• EnglishEnglish
  • Wydajność kwantowa fotosyntezy

    Wydajność kwantowa fotosyntezy

    Wydajność kwantowa fotosyntezy oznacza stosunek liczby atomów (lub moli) fotosyntetycznie asymilowanego węgla do ilości (lub moli) kwantów promieniowania słonecznego absorbowanego przez fitoplankton. Znajomość wartości tego parametru ma kluczowe znaczenie przy wyznaczeniu wielkości produkcji pierwotnej. Maksymalna teoretyczna wydajność kwantowa fitoplanktonu wynosi 0.125 mol C Ein-1, co odpowiada zapotrzebowaniu 8 kwantów zaabsorbowanych na asymilację jednej molekuły CO2. W warunkach rzeczywistych do asymilacji 1 atomu węgla wymagana jest znacznie większa liczba zaabsorbowanych kwantów światła, co oznacza, że wydajność kwantowa fotosyntezy fitoplanktonu przybiera wartości bardzo małe. Wydajność kwantowa fotosyntezy na danej głębokości Φi(z) zależy od wielu czynników i można ją zdefiniować następująco (Woźniak i in., 2008; Woźniak i in., 2007):

    – teoretycznie maksymalna wydajność kwantowa fotosyntezy, która przyjmuje wartość 0.125 molC Ein-1,


    Rys.1 Porównanie empirycznych Φpomiar i modelowych Φmodel wydajności kwantowych fotosyntezy na różnych głębokościach z w warstwie eufotycznej Bałtyku. Wartości wydajności kwantowej fotosyntezy Φpomiar zmierzono podczas rejsów naukowych w latach 2006-2011, a wartości wydajności kwantowej Φmodel zostały wyznaczone przy użyciu algorytmu DESAMBEM – jedną z danych wejściowych było stężenie chlorofilu a na powierzchni określone za pomocą pomiaru ze statku.

    gdzie:

    - wartość indeksu zawartości pigmentów niefotosyntetyzujących na danej głębokości z,
    - tzw. czynnik nieefektywności przekazywania energii i rekombinacji ładunków w centrach fotosyntetycznych,
    - względna liczba funkcjonujących centrów reakcyjnych RC tj. stosunek ilości funkcjonujących RC (zachodzą w nich reakcje fotosyntetyczne) do sumy RC funkcjonujących i niefunkcjonujących. Jest to złożony czynnik zależny od koncentracji biogenów, oświetlenia i uwzględnia wpływ inhibicji świetlnej na ilość funkcjonujących centrów RC.
    – czynnik opisujący zależność wydajności kwantowej fotosyntezy od poziomu oświetlenia i temperatury w morzu , potocznie nazywany krzywą świetlną fotosyntezy.

    Metodyka

    Wydajność kwantowa fotosyntezy na wybranych głębokościach w Bałtyku wyznaczana jest za pomocą algorytmu DESAMBEM (Woźniak i in., 2008).

    Walidacja

    Walidację wydajności kwantowej fotosyntezy fitoplanktonu przeprowadzono na wybranych głębokościach w warstwie eufotycznej w badanych akwenach Bałtyku. Pomiary 118 kompletów parametrów niezbędnych do wyznaczenia wydajności kwantowej przeprowadzono w okresie 2006-2011 podczas rejsów na statkach Oceania i Baltica.
    Standardowy czynnik błędu x (patrz tabela poniżej) charakteryzujący metodę wyznaczania wydajności kwantowej fotosyntezy Φ za pomocą algorytmu DESAMBEM jest stosunkowo mały i wynosi 1,439 a to oznacza, że logarytmiczny błąd statystyczny wynosi od σ- = -30,5% do σ+ =43,9%.

    Tabela 1. Błędy systematyczne i statystyczne estymowanych wartości wydajności kwantowej fotosyntezy na wybranych głębokościach z w warstwie eufotycznej w Bałtyku w statystyce arytmetycznej i logarytmicznej w przypadku użycia jako danej wejściowej do algorytmu DESAMBEM stężenia chlorofilu a na powierzchni zmierzonego z burty statku. N oznacza ilość estymowanych wartości w warstwie eufotycznej.

    Tab11_wer_wydajnosc_kwantowa

     Odnośniki do parametru w Systemie SatBałtyk:

    Wydajność kwantowa fotosyntezy: 0m

    Wydajność kwantowa fotosyntezy: 1 m (dla zalogowanych użytkowników)

    Wydajność kwantowa fotosyntezy: 3 m (dla zalogowanych użytkowników)

    Wydajność kwantowa fotosyntezy: 5 m (dla zalogowanych użytkowników)

    Wydajność kwantowa fotosyntezy: 10 m (dla zalogowanych użytkowników)

    Wydajność kwantowa fotosyntezy: 20 m (dla zalogowanych użytkowników)