なぜ強すぎる光は光合成によくないのか?

光合成には光を使う反応(チラコイド膜で起こります)と光を使わない反応(チラコイド膜で起こる反応の一部とストロマで起こる反応)があります。光のエネルギーを使う反応は、当然、光を強くしていくと速度が上がりますが、光を使わない反応の速度は温度などの条件が一定なら一定だと考えてよいでしょう。暗いところでは、光を使う反応速度が0で、光が弱い時には光を使う反応が全体の光合成の速度を決めます(これを光を使う速度が全体を「律速」しているといいます)。光が強くなっていくと、最初は光合成全体の速度が上がりますが、全体の速度は光を使わない反応を超えることはありません。ある程度以上の光の強さになると、光を使わない反応の速度が全体の光合成の速度の律速になるので、それ以上は光合成の速度が上がらなくなります。

それでは、その時に、強くした分の光のエネルギーはどこへ行くのでしょうか。普通、光のエネルギーは光合成の反応を進めるエネルギーとして使われますが、強い光の場合、もう光合成はそれ以上は上がらないので、余分な光のエネルギーは光合成に使うことはできません。そのような場合、植物には防御システムがあって、ある程度までは、エネルギーを安全に熱エネルギーの形にすることができます。しかし、さらに光が強くなると、エネルギーが余ってそのエネルギーによって光合成の装置が壊されてしまうことがあります。これを「光阻害」といって、強すぎる光で光合成が行なわれなくなる原因です。具体的には、余った光エネルギーによって「活性酸素」と呼ばれる反応性の高い物質が発生し、それが光合成装置を破壊します。