Innehåll
Fotosyntes är en av de mest anmärkningsvärda biokemiska processerna som finns på jorden och gör att växter kan använda solljus för att tillverka mat från vatten och koldioxid. Enkla experiment som utförts av forskare visar att hastigheten för fotosyntes är kritiskt beroende av variabler som temperatur, pH och ljusintensitet. Den fotosyntetiska hastigheten mäts vanligtvis indirekt genom att detektera mängden koldioxid som frigörs av växter.
Hur fotosyntes fungerar
Fotosyntes definierar processen genom vilken växter och vissa bakterier producerar glukos. Forskare sammanfattar processen enligt följande: med solljus, koldioxid + vatten = glukos + syre. Processen sker inom speciella strukturer som kallas kloroplaster belägna i bladen. Optimala fotosyntetiska hastigheter leder till att större mängder koldioxid tas bort från den lokala atmosfären, vilket ger större mängder glukos. Eftersom glukosnivåer i växter är svåra att mäta, använder forskare mängden koldioxidassimilering eller dess frisättning som ett medel för att mäta fotosyntetiska hastigheter. Under natten, till exempel, eller när förhållandena inte är främsta, släpper växter koldioxid. Maximal fotosyntetiska hastigheter varierar mellan växtarter, men grödor som majs kan uppnå koldioxidassimilationshastigheter så höga som 0,075 ounce per kubikfot per timme eller 100 milligram per decimeter per timme. För att uppnå optimal tillväxt av vissa växter håller jordbrukarna dem i växthus som reglerar förhållanden som luftfuktighet och temperatur. Det finns tre temperaturregimer över vilka hastigheten för fotosyntes förändras.
Låg temperatur
Enzymer är proteinmolekyler som används av levande organismer för att utföra biokemiska reaktioner. Proteinerna vikas in i en mycket speciell form, och detta gör att de kan binda effektivt till molekylerna av intresse. Vid låga temperaturer, mellan 32 och 50 grader Fahrenheit - 0 och 10 grader Celsius, fungerar inte enzymerna som utför fotosyntes effektivt, och detta minskar fotosyntesfrekvensen. Detta leder till en minskning av glukosproduktionen och kommer att leda till stuntad tillväxt. För växter i ett växthus förhindrar installationen av en växthusvärmare och termostat detta.
Medeltemperaturer
Vid medelhöga temperaturer, mellan 50 och 68 grader Fahrenheit, eller 10 och 20 grader Celsius, fungerar de fotosyntetiska enzymerna på sina optimala nivåer, så fotosynteshastigheterna mäter höga. Beroende på den aktuella anläggningen i fråga, ställ växthustermostaten in på en temperatur inom detta område för bästa resultat. Vid dessa optimala temperaturer blir den begränsande faktorn diffusionen av koldioxid till bladen.
Höga temperaturer
Vid temperaturer över 68 grader Fahrenheit eller 20 grader Celsius minskar frekvensen av fotosyntes eftersom enzymerna inte fungerar lika effektivt vid denna temperatur. Detta trots ökningen av koldioxiddiffusion till blad. Vid en temperatur över 104 grader Fahrenheit - 40 grader Celsius - förlorar enzymerna som utför fotosyntes sin form och funktionalitet, och den fotosyntetiska hastigheten sjunker snabbt. Grafen för fotosyntetisk hastighet kontra temperatur visar ett krökt utseende med toppfrekvensen som förekommer nära rumstemperatur. Ett växthus eller trädgård som ger optimalt ljus och vatten, men blir för varmt, producerar mindre kraftfullt.