در اوایل فصل ۴ علوم زیستی و بهداشت تغییرات شدت فتوسنتز با تغییر درصد دی اکسید کربن هوا در فعالیت آورده شده و در ادامه در سوالات این فعالیت دیگر عوامل دخیل در شدت فتوسنتز را خواستار شده. توضیح بیشتر در ارتباط با این مقوله ....

رابطه ي غلظت co_۲ با باز و بسته شدن روزنه های هوایی(موثر در شدت فتوسنتز):

ارتباط نزديكي ميان غلظت گاز دی اکسید کربن در فضاي بين سلولي و باز و بسته شدن روزنه ها به دست آمده است.به طور كلي غلظت كم دی اکسید کربن به باز شدن و غلظت زيادتر آن به بسته شدن روزنه ها منجر مي شود. يك ارتباط ميان نور و باز و بسته شدن روزنه ها ممكن است در نتيجه اين باشد كه طي فتوسنتز غلظت دی اکسید کربن  فضاي بين سلولي كاهش، و در صورت عدم فتوسنتز غلظت آن در اثر تنفس افزايش مي يابد.روزنه هاي بسياري از گونه ها در تاريكي اگر دی اکسید کربن  موجود در آن ها تقريبا به غلظت دی اکسید کربن اتمسفر خارج باشدبسته مي شود.غلظت دی اکسید کربن به حالت گاز در فضاي بين سلولي روي غلظت محلول آن در سلول هاي روزنه و ساير سلول هاي برگ تاثير مي گذارد.

رابطه ي ميان فتوسنتز و غلظت دی اکسید کربن  سلول هاي روزنه نسبتا روشن است،ولي رابطه ي دی اکسید کربن  با تغييرات پتانسيل اسمزي و فشار تورژسانس سلول هاي روزنه چندان رو شن نيست.به هر حال يك احتمال قوي اين است كه تغييرات غلظت دی اکسید کربن  چنان بر PH سلول هاي روزنه اثر مي گذارد كه فعاليت سيستم هاي آنزيمي معيني را متاثر مي سازد.افزايش غلظت دی اکسید کربن PHرا كاهش  آن PHرا افزايش مي دهد.

سلول هاي روزنه بسياري از گونه ها حاوي نشاسته اند كه ممكن است از فراور ده هاي فتوسنتز خود آن ها ،يا از فراورده هاي فتوسنتز منتقله به درون آن ها از سلول هاي كلروفيل دار و يا از هر دو نوع باشد.تبديل نشاسته به قند با شروع روشنايي و قند به نشاسته با آغاز تاريكي در سلول هاي روزنه بعضي گونه ها ديده شده است.چنين تبديل هاي قابل برگشت كربو هيدرات هاي نامحلول به كربو هيدرات هاي محلول بي شك در نوسانات پتانسيل اسمزي سلول هاي روزنه شايد عامل عمده اي باشد.چنين تبديل هاي كربوهيدرات ها الزاما توسط سيستم هاي آنزيمي انجام مي شودكه فعاليتشان تحت تاثير PH با باز شدن روزنه ها ديده شده است.اطلاعات جامعي درباره ي بخش آنزيمي سلول هاي روزنه و اثرات تغييرات PH روي فعاليت آن ها در دست نيست.

بحث فوق مي تواند به صورت يك تئوري قابل قبول براي باز شدن روزنه ها در واكنش به عامل نور به ترتيب خلاصه گردد:

۱-نور

۲-  فتوسنتز 

 ۳-  كاهش غلظت گاز كربنيك در سرتاسر برگ

  ۴-   افزايش PHسلول هاي روزنه 

 ۵-  فعال شدن سيستم آنزيمي كه پلي ساكاريد نامحلول را به كربو هيدرات هاي محلول تبديل مي سازد.

۶-منفي تر شدن پتانسيل اسمزي شيره سلول روزنه 

 ۷- منفي تر شدن پتانسيل آب

 ۸-جريان آب از سلول هاي مجاور به درون سلول هاي روزنه 

  ۹- افزايش تورژسانس سلول هاي روزنه

   ۱۰-باز شدن روزنه

بسته شدن روزنه مي تواند با توقف فتوسنتز كه عكس توالي اين فرايند ها را به وجود مي آورد ايجاد گردد.

بحث بعدی مربوط به نور هستش.فتوسنتز جز با حضور نور انجام نمي شود و با افزايش شدت تابش نور،سرعت فتوسنتز نيز افزايش مي يابد.هرگاه غلظت (قسمت در ميليون )co_۲ ،۳۳۰ppm  باشد(مقدار غلظت co2در هواي طبيعي )سرعت فتوسنتز با افزايش تابش نور به طور نا محدودي افزايش نمي يابدبلكه در تابش هايي به شدت ۲۰۰ تا ۳۰۰ وات در متر مربع ماكزيمم مي شود.در چنين حالتي گفته مي شود سيستم فتوسنتزي از نور اشباع شده است(  light saturated) .انرژي تابشي با اين شدت تقريبا برابر با 20 درصد انرژي شدت نور آفتاب (1000 وات در متر مربع )است.ماكزيمم سرعت فتوسنتز در شدت هاي نور كمتر از شدت نور آفتاب معمولي انجام مي شود،به شرط اين كه مقدار co_۲  به اندازه اي باشد كه در هواي معمولي وجود دارد. همچنين درجه حرارت ۲۰ يا ۳۰ درجه ي سانتيگراد در حالي كه غلظت co_۲  برابر   ۳۳۰ ppm باشد تاثير كمي در سرعت فتو سنتز دارد.

هنگامي كه غلظت co۲ به۶۶۰ppm برسد با افزايش شدت نور تا حدود ۵۰۰ وات در متر مربع سرعت فتوسنتز نيز افزايش مي يابد.در شدت هاي تابش بيشتر از ۵۰۰ وات در متر مربع سرعت فتوسنتز ثابت باقي مي ماند و انرژي تابشي اضافي، ديگر تاثيري در افزايش سرعت فتوسنتزندارد(وضعيت اشباع نور ) .لكن اگر درجه حرارت از ۲۰ درجه ي سانتيگراد به ۳۰ درجه ي سانتيگراد افزايش يابد وغلظت co_۲ در ۶۶۰ppm باقي بماند،سرعت فتوسنتز با افزايش تابش نور به ميزان قابل ملاحظه اي افزايش مي يابد .اين وضعيت با تاثيردرجه حرارت بر روي سرعت فتوسنتز در وضعي كه غلظت co_۲ ،۳۳۰ppm است مغايرت دارد(در آن وضعيت افزايش درجه حرارت به ميزان ۱۰ درجه بر رو ي فتوسنتز تاثيري ندارد).

تاثير متفاوت درجه حرارت بر روي تثبيت co_۲ در حالي كه غلظت آن كم و زياد باشد به شرح زير بيان مي شود:هنگامي كه غلظت co_۲كم باشد،با افزايش شدت نور تا حدود ۳۰۰ وات در متر مربع ،سرعت فتوسنتز نيز افزايش مي يابد .چون درجه حرارت ،سرعت فتوسنتز را از صفر تا مقدار معادل شدت تابش ۳۰۰ وات در متر مربع افزايش نمي دهد،مي توان نتيجه گرفت كه عامل محدود كننده ي فتوسنتز فعل و انفعالي است كه به انرژي تابشي بستگي دارد.واكنش هاي نوري ،واكنش هاي فيزيكي با ضريب حرارتي (Q_۱۰ ) حدود يك مي باشند.از سوي ديگر در غلظت هاي بيشتري از co_۲ ودر تابش هاي حدود 5۵۰۰ وات در متر مربع ،افزايش ۱۰ درجه حرارت سبب دو برابر شدن سرعت تثبيت O_۲ مي شود. ضريب حرارتي (Q_۱۰ ) واكنش هاي بيو شيميايي ۲يا بيشتر از ۲ است.نتيجه اين كه متناسب باغلظت co_۲ ، مرحله ي محدود كنندهي فتوسنتز به واكنش هاي بيو شيميايي مربوط مي شود.