Die Photosynthese ist das Verfahren, mit dem Pflanzen Lebensmittel aus Lichtenergie, Kohlendioxid und Wasser herstellen. Dieser Prozess ist für das Wachstum notwendig und setzt sich über den gesamten Lebenszyklus der Pflanze fort. Die Photosyntheserate in Pflanzen hängt von der Verfügbarkeit dieser drei Elemente ab. Die Stärke des der Pflanze zur Verfügung stehenden Lichts, die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre und die der Pflanze zur Verfügung stehende Wassermenge können den Photosyntheseprozess fördern oder verlangsamen. Es muss eine optimale Kombination dieser drei wesentlichen Elemente geben, damit die chemische Reaktion der Photosynthese stattfinden kann. Ohne das richtige Gleichgewicht kann sich die Photosynthese verlangsamen oder ganz zum Stillstand kommen.
Licht
Die der Pflanze zur Verfügung stehende Lichtstärke beeinflusst den Photosyntheseprozess. Das lichtabhängige Stadium der Photosynthese kann nur stattfinden, wenn der Pflanze genügend Licht zur Absorption zur Verfügung steht. Wenn nicht genug Licht vorhanden ist, können Pigmente wie Chlorophyll nicht genug Lichtenergie absorbieren, um Adenosintriphosphat, auch als ATP bekannt, zu erzeugen. ATP ist eine Chemikalie, die von der Pflanze zur Speicherung von Energie verwendet wird und eine notwendige Komponente in der zweiten Phase der Photosynthese ist, die als lichtunabhängige Phase bezeichnet wird. Aus diesem Grund kann die Photosynthese nur bei Tageslicht beginnen, sobald das ATP erstellt wurde, und der Prozess kann jederzeit abgeschlossen werden, wenn die entsprechende Menge an Wasser und Kohlendioxid verfügbar ist.
Kohlendioxid und Wasser
Die Photosynthese erfordert eine gewisse Menge Kohlendioxid, um erfolgreich zu sein. Die Menge an Kohlendioxid, die in der Atmosphäre verfügbar ist, nimmt in höheren Lagen ab, was den Photosyntheseprozess verlangsamt. In extrem hohen Lagen kann ein Mangel an Kohlendioxid den Prozess vollständig verhindern. Neben Kohlendioxid benötigt die Pflanze auch Wasser für die chemische Reaktion, bei der Zucker entsteht. Jedes von der Pflanze produzierte Zuckermolekül benötigt sechs Moleküle Wasser. Die Wassermoleküle liefern Wasserstoff und hinterlassen den restlichen Sauerstoff als Abfallprodukt. Wenn die zur Verfügung stehende Wassermenge nicht ausreicht, um den Vorgang abzuschließen, stoppt die Photosynthese, bis mehr Wasser verfügbar ist.
Zeitrahmen
Obwohl sich die Photosyntheserate zwischen Pflanzenarten und Umweltfaktoren unterscheidet, ist es möglich, die genaue Photosyntheserate einer bestimmten Pflanze zu bestimmen. In einem an der University of Colorado durchgeführten Experiment wurde die Photosyntheserate von Laubbaumblättern getestet. In diesem Experiment wurde festgestellt, dass die getesteten Blätter in jeder Minute der Photosynthese für jedes Gramm Blattoberfläche 44,14 ppm (parts per million) Kohlendioxidgas verarbeiteten.
