Fotosyntese er en af de mest bemærkelsesværdige biokemiske processer, der findes på Jorden og giver planter mulighed for at bruge sollys til at fremstille mad fra vand og kuldioxid. Enkle eksperimenter udført af forskere viser, at hastigheden af fotosyntese er kritisk afhængig af variabler som temperatur, pH og lysintensitet. Den fotosyntetiske hastighed måles normalt indirekte ved at detektere mængden af kuldioxid, der frigives af planter.
Sådan fungerer fotosyntese
Fotosyntese definerer den proces, hvormed planter og nogle bakterier fremstiller glukose. Forskere opsummerer processen som følger: ved hjælp af sollys, kuldioxid + vand = glukose + ilt. Processen forekommer inden for specielle strukturer kaldet kloroplaster placeret i cellerne i bladene. Optimale fotosyntetiske hastigheder fører til fjernelse af større mængder kuldioxid fra den lokale atmosfære, hvilket producerer større mængder glukose. Da glukoseniveauer i planter er vanskelige at måle, bruger forskere mængden af kuldioxidassimilering eller frigivelse heraf som et middel til at måle fotosyntetiske hastigheder. Om natten, for eksempel, eller når forholdene ikke er prime, frigiver planter kuldioxid. Maksimale fotosyntetiske hastigheder varierer mellem plantearter, men afgrøder som majs kan opnå kuldioxid assimileringshastigheder så høje som 0,075 ounce pr. kubikfod i timen eller 100 milligram pr. decimeter i timen. For at opnå optimal vækst af nogle planter holder landmændene dem i drivhuse, der regulerer forhold som fugtighed og temperatur. Der er tre temperaturregimer, over hvilke hastigheden af fotosyntese ændres.
Lav temperatur
Enzymer er proteinmolekyler, der bruges af levende organismer til at udføre biokemiske reaktioner. Proteinerne foldes til en meget bestemt form, og dette gør det muligt for dem at binde sig effektivt til molekylerne af interesse. Ved lave temperaturer, mellem 32 og 50 grader Fahrenheit - 0 og 10 grader Celsius - fungerer enzymerne, der udfører fotosyntese, ikke effektivt, og dette nedsætter den fotosyntetiske hastighed. Dette fører til et fald i glukoseproduktionen og vil resultere i en hæmmet vækst. For planter inde i et drivhus forhindrer installationen af et drivhusvarmer og termostat, at dette sker.
Medium temperaturer
Ved medium temperatur, mellem 50 og 68 grader Fahrenheit eller 10 og 20 grader Celsius, fungerer de fotosyntetiske enzymer på deres optimale niveauer, så fotosyntesehastigheder måler højt. Afhængigt af det pågældende anlæg skal du indstille drivhustermostaten til en temperatur inden for dette interval for de bedste resultater. Ved disse optimale temperaturer bliver den begrænsende faktor diffusion af kuldioxid i bladene.
Høje temperaturer
Ved temperaturer over 68 grader Fahrenheit eller 20 grader Celsius falder fotosyntesehastigheden, fordi enzymerne ikke fungerer så effektivt ved denne temperatur. Dette på trods af stigningen i kuldioxiddiffusion i blade. Ved en temperatur over 104 grader Fahrenheit - 40 grader Celsius - mister enzymerne, der udfører fotosyntese, deres form og funktionalitet, og den fotosyntetiske hastighed falder hurtigt. Grafen for fotosyntetisk hastighed versus temperatur viser et buet udseende med den maksimale hastighed, der forekommer tæt på stuetemperatur. Et drivhus eller en have, der giver optimalt lys og vand, men bliver for varm, producerer mindre kraftigt.