Effekten av temperatur på fotosyntesesatsen

Fotosyntese er en av de mest bemerkelsesverdige biokjemiske prosessene som finnes på jorden, og lar planter bruke sollys til å lage mat fra vann og karbondioksid. Enkle eksperimenter utført av forskere viser at frekvensen av fotosyntese er avhengig av variabler som temperatur, pH og lysintensitet. Den fotosyntetiske hastigheten måles vanligvis indirekte ved å oppdage mengden karbondioksid som frigjøres av planter.

Fotosyntese definerer prosessen der planter og noen bakterier produserer glukose. Forskere oppsummerer prosessen som følger: bruk av sollys, karbondioksid + vann = glukose + oksygen. Prosessen skjer i spesielle strukturer som kalles kloroplaster i bladene. Optimale fotosyntetiske hastigheter fører til fjerning av større mengder karbondioksid fra den lokale atmosfæren, og produserer større mengder glukose. Siden glukosenivået i planter er vanskelig å måle, bruker forskere mengden karbondioksidassimilering eller frigjøring av den som et middel til å måle fotosyntetiske hastigheter. I løpet av natten, for eksempel, eller når forholdene ikke er gode, frigjør planter karbondioksid. Maksimal fotosyntetisk hastighet varierer mellom plantearter, men avlinger som mais kan oppnå karbondioksid assimileringshastigheter så høye som 0,075 gram per kubikkfot per time, eller 100 milligram per desimeter per time. For å oppnå optimal vekst av noen planter, holder bøndene dem i drivhus som regulerer forhold som fuktighet og temperatur. Det er tre temperaturregimer som hastigheten på fotosyntese endres over.

Enzymer er proteinmolekyler som brukes av levende organismer for å utføre biokjemiske reaksjoner. Proteinene er brettet til en veldig spesiell form, og dette gjør at de kan binde seg effektivt til molekylene av interesse. Ved lave temperaturer, mellom 32 og 50 grader Fahrenheit - 0 og 10 grader Celsius - fungerer enzymene som utfører fotosyntese ikke effektivt, og dette reduserer fotosyntetisk hastighet. Dette fører til en reduksjon i glukoseproduksjonen og vil resultere i hemmet vekst. For planter inne i et drivhus forhindrer installasjonen av et drivhusvarmer og termostat at dette skjer.

Ved middels temperaturer, mellom 50 og 68 grader Fahrenheit, eller 10 og 20 grader Celsius, fungerer de fotosyntetiske enzymene på sitt optimale nivå, så fotosyntesehastighetene måler høyt. Avhengig av det aktuelle anlegget, still drivhustermostaten til en temperatur innenfor dette området for best resultat. Ved disse optimale temperaturene blir den begrensende faktoren diffusjonen av karbondioksid i bladene.

Ved temperaturer over 68 grader Fahrenheit, eller 20 grader Celsius, reduseres frekvensen av fotosyntese fordi enzymene ikke fungerer så effektivt ved denne temperaturen. Dette til tross for økningen av karbondioksid diffusjon i blader. Ved en temperatur over 104 grader Fahrenheit - 40 grader Celsius - mister enzymene som utfører fotosyntese sin form og funksjonalitet, og den fotosyntetiske hastigheten synker raskt. Grafen over fotosyntetisk hastighet kontra temperatur viser et buet utseende med toppfrekvensen nær romtemperaturen. Et drivhus eller hage som gir optimalt lys og vann, men blir for varmt, produserer mindre kraftig.