Mặc dù ánh sáng là cần thiết cho quang hợp, tuy nhiên cường độ ánh sáng quá thấp hoặc quá cao sẽ gây bất lợi nghiêm trọng cho quá trình trao đổi chất của vi tảo (Carvalho et al., 2011).
1.3.3.3.1. Sự đáp ứng của quang hợp với cường độ ánh sáng
Cũng như các loài tảo khác, tảo silic rất cần ánh sáng cho quang hợp, nhưng chúng thuộc loại thực vật ưa bóng hơn cả. Vì vậy, ta vẫn gặp chúng ở vùng nước trong suốt có độ sâu 50 – 65 m. Ở ngoài biển, chúng có thể phân bố ở độ sâu tới 100 – 350 m (Dương Đức Huyến, 2009; Hoàng Thị Sản, 2003).
Giữa cường độ ánh sáng với cường độ quang hợp có mối liên hệ được thể hiện qua đồ thị (Hình 1.12):
Hình 1.12: Đồ thị thể hiện mối quan hệ điển hình giữa cường độ quang hợp (P) ở vi tảo với cường độ ánh sáng (I)
Trong đó:
- IRcR: điểm bù trừ ánh sáng (khi cường độ quang hợp = cường độ hô hấp.) - IRsR: điểm bão hòa ánh sáng
- IRhR: điểm cường độ ánh sáng bắt đầu ức chế và gây hại cho quang hợp
- (1): vùng duy trì, ánh sáng cung cấp yếu, vi tảo chỉ có hoạt động quang hợp đủ để duy trì sự sống
- (2): vùng tăng trưởng, cường độ quang hợp tăng cùng với sự tăng cường độ ánh sáng
- (3): vùng no ánh sáng (vùng cân bằng), cường độ quang hợp không tăng thêm dù có sự tăng cường độ ánh sáng, cường độ ánh sáng cung cấp dư thừa có thể tiêu tan dưới dạng nhiệt hoặc huỳnh quang
- (4): vùng ức chế, cường độ ánh sáng quá cao, vượt qua IRhR, sẽ gây ức chế sinh trưởng thậm chí gây chết cho tế bào (Carvalho et al., 2011).
1.3.3.3.2. Quang ức chế và quang oxy hóa
Khi cường độ ánh sáng cung cấp quá cao, vượt ra ngoài khu vực ổn định (vùng 3 trong Hình 1.12), quang hệ thống II có thể nhanh chóng bị hư hỏng. Vì vậy phản ứng sinh lý của tế bào vi tảo làm giảm quá trình quang hợp gọi là quang ức chế. Mặc dù thực nghiệm quan sát thấy mức chịu đựng của vi tảo với cường độ ánh sáng có thể đạt đến 200 – 400 μmol photon mP -2 P .sP -1 P
, tuy nhiên đó không hẳn là một ngưỡng giới hạn nghiêm ngặt, có những báo cáo ghi nhận sức chịu được cường độ ánh sáng của chúng có thể lên đến 5.000 μmol photon mP
-2P P .sP -1 P (Carvalho et al., 2011).
Bên cạnh đó, vi tảo trải qua quang oxy hoá khi một phân tử chất diệp lục được kích thích đến trạng thái triplet, đây là một hình thức rất không ổn định, phản ứng với oxygen và truyền năng lượng trong khi giảm xuống trạng thái cơ bản. Oxygen bị kích thích phản ứng với axit béo hình thành lipid peroxide gây phương hại đến màng tế bào, và thậm chí có thể dẫn đến chết tế bào (Carvalho et al., 2011).