happipitoisuuden vaikutusta 0-21%: n välillä useiden korkeampien kasvien ehyiden lehtien yhteyttämiseen on tutkittu.
korkeampien kasvien yhteyttävä hiilidioksidin kiinnittyminen estyy huomattavasti hapen vaikutuksesta, kun pitoisuudet ovat alle 2%. Inhibitio kasvaa happipitoisuuden mukana ja on noin 30% ilmakehässä, jossa on 21% O2 ja 0,03% Co.2. Siksi normaalissa ilmassa oleva happi epäilemättä estää voimakkaasti maakasvien yhteyttävää hiilidioksidin kiinnittymistä luonnollisissa olosuhteissa.
hapen estovaikutus syntyy nopeasti ja palautuu täysin.
inhibitioaste on riippumaton valon voimakkuudesta.
Co2: n kiinnittymisen kvanttisaanto eli CO2: n kertymän lineaarisen osan kulmakerroin absorboituneen kvantan suhteen estyy samassa määrin kuin valon kyllästymisnopeus kaikilla tutkituilla happipitoisuuksilla.
erilaiset korkeampien kasvien lajit, joiden fotosynteettinen vaste valon voimakkuudelle ja Co2-pitoisuudelle vaihtelee suuresti, ja joiden hiilidioksidin kiinnittymisen valo-tyydyttyneet roolit eroavat toisistaan yli 10-kertaisella kertoimella, osoittavat huomattavaa samankaltaisuutta niiden reaktiossa happipitoisuuteen. Kun sitä vastoin tutkittiin samoissa olosuhteissa kuin ylemmät kasvit, Viherlevät Chlorella ja Ulva eivät osoittaneet mitattavissa olevaa fotosynteettisen Co2-kiinnittymisen estoa. Samankaltaisuus, fluoresenssin intensiteetin lisääntyminen korkeampien kasvien happipitoisuuksien kasvaessa ei myöskään näkynyt Klorellassa. Nykyiset tulokset sekä aiemmat tiedot levien fotosynteettisestä reaktiosta happipitoisuuteen osoittavat, että korkeampien kasvien fotosynteettiset laitteet poikkeavat huomattavasti levien fotosynteettisistä laitteista hapelle herkkyydessään.
hapen estävä vaikutus fotosynteettiseen Co2: n kiinnittymiseen korkeammissa kasveissa on jonkin verran suurempi aallonpituuksilla, jotka herättävät ensisijaisesti fotosynteesiä I. Myös Co2: n kiinnittymisen Emerson-tehostus mitattuna, kun punaisen valon taustalle asetetaan paljon punaista, matalatehoista sädettä, on suurempi vähähappisessa sekoittumisessa kuin ilmassa. Reversiibelien valon aiheuttamien absorbanssimuutosten mittaukset paljastavat, että muutos 591 nm: ssä, todennäköisesti pla: n aiheuttama.stosyaani, vaikuttaa happipitoisuus vain, jos photosystem II on innoissaan. tämän järjestelmän eksitaation aiheuttama plastosyaniinin vähentävä vaikutus vähenee happipitoisuuden kasvaessa. Näistä tuloksista on esitetty, että mahdollinen hapen aiheuttama inhibitiokohta on näiden kahden fotosysteemin välisessä elektronikantajaketjussa. Happi saattaa toimia tässä kohdassa elektronien vastaanottajana, jolloin pelkistävä voima reagoi takaisin molekyylihapen kanssa. Tämä hypoteesi ei kuitenkaan selitä yhtä suuria estoja kvanttisaannolle ja fotosynteettisen CO2-kertymän valon tyydyttyneelle nopeudelle.
fotosynteettisen prosessin kautta kasvit ottavat hiilidioksidia ja kehittävät happea. Nykyisen suuren molekyylitason hapen pitoisuuden ilmakehässä katsotaan yleensä syntyneen fotosynteettisten eliöiden toiminnasta. Happipitoisuuden vaikutus näyttäisikin hänestä erittäin kiinnostavalta ongelmalta paitsi fotosynteesin biofysiikan ja biokemian alalla, myös ekologiassa ja muissa biologian haaroissa.
Warburg havaitsi (1920), että suuret happipitoisuudet estävät fotosynteettisen hapen evoluutionopeuden yksisoluisessa leväklorellassa. Sittemmin eri tekijät ovat vahvistaneet, että 21-100 prosentin happikontentraatioilla on huomattava fotosynteesiä estävä vaikutus, erityisesti kyllästyvillä valovoimilla. On jonkin verran näyttöä siitä, että olosuhteissa, joissa hiilidioksidin pitoisuus rajoittaa fotosynteesiä, inhibitio voi tulla ilmeiseksi jopa 21 prosentissa hapesta. Eston ei ole katsottu vaikuttavan alhaisilla valovoimilla. Arvostelun aiheesta on antanut Turner and Brittain (1962).
on esitetty erilaisia hypoteeseja selittämään hapen inhibitorista vaikutusta, jota yleisesti kutsutaan Warhurgin vaikutukseksi. Jotkut kirjoittajat kannattavat ajatusta entsyymin inhibition; Turner et al. (1958) that one or more enzymes of the carbon reduction cycle are inactivated by happi: lirianlals (1962) that enzymes of the oxygen‐evolving complex are inhihited. Toiset hypoteesit koskevat taustareaktioita, joissa molekylaarinen happi otetaan vastaan, jolloin fotosynteettinen prosessi kumoutuu. Näitä reaktioita ovat foto-oksidaatio, fotorespiraatio ja Mehler-reaktio (Tamiya et al., 1957). Tällä hetkellä ei ole olemassa yleisesti hyväksyttyä hypoteesia, joka selittäisi vaikutuksen.
usein ristiriitaiset tulokset, joihin nämä hypoteesit perustuvat, on saatu lähinnä levistä. Ensimmäinen havainto fotosynteesiä estävästä vaikutuksesta korkeammalla kasvilla tehtiin hy McAlister and Myers (1940) vehnän lehdissä. He havaitsivat, että yhteyttävän hiilidioksidin talteenotto oli ilmassa selvästi vähäisempää kuin ilmakehässä, jossa oli noin 0,5 prosenttia happea. Käytetyllä CO2-pitoisuudella (0, 03%) esto esiintyi sekä suurilla että kohtalaisilla valon voimakkuuksilla. Alhaisilla valovoimilla ei saatu tietoja.
vaikka happipitoisuuden vaikutusta korkeampien kasvien yhteyttämiseen koskeva tutkimus näyttäisi olevan erittäin kiinnostava, erityisesti koska useimpien maakasvien luonnollinen ympäristö on ilmakehä, jonka happipitoisuus on 21 prosenttia, se on herättänyt hyvin vähän huomiota. Kirjoittajan tietojen mukaan aiheesta ei ole julkaistu perusteellista tutkimusta.
Tämä tutkimus on suunnattu kohti korkeampien kasvien fotosynteettistä vastetta normaalin ilman happipitoisuuksiin asti. On esitetty tietoja, jotka osoittavat, että fotosynteettinen hiilidioksidin kiinnittyminen korkeampien kasvien ehjiin lehtiin valon voimakkuudesta riippumatta estyy voimakkaasti normaalissa ilmassa olevan hapen vaikutuksesta ja että folosynteettinen reaktio Happeen eroaa huomattavasti viherlevien reaktiosta. Tämä tutkimus on suunnattu kohti fotosynteettisen vasteen korkeampien kasvien happipitoisuuksien jopa normaalin ilman. On esitetty tietoja, jotka osoittavat, että fotosynteettinen hiilidioksidin kiinnittyminen korkeampien kasvien ehjiin lehtiin valon voimakkuudesta riippumatta estyy voimakkaasti normaalissa ilmassa olevan hapen vaikutuksesta ja että folosynteettinen reaktio Happeen eroaa huomattavasti viherlevien reaktiosta.