Фотосинтезата е един от най-забележителните биохимични процеси, открити на Земята и позволява на растенията да използват слънчева светлина, за да произвеждат храна от вода и въглероден диоксид. Простите експерименти, проведени от учени, показват, че скоростта на фотосинтеза критично зависи от променливи като температура, pH и интензивност на светлината. Скоростта на фотосинтеза обикновено се измерва непряко чрез откриване на количеството въглероден диоксид, отделен от растенията.
Как работи фотосинтезата
Фотосинтезата определя процеса, чрез който растенията и някои бактерии произвеждат глюкоза. Учените обобщават процеса по следния начин: използвайки слънчева светлина, въглероден диоксид + вода = глюкоза + кислород. Процесът протича в специални структури, наречени хлоропласти, разположени в клетките на листата. Оптималните скорости на фотосинтеза водят до отстраняване на по-големи количества въглероден диоксид от местната атмосфера, като се получават по-големи количества глюкоза. Тъй като нивата на глюкоза в растенията са трудни за измерване, учените използват количеството асимилация на въглероден диоксид или отделянето му като средство за измерване на скоростта на фотосинтеза. През нощта, например, или когато условията не са добри, растенията отделят въглероден диоксид. Максималните нива на фотосинтеза варират при различните видове растения, но култури като царевица могат да постигнат въглероден диоксид скорости на асимилация до 0,075 унция на кубичен фут на час или 100 милиграма на дециметър на час. За да постигнат оптимален растеж на някои растения, фермерите ги държат в оранжерии, които регулират условия като влажност и температура. Има три температурни режима, при които скоростта на фотосинтеза се променя.
Ниска температура
Ензимите са протеинови молекули, използвани от живите организми за осъществяване на биохимични реакции. Протеините са сгънати в много определена форма и това им позволява да се свързват ефективно с молекулите, които ни интересуват. При ниски температури, между 32 и 50 градуса по Фаренхайт - 0 и 10 градуса по Целзий - ензимите, които извършват фотосинтезата, не работят ефективно и това намалява скоростта на фотосинтезата. Това води до намаляване на производството на глюкоза и ще доведе до забавен растеж. За растенията в оранжерията инсталирането на парников нагревател и термостат предотвратява това.
Средни температури
При средни температури, между 50 и 68 градуса по Фаренхайт или 10 и 20 градуса по Целзий, фотосинтетичните ензими работят на оптималните си нива, така че скоростта на фотосинтеза е висока. В зависимост от конкретното растение, за което е възможно, настройте термостата на оранжерията на температура в този диапазон за най-добри резултати. При тези оптимални температури ограничаващ фактор става дифузията на въглероден диоксид в листата.
Високи температури
При температури над 68 градуса по Фаренхайт или 20 градуса по Целзий, скоростта на фотосинтеза намалява, тъй като ензимите не работят толкова ефективно при тази температура. Това е въпреки увеличаването на дифузията на въглероден диоксид в листата. При температура над 104 градуса по Фаренхайт - 40 градуса по Целзий - ензимите, които извършват фотосинтезата, губят своята форма и функционалност и скоростта на фотосинтезата бързо намалява. Графиката на скоростта на фотосинтеза спрямо температурата представлява извит външен вид с пикова скорост, която се среща близо до стайната температура. Оранжерия или градина, която осигурява оптимална светлина и вода, но се нагрява твърде много, произвежда по-малко енергично.