Işık Fotosentezi Nasıl Etkiler?

Fotosentez, klorofil pigmenti taşıyan bitki ve bazı bakteriler (siyanobakteriler, mor-sülfür bakterileri, fotosentetik bakteriler, hidrojen bakterileri) tarafından ışık enerjisini kimyasal bağ enerjisine dönüştürüp organik madde üreterek metabolizmayı düzenleyen süreçtir.

Besin zincirinde en alt tabakada yer alan bitkiler, fotosentezde kullanılan bileşenlerle gerçekleşen kimyasal tepkime sonucunda diğer canlıların temel yaşamsal ihtiyaçlarından olan besin ve oksijeni üretmektedir.

Elektromanyetik spektrumdaki 400-700 nm dalga boyu aralığındaki ışıklar fotosentez oluşumu için kullanılmaktadır. Bitkiler, 280-750 nm aralığında yer alan dalga boylarındaki ışıkları kullanarak yaşamaktadır. Doğal ışık yerine yapay ışıkla yapılan uygulamalarda 625-675 nm kırmızı, 510-530 nm yeşil, 425-475 nm mavi ışıklar belirli oranlarla karıştırılarak fotosentez gerçekleştirilmektedir. Foton akı yoğunluğu (PFD-Photon Flux Density), fotosentetik aktif radyasyon (PAR-Photosynthetically Active Radiation), fotosentetik foton akı yoğunluğu (PPFD-Photosynthetic Photon Flux Density) değerlerine bağlı olarak gerçekleşen fotosentez ile bitki ve organizmaların gelişimleri ve sağlıkları etkilenmektedir.

Kırmızı ve mavi dalga boylarındaki ışık klorofil pigmenti tarafından daha fazla emilmektedir. Yeşil ve kızılötesi ışıklar ise bitkileri yeşil görmemizi sağlar.

Fotosentezin gerçekleşebilmesi için ortamda yeterli ısı, ışık, karbondioksit ve su bulunmalıdır. Tepkimede temel enerji kaynağı olarak ışık kullanılmaktadır. Yetersiz ışık ya da yüksek ışık bu gelişimi olumsuz etkiler. Işık bitki tarafından emilir, yansıtılır ya da aktarılır. Bitki yapraklarına nüfuz ederek gözeneklerin açılmasını sağlamaktadır. Böylece fotosentez olayında daha fazla karbondioksitin tepkimeye girmesi sağlanır. Ortamdaki ışık, sıcaklık ve karbondioksit düzeyleri belirli bir seviyeye kadar fotosentez hızını olumlu etkilerken daha yüksek seviyelerde olumsuz etkilemektedir.

Bitkilerin sağlıklı büyümeleri ve ürün vermeleri için su ve diğer besinlerini aldığı toprak, güneşten veya yapay ışık kaynaklarından aldığı ışık ve hava ile yaptığı solunum sayesinde gerçekleşen tepkimelerle yaşamını devam ettirmektedir. Her bitki çeşidi iç yapısı gereği farklı su, toprak, sıcaklık, ışık yoğunluğu değerlerinde farklı sonuçlar verebilmektedir.

Işık sadece fotosentez için değil, karanlıkta kalan bitkilerdeki sararma veya gelişememe sorunlarını ortadan kaldırma için de gereklidir. Bunun yanında bazı sebzeler üzerine yapılan çalışmalarda verilen ışığın dalga boyunun tat değişimine dahi neden olduğu belirlenmiştir.

Bitki fizyolojisinde, fotosentez, çimlenme ve sağlıklı büyümede gelişimin ışıkla kontrol edilmesi sağlayan fotomorfogenik pigmentler büyük rol oynamaktadır. Keşfedilen toplam 16 ışığa duyarlı pigment bulunmaktadır. Fitokrom (kırmızı ve kızılötesi) ve kriptokrom ile fototropin (mavi), UVR8 (UV-B) fotoreseptörleri ışık izleyen pigmentlere örnek verilebilir. Bazı ışık algılayıcılarının bitkilerin köklerinde olduğu da saptanmıştır. Özellikle yüksek seviyeli ışık ve UV-B ışıklarından bitkinin korunması için pigmentler sentezlenir. Bu sayede ışığı alan klorofil pigmentleri başka konumlara yönlendirilerek aktif kontrollü bir savunma mekanizması çalıştırılır.

Bitkilerde metabolik işleyiş, tıpkı diğer canlılarda olduğu gibi sirkadiyen saate göre gerçekleşir. Kırmızı/Kızılötesi oranı ile bitkinin ışık algılayıcıları çalışarak bitkinin gölgede kalıp kalmadığı belirlenir. Eğer oran yüksekse bitkinin ışığı yeterli düzeyde aldığı, düşmeye başladıysa bitkinin civarında başka bitkilerin olduğu kendisinin gölgede olduğu bilgisini verir ve bitki gelişmesini buna göre yapılandırır. Sirkadiyen ritim gereği bitkiler, reseptörleri ile ışık algılaması yaparak günün farklı saatlerinde farklı işleyişler gerçekleştirir. Bu sayede doğal ışığı kendilerine maksimum fayda sağlayacak şekilde kullanmaktadırlar.