Fotosentez Hızını Etkileyen Çevresel ve Genetik Faktörler ve Kemosentez

Fotosentez Hızını Etkileyen Faktörler

Fotosentez hızı, birim zamanda tüketilen CO2 ya da açığa çıkan O2 miktarı ölçülerek saptanabilir. Fotosentez hızını etkileyen faktörler çevresel ve genetik olmak üzere ikiye ayrılır.

A. Çevresel Faktörler

Bitki gelişimini sağlayan faktörlerden birinin eksikliği, diğer faktörlerin miktarı yeterli olsa bile bitkinin gelişimini sınırlar. Bir başka ifadeyle bitkinin gelişmesini, miktarı en az (minimum) durumda olan gelişim faktörü sınırlandırır. Buna minimum yasası denir. Fotosentezi etkileyen çevresel faktörler için minimum yasası geçerlidir.

Işık Şiddeti: Işık şiddeti arttıkça fotosentez hızı belirli bir seviyeye kadar artar, sonra sabit kalır.

Işığın Dalga Boyu: Fotosentez mor, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı renklerdeki ışıkta(görünür ışıkta) gerçekleşir. Fotosentez hızını klorofil molekülünün ışığı soğurması etkiler. Klorofil molekülü en fazla kırmızı ve mor dalga boyundaki ışınları, en az ise yeşil dalga boyundaki ışınları soğurur.

Karbondioksit Miktarı: Karbondioksit miktarı artınca fotosentez hızı belirli bir seviyeye kadar artar, sonra sabit kalır.

Karbondioksit miktarına bağlı olarak farklı ışık şiddetlerinde fotosentez hızının değişimi şöyle olur:

Karbondioksit miktarı düşük olduğunda ışık şiddeti yüksek bile olsa fotosentez hızı düşük olur. Karbondioksit fazla olduğu zaman, fotosentez hızı ışığın şiddetine göre değişir. Bu durumda ışık şiddeti düşükse fotosentez hızı da düşük, ışık şiddeti yüksekse fotosentez hızı da yüksek olur.

Sıcaklık: Işık şiddeti düşük olduğunda sıcaklık yükselse bile fotosentez hızında belirgin bir değişiklik gözlenmez. Ancak yüksek ışık şiddetinde sıcaklık artışı fotosentez hızını belirli bir değere kadar arttırır. Bu değerden sonra enzimlerin yapısı bozulacağından fotosentez hızı düşer.

Mineraller: Demir, magnezyum, kalsiyum, potasyum, fosfor, azot gibi minerallerin fotosentezde rolü vardır. Bitkilerin büyümesi fotosenteze bağlıdır ve büyüme hızı da bitki için gerekli minerallerden miktarı en az olana göre belirlenir.

Su miktarı: Ortamdaki suyun belirli bir değere kadar artışı fotosentez hızını artırır. Bu değerlerden sonra ise fotosentez hızı etkilenmez.

Ortamın Ph’ı: Toprak ya da suların pH değeri bitkilerin gelişimi için önemlidir. pH değişiklikleri biyokimyasal tepkimelerde görev yapan enzimlerin yapısını bozabilir. Bu nedenle de fotosentez hızını etkiler.

Bitkilerde fotosentez gündüz gerçekleşirken, solunum gece – gündüz kesintisiz devam eder. Bitkilerde fotosentez hızı solunum hızından yüksektir. Gündüz,  fotosentez sonucu oluşan O2’nin bir kısmı hücreler tarafından solunumda kullanılır ve geri kalanı atmosfere verilir. Ancak gündüz solunum sonucu oluşan CO2 fotosentezde kullanıldığı için atmosfere verilmez. Gece fotosentez durduğu halde solunum devam eder. Bu nedenle solunum için gerekli olan O2  atmosferden alınır ve oluşan CO2 atmosfere verilir.

Kemosentez

Kemosentez, ototrof bir beslenme biçimidir. Bu olayda ışık enerjisi kullanılmadan organik madde üretilir. Bazı bakteri ve arkelerin güneş enerjisi yerine, inorganik maddelerin oksidasyonuyla açığa çıkan kimyasal enerjiyi kullanarak organik madde sentezlemesine kemosentez denir. Kemosentezi gerçekleştiren canlılar da kemoototrof adını alır.

Kemosentezde enerji kaynağı olarak demir, amonyak, nitrit, hidrojen, kükürt ve hidrojen sülfür gibi inorganik maddeler kullanılabilir. Kemosentez olayı azot döngüsünde önemli rol oynar. Toprakta bulunan amonyak bitkiler tarafından azot kaynağı olarak kullanılamaz. Nitrosomonas bakterileri amonyağı oksitleyerek nitrite, Nitrobacter adı verilen bakteriler de nitriti oksitleyerek nitrata dönüştürür. Bu dönüşümlerden açığa çıkan enerji CO2 ve H2O’yu glikoza dönüştürmekte kullanılır. Kemoototrof olan bu bakteriler kendi besinlerini üretirken azotu da bitkilerin kullanabileceği hale dönüştürmüş olabilir.

B. Genetik Faktörler

Genetik faktörler, bitkilerin kalıtsal özelliğine bağlı olarak ortaya çıktıkları için çevresel faktörlerden farklılık gösterirler.

  1. Kloroplast Sayısı: Bitkilerde fotosentez kloroplastlarda gerçekleşir. Bu organelin sayısı az ise fotosentez yavaş, fazla ise fotosentez hızlı gerçekleşir.
  2. Yaprak yapısı ve sayısı: Bitkilerde yaprak genişliğinin fazla olması fotosentez hızını artırır. Ayrıca yaprak sayısının artması fotosentezi olumlu etkileyen bir faktördür. Yaprak konumu da fotosentez hızına etki eder.
  3. Stomaların sayısı ve yapısı: Stoma sayısı ne kadar fazla ise bitki CO2 ‘den daha fazla faydalanır ve bu da fotosentezi olumlu etkiler. Ayrıca stomaların yapısı, büyüklüğü ve dağılışı da fotosentez hızı üzerinde etkilidir.
  4. Kütikula kalınlığı: Bitkilerde kütikula kalınlığı arttıkça güneş ışığı bitki hücreleri tarafından yeterince kullanılamadığı için fotosentez reaksiyonları yavaşlar.
  5. Enzim miktarı: Fotosentezdeki biyokimyasal reaksiyonlar enzimlerin denetiminde gerçekleşir. Bu nedenle fotosentezde görev yapan enzimlerin miktarı fotosentez hızını etkiler.

Fotosentez ve Solunum İlişkisi

Yaşamın devamı için gerekli olan en önemli süreçlerden biri olan fotosentezde, güneşten gelen enerji canlıların işine yarayacak olan organik moleküler içinde depo edilir. Bu iş kloroplastlarda gerçekleşir. Yani mitokondrilerin enerji üretmek üzere kullandığı organik moleküller güneşten gelen enerji sayesinde kloroplastlarda üretilmiştir. Sonuç olarak bitki hücrelerinde kloroplast ve mitokondriler, hayvan hücrelerinde ise sadece mitokondriler enerji dönüştürücü olarak görev yapan organellerdir.

Oksijenli solunum tepkimelerinin son ürünü olan ve karbondioksit fotosentezin ham maddesidir. Fotosentezde oluşan organik moleküller ve oksijen de solunumda ham madde olarak kullanılır.