Vplyv teploty na rýchlosť fotosyntézy

Fotosyntéza je jedným z najpozoruhodnejších biochemických procesov na Zemi a umožňuje rastlinám využívať slnečné svetlo na výrobu potravy z vody a oxidu uhličitého. Jednoduché experimenty uskutočnené vedcami ukazujú, že rýchlosť fotosyntézy kriticky závisí od premenných, ako sú teplota, pH a intenzita svetla. Rýchlosť fotosyntézy sa zvyčajne meria nepriamo detekciou množstva oxidu uhličitého uvoľneného rastlinami.

Fotosyntéza definuje proces, ktorým rastliny a niektoré baktérie vyrábajú glukózu. Vedci zhrňujú postup nasledovne: pomocou slnečného žiarenia, oxidu uhličitého + vody = glukózy + kyslíka. Proces prebieha v špeciálnych štruktúrach nazývaných chloroplasty nachádzajúcich sa v bunkách listov. Optimálna rýchlosť fotosyntézy vedie k odstráneniu väčšieho množstva oxidu uhličitého z miestnej atmosféry za vzniku väčšieho množstva glukózy. Pretože hladiny glukózy v rastlinách je ťažké merať, vedci využívajú množstvo asimilácie oxidu uhličitého alebo jeho uvoľňovania ako prostriedok na meranie rýchlosti fotosyntézy. Napríklad počas noci alebo keď podmienky nie sú najlepšie, rastliny uvoľňujú oxid uhličitý. Maximálna rýchlosť fotosyntézy sa líši medzi jednotlivými rastlinnými druhmi, ale plodiny, ako napríklad kukurica, môžu dosiahnuť oxid uhličitý rýchlosti asimilácie až 0,075 unce na kubickú stopu za hodinu alebo 100 miligramov na decimeter za hodinu. Aby sa dosiahol optimálny rast niektorých rastlín, poľnohospodári ich chovajú v skleníkoch, ktoré regulujú podmienky ako vlhkosť a teplota. Existujú tri teplotné režimy, v ktorých sa mení rýchlosť fotosyntézy.

Enzýmy sú bielkovinové molekuly používané živými organizmami na uskutočňovanie biochemických reakcií. Proteíny sú zložené do veľmi zvláštneho tvaru, čo im umožňuje efektívne sa viazať na zaujímavé molekuly. Pri nízkych teplotách od 0 do 10 stupňov Celzia od 32 do 50 stupňov Fahrenheita - enzýmy, ktoré vykonávajú fotosyntézu, nepracujú efektívne, čo znižuje rýchlosť fotosyntézy. To vedie k zníženiu produkcie glukózy a bude mať za následok spomalený rast. U rastlín vo vnútri skleníka tomu bráni inštalácia ohrievača skleníka a termostatu.

Pri stredných teplotách od 50 do 68 stupňov Fahrenheita alebo 10 až 20 stupňov Celzia pracujú fotosyntetické enzýmy na svojich optimálnych úrovniach, takže miera fotosyntézy je vysoká. Najlepšie výsledky dosiahnete, ak nastavíte skleníkový termostat na teplotu v tomto rozmedzí, v závislosti od konkrétneho zariadenia. Pri týchto optimálnych teplotách sa limitujúcim faktorom stáva difúzia oxidu uhličitého do listov.

Pri teplotách nad 68 stupňov Fahrenheita alebo 20 stupňov Celzia sa rýchlosť fotosyntézy znižuje, pretože enzýmy pri tejto teplote nepracujú tak efektívne. A to aj napriek zvýšeniu difúzie oxidu uhličitého do listov. Pri teplote nad 104 stupňov Fahrenheita - 40 stupňov Celzia - strácajú enzýmy uskutočňujúce fotosyntézu svoj tvar a funkčnosť a rýchlosť fotosyntézy rýchlo klesá. Graf rýchlosti fotosyntézy verzus teplota predstavuje zakrivený vzhľad s maximálnou rýchlosťou vyskytujúcou sa blízko teploty miestnosti. Skleník alebo záhrada, ktorá poskytuje optimálne svetlo a vodu, ale príliš sa zahrieva, produkuje menej energicky.