直接测量CO2固定和O2释放

光合作用可以用固定的二氧化碳或释放的O2来衡量。对于陆生植物，选择的方法是通过监测CO2的红外吸收来直接测量CO2从气流中的去除，但由于明显的原因，这在水生介质中是行不通的。由于整个光合过程的化学计量(§8.5)，每固定一个CO2分子，大约释放一个O2分子。然而，由于蛋白质、脂质和核酸以及碳水化合物的存在，植物生物量的平均组成与CH2O略有不同，O2:CO2比(称为CH2O比)光合作用的商)通常在1.1到1.2之间，而不是确切的1.0。在更活跃的光合系统的情况下，测量O2的释放是很方便的-使用化学分析，氧电极或测压。然而，对于浮游植物光合作用的现场测量，除了高产水域外，都使用了更敏感的测量14CO2固定量的程序:该方法是由Steemann Nielsen在1952年提出的。装有天然浮游植物种群的水样和添加少量[14C]-碳酸氢盐(碳酸氢，HCO3~)的瓶子在整个过程中悬浮在一系列深度真光区通常是在中午的几个小时内。固定在细胞中的放射性量，用过滤器收集，用酸处理以去除多余的[14C]-碳酸氢盐，确定。

另外，浮游植物样品与[14C]-碳酸氢盐的培养可以在实验室中进行，温度与水体相同，并在一系列的辐照值设计对应于不同的深度。对于海洋浮游植物，Jitts(1963)介绍了在一系列厚度的蓝色玻璃下进行实验室培养的技术，以模拟光谱分布和总辐照度随深度的变化。如果不能在实验室重现与水下发现的光谱分布相似的光谱分布，就会导致初级产量的估计出现很大的误差

速率可以用总光合作用或净光合作用来表示。总光合作用是指二氧化碳固定的总速率，不考虑呼吸作用同时损失的一些二氧化碳。净光合作用是指光合作用固定二氧化碳的总速率减去呼吸作用中二氧化碳的损失率。在装有浮游植物的发光瓶中，氧气浓度的增长速度是净光合作用的衡量标准;总光合作用值可通过将在平行培养的深色瓶子中测量的呼吸耗氧量加在此值上得到。14CO2固定方法是测量净光合作用还是总光合作用，还是介于两者之间，仍然是一个有争议的问题。在短期培养中，例如在较高产的水域中，有一个先验的和实验的基础来考虑14CO2固定作为光合作用总量的近似度量。

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