فهرست مطالب
مقدمه
فتوسنتز فرآیندی است که طی آن گیاهان غذای خود را در حضور آب، کلروفیل، نور خورشید و CO2 آماده می‌کنند. این فرآیند عمدتاً در برگ‌های گیاهان رخ می‌دهد. در برخی از گیاهان، ساقه ها نیز فتوسنتز را انجام می‌دهند. فتوسنتز در سلول‌های کلروپلاست برگ‌ها اتفاق می‌افتد. عوامل متعددی بر سرعت و کارایی فتوسنتز تأثیر می‌گذارد.
عوامل موثر
نور
نور یکی از عوامل اصلی موثر بر فتوسنتز می باشد. فتوسنتز در تاریکی رخ نمی‌دهد و منبع نور برای گیاهان نور خورشید است.
سه ویژگی مهم نور برای فتوسنتز دارای اهمیت می باشد:
شدت نور
فتوسنتز با شدت نور کم شروع می‌شود و با افزایش روشنایی در روشن‌ترین زمان روز به حداکثر می‌رسد. مقدار نور مورد نیاز برای گیاهان مختلف متفاوت است. گیاه حداکثر تا 1.5 درصد نور موجود را در فرآیند فتوسنتز مصرف می‌کند و بنابراین نور معمولاً یک عامل محدود کننده نیست. با این حال، نور به یک عامل محدود کننده در شدت نور کم تبدیل می‌شود زیرا مهم نیست که چقدر آب یا CO2 وجود داشته باشد. در شدت‌های زیاد نور، دمای گیاه افزایش می‌یابد که این فرآیند منجر به افزایش تعرق در گیاه و در نتیجه بسته شدن روزنه‌ها می‌شود که منجر به کاهش مصرف CO2 می‌گردد بر این اساس نور زیاد مانع از فتوسنتز می‌شود.
کیفیت نور
آزمایش‌های انجام‌شده نشان می‌دهد که کلروفیل به طور مؤثر طول موج‌های قرمز و آبی را از طیف نور، جذب می‌کند. بنابراین حداکثر فتوسنتز زمانی اتفاق می‌افتد که گیاه در معرض نور حاوی این طول موج ها قرار گیرد.
مدت زمان
هر چه گیاه بیشتر در معرض نور قرار گیرد، روند فتوسنتز در مدت زمان طولانی‌تری ادامه خواهد داشت و تا زمانی که دمای گیاه متعادل بماند، فتوسنتز اتفاق خواهد افتاد.
غلظت دی اکسید کربن
جو حاوی 0.03 درصد دی اکسید کربن در میان گازهای دیگر است. گیاهان دی اکسید کربن را از هوا می‌گیرند. اما، از آنجایی که میزان دی اکسیدکربن در هوا بسیار کمتر است، به عنوان یک عامل محدود کننده برای فتوسنتز عمل می‌کند.
زمانیکه نور و دما عوامل محدود کننده نیستند، افزایش غلظت CO2 منجر به افزایش سرعت فتوسنتز می‌شود. اما فراتر از حد معینی، CO2 شروع به انباشته شدن در گیاه می‌کند و این منجر به کند شدن فرآیند می‌شود. بنابراین،CO2 بیش از حد، فتوسنتز را مهار می‌کند، به خصوص زمانی که شروع به تجمع می‌کند.
معمولاً تمامی فرآیندهای بیولوژیکی و بیوشیمیایی در یک محدوده دمایی بهینه خاص به بهترین وجه رخ می‌دهند. این موضوع برای فتوسنتز نیز صادق است. مشاهده می‌شود که وقتی CO2 و نور عوامل محدود کننده نیستند، سرعت فتوسنتز با افزایش دما تا سطح بهینه آن گیاه افزایش می‌یابد. فراتر از سطوح بهینه در هر دو طرف محدوده طبیعی، آنزیم‌ها غیرفعال شده یا از بین می‌روند و فتوسنتز متوقف می‌گردد.
آب
آب یکی از مهمترین عوامل موثر بر فتوسنتز در نظر گرفته می‌شود. هنگامی که میزان مصرف یا در دسترس بودن آب کاهش می‌یابد، روزنه‌ها شروع به بسته شدن می‌کنند تا از دست دادن آب در طول تعرق، جلوگیری شود. با بسته شدن روزنه، دریافت CO2 نیز متوقف می‌گردد که بر فتوسنتز تأثیر می‌گذارد. بنابراین تأثیر آب بر فتوسنتز بیشتر غیر مستقیم است تا مستقیم.
اکسیژن
سطوح بهینه اکسیژن برای فتوسنتز مطلوب است. اکسیژن برای تنفس نوری در گیاهان C3 مورد نیاز است و محصول جانبی تنفس نوری CO2 است که برای فتوسنتز ضروری می‌باشد. همچنین انرژی تولید شده در طول تنفس اکسیژن برای فرآیند فتوسنتز نیز مورد نیاز است. با این حال، افزایش سطح اکسیژن بیش از حد مطلوب برای گیاه منجر به مهار فتوسنتز می شود.
