東京工科大学　工学部　応用化学科　ブログ

　今度は光合成にはどのくらいのエネルギーが必要なのか、が問題です。いろいろ考えられますが、ここは一番シンプルに水と二酸化炭素からグルコースが作られるときのギプス自由エネルギーの変化を必要なエネルギーとしましょう。

 6CO₂+6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

でΔG゜は 2880 kJ/mol となります。

341.75 W/m²をこの値で割ると 1.186×10^-4mol/(m²s)、炭素基準なら6倍して 7.119×10^-4mol/(m²s) です。

　うーん、なんか直感的に分からないですね。では、炭素の重量基準で一年あたりの値にしてみましょう。

8.543×10^-3gC/(m²s) → 269.6kgC/(m²y)

となりました。 地上のバイオマスの乾燥物の約半分が炭素だと考えると乾燥したバイオマスの重量基準で約 540kg-dry/(m²y) です。湿潤状態での重量がさらに2倍、比重が１とすると約1m³/(m²y)、光合成の産物が毎年1m積もる計算になります。

　さすがにこれはオーバーですね。地球でもっとも物質生産の盛んな生態系は熱帯雨林で、ここにおける純一次生産は１～3.5kg-dry/(m²y) となるそうです。540kg-dry/(m²y)と比べると100分の1以下。 純一次生産は光合成の速度から呼吸の速度が引かれているので全体の光合成の速度ならもう少しは早いでしょうか。

　水の蒸発速度の最大値は実際の値の10倍程度でしたが、この数字はかなり小さいですね。それも熱帯雨林の値でも、というのですから他の生態系においてはもっと差が際立つでしょう。水の蒸発に使われる割合と比べて、光合成に利用される太陽光のエネルギーはかなり少ない、というのか今回の結論です。（水が蒸発する仕組みと光合成のメカニズムを思い浮かべたら、まあそうだろうなぁ、となりますが...。）

江頭 靖幸