 1998 г. Первичная продукция биосферы: интеграция наземных и океанических компонентов, Science, 10 июля 1998 г .; 281 (5374): 237-40. DOI: 10.1126

внешняя ссылка

гугл книга

[1] Филд и др. 1998 г. Первичная продукция биосферы: интеграция наземных и океанических компонентов, Science, 10 июля 1998 г .; 281 (5374): 237-40. DOI: 10.1126

[1]