光合成は、地球上で見られる最も顕著な生化学的プロセスの 1 つであり、植物が太陽光を利用して水と二酸化炭素から食物を作ることを可能にします。科学者によって行われた簡単な実験は、光合成速度が温度、pH、光の強度などの変数に大きく依存することを示しています。通常、光合成速度は、植物が放出する二酸化炭素の量を検出することによって間接的に測定されます。
光合成の仕組み
光合成は、植物と一部のバクテリアがグルコースを製造するプロセスを定義します。科学者はこのプロセスを次のように要約しています。太陽光を使用すると、二酸化炭素 + 水 =グルコース + 酸素になります。このプロセスは、葉の細胞にある葉緑体と呼ばれる特別な構造内で発生します。最適な光合成速度は、局所大気からより多くの量の二酸化炭素を除去し、より多くの量のグルコースを生成します.植物内のグルコースレベルは測定が難しいため、科学者は二酸化炭素の同化または放出の量を光合成速度を測定する手段として利用しています。たとえば、夜間や条件が整っていないとき、植物は二酸化炭素を放出します。最大光合成速度は植物種によって異なりますが、トウモロコシなどの作物は、1 時間あたり立方フィートあたり 0.075 オンス、または 1 時間あたりデシメートルあたり 100 ミリグラムという高い二酸化炭素同化率を達成できます。一部の植物の最適な成長を達成するために、農家はそれらを湿度や温度などの条件を調整する温室に保管します。光合成速度が変化する 3 つの温度領域があります。
低温
酵素は、生物が生化学反応を行うために使用するタンパク質分子です。タンパク質は非常に特殊な形状に折りたたまれているため、目的の分子に効率的に結合できます。華氏 32 度から 50 度 (摂氏 0 度から 10 度) の低温では、光合成を行う酵素が効率的に働かず、光合成速度が低下します。これにより、ブドウ糖の産生が減少し、発育が阻害されます。温室内の植物の場合、温室のヒーターとサーモスタットを設置することで、これを防ぐことができます。
中温
華氏 50 度から 68 度、または摂氏 10 度から 20 度の中程度の温度では、光合成酵素は最適なレベルで機能するため、光合成速度は高く評価されます。問題の特定の植物に応じて、温室のサーモスタットをこの範囲内の温度に設定すると、最良の結果が得られます。これらの最適な温度では、葉への二酸化炭素の拡散が制限要因になります。
高温
華氏 68 度 (摂氏 20 度) を超える温度では、この温度では酵素が効率的に機能しないため、光合成の速度が低下します。これは、葉への二酸化炭素の拡散が増加しているにもかかわらずです。華氏 104 度 (摂氏 40 度) を超える温度では、光合成を行う酵素がその形状と機能を失い、光合成速度が急速に低下します。温度に対する光合成速度のグラフは、曲線の外観を示し、ピーク速度は室温近くで発生します。最適な光と水を提供する温室や庭は、暑すぎると生産量が低下します。
