Vliv teploty na rychlost fotosyntézy

Fotosyntéza je jedním z nejpozoruhodnějších biochemických procesů na Zemi a umožňuje rostlinám využívat sluneční světlo k výrobě potravin z vody a oxidu uhličitého. Jednoduché experimenty prováděné vědci ukazují, že rychlost fotosyntézy kriticky závisí na proměnných, jako je teplota, pH a intenzita světla. Rychlost fotosyntézy se obvykle měří nepřímo detekcí množství oxidu uhličitého uvolněného rostlinami.

Fotosyntéza definuje proces, kterým rostliny a některé bakterie vyrábějí glukózu. Vědci shrnují postup takto: pomocí slunečního záření, oxidu uhličitého + vody = glukózy + kyslíku. Proces probíhá ve speciálních strukturách nazývaných chloroplasty umístěné v buňkách listů. Optimální rychlosti fotosyntézy vedou k odstranění většího množství oxidu uhličitého z místní atmosféry a produkci většího množství glukózy. Protože hladiny glukózy v rostlinách je obtížné měřit, vědci využívají množství asimilace oxidu uhličitého nebo jeho uvolňování jako prostředek k měření rychlosti fotosyntézy. Například během noci nebo když podmínky nejsou nejlepší, rostliny uvolňují oxid uhličitý. Maximální rychlost fotosyntézy se u různých druhů rostlin liší, ale plodiny, jako je kukuřice, mohou dosáhnout oxidu uhličitého míry asimilace až 0,075 unce na kubickou stopu za hodinu nebo 100 miligramů na decimetr za hodinu. Pro dosažení optimálního růstu některých rostlin je farmáři chovají ve sklenících, které regulují podmínky, jako je vlhkost a teplota. Rychlost fotosyntézy se mění ve třech teplotních režimech.

Enzymy jsou proteinové molekuly používané živými organismy k provádění biochemických reakcí. Proteiny jsou složeny do velmi zvláštního tvaru, což jim umožňuje účinně se vázat na sledované molekuly. Při nízkých teplotách mezi 32 a 50 stupni Fahrenheita - 0 až 10 stupňů Celsia - enzymy provádějící fotosyntézu nepracují efektivně, což snižuje rychlost fotosyntézy. To vede ke snížení produkce glukózy a bude mít za následek zpomalený růst. U rostlin uvnitř skleníku tomu brání instalace ohřívače skleníku a termostatu.

Při středních teplotách mezi 50 a 68 stupni Fahrenheita nebo 10 až 20 stupních Celsia fotosyntetické enzymy pracují na svých optimálních úrovních, takže rychlost fotosyntézy je vysoká. Pro dosažení nejlepších výsledků nastavte skleníkový termostat na teplotu v tomto rozmezí v závislosti na konkrétní rostlině. Při těchto optimálních teplotách se limitujícím faktorem stává difúze oxidu uhličitého do listů.

Při teplotách nad 68 stupňů Fahrenheita nebo 20 stupňů Celsia klesá rychlost fotosyntézy, protože enzymy při této teplotě nepracují tak efektivně. A to navzdory zvýšení difúze oxidu uhličitého do listů. Při teplotě nad 104 stupňů Fahrenheita - 40 stupňů Celsia - ztrácejí enzymy provádějící fotosyntézu svůj tvar a funkčnost a rychlost fotosyntézy rychle klesá. Graf rychlosti fotosyntézy versus teplota představuje zakřivený vzhled s maximální rychlostí, která se blíží teplotě místnosti. Skleník nebo zahrada, která poskytuje optimální světlo a vodu, ale je příliš horká, produkuje méně energicky.