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La photosynthèse est l'un des processus biochimiques les plus remarquables de la planète. Elle permet aux plantes d'utiliser la lumière du soleil pour fabriquer des aliments à partir d'eau et de dioxyde de carbone. Des expériences simples menées par des scientifiques montrent que le taux de photosynthèse dépend de manière déterminante de variables telles que la température, le pH et l'intensité de la lumière. Le taux de photosynthèse est généralement mesuré indirectement en détectant la quantité de dioxyde de carbone libérée par les plantes.
Comment fonctionne la photosynthèse
La photosynthèse définit le processus par lequel les plantes et certaines bactéries produisent du glucose. Les scientifiques résument le processus comme suit: en utilisant la lumière du soleil, dioxyde de carbone + eau = glucose + oxygène. Le processus se déroule dans des structures spéciales appelées chloroplastes situées dans les cellules des feuilles. Les taux optimaux de photosynthèse conduisent à l'élimination de plus grandes quantités de dioxyde de carbone de l'atmosphère locale, produisant de plus grandes quantités de glucose. Les niveaux de glucose dans les plantes étant difficiles à mesurer, les scientifiques utilisent la quantité d'assimilation de dioxyde de carbone ou sa libération pour mesurer les taux de photosynthèse. Par exemple, pendant la nuit ou lorsque les conditions ne sont pas optimales, les plantes rejettent du dioxyde de carbone. Les taux de photosynthèse maximaux varient selon les espèces de plantes, mais des cultures telles que le maïs peuvent atteindre des taux d'assimilation du dioxyde de carbone pouvant atteindre 0,075 once par pied cube par heure, ou 100 milligrammes par décimètre par heure. Pour obtenir une croissance optimale de certaines plantes, les agriculteurs les conservent dans des serres qui régulent des conditions telles que l'humidité et la température. Il existe trois régimes de température sur lesquels le taux de photosynthèse change.
Basse température
Les enzymes sont des molécules de protéines utilisées par les organismes vivants pour réaliser des réactions biochimiques. Les protéines sont pliées dans une forme très particulière, ce qui leur permet de se lier efficacement aux molécules d'intérêt. À basses températures, entre 32 et 50 degrés Fahrenheit - 0 et 10 degrés Celsius - les enzymes qui effectuent la photosynthèse ne fonctionnent pas efficacement, ce qui diminue le taux de photosynthèse. Cela conduit à une diminution de la production de glucose et entraînera un retard de croissance. Pour les plantes à l'intérieur d'une serre, l'installation d'un chauffage de serre et d'un thermostat empêche que cela se produise.
Températures moyennes
À des températures moyennes, comprises entre 50 et 68 degrés Fahrenheit ou entre 10 et 20 degrés Celsius, les enzymes photosynthétiques agissent à leur niveau optimal, de sorte que les taux de photosynthèse sont élevés. En fonction de l'installation en question, réglez le thermostat de la serre sur une température comprise dans cette plage pour obtenir les meilleurs résultats. À ces températures optimales, le facteur limitant devient la diffusion du dioxyde de carbone dans les feuilles.
Hautes températures
À des températures supérieures à 68 degrés Fahrenheit ou 20 degrés Celsius, le taux de photosynthèse diminue car les enzymes ne fonctionnent pas aussi efficacement à cette température. Ceci malgré l'augmentation de la diffusion du dioxyde de carbone dans les feuilles. À une température supérieure à 104 degrés Fahrenheit - 40 degrés Celsius - les enzymes qui effectuent la photosynthèse perdent leur forme et leur fonctionnalité, et le taux de photosynthèse diminue rapidement. Le graphique du taux de photosynthèse en fonction de la température présente une apparence incurvée, le taux de pointe se produisant près de la température ambiante. Une serre ou un jardin qui fournit une lumière et une eau optimales, mais qui chauffe trop, produit moins vigoureusement.