Fotosintēze ir viens no ievērojamākajiem bioķīmiskajiem procesiem, kas atrodams uz Zemes, un ļauj augiem izmantot saules gaismu, lai pagatavotu pārtiku no ūdens un oglekļa dioksīda. Vienkārši zinātnieku veiktie eksperimenti parāda, ka fotosintēzes ātrums ir kritiski atkarīgs no tādiem mainīgajiem kā temperatūra, pH un gaismas intensitāte. Fotosintēzes ātrumu parasti mēra netieši, nosakot augu izdalīto oglekļa dioksīda daudzumu.
Kā darbojas fotosintēze
Fotosintēze nosaka procesu, kurā augi un dažas baktērijas ražo glikozi. Zinātnieki procesu apkopo šādi: izmantojot saules gaismu, oglekļa dioksīdu + ūdeni = glikozi + skābekli. Process notiek īpašās struktūrās, ko sauc par hloroplastiem, kas atrodas lapu šūnās. Optimālas fotosintēzes ātruma dēļ vietējā atmosfērā tiek izvadīts lielāks daudzums oglekļa dioksīda, veidojot lielāku glikozes daudzumu. Tā kā glikozes līmeni augos ir grūti izmērīt, zinātnieki izmanto oglekļa dioksīda asimilācijas daudzumu vai tā izdalīšanos kā līdzekli fotosintēzes ātruma mērīšanai. Piemēram, nakts laikā vai kad apstākļi nav vislabākie, augi izdala oglekļa dioksīdu. Maksimālais fotosintēzes ātrums dažādās augu sugās ir atšķirīgs, taču tādas kultūras kā kukurūza var sasniegt oglekļa dioksīdu asimilācijas ātrums ir 0,075 unce par kubikpēdu stundā vai 100 miligrami decimetrā stundā. Lai panāktu optimālu dažu augu augšanu, lauksaimnieki tos tur siltumnīcās, kas regulē tādus apstākļus kā mitrums un temperatūra. Ir trīs temperatūras režīmi, kuros mainās fotosintēzes ātrums.
Zema temperatūra
Fermenti ir olbaltumvielu molekulas, ko dzīvo organismi izmanto bioķīmisko reakciju veikšanai. Olbaltumvielas ir salocītas ļoti noteiktā formā, un tas ļauj tām efektīvi saistīties ar interesējošajām molekulām. Zemā temperatūrā, starp 32 un 50 grādiem pēc Fārenheita - 0 līdz 10 grādiem pēc Celsija, fermenti, kas veic fotosintēzi, nedarbojas efektīvi, un tas samazina fotosintēzes ātrumu. Tas noved pie glikozes ražošanas samazināšanās un novedīs pie izaugsmes kavēšanās. Augiem siltumnīcas iekšpusē to novērš siltumnīcas sildītāja un termostata uzstādīšana.
Vidēja temperatūra
Vidējā temperatūrā, no 50 līdz 68 grādiem pēc Fārenheita vai no 10 līdz 20 grādiem pēc Celsija, fotosintēzes fermenti darbojas optimālā līmenī, tāpēc fotosintēzes ātrums ir augsts. Lai sasniegtu vislabākos rezultātus, atkarībā no konkrētā auga iestatiet siltumnīcas termostatu temperatūrai šajā diapazonā. Šajās optimālajās temperatūrās par ierobežojošo faktoru kļūst oglekļa dioksīda difūzija lapās.
Augsta temperatūra
Temperatūrā, kas pārsniedz 68 grādus pēc Fārenheita jeb 20 grādiem pēc Celsija, fotosintēzes ātrums samazinās, jo fermenti šajā temperatūrā nedarbojas tik efektīvi. Tas notiek neskatoties uz oglekļa dioksīda difūzijas palielināšanos lapās. Temperatūrā, kas pārsniedz 104 grādus pēc Fārenheita - 40 grādiem pēc Celsija, fermenti, kas veic fotosintēzi, zaudē savu formu un funkcionalitāti, un fotosintēzes ātrums strauji samazinās. Fotosintētiskā ātruma un temperatūras diagramma parāda izliektu izskatu, un maksimālais ātrums notiek tuvu istabas temperatūrai. Siltumnīca vai dārzs, kas nodrošina optimālu gaismu un ūdeni, bet kļūst pārāk karsts, ražo mazāk enerģiski.
