A fotoszintézis az egyik legjelentősebb biokémiai folyamat, amely a Földön található, és lehetővé teszi a növények számára, hogy a napfény segítségével vízből és szén-dioxidból készítsenek ételt. A tudósok által végzett egyszerű kísérletek azt mutatják, hogy a fotoszintézis sebessége kritikusan függ olyan változóktól, mint a hőmérséklet, a pH és a fény intenzitása. A fotoszintetikus sebességet általában közvetett módon mérik a növények által felszabadított szén-dioxid mennyiségének kimutatásával.
Hogyan működik a fotoszintézis
A fotoszintézis meghatározza azt a folyamatot, amelynek során a növények és néhány baktérium glükózt állít elő. A tudósok a következőképpen foglalják össze a folyamatot: napfény, szén-dioxid + víz = glükóz + oxigén felhasználásával. A folyamat a levelek sejtjeiben elhelyezkedő kloroplasztnak nevezett speciális struktúrákon belül történik. Az optimális fotoszintetikus sebesség nagyobb mennyiségű szén-dioxid eltávolításához vezet a helyi légkörből, ami nagyobb mennyiségű glükózt eredményez. Mivel a növények glükózszintjét nehéz megmérni, a tudósok a szén-dioxid asszimilációjának mennyiségét vagy annak felszabadulását használják a fotoszintetikus sebesség mérésére. Például az éjszaka folyamán, vagy amikor a körülmények nem elsődlegesek, a növények szén-dioxidot bocsátanak ki. A maximális fotoszintetikus sebesség növényfajonként változik, de az olyan növények, mint a kukorica, szén-dioxidot képesek elérni az asszimilációs sebesség akár 0,075 uncia / köbméter / óra, vagy 100 milligramm / deciméter / óra. Egyes növények optimális növekedésének elérése érdekében a gazdálkodók üvegházakban tartják őket, amelyek szabályozzák a páratartalmat és a hőmérsékletet. Három hőmérsékleti rend van, amely alatt a fotoszintézis sebessége változik.
Alacsony hőmérséklet
Az enzimek olyan fehérjemolekulák, amelyeket az élő szervezetek biokémiai reakciók végrehajtására használnak. A fehérjék nagyon meghatározott formába vannak hajtva, és ez lehetővé teszi számukra, hogy hatékonyan megkötődjenek az érdeklődő molekulákhoz. Alacsony hőmérsékleten, 32 és 50 Fahrenheit fok - 0 és 10 Celsius fok között - a fotoszintézist végző enzimek nem működnek hatékonyan, és ez csökkenti a fotoszintetikus sebességet. Ez a glükóztermelés csökkenéséhez vezet, és elakadt növekedést eredményez. Az üvegházban lévő növények esetében az üvegházhatást okozó fűtés és a termosztát telepítése megakadályozza ennek bekövetkezését.
Közepes hőmérsékletek
Közepes hőmérsékleten, 50 és 68 Fahrenheit fok vagy 10 és 20 Celsius fok között a fotoszintetikus enzimek az optimális szinten működnek, így a fotoszintézis sebessége magasnak tűnik. Az adott növénytől függően állítsa be az üvegházhatású termosztátot ezen a tartományon belüli hőmérsékletre a legjobb eredmény érdekében. Ezen optimális hőmérsékleten a korlátozó tényezővé válik a szén-dioxid diffúziója a levelekben.
Magas hőmérséklet
68 Fahrenheit fok vagy 20 Celsius fok feletti hőmérsékleten a fotoszintézis sebessége csökken, mert az enzimek ezen a hőmérsékleten nem működnek olyan hatékonyan. Ez annak ellenére növekszik, hogy növekszik a levelekben a szén-dioxid diffúziója. 104 Fahrenheit fok - 40 Celsius fok - fölötti hőmérsékleten a fotoszintézist végző enzimek elveszítik alakjukat és funkcionalitásukat, a fotoszintetikus sebesség pedig gyorsan csökken. A fotoszintetikus sebesség és a hőmérséklet grafikonja görbe megjelenést mutat, és a csúcssebesség a szobahőmérséklet közelében van. Az üvegház vagy kert, amely optimális fényt és vizet biztosít, de túl meleg, kevésbé erőteljesen termel.