Inhoud
Fotosynthese is een van de meest opmerkelijke biochemische processen op aarde en stelt planten in staat zonlicht te gebruiken om voedsel te maken uit water en kooldioxide. Eenvoudige experimenten uitgevoerd door wetenschappers tonen aan dat de snelheid van fotosynthese kritisch afhankelijk is van variabelen zoals temperatuur, pH en lichtintensiteit. De fotosynthesesnelheid wordt meestal indirect gemeten door het detecteren van de hoeveelheid koolstofdioxide die vrijkomt door planten.
Hoe fotosynthese werkt
Fotosynthese definieert het proces waardoor 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, chloroplasten genaamd, die zich in de cellen van bladeren bevinden. Optimale fotosynthesesnelheden leiden tot het verwijderen van grotere hoeveelheden koolstofdioxide uit de lokale atmosfeer, waardoor grotere hoeveelheden glucose worden geproduceerd. Omdat glucoseniveaus in planten moeilijk te meten zijn, gebruiken wetenschappers de hoeveelheid assimilatie van kooldioxide of de afgifte ervan als een middel om de fotosynthesesnelheid te meten. Tijdens de nacht bijvoorbeeld, of wanneer de omstandigheden niet primair zijn, geven planten koolstofdioxide af. Maximale fotosynthesesnelheid varieert tussen plantensoorten, maar gewassen zoals maïs kunnen kooldioxide-assimilatiesnelheden bereiken tot wel 0,075 ounce per kubieke voet per uur, of 100 milligram per decimeter per uur. Om een optimale groei van sommige planten te bereiken, bewaren boeren ze in kassen die omstandigheden zoals vochtigheid en temperatuur reguleren. Er zijn drie temperatuurregimes waarover de fotosynthesesnelheid verandert.
Lage temperatuur
Enzymen zijn eiwitmoleculen die door levende organismen worden gebruikt om biochemische reacties uit te voeren. De eiwitten zijn in een zeer specifieke vorm gevouwen en hierdoor kunnen ze zich efficiënt binden aan de betreffende moleculen. 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 een groeiachterstand. Voor planten in een kas voorkomt de installatie van een kasverwarming en thermostaat dit.
Gemiddelde temperaturen
Bij gemiddelde temperaturen, tussen 50 en 68 graden Fahrenheit, of 10 en 20 graden Celsius, werken de fotosynthetische enzymen op hun optimale niveaus, dus de fotosynthesesnelheid is hoog. Afhankelijk van de specifieke plant in kwestie, stelt u de thermostaat van de kas in 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 niet zo efficiënt werken bij deze temperatuur. Dit 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 de fotosynthesesnelheid neemt snel af. De grafiek van fotosynthetische snelheid versus temperatuur vertoont een gebogen uiterlijk waarbij de pieksnelheid dicht bij kamertemperatuur optreedt. Een kas of tuin die optimaal licht en water geeft, maar te heet wordt, produceert minder krachtig.