Fotosentez Hızına Etki Eden Faktörler

Fotosentez hızına etki eden faktörler, çevresel ve genetik faktörler olmak üzere ikiye ayrılır. Fotosentez aynı anda birden çok faktörün etkisi altındadır. Bu durumda fotosentezin hızını, miktarı en az olan faktör belirler. Buna minimum yasası denir.

Fotosentetik bir hücrenin birim zamanda kullandığı CO₂ veya ürettiği O₂ fotosentez hızını gösterir. Fotosentez hızını etkileyen faktörler çevresel ve genetik faktörler olmak üzere ikiye ayrılır.

A - Fotosentez hızına etki eden çevresel faktörler

• Işık şiddeti
• Işığın dalga boyu
• CO₂ miktarı
• Ortam sıcaklığı
• Ortamın pH değeri
• Su miktarı
• Mineraller

A1. CO₂ miktarı

• CO₂ miktarı fotosentez hızına etki eden çevresel faktörler arasındadır. CO₂, fotosentezin ışıktan bağımsız tepkimelerinin başlaması için gereklidir.
• CO₂ miktarı arttığında fotosentez hızı belirli bir değere kadar artar. Sonra da sabit kalır. Havadaki CO₂ yoğunluğu belirli bir sınırın altına düşerse bitki CO₂ bağlayamaz ve fotosentez durur. Bu sınır yaklaşık %0,005'tir.
• Ca(OH)₂ veya (KOH), Na(OH), Ba(OH)2 gibi CO₂ bağlayan bileşiklerin ortamda bulunması fotosentez hızını düşürür.
• Sodada ve gazozda CO₂ ve mineral fazla olduğu için fotosentez hızını olumlu etkiler.

A2. Işık şiddeti

• Bitkiler ışıksız ortamda fotosentez yapamaz. Işık, fotosentezin ışığa bağımlı tepkimelerinde ATP ve NADPH+H+ sentezlenmesinde kullanılır. Işık şiddeti arttıkça fotosentez hızı belirli bir seviyeye kadar artar, sonra sabit kalır.

A3. Işığın dalga boyu

• Fotosentez, 350-780 nm dalga boyu aralığındaki görünür ışıkta gerçekleşir.
• Canlıların fotosentez yapabilmesi için öncelikle ışığın soğrulması gerekir.
• Klorofil mor, mavi ve kırmızı dalga boylarındaki ışığı en iyi soğurduğu için fotosentez bu dalga boylarında daha hızlıdır.
• Fotosentez hızının en düşük olduğu dalga boyu ise klorofil tarafından yansıtılan yeşil renge karşılık gelmektedir.
• CO₂ ve ışık şiddeti bir arada düşünülürse, CO₂ miktarı arttıkça fotosentez hızı da artmakta, ancak sonra sabit kalmaktadır.
• Işık şiddeti artırıldıkça CO₂ miktarındaki artış ile birlikte fotosentez hızı biraz daha artmakta, ancak sonra yine sabit kalmaktadır.
• Doyma noktasına kadar fotosentez hızını CO₂ belirlerken doyma noktasından itibaren ışık şiddeti belirleyici faktör olmaktadır.

A4. Ortam sıcaklığı

• Ortam sıcaklığı fotosentez hızına etki eden çevresel faktörler içindedir. Fotosentezin ışıktan bağımsız tepkimeleri üzerinde daha çok etkilidir. Çünkü bu tepkimelerde bir çok enzim görev yapmaktadır.
• Sıcaklık artışı tepkimelerin hızını da artırır; belirli bir noktadan sonra ise bu artış tepkimeleri durdurabilir.
• Fotosentezin ideal sıcaklık (optimum sıcaklık) derecesi 25-35⁰C arasıdır.
• 35⁰C'un üstüne çıktığında genellikle enzim yapısı bozulacağından fotosentez hızı düşer ve durur.

A5. Su miktarı

• Fotosentezin ışığa bağımlı tepkimelerinde su, iyonlarına ayrılarak FS II için elektron, NADP+ için hidrojen ve atmosfer için oksijen kaynağı olur.
• Fotosentezde kullanılan CO₂ bitkiye stomalardan girer.
• Stomaların açılması da bitkideki su oranına bağlıdır. Ayrıca fotosentez enzimlerinin çalışması için su oranının belirli bir değerde olması gerekir.

Bitkide su miktarı %15'in altına düşerse enzimler çalışmayacağı için fotosentez durur.

A6. Mineraller

• Son olarak mineraller fotosentez hızına etki eden çevresel faktörler arasındadır. Mineraller hem biyokimyasal süreçlerde görev yapar hem de fotosentez elemanlarının yapısına katılır.
• Örneğin Fe, ETS elemanlarından ferrodoksinin ve klorofil sentezini katalizyen bir enzimin yapısına katılır. Mg klorofilin yapısında bulunur.
• Mn, Ca, K ise fotosentezde rol oynayan bazı enzimlerin kofaktörüdür. Minimum yasasına göre fotosentez hızını miktarı en düşük olan mineral belirler.

A7. Ortamın pH değeri

• Fotosentez, özellikle ışığa bağımlı olmayan reaksiyonların enzimatik yönü yüksek olduğundan, enzimler de belirli pH aralıklarında çalıştıklarından dolayı ortam pH'ı fotosentez hızını etkiler.

B - Fotosentez hızına etki eden genetik faktörler

• Kloroplast sayısı
• Stoma sayısı, konumu ve büyüklüğü
• Yaprak yapısı ve sayısı,
• Epidermis ve kutikula kalınlığı
• Enzim miktarı

B1. Kloroplast Sayısı

• Fotosentez, kloroplastlarda gerçekleşir. Yapraktaki kloroplast ve klorofil miktarı arttıkça fotosentez hızı da artar.
• Koyu yeşil yapraklı bitkilerde kloroplast miktarı fazladır.
• Yaprakta fotosentezin en yoğun gerçekleştiği bölüm kloroplast ve klorofil miktarı en fazla olan palizat parankimasıdır.

B2. Yaprak yapısı ve sayısı

• Yaprak yapısı ve sayısı fotosentez hızına etki eden faktörler arasındadır. Bitkideki yaprakların yüzey genişliği ve sayısı arttıkça fotosentez hızı da artar.
• Ayrıca yaprak konumu da fotosentez hızını etkiler.
• Aynı bitkinin doğrudan ışık alabilen yaprakları, ışığı tam alamayan alt kısımdaki yapraklara oranla daha hızlı fotosentez yapar.

B3. Stoma sayısı, konumu ve büyüklüğü

• Stoma yaprakta gaz alışverişini sağlar.
• Stoma sayısı ne kadar fazla olursa bitki CO₂ den daha çok faydalanır. Bu durum da fotosentez hızını olumlu yönde etkiler.
• Ayrıca stomaların yapısı, büyüklüğü ve dağılışı da fotosentez hızı üzerinde etkilidir.
• Stomalar yüzeye yaklaştıkça gaz difüzyonu kollaylaşacağı için fotosentez hızını arttıracaktır. Nemli ortam bitkileri böyledir.

B4. Epidermis ve kutikula kalınlığı

• Yaprakların yüzeyini örten, epidermis hücreleri tarafından salgılanan mumsu tabakaya kutikula denir.
• Epidermis ve kutikula kalınlaştıkça güneş ışığını daha az geçireceğinden fotosentez hızı yavaşlar.
• Kurak ortam bitkilerinde yaprak yüzeyi dar, stoma sayısı az ve kutikula tabakası kalındır.

B5. Enzim miktarı

• Fotosentezde özellikle ışığa bağımlı olmayan tepkimelerinde pek çok enzim görev yapmaktadır.
• Fotosentez enzimleri ne kadar fazla ise fotosentez de o derece hızlı gerçekleşir.