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植物:植物の呼吸代謝、サイズ、および窒素に関する一般的スケーリング

Nature 439, 7075 doi: 10.1038/nature04282

動物の体のサイズに応じて起こる呼吸代謝のスケーリング(拡大縮小)は自然界の基本法則であると考えられており、増大はボディサイズのほぼ4分の3乗の関係に従うとする証拠が多数示されている。植物でも呼吸代謝量が質量の4分の3乗に比例して増大し、高等植物および動物ではフラクタル様の輸送ネットワークおよびそれに伴うアロメトリックな増大が支配的であるために、スケーリングが類似した法則に従うと考えられている。しかし本論文では、実験室および野外で生育した43種の植物、約500個体を用いて行った4種類の実験で得られたデータから、完全な植物体の呼吸速度は個々の実験では植物の全質量に対してほぼアイソメトリックに増大し(スケーリング指数 ≈ 1)、全データに共通する関係が認められなかったことを示す。さらに、全データに共通する唯一の関係は、完全な植物体の呼吸速度が全窒素含量に対してアイソメトリックなスケーリングを示すことであった。これは生化学反応基づく生理学的スケーリングの理論に合致する。このアイソメトリックなスケーリングは、光の変化、有効窒素量、温度、および大気中CO2濃度を含む生育条件によって影響されず、種内、種間、および機能群間で同じだった。今回の知見から、植物と動物はそれぞれ異なる機構によって生じる、別々の代謝スケーリング関係式に従っていると考えられる。

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