Fotosynthese is een van de opmerkelijkste biochemische processen op aarde en laat planten zonlicht gebruiken om voedsel te maken van water en koolstofdioxide. Simpele experimenten uitgevoerd door wetenschappers tonen aan dat de snelheid van fotosynthese kritisch afhankelijk is van variabelen zoals temperatuur, pH en intensiteit van licht. De fotosynthesesnelheid wordt meestal indirect gemeten door de hoeveelheid kooldioxide die door planten wordt afgegeven te detecteren.

Hoe Fotosynthese Werkt

Fotosynthese definieert het proces waarmee planten en sommige bacteriën glucose produceren. Wetenschappers vatten het proces als volgt samen: zonlicht, koolstofdioxide + water = glucose + zuurstof. Het proces vindt plaats in speciale structuren genaamd chloroplasten die zich in de cellen van bladeren bevinden. Optimale fotosynthetische snelheden leiden tot het verwijderen van grotere hoeveelheden koolstofdioxide uit de lokale atmosfeer, waardoor grotere hoeveelheden glucose worden geproduceerd. Omdat glucosespiegels in planten moeilijk te meten zijn, gebruiken wetenschappers de hoeveelheid koolstofdioxide-assimilatie of de afgifte ervan als middel om fotosynthesesnelheden te meten. Tijdens de nacht bijvoorbeeld, of wanneer de omstandigheden niet optimaal zijn, geven planten koolstofdioxide af. De maximale fotosynthesesnelheid varieert van plantensoort, maar bij gewassen zoals maïs kan de assimilatiesnelheid van kooldioxide zo hoog zijn als 0,075 ounce per kubieke voet per uur, of 100 milligram per decimeter per uur. Voor een optimale groei van sommige planten houden boeren ze in kassen die de omstandigheden zoals vochtigheid en temperatuur regelen. Er zijn drie temperatuurregimes waarover de snelheid van fotosynthese verandert.

Lage temperatuur

Enzymen zijn eiwitmoleculen die door levende organismen worden gebruikt om biochemische reacties uit te voeren. De eiwitten worden in een zeer specifieke vorm gevouwen en dit maakt het hen mogelijk om efficiënt aan de moleculen van belang te binden. Bij lage temperaturen, tussen 32 en 50 graden Fahrenheit - 0 en 10 graden Celsius - werken de enzymen die fotosynthese uitvoeren niet efficiënt en dit verlaagt de fotosynthesesnelheid. Dit leidt tot een afname van de glucoseproductie en zal resulteren in groeiachterstand. Voor planten in een broeikas verhinderen de installatie van een kasverwarmer en thermostaat dit.

Gemiddelde temperaturen

Bij gemiddelde temperaturen, tussen 50 en 68 graden Celsius, of 10 en 20 graden Celsius , de fotosynthetische enzymen werken op hun optimale niveaus, dus de fotosynthese snelheden meten hoog. Afhankelijk van de betreffende plant, zet u de kasthermostaat op een temperatuur binnen dit bereik voor het beste resultaat. Bij deze optimale temperaturen wordt de beperkende factor de diffusie van koolstofdioxide in de bladeren.

Hoge temperaturen

Bij temperaturen boven 68 graden Fahrenheit of 20 graden Celsius neemt de snelheid van fotosynthese af omdat de enzymen werken niet zo efficiënt bij deze temperatuur. Dit is ondanks de toename van kooldioxide-diffusie in bladeren. Bij een temperatuur boven 104 graden Fahrenheit - 40 graden Celsius - verliezen de enzymen die fotosynthese uitvoeren hun vorm en functionaliteit en neemt de snelheid van fotosynthese snel af. De grafiek van fotosynthesesnelheid versus temperatuur vertoont een gebogen uiterlijk waarbij de piekwaarde dichtbij kamertemperatuur ligt. Een kas of tuin die optimaal licht en water levert, maar te heet wordt, minder krachtig produceert.