Fotosinteza este unul dintre cele mai remarcabile procese biochimice găsite pe Pământ și permite plantelor să folosească lumina soarelui pentru a produce alimente din apă și dioxid de carbon. Experimentele simple efectuate de oamenii de știință arată că rata fotosintezei este în mod critic dependentă de variabile precum temperatura, pH-ul și intensitatea luminii. Rata fotosintetică este de obicei măsurată indirect prin detectarea cantității de dioxid de carbon eliberat de plante.
Cum funcționează fotosinteza
Fotosinteza definește procesul prin care plantele și unele bacterii produc glucoza. Oamenii de știință rezumă procesul astfel: folosind lumina soarelui, dioxid de carbon + apă = glucoză + oxigen. Procesul are loc în cadrul unor structuri speciale numite cloroplaste situate în celulele frunzelor. Ratele fotosintetice optime duc la eliminarea unor cantități mai mari de dioxid de carbon din atmosfera locală, producând cantități mai mari de glucoză. Deoarece nivelurile de glucoză din plante sunt dificil de măsurat, oamenii de știință utilizează cantitatea de asimilare a dioxidului de carbon sau eliberarea acestuia ca mijloc de măsurare a ratelor fotosintetice. În timpul nopții, de exemplu, sau când condițiile nu sunt prime, plantele eliberează dioxid de carbon. Ratele fotosintetice maxime variază între speciile de plante, dar culturile precum porumbul pot obține dioxid de carbon rate de asimilare de până la 0,075 uncie pe picior cub pe oră sau 100 miligrame pe decimetru pe oră. Pentru a obține o creștere optimă a unor plante, fermierii le păstrează în sere care reglează condiții precum umiditatea și temperatura. Există trei regimuri de temperatură peste care se modifică rata fotosintezei.
Temperatura scazuta
Enzimele sunt molecule proteice utilizate de organismele vii pentru a efectua reacții biochimice. Proteinele sunt pliate într-o formă foarte specială și acest lucru le permite să se lege eficient de moleculele de interes. La temperaturi scăzute, între 32 și 50 de grade Fahrenheit - 0 și 10 grade Celsius - enzimele care efectuează fotosinteza nu funcționează eficient și acest lucru scade rata fotosintetică. Acest lucru duce la o scădere a producției de glucoză și va avea ca rezultat o creștere scăzută. Pentru plantele din interiorul unei sere, instalarea unui încălzitor de seră și a unui termostat împiedică acest lucru.
Temperaturi medii
La temperaturi medii, între 50 și 68 grade Fahrenheit, sau 10 și 20 grade Celsius, enzimele fotosintetice funcționează la nivelurile lor optime, astfel încât ratele de fotosinteză sunt mari. În funcție de instalația în cauză, setați termostatul de seră la o temperatură în acest interval pentru cele mai bune rezultate. La aceste temperaturi optime, factorul limitativ devine difuzia dioxidului de carbon în frunze.
Temperaturi mari
La temperaturi de peste 68 de grade Fahrenheit sau 20 de grade Celsius, rata fotosintezei scade deoarece enzimele nu funcționează la fel de eficient la această temperatură. Acest lucru se întâmplă în ciuda creșterii difuziei de dioxid de carbon în frunze. La o temperatură peste 104 grade Fahrenheit - 40 grade Celsius - enzimele care realizează fotosinteza își pierd forma și funcționalitatea, iar rata fotosintetică scade rapid. Graficul ritmului fotosintetic comparativ cu temperatura prezintă un aspect curbat, cu rata maximă care apare aproape de temperatura camerei. O seră sau o grădină care oferă lumină și apă optimă, dar se încălzește prea mult, produce mai puțin viguros.