Fotosüntees on üks tähelepanuväärsemaid biokeemilisi protsesse, mida Maal leidub, ja see võimaldab taimedel kasutada päikesevalgust vee ja süsinikdioksiidi toitude valmistamiseks. Teadlaste tehtud lihtsad katsed näitavad, et fotosünteesi kiirus sõltub kriitiliselt sellistest muutujatest nagu temperatuur, pH ja valguse intensiivsus. Fotosünteesi kiirust mõõdetakse tavaliselt kaudselt, tuvastades taimedest eraldunud süsinikdioksiidi koguse.
Kuidas fotosüntees töötab
Fotosüntees määratleb protsessi, mille käigus taimed ja mõned bakterid toodavad glükoosi. Teadlased võtavad protsessi kokku järgmiselt: kasutades päikesevalgust, süsinikdioksiidi + vett = glükoosi + hapnikku. Protsess toimub spetsiaalsetes struktuurides, mida nimetatakse kloroplastideks ja mis asuvad lehtede rakkudes. Optimaalsed fotosünteesi kiirused viivad kohalikust atmosfäärist suurema koguse süsinikdioksiidi eemaldamiseni, tekitades suurema koguse glükoosi. Kuna taimede glükoosisisaldust on raske mõõta, kasutavad teadlased fotosünteesi kiiruse mõõtmiseks süsinikdioksiidi assimilatsiooni hulka või selle vabanemist. Näiteks öösel või siis, kui tingimused pole parimad, eraldavad taimed süsinikdioksiidi. Maksimaalsed fotosünteesi kiirused on taimeliikide lõikes erinevad, kuid sellised kultuurid nagu mais võivad saavutada süsinikdioksiidi assimilatsiooni määr on kuni 0,075 untsi kuupjalga kohta tunnis või 100 milligrammi detsimeetri kohta tunnis. Mõne taime optimaalse kasvu saavutamiseks peavad põllumajandustootjad neid kasvuhoonetes, mis reguleerivad selliseid tingimusi nagu niiskus ja temperatuur. On kolm temperatuurirežiimi, mille puhul fotosünteesi kiirus muutub.
Madal temperatuur
Ensüümid on valgumolekulid, mida elusorganismid kasutavad biokeemiliste reaktsioonide läbiviimiseks. Valgud on volditud väga kindla kujuga ja see võimaldab neil tõhusalt seonduda huvipakkuvate molekulidega. Madalatel temperatuuridel, vahemikus 32 kuni 50 kraadi Fahrenheiti - 0 kuni 10 kraadi Celsiuse järgi - ei tööta fotosünteesi teostavad ensüümid tõhusalt ja see vähendab fotosünteesi kiirust. See viib glükoositoodangu vähenemiseni ja põhjustab kasvu pidurdumist. Kasvuhoones asuvate taimede puhul takistab selle tekkimist kasvuhoone soojendi ja termostaadi paigaldamine.
Keskmised temperatuurid
Keskmisel temperatuuril, vahemikus 50 kuni 68 kraadi Fahrenheiti või 10 kuni 20 kraadi Celsiuse järgi, toimivad fotosünteetilised ensüümid optimaalsel tasemel, nii et fotosünteesi kiirus on kõrge. Parimate tulemuste saavutamiseks seadke kasvuhoone termostaat selle vahemiku temperatuurile, olenevalt konkreetsest taimest. Nendel optimaalsetel temperatuuridel saab piiravaks teguriks süsinikdioksiidi difusioon lehtedesse.
Kõrged temperatuurid
Temperatuuril, mis ületab 68 kraadi Fahrenheiti ehk 20 kraadi Celsiuse järgi, fotosünteesi kiirus väheneb, kuna ensüümid ei tööta sellel temperatuuril nii tõhusalt. Seda hoolimata lehtede süsinikdioksiidi difusiooni suurenemisest. Temperatuuril, mis ületab 104 kraadi Fahrenheiti - 40 kraadi Celsiuse järgi, kaotavad fotosünteesi teostavad ensüümid oma kuju ja funktsionaalsuse ning fotosünteesi kiirus väheneb kiiresti. Fotosünteesikiiruse ja temperatuuri graafik kujutab endast kumerat välimust, mille tippkiirus toimub toatemperatuuri lähedal. Kasvuhoone või aed, mis tagab optimaalse valguse ja vee, kuid läheb liiga kuumaks, toodab vähem jõuliselt.
