10. Sınıf Biyoloji: Fotosentez Hızı ve Etkileyen Faktörler

Fotosentez Hızına Etki Eden Çevresel Faktörler

Fotosentez hızı, bitkinin bir zaman diliminde kullandığı CO₂ veya ürettiği O₂ miktarı ile ölçülür. Bitkinin ne kadar hızlı fotosentez yaptığını belirleyen ilk önemli etken ışık şiddetidir.

Işık şiddeti düşük olduğunda fotosentez yavaş gerçekleşir. Işık şiddeti arttıkça fotosentez hızı da artar. Ancak bu artış sonsuz değildir! Belirli bir seviyeden sonra ışık şiddetini artırsanız bile fotosentez hızı artık yükselmez, sabit kalır.

Dikkat! Işık şiddeti ile fotosentez hızı arasında doğrusal bir ilişki yoktur. Işık şiddeti belli bir seviyenin üzerine çıktığında, bitkinin fotosentez hızı maksimuma ulaşır ve daha fazla artmaz.

Sıcaklık, Işık Dalga Boyu ve Engelmann Deneyi

Sıcaklık, fotosentez hızını doğrudan etkiler çünkü enzimlerin çalışması sıcaklığa bağlıdır. Optimum sıcaklıkta (genellikle 25-35°C) fotosentez en hızlı şekilde gerçekleşir. Sıcaklık çok düşük veya çok yüksek olduğunda fotosentez yavaşlar ve durabilir.

Işığın dalga boyu da fotosentez hızını etkiler. Bitkiler görünür ışıkta $380-750 nm$ fotosentez yaparlar. Özellikle mor ve kırmızı ışık klorofil tarafından daha iyi emilir ve fotosentez hızını artırır. Yeşil ışık ise klorofil tarafından az emildiği için fotosentez bu ışıkta daha yavaş gerçekleşir.

Engelmann bunu ipliksi bir alg ve oksijen kullanan bakterilerle kanıtlamıştır. Deneyde prizmadan geçirdiği farklı renkteki ışınları alg üzerine düşürmüş, bakterilerin en çok mor ve kırmızı ışığın düştüğü bölgelerde toplandığını görmüştür. Bu, bu bölgelerde daha fazla oksijen üretildiğini, yani fotosentezin daha hızlı gerçekleştiğini gösterir.

İlginç Bilgi: Yeşil yapraklar yeşil ışığı yansıtır, diğer renkleri soğurur. Bu yüzden bitkileri yeşil görürüz ve yeşil ışıkta fotosentez daha az gerçekleşir!

Su, CO₂ ve İlgili Deneyler

Su miktarı fotosentez için hayati önemdedir. Su miktarı %15'in altına düştüğünde enzimler çalışamaz ve fotosentez durur. Su miktarı %15'in üzerine çıktıkça fotosentez hızlanır, ancak belirli bir noktadan sonra su miktarı artsa da fotosentez hızı sabit kalır.

CO₂ miktarı da fotosentez hızını doğrudan etkiler. Atmosferdeki CO₂ oranı yaklaşık %0,034'tür. CO₂ miktarı arttıkça fotosentez hızlanır, ancak belirli bir düzeyden sonra artış durur ve sabit bir hızda devam eder.

Bu konuda yapılan deneylerden biri, kavanoza KOH (CO₂ tutucu) konulduğunda içindeki yaprakların sararmasıdır. Bu, CO₂ olmadan fotosentez yapılamadığını gösterir. Başka bir deneyde ise su bitkisi Elodea'ya gazoz eklenmesi (CO₂ içeriği arttığı için) fotosentez hızının artmasını sağlar, bu da tüpte biriken O₂ miktarını artırır.

İyi Bil: CO₂ tutucular olarak Ba(OH)₂, Ca(OH)₂, NaOH, KOH gibi maddeler kullanılır. Bunlar ortamdaki CO₂'i tutarak bitkinin fotosentez yapmasını engeller.

pH, Mineraller ve Minimum Kuralı

Fotosentez hızını etkileyen bir diğer faktör ortamın pH'ıdır. Enzimler belirli pH aralıklarında en iyi şekilde çalışır. Optimum pH'da fotosentez en hızlı seviyededir.

Mineraller fotosentez için vazgeçilmezdir. Magnezyum klorofilin yapısında, demir klorofil sentezinde, fosfor ATP yapısında, azot ise protein sentezinde kullanılır. Bitki bu mineralleri yeterince alamazsa fotosentez yavaşlar.

Fotosentez hızını belirleyen önemli bir prensip Minimum Kuralıdır. Bir olayı etkileyen faktörlerden miktarı en az olan, o olayı sınırlandırır. Örneğin, bitki bir mineralden yetersiz alıyorsa, diğer tüm koşullar mükemmel olsa bile fotosentez hızı bu eksikliğe göre sınırlanır.

Unutma: Bitkiler tüm minerallere aynı oranda ihtiyaç duymaz. Makromineraller (N, P, K) daha fazla, mikromineraller (Fe, Zn, Cu) daha az miktarda gereklidir. Minimum kuralında bitkinin ihtiyacıyla ortamdaki miktar arasındaki fark önemlidir!

Fotosentez Hızına Etki Eden Genetik Faktörler

Fotosentez hızı sadece çevresel faktörlerden değil, genetik faktörlerden de etkilenir. Kloroplast sayısı arttıkça fotosentez hızı da artar. Aynı şekilde yaprak yüzeyinin geniş olması daha fazla ışık tutmayı sağlar, bu da fotosentezi hızlandırır.

Stoma sayısı arttıkça bitkinin CO₂ alımı artar, bu da fotosentezi hızlandırır. Enzim miktarı da fotosentez hızını doğrudan etkiler. Daha fazla enzim, daha hızlı reaksiyonlar demektir.

Kütikula (yaprak yüzeyindeki mumsu tabaka) kalınlaştıkça ışık ve CO₂'in bitkiye girişi zorlaşır. Bu da fotosentezi yavaşlatabilir.

Işık ve klorofil ilişkisini ölçmek için galvanometre deneyleri yapılır. Bu deneylerde, klorofil tarafından emilen ışık miktarı ölçülür. Galvanometrede ibrenin düşük değer göstermesi, ışığın klorofil tarafından çok emildiğini ve fotosentezin daha fazla gerçekleştiğini gösterir.

Önemli Not: Fotosentez hızı değişse bile, eğer CO₂ tüketimi ve O₂ üretimi aynı oranda değişiyorsa, ortamdaki gaz basıncı değişmez. Bu, basınç değişimini gösteren cıva seviyesinin hareketsiz kalmasıyla anlaşılır.