Fotosinteza je eden najpomembnejših biokemičnih procesov, ki jih najdemo na Zemlji, in omogoča rastlinam, da iz sončne svetlobe proizvajajo hrano iz vode in ogljikovega dioksida. Preprosti poskusi, ki so jih izvedli znanstveniki, kažejo, da je hitrost fotosinteze kritično odvisna od spremenljivk, kot so temperatura, pH in jakost svetlobe. Stopnjo fotosinteze običajno merimo posredno z zaznavanjem količine ogljikovega dioksida, ki ga sproščajo rastline.
Kako deluje fotosinteza
Fotosinteza definira postopek, s katerim rastline in nekatere bakterije proizvajajo glukozo. Znanstveniki postopek povzemajo na naslednji način: z uporabo sončne svetlobe ogljikov dioksid + voda = glukoza + kisik. Proces poteka znotraj posebnih struktur, imenovanih kloroplasti, ki se nahajajo v celicah listov. Optimalne stopnje fotosinteze vodijo do odstranjevanja večjih količin ogljikovega dioksida iz lokalnega ozračja in proizvajajo večje količine glukoze. Ker je ravni glukoze v rastlinah težko izmeriti, znanstveniki uporabljajo količino asimilacije ogljikovega dioksida ali njegovo sproščanje kot sredstvo za merjenje stopenj fotosinteze. Na primer ponoči ali kadar razmere niso ugodne, rastline sproščajo ogljikov dioksid. Najvišje stopnje fotosinteze se med rastlinskimi vrstami razlikujejo, vendar lahko pridelki, kot je koruza, dosežejo ogljikov dioksid stopnje asimilacije do 0,075 unče na kubični čevelj na uro ali 100 miligramov na decimeter na uro. Da bi nekatere rastline dosegli optimalno rast, jih kmetje hranijo v rastlinjakih, ki uravnavajo pogoje, kot sta vlaga in temperatura. Obstajajo trije temperaturni režimi, pri katerih se hitrost fotosinteze spreminja.
Nizka temperatura
Encimi so beljakovinske molekule, ki jih živi organizmi uporabljajo za izvajanje biokemijskih reakcij. Beljakovine so zložene v zelo posebno obliko, kar jim omogoča učinkovito vezavo na molekule, ki nas zanimajo. Pri nizkih temperaturah, med 32 in 50 stopinj Celzija - 0 in 10 stopinj Celzija - encimi, ki izvajajo fotosintezo, ne delujejo učinkovito, kar zmanjša hitrost fotosinteze. To vodi do zmanjšanja proizvodnje glukoze in povzroči upočasnjeno rast. Pri rastlinah znotraj rastlinjaka namestitev grelnika in termostata za rastlinjak preprečuje, da bi do tega prišlo.
Srednje temperature
Pri srednjih temperaturah, med 50 in 68 stopinjami Fahrenheita ali 10 in 20 stopinjami Celzija, fotosintetski encimi delujejo na svojih optimalnih ravneh, zato stopnja fotosinteze znaša visoko. Za najboljše rezultate nastavite termostat v rastlinjaku, odvisno od določene rastline. Pri teh optimalnih temperaturah postane omejevalni dejavnik difuzija ogljikovega dioksida v liste.
Visoke temperature
Pri temperaturah nad 68 stopinj Fahrenheita ali 20 stopinj Celzija se hitrost fotosinteze zmanjša, ker encimi pri tej temperaturi ne delujejo tako učinkovito. To je kljub povečanju difuzije ogljikovega dioksida v liste. Pri temperaturi nad 104 stopinj Fahrenheita - 40 stopinj Celzija - encimi, ki izvajajo fotosintezo, izgubijo obliko in funkcionalnost, hitrost fotosinteze pa hitro upada. Graf hitrosti fotosinteze v primerjavi s temperaturo prikazuje ukrivljen videz z najvišjo hitrostjo, ki se pojavi blizu sobne temperature. Rastlinjak ali vrt, ki zagotavljata optimalno svetlobo in vodo, vendar se preveč segreje, daje manj energije.