二酸化炭素の同化

質問

発生酸素量（見かけの光合成量）：14mg
呼吸量：2mg
の植物の二酸化炭素の同化量を求めたいのです。
ですが、求め方がよくわかりません。

なぜ、発生酸素量の数値から、同化のために吸収された二酸化炭素も
14mgであると判断してはいけないのでしょうか？

酸素は2mg呼吸のために「吸収」されてますよね？
なのに
14+2=16mg　として、
呼吸のために「吸収」された酸素量が、なぜ真の光合成量で「放出」した酸素量として
加算されているのでしょうか？

回答No.6

yomo3

＞呼吸分の酸素は呼吸してる植物自身から放出されたものなんですよね？

そう考えてもいいのですが、もともと空気中にも酸素はあるわけで（＞密閉された環境　とは言っても真空ではないのですから）、そこから取り入れられたと考えてもいっこうに差し支えないのです。
というか、そう考える方が自然です。

つまり、
もともとあった酸素量、これをＥ(mg)と置きます。
ここから、光合成で実際に作られた酸素量Ｘ(mg)と呼吸で消費される酸素量Ａを加減すると、

　Ｅ＋Ｘ－Ａ＝Ｅ＋Ｂ　……(2)

という式がなりたちます。
これは、周りの環境から酸素を消費したという表現になりますね。
左辺は計測前、右辺は計測後です。
計測後は、元々あった酸素Ｅに光合成によってできた見かけの酸素量が加わっているわけです。
両辺に共通のＥを消去してしまえば、先ほどの(1)の式と同じになります。
(1)の式は、光合成で放出された酸素を消費しているという表現です。
というわけで、どちらの考え方も同等なのです。

言い方を変えてみます。
生態系の実験で酸素を計測する場合、まわりを真空にするわけにはいかないので、環境に含まれている空気、この場合では酸素も、一つの系として捉える必要があります。
「見かけの酸素量」も元々あった酸素よりどのぐらい「増えたのか」あるいは「減ったのか」を計測するのです。
ですから、呼吸による消費が植物から出た酸素なのか、元々あった酸素なのか、どの酸素なのかは問題ではなく（名札がついているわけでもありませんし）、その系の中でどの程度「増えた」「減った」が重要なのです。

回答No.5

yomo3

#2です。
まだ、閉じてないので、ひょっとしたらまだ納得していないのじゃないかと思い、再投稿いたします。

まず１点目。
発生酸素量＝見かけの光合成量はどのように計測されるのか、という点をお考えください。
これは、葉っぱから出てくる酸素分子を見張って数えているわけではなく、その植物を入れた閉じた系（密閉された容器の中など）で、反応前と反応後の酸素量を計って割り出しているのです。
具体的な酸素量の計測法は、話がややこしくなるのでやめますが、ここでポイントは、計測の間植物が起こしている反応は、光合成１つではないということです。
酸素を発生させる反応が起きている一方で、酸素を消費する反応（呼吸）が起きているのです。

そこで、２点目。
複数の同じ物質が介在する反応が起きている場合、それぞれの実際の反応量を求めるにはどうするか。
光合成は、酸素を放出する反応。これをＸと置きます。
「見かけの」光合成量ではなく本当の光合成量です。
呼吸は、酸素を消費する反応。これをＡと置きます。
一方、実際に計測される酸素量をＢと置きます。
実際に計測される酸素量は、光合成で発生した酸素量から、呼吸によって消費された酸素量を引いたものになります。
光合成で発生する酸素の方が、呼吸で消費される酸素よりも多いからこうなるわけですね。
式で書くと、
　Ｂ＝Ｘ－Ａ　……(1)
となります。

ここまでの話だけからＸを求めることはできません。
Ｂはわかっているけど（14mg）、Ａがわからないからです。
そこで、Ａを計測できないか考えると、光合成が起きないようにして、呼吸だけ計測すればよいことになります。
Ｂを計測したときと同じ系を使って、真っ暗にして光合成が起きないようにして、消費された酸素を計測した結果が、2mgですね。

これを先ほどの式(1)に代入すると、
　１４(mg)＝Ｘ－２(mg)
となります。
これを解くと、
　Ｘ＝１４＋２
　Ｘ＝１６(mg)
となるわけですね。

う～ん。
くどくど書きすぎて、却ってわからなくなったかもしれないなぁ。

補足

お気にかけていただきありがとうございます。
数式にしていただき、より明確にわかりやすくなりました。
私は呼吸の分の酸素は植物から出されたものではなく、
周りの環境のもとからあった酸素から
とりこまれたものだと思ってました。

最後に確認させていただきたいのですが、実験の環境は密閉された環境なので、
呼吸分の酸素は呼吸してる植物自身から放出されたものなんですよね？

回答No.4

mmmma

#1です。

補足を読ませてもらいますと、ちょっと勘違いされているような気もしますので、蛇足かもしれませんが…

光合成は植物が成長に必要なエネルギー源を合成するために行う反応で、空気中の二酸化炭素を吸収し、糖を合成して酸素を放出します。
呼吸は合成したエネルギー源を分解して実際に必要なエネルギーを作り出す反応で、空気中の酸素を吸収し、二酸化炭素を放出します。

ということで、光合成では実際に増えた量＋呼吸で消費した量の酸素を放出しているのです。

お礼

何度もご回答いただき、ありがとうございます。
＃２の方にご回答いただいてわかったのですが、このような実験は
「密閉」されている環境でなされてるわけですね？
私は呼吸の分の酸素は植物から出されたものではなく、
もとからあった周りの環境からとりこまれたものだと思ってました。
だからわからなかったようです。
ちょっとではなく大きくずれてたみたいです。

回答No.3

noname#29428

植物も生物ですから，２４時間呼吸しないと生きていけません。光合成をしているときも呼吸しているのですよ。もう一度教科書を読み直しましょう。

◎藤塾のテキストです。高校生なら役に立つのではないかと思います。
http://www.fujijuku.net/biol.HTML

◎藤塾生物講義の第７講です。光合成と呼吸の関係が載っています。参考になりましたなら…
http://www.fujijuku.net/biollec/7.HTML

参考URL：

http://www.fujijuku.net/biollec/7.HTML

お礼

ご回答をありがとうございます。
そうですね、もう一度最初からグラフについても考えてみます。
教えてくださったＨＰ、さっそく行ってみますね。

回答No.2

yomo3

＞なぜ、発生酸素量の数値から、同化のために吸収された二酸化炭素も14mgであると判断してはいけないのでしょうか？
二酸化炭素と酸素は重さが違うからです。

呼吸量：2mg は、光合成をしていないときに計測したものですね。
発生酸素量（見かけの光合成量）：14mg は、光合成も呼吸もしています。
で、#1の方もおっしゃられているように、酸素を発生させている一方で、呼吸のために酸素を吸収もしているので、見かけの14mgに呼吸の2mgを加えなければ、本当の光合成量はわからないのです。

お礼

ご回答をありがとうございます。

＞二酸化炭素と酸素は重さが違うからです。

このことをすっかり忘れてました。だから光合成の反応式
から二酸化炭素の重さを求めるのですね。
なるほど！

回答No.1

mmmma

もとの状態から光合成によって見かけで14mgの酸素が増えたわけです。
植物は生きてますから呼吸をしますよね。
呼吸によって消費した酸素は2mgです。
この2mgを外の環境から取り入れたわけです。

ということは、外の環境は酸素2mgを植物に取られたにもかかわらず、酸素が14mg増えているということです。
ということでもとの状態と比較して増加した14mgと消費した2mg、あわせて16mgを合成しないとつりあいません

補足

ご回答をありがとうございます。
もう少しでわかりそうなんですが・・・
ごめんなさい、もう少し質問させて下さい。

＞もとの状態と比較して増加した14mgと消費した2mg、あわせて16mgを合成しないとつりあいません

消費した2mgは外の環境からとりいれたのであり、つまり呼吸に使われた分で、
光合成に用いられたのではないですよね？
なのにこの2mg分も一緒に合成するというのはどういうことなのでしょうか？