8. Sınıf Fen Bilimleri - Fotosentez hızını etkileyen faktörler (Işık şiddeti, CO2 miktarı, sıcaklık

Fotosentez, yaprakların yeşil fabrikasında ışık enerjisini besin enerjisine çeviren harika bir süreç. Temel denklemi şu: 6CO2 + 6H2O + ışık enerjisi → C6H12O6 + 6O2. İki büyük aşamayı aklında tut: Işığa bağlı tepkimeler (ışık enerjisini yakalayıp suyu yarıp O2 ve enerji üreten) ve Calvin döngüsü (karbondioksiti şekere bağlayan enzim yolculuğu). Bu yolculukta üç önemli hız belirleyici var: ışık şiddeti, CO2 miktarı ve sıcaklık. - Işık şiddeti: Ne kadar ışık varsa, o kadar enerji üretilir; O2 üretimi de artar. Ama bu artış sonsuza kadar sürmez. Bir noktada pigmentler ve fotosistemler doyar ve daha fazla ışık verilse bile fotosentez hızı artmaz; “ışık doygunluğu” dediğimiz bu eşik değeri, özellikle bulutlu ortamlarda veya gölgeli yapraklarda fotosentezi sınırlayan ana etken olabilir. Işık şiddetini ölçmek için parak (μmol m−2 s−1) birimi kullanılır; sınıf deneylerinde bu doğru ayarı doğrudan ayarlamak zor olsa da yaprak diskleri deneyiyle (bikarbonatlı suda NaHCO3 ile CO2 sabitlenir, farklı mesafe veya örtülerle ışık ayarlanır) etkisini görebiliriz. - CO2 miktarı: Havada normal koşullarda ~%0.04 civarı CO2 var. CO2’yi artırdıkça (kısa bir süreliğine!) fotosentez hızı artar; çünkü Rubisco enzimi CO2’yi şekere bağlamak ister. Ancak yüksek CO2’de hız tekrar düşmez; sadece bir plato eder. Doğrudan CO2’yi yükseltmek kolay olmadığından, yaprak diskleri deneyinde NaHCO3 konsantrasyonunu artırarak CO2 kaynağını kontrollü biçimde verip etkileri gözlemleriz. - Sıcaklık: Enzimler çalışır. Rubisco gibi fotosentez enzimlerinin “çok çalışacağı” bir sıcaklık aralığı vardır; tipik olarak 20–30°C civarı. Bu aralıkta fotosentez hızı sıcaklıkla birlikte artar; ama çok ısındığında enzimler bozulur, fotosistemler zarar görür ve hız düşer. Bu yüzden sabah çalışan bitki, öğle sıcağında da hızı aynı olmaz; özellikle kurak ve sıcak günlerde “sıcaklık stresi” fotosentezi kırar. Aşırı soğukta ise moleküler hareket yavaşlar, enzim aktivitesi düşer. Bu üç değişken birer “sınırlayıcı faktör” görevi görür: eğer bir eksikse (örneğin ışık), diğerlerini artırmak bile çok fayda etmez; o eksik olanı artırmak gerekir. Laboratuvar deneylerinde bu faktörleri teker teker değiştirip O2 kabarcıkları, yaprak disklerinin yüzdüğü süre ya da kabuk kabuk CO2/oksijen sensörleriyle fotosentez hızını ölçeriz. Canlı bitkilerde ise gün boyu bu değişkenler sürekli değişir: sabah ışık artar, öğle sıcaklığı zirveye çıkar, akşam CO2 düşük kalır. Dolayısıyla, gerçekte bir denge içinde çalışan bir sistem var. Bu üç etmeni birlikte optimize ettiğimizde, fotosentez hızını en çok artırmış oluruz.