Фотосинтез - це один із найвизначніших біохімічних процесів, що зустрічаються на Землі, і дозволяє рослинам використовувати сонячне світло для отримання їжі з води та вуглекислого газу. Прості експерименти, проведені вченими, показують, що швидкість фотосинтезу критично залежить від таких змінних, як температура, рН та інтенсивність світла. Швидкість фотосинтезу зазвичай вимірюється опосередковано шляхом виявлення кількості вуглекислого газу, що виділяється рослинами.
Як працює фотосинтез
Фотосинтез визначає процес, за допомогою якого рослини та деякі бактерії виробляють глюкозу. Вчені узагальнюють процес таким чином: використовуючи сонячне світло, вуглекислий газ + вода = глюкоза + кисень. Процес відбувається в спеціальних структурах, званих хлоропластами, розташованими в клітинах листя. Оптимальні показники фотосинтезу призводять до виведення більшої кількості вуглекислого газу з місцевої атмосфери, виробляючи більшу кількість глюкози. Оскільки рівень глюкози в рослинах важко виміряти, вчені використовують кількість засвоєння вуглекислого газу або його виділення як засіб для вимірювання швидкості фотосинтезу. Наприклад, вночі, або коли умови не найкращі, рослини виділяють вуглекислий газ. Максимальні показники фотосинтезу різняться залежно від видів рослин, але такі культури, як кукурудза, можуть досягти вуглекислого газу швидкості асиміляції до 0,075 унції на кубічний фут на годину, або 100 міліграмів на дециметр на годину. Для досягнення оптимального росту деяких рослин фермери тримають їх у теплицях, які регулюють такі умови, як вологість та температура. Існує три температурних режими, за яких змінюється швидкість фотосинтезу.
Низька температура
Ферменти - це білкові молекули, що використовуються живими організмами для здійснення біохімічних реакцій. Білки складаються в дуже особливу форму, і це дозволяє їм ефективно зв'язуватися з цікавими молекулами. При низьких температурах, від 32 до 50 градусів за Фаренгейтом - від 0 до 10 градусів за Цельсієм, ферменти, що здійснюють фотосинтез, не працюють ефективно, і це знижує швидкість фотосинтезу. Це призводить до зменшення вироблення глюкози і призведе до затримки росту. Для рослин всередині теплиці встановлення тепличного обігрівача та термостата запобігає цьому.
Середні температури
При середніх температурах, від 50 до 68 градусів за Фаренгейтом, або від 10 до 20 градусів за Цельсієм, ферменти фотосинтезу працюють на своїх оптимальних рівнях, тому швидкість фотосинтезу є високою. Залежно від конкретної рослини, про яку йде мова, встановіть для тепличного термостата температуру в межах цього діапазону для найкращих результатів. При цих оптимальних температурах обмежуючим фактором стає дифузія вуглекислого газу в листя.
Високі температури
При температурі вище 68 градусів за Фаренгейтом, або 20 градусів за Цельсієм, швидкість фотосинтезу зменшується, оскільки ферменти працюють не так ефективно при цій температурі. Це відбувається, незважаючи на збільшення дифузії вуглекислого газу в листя. При температурі вище 104 градусів за Фаренгейтом - 40 градусів Цельсія - ферменти, що здійснюють фотосинтез, втрачають форму і функціональність, і швидкість фотосинтезу швидко знижується. Графік швидкості фотосинтезу в порівнянні з температурою представляє вигнутий вигляд з піковою швидкістю, що відбувається близько до кімнатної температури. Теплиця або сад, що забезпечує оптимальне світло та воду, але стає занадто гарячим, виробляє менш енергійно.
