1. Sorunun Analizi

Deney düzeneğinde, saksı bitkisinin yaprağı üzerine kapatılan 'a' hunisi ve bu huniye bağlı manometre ('c' kabındaki boyalı su) bulunmaktadır. Düzeneğin içinde bir CO2 tutucu yer almaktadır. Başlangıçta hava emilerek boyalı su seviyesi 1 numaralı düzeye getirilmiş, ardından musluk kapatılmıştır. Bir süre sonra, boyalı suyun 2 numaralı düzeye belirli bir hızla indiği gözlenmiştir.

Boyalı suyun 1'den 2'ye inmesi, huni içindeki gaz hacminin arttığı veya basıncın yükseldiği anlamına gelir. Bitkilerde gaz hacmini artırabilecek temel süreç, fotosentez sonucu oksijen (O2) üretimidir. Solunum ise oksijen tüketimi ve karbondioksit (CO2) üretimidir. Düzeneğe CO2 tutucu yerleştirildiği için, solunumla üretilen CO2 anında emilecektir. Bu durumda, eğer solunum baskın olsaydı, net O2 tüketimi gerçekleşir ve gaz hacmi azalır, dolayısıyla boyalı su seviyesi yükselirdi. Ancak gözlem, boyalı suyun indiğini göstermektedir. Bu, net O2 üretiminin yani fotosentez hızının solunum hızından daha yüksek olduğunu ve fotosentez ile üretilen oksijenin hacim artışına neden olduğunu işaret eder. CO2 tutucunun varlığına rağmen fotosentezin gerçekleştiği ve oksijen üretildiği kabul edilmelidir; aksi takdirde gözlem açıklanamaz. Soruda, boyalı suyun 2 numaralı düzeye daha büyük bir hızla inmesine neden olacak değişiklikler sorulmaktadır. Bu da net fotosentez hızını artıracak faktörleri belirlememiz gerektiği anlamına gelir.

2. Şıkların Değerlendirilmesi

I. Deney ortamının karanlık hale getirilmesi: Karanlık ortamda fotosentez tamamen durur çünkü ışık enerjisi mevcut değildir. Bu durumda bitki sadece solunum yapar. Solunumda O2 tüketilirken, CO2 üretilir. Ancak düzeneğimizde CO2 tutucu olduğu için üretilen CO2 emilecektir. Net sonuç olarak, sistemdeki O2 tüketimi devam ederken CO2 gazının hacim artırıcı etkisi ortadan kalkar. Bu durum, huni içindeki gaz hacminin azalmasına ve boyalı su seviyesinin yükselmesine (yani 1 numaralı düzeye doğru hareket etmesine) neden olur. Dolayısıyla, boyalı suyun daha hızlı inmesine değil, aksine yükselmesine yol açar. Bu öncül yanlıştır.

II. Ortam sıcaklığının fotosentez için en uygun (optimum) değere getirilmesi: Fotosentez reaksiyonları, enzimler aracılığıyla gerçekleşen biyokimyasal süreçlerdir. Enzimlerin çalışma hızı sıcaklıktan doğrudan etkilenir. Her enzimin en verimli çalıştığı bir optimum sıcaklık aralığı vardır. Ortam sıcaklığının fotosentez için en uygun (optimum) değere getirilmesi, fotosentez hızını artırır. Daha hızlı fotosentez, daha hızlı O2 üretimi anlamına gelir ki bu da sistemdeki gaz hacminin daha hızlı artmasına ve boyalı suyun 2 numaralı düzeye daha büyük bir hızla inmesine neden olur. Bu öncül doğrudur.

III. Bitkinin sulanması: Su, fotosentezin temel reaktanlarından biridir (H2O). Ayrıca, bitkilerin su dengesi stomaların açılıp kapanmasında kritik rol oynar. Yeterli su olmadığında (su stresi), bitki stomalarını kapatarak su kaybını önlemeye çalışır, ancak bu durum CO2 alımını da kısıtlar ve fotosentezi yavaşlatır. Bitkinin yeterince sulanması, eğer su sınırlayıcı bir faktörse, fotosentez reaksiyonlarının sorunsuz ilerlemesini sağlar ve stomaların açık kalmasına yardımcı olarak CO2 alımını destekler (varsa). Bu durum, fotosentez hızını artırır. Artan fotosentez hızı, daha fazla O2 üretimine yol açar, bu da sistemdeki gaz hacminin daha hızlı artmasını ve boyalı suyun 2 numaralı düzeye daha büyük bir hızla inmesini sağlar. Bu öncül doğrudur.

Sonuç olarak, ortam sıcaklığının optimuma getirilmesi ve bitkinin sulanması, fotosentez hızını artırarak boyalı suyun 2 numaralı düzeye daha hızlı inmesine neden olacaktır.