La fotosintesi è uno dei più importanti processi biochimici presenti sulla Terra e consente alle piante di utilizzare la luce solare per produrre cibo dall'acqua e dall'anidride carbonica. Semplici esperimenti condotti dagli scienziati mostrano che il tasso di fotosintesi dipende in modo critico da variabili quali temperatura, pH e intensità della luce. Il tasso di fotosintesi viene solitamente misurato indirettamente rilevando la quantità di anidride carbonica rilasciata dalle piante.
Come funziona la fotosintesi

La fotosintesi definisce il processo mediante il quale le piante e alcuni batteri producono glucosio. Gli scienziati riassumono il processo come segue: usando luce solare, anidride carbonica + acqua \u003d glucosio + ossigeno. Il processo avviene all'interno di strutture speciali chiamate cloroplasti situati nelle cellule delle foglie. Le velocità fotosintetiche ottimali portano alla rimozione di maggiori quantità di anidride carbonica dall'atmosfera locale, producendo maggiori quantità di glucosio. Poiché i livelli di glucosio all'interno delle piante sono difficili da misurare, gli scienziati utilizzano la quantità di assimilazione del biossido di carbonio o il suo rilascio come mezzo per misurare i tassi fotosintetici. Durante la notte, ad esempio, o quando le condizioni non sono ottimali, le piante rilasciano anidride carbonica. Le velocità massime fotosintetiche variano tra le specie vegetali, ma colture come il mais possono raggiungere tassi di assimilazione del biossido di carbonio fino a 0,075 once per piede cubo all'ora o 100 milligrammi per decimetro all'ora. Per ottenere una crescita ottimale di alcune piante, gli agricoltori le tengono in serre che regolano condizioni come umidità e temperatura. Esistono tre regimi di temperatura su cui cambia il tasso di fotosintesi.
Bassa temperatura

Gli enzimi sono molecole proteiche utilizzate dagli organismi viventi per effettuare reazioni biochimiche. Le proteine sono piegate in una forma molto particolare e ciò consente loro di legarsi in modo efficiente alle molecole di interesse. A basse temperature, tra 32 e 50 gradi Fahrenheit - 0 e 10 gradi Celsius - gli enzimi che effettuano la fotosintesi non funzionano in modo efficiente e questo diminuisce la velocità fotosintetica. Ciò porta a una riduzione della produzione di glucosio e comporterà una crescita stentata. Per le piante all'interno di una serra, l'installazione di un riscaldatore e di un termostato per serra impedisce che ciò accada.
Temperature medie

A temperature medie, tra 50 e 68 gradi Fahrenheit, o 10 e 20 gradi Celsius, il fotosintetico gli enzimi lavorano ai loro livelli ottimali, quindi i tassi di fotosintesi misurano in alto. A seconda del particolare impianto in questione, impostare il termostato della serra su una temperatura all'interno di questo intervallo per ottenere i migliori risultati. A queste temperature ottimali, il fattore limitante diventa la diffusione dell'anidride carbonica nelle foglie.
Temperature elevate

A temperature superiori a 68 gradi Fahrenheit o 20 gradi Celsius, il tasso di fotosintesi diminuisce perché gli enzimi lo fanno non funziona in modo efficiente a questa temperatura. Questo nonostante l'aumento della diffusione dell'anidride carbonica nelle foglie. A una temperatura superiore a 104 gradi Fahrenheit - 40 gradi Celsius - gli enzimi che effettuano la fotosintesi perdono forma e funzionalità e il tasso fotosintetico diminuisce rapidamente. Il grafico della frequenza fotosintetica rispetto alla temperatura presenta un aspetto curvo con la frequenza di picco che si verifica vicino alla temperatura ambiente. Una serra o un giardino che fornisce luce e acqua ottimali, ma fa troppo caldo, produce meno vigorosamente.