Fotosynteesi on yksi maapallon merkittävimmistä biokemiallisista prosesseista, ja se antaa kasvien käyttää auringonvaloa ruoan valmistamiseen vedestä ja hiilidioksidista. Tutkijoiden tekemät yksinkertaiset kokeet osoittavat, että fotosynteesinopeus riippuu kriittisesti muuttujista, kuten lämpötilasta, pH: sta ja valon voimakkuudesta. Fotosynteesinopeus mitataan yleensä epäsuorasti havaitsemalla kasvien vapauttaman hiilidioksidin määrä.
Miten fotosynteesi toimii
Fotosynteesi määrittelee prosessin, jolla kasvit ja jotkut bakteerit tuottavat glukoosia. Tutkijat tiivistävät prosessin seuraavasti: käyttämällä auringonvaloa, hiilidioksidia + vettä = glukoosia + happea. Prosessi tapahtuu erityisissä rakenteissa, joita kutsutaan kloroplasteiksi, jotka sijaitsevat lehtien soluissa. Optimaaliset fotosynteesinopeudet johtavat suurempien määrien hiilidioksidin poistumiseen paikallisesta ilmakehästä, mikä tuottaa suurempia määriä glukoosia. Koska kasvien glukoosipitoisuuksia on vaikea mitata, tutkijat käyttävät hiilidioksidin assimilaation määrää tai sen vapautumista fotosynteesinopeuksien mittaamiseen. Esimerkiksi yöllä tai kun olosuhteet eivät ole parhaimmat, kasvit vapauttavat hiilidioksidia. Suurimmat fotosynteesinopeudet vaihtelevat kasvilajien välillä, mutta maissi, kuten maissi, voi saavuttaa hiilidioksidia assimilaatioaste on jopa 0,075 unssia / kuutiojalka tunnissa tai 100 milligrammaa / desimetri tunnissa. Joidenkin kasvien optimaalisen kasvun saavuttamiseksi viljelijät pitävät niitä kasvihuoneissa, jotka säätelevät kosteutta ja lämpötilaa. On kolme lämpötilaohjelmaa, joiden aikana fotosynteesinopeus muuttuu.
Matala lämpötila
Entsyymit ovat proteiinimolekyylejä, joita elävät organismit käyttävät biokemiallisten reaktioiden suorittamiseen. Proteiinit taitetaan hyvin erityiseen muotoon, ja tämä antaa niiden sitoutua tehokkaasti kiinnostaviin molekyyleihin. Alhaisissa lämpötiloissa, välillä 32-50 Fahrenheit-astetta - 0-10 Celsius-astetta - fotosynteesiä suorittavat entsyymit eivät toimi tehokkaasti, ja tämä vähentää fotosynteesinopeutta. Tämä johtaa glukoosintuotannon vähenemiseen ja johtaa kasvun hidastumiseen. Kasvihuoneen sisällä oleville kasveille kasvihuoneen lämmittimen ja termostaatin asentaminen estää tämän tapahtumisen.
Keskilämpötilat
Keskisissä lämpötiloissa, välillä 50-68 Fahrenheit-astetta tai 10-20 Celsius-astetta, fotosynteettiset entsyymit toimivat optimaalisella tasollaan, joten fotosynteesinopeudet ovat korkeita. Parhaan tuloksen saavuttamiseksi aseta kasvihuoneen termostaatti lämpötilaan tällä alueella riippuen kyseisestä laitoksesta. Näissä optimaalisissa lämpötiloissa rajoittavasta tekijästä tulee hiilidioksidin diffuusio lehtiin.
Korkeat lämpötilat
Lämpötiloissa, jotka ovat yli 68 Fahrenheit-astetta tai 20 Celsius-astetta, fotosynteesinopeus laskee, koska entsyymit eivät toimi yhtä tehokkaasti tässä lämpötilassa. Tämä johtuu hiilidioksidin diffuusion lisääntymisestä lehtiin. Lämpötilassa yli 104 Fahrenheit-astetta - 40 celsiusastetta - fotosynteesiä suorittavat entsyymit menettävät muodonsa ja toiminnallisuutensa, ja fotosynteesinopeus laskee nopeasti. Kaavio fotosynteettisestä nopeudesta lämpötilaan näyttää kaarevan ulkonäön huippunopeuden ollessa lähellä huoneen lämpötilaa. Kasvihuone tai puutarha, joka tarjoaa optimaalisen valon ja veden, mutta kuumenee liian vähän, tuottaa vähemmän voimakkaasti.