Точка компенсации СО₂

Точка компенсации СО₂, или углекислотный компенсационный пункт (УКП) — это концентрация углекислого газа, при которой его поглощение в процессе фотосинтеза уравновешивается выделением СО₂ в ходе дыхания^[1]. В научной литературе эту точку принято обозначать заглавной буквой гамма или Γ. Положение УКП на графике является функцией от освещённости. При её высоких значениях значение Γ смещается в сторону более низких концентраций СО₂, а затем достигает минимума и выходит на плато, когда освещённость превышает световую точку компенсации. Кроме того углекислотная точка компенсации сильно зависит от температуры; Γ возрастает с ростом температуры^[2].

Фотосинтез зависит от ряда абиотических факторов, влияющих друг на друга. Применительно к их взаимодействию действует закон минимума Либиха: наиболее значим для организма тот фактор, который находится в наибольшем недостатке, именно он будет определять поведение всей системы.

Один из таких факторов — концентрация CO₂, который фиксируется в процессе фотосинтеза. Если предположить, что количество света в избытке и само по себе не является ограничивающим фактором, то можно заметить, что будет происходить увеличение скорости фотосинтеза с ростом концентрации CO₂ в окружающей среде. Этот процесс ограничен — скорость фотосинтеза достигает насыщения, а при достаточно высоких концентрациях даже может снижаться. С другой стороны, при слишком низкой концентрации диоксида углерода его фиксация в ходе фотосинтеза уравновешивается процессами фотодыхания и дыхания. Точка, в которой оба процесса находятся в равновесии, и называется точкой компенсации СО₂.

Для большинства высших C₃-растений точка компенсации СО₂ находится при довольно высоких концентрациях и составляет от 30 до 60 мкл/л (что эквивалентно 10-20 %^[3] от концентрации природного CO₂ в воздухе или 0,005-0,010 объёмных-% CO₂^[4] в абсолютных значениях). Это связано с наличием у них активного фотодыхания и отсутствия активного концентрирующего механизма. Насыщение фотосинтеза достигается при приблизительно 0,05-0,10 объёмных-% CO₂^[5].

C₄-растения обладают способностью фиксировать СО₂ через более эффективный фермент ФЕП-карбоксилазу и производят рефиксацию углекислого газа при слабом фотодыхании, поэтому у них точка компенсации стремится к нулевой концентрации СО₂ (< 0,001 объёмных-%^[5]). Это даёт им преимущество при росте в жарком сухом климате.

Знание точки компенсации СО₂ позволяет оценить эффективность фотосинтеза растения и подобрать для него подходящие условия. Например, в зимнее время в теплице, растение при достаточно высокой температуре освещается светом интенсивности ниже световой точки компенсации, что ведёт к увяданию. Но, если повысить содержание СО₂ выше его точки компенсации при данной освещённости, то это позволить скомпенсировать отрицательный эффект и «снизить» световую точку компенсации^[6].

• Эффективность фотосинтеза

• Физиология растений / Под ред. И. П. Ермакова. — М.: Академия, 2005. — 634 с.

• О. Хит. Фотосинтез (Физиологические аспекты) под ред. и с предисловием д-ра биол. наук Л. Н. Белла = The physiological aspects of photosynthesis / пер. с англ. Г. С. Гришина, А. Н. Крупенко и М. К. Николаева. — М.: Мир, 1972.