Soru:
Bir bitkinin fotosentez hızının, belirli bir sıcaklık ve optimal su miktarı altında, ışık şiddetine bağlı değişimi aşağıdaki grafikte gösterilmiştir.
(Grafikte $X$ ekseni "Işık Şiddeti", $Y$ ekseni "Fotosentez Hızı"nı göstermektedir. Grafik, ışık şiddeti arttıkça fotosentez hızının önce doğrusal olarak arttığını, ardından $X$ noktasından sonra bir plato çizerek sabit kaldığını göstermektedir.)
Grafikte $X$ noktasından sonra fotosentez hızının artmaya devam etmemesinin temel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
A) Ortamdaki su miktarının yetersiz kalması
B) Klorofil moleküllerinin ışığa doygunluğa ulaşması
C) Karbondioksit derişiminin sınırlayıcı etki yapması
D) Ortam sıcaklığının fotosentez için optimum değerin altına düşmesi
E) Işık enerjisinin kloroplastlara ulaşamaması
Doğru Cevap: C
✍️ Çözüm:Fotosentez hızı, birçok çevresel faktörün etkisi altındadır. Bu faktörlerden herhangi biri minimum seviyede ise, diğer faktörler optimum düzeyde olsa bile fotosentez hızı o minimum faktör tarafından belirlenir. Bu duruma minimum yasası denir.
Grafiği incelediğimizde:
- Grafiğin başlangıcında, ışık şiddeti arttıkça fotosentez hızı da doğrusal olarak artmaktadır. Bu durum, $X$ noktasına kadar ışık şiddetinin fotosentez hızı için sınırlayıcı faktör olduğunu gösterir. Yani, bitkinin daha fazla ışık aldıkça fotosentez yapma kapasitesi artmaktadır.
- Ancak $X$ noktasından sonra, ışık şiddeti artmaya devam etse bile fotosentez hızı artmamakta ve bir plato çizmektedir. Bu durum, artık ışık şiddetinin sınırlayıcı faktör olmadığını, fotosentez hızını sınırlayan başka bir faktörün devreye girdiğini gösterir.
Seçenekleri değerlendirelim:
- A) Ortamdaki su miktarının yetersiz kalması: Sorunun başlangıcında "optimal su miktarı altında" ifadesi yer aldığı için su miktarının yetersiz kalması söz konusu değildir.
- B) Klorofil moleküllerinin ışığa doygunluğa ulaşması: Klorofil molekülleri belirli bir ışık şiddetinden sonra ışık enerjisini soğurma kapasitelerini maksimuma çıkarabilir. Ancak bu durum, genellikle fotosentezin genel hızının plato çizmesinin doğrudan ve tek nedeni değildir. Işık reaksiyonları hızlansa bile, ışıktan bağımsız reaksiyonları etkileyen başka bir faktör sınırlayıcı hale gelebilir.
- C) Karbondioksit derişiminin sınırlayıcı etki yapması: Fotosentezin ışıktan bağımsız reaksiyonlarında (Calvin döngüsü) ana substrat karbondioksittir. Işık şiddeti yeterli seviyeye ulaştığında, eğer ortamdaki karbondioksit derişimi düşükse, bitki ne kadar ışık alırsa alsın, karbondioksit yetersizliği nedeniyle ışıktan bağımsız reaksiyonlar ve dolayısıyla genel fotosentez hızı artamaz. Bu, hızın plato çizmesinin en yaygın ve temel nedenidir.
- D) Ortam sıcaklığının fotosentez için optimum değerin altına düşmesi: Soruda "belirli bir sıcaklık" ifadesi kullanılmıştır. Bu sıcaklığın optimumun altına düştüğüne dair bir bilgi yoktur ve sıcaklık düşüşü genellikle hızda düşüşe yol açar, plato çizmeye değil. Ayrıca, sıcaklık sabit kabul edilmiştir.
- E) Işık enerjisinin kloroplastlara ulaşamaması: Işık şiddeti artmaya devam ettiği için ışık enerjisinin ulaşmaması gibi bir durum söz konusu değildir.
Bu nedenle, ışık şiddeti belli bir seviyenin üzerine çıktığında fotosentez hızının artmamasının temel nedeni, karbondioksit derişiminin sınırlayıcı bir faktör haline gelmesidir.
