Фотосинтез - один из самых замечательных биохимических процессов на Земле, который позволяет растениям использовать солнечный свет для производства пищи из воды и углекислого газа. Простые эксперименты, проведенные учеными, показывают, что скорость фотосинтеза в значительной степени зависит от таких переменных, как температура, pH и интенсивность света. Скорость фотосинтеза обычно измеряется косвенно, путем определения количества углекислого газа, выделяемого растениями.
Как работает фотосинтез
Фотосинтез определяет процесс, с помощью которого растения и некоторые бактерии производят глюкозу. Ученые резюмируют этот процесс следующим образом: с использованием солнечного света углекислый газ + вода = глюкоза + кислород. Процесс происходит в специальных структурах, называемых хлоропластами, расположенных в клетках листьев. Оптимальная скорость фотосинтеза приводит к удалению большего количества углекислого газа из местной атмосферы, производя большее количество глюкозы. Поскольку уровень глюкозы в растениях трудно измерить, ученые используют количество ассимиляции углекислого газа или его высвобождение в качестве средства измерения скорости фотосинтеза. Например, ночью или в неблагоприятных условиях растения выделяют углекислый газ. Максимальная скорость фотосинтеза зависит от вида растений, но такие культуры, как кукуруза, могут выделять углекислый газ. скорость ассимиляции достигает 0,075 унции на кубический фут в час или 100 миллиграммов на дециметр в час. Чтобы добиться оптимального роста некоторых растений, фермеры держат их в теплицах, в которых регулируются такие условия, как влажность и температура. Существует три температурных режима, при которых изменяется скорость фотосинтеза.
Низкая температура
Ферменты - это белковые молекулы, используемые живыми организмами для проведения биохимических реакций. Белки складываются в очень специфическую форму, и это позволяет им эффективно связываться с интересующими молекулами. При низких температурах, от 32 до 50 градусов по Фаренгейту - от 0 до 10 градусов по Цельсию - ферменты, осуществляющие фотосинтез, не работают эффективно, и это снижает скорость фотосинтеза. Это приводит к снижению выработки глюкозы и замедлению роста. Для растений внутри теплицы установка тепличного обогревателя и термостата предотвращает это.
Средние температуры
При средних температурах, от 50 до 68 градусов по Фаренгейту, или от 10 до 20 градусов по Цельсию, фотосинтетические ферменты работают на оптимальном уровне, поэтому скорость фотосинтеза высока. В зависимости от конкретного растения установите термостат теплицы на температуру в этом диапазоне для достижения наилучших результатов. При этих оптимальных температурах ограничивающим фактором становится диффузия углекислого газа в листья.
Высокие температуры
При температуре выше 68 градусов по Фаренгейту или 20 градусов по Цельсию скорость фотосинтеза снижается, потому что ферменты не работают так эффективно при этой температуре. И это несмотря на усиление диффузии углекислого газа в листья. При температуре выше 104 градусов по Фаренгейту - 40 градусов по Цельсию - ферменты, осуществляющие фотосинтез, теряют свою форму и функциональность, и скорость фотосинтеза быстро снижается. График скорости фотосинтеза в зависимости от температуры имеет изогнутый вид с максимальной скоростью, близкой к комнатной температуре. Теплица или сад, которые обеспечивают оптимальное освещение и воду, но становятся слишком горячими, производят меньше энергии.
