Licht, CO₂ en temperatuur
In september 2026 bevatte de lucht op Mauna Loa 426.07 deeltjes per miljoen koolstofdioxide, ongeveer 52 procent meer dan de ruwweg 280 ppm van de lucht voor de industriële revolutie.
De langzaamste stap bepaalt het tempo
Stel je een broodjeszaak voor waar de ene persoon brood snijdt en de andere het beleg. Als de snijder er 30 per minuut kan doen en de beleger maar 10, maakt de zaak 10 broodjes per minuut, en een snellere snijder verandert niets. In 1905 publiceerde de plantkundige Frederick Blackman uit Cambridge een kort artikel, ‘Optima and limiting factors’, dat hetzelfde idee in de plantenfysiologie bracht. Als een proces van meerdere factoren afhangt, wordt de snelheid afgeremd door de factor die het schaarst is.
Voor fotosynthese zijn de drie klassieke factoren licht, koolstofdioxide en temperatuur. Licht drijft de lichtafhankelijke reacties aan. Koolstofdioxide is de grondstof die RuBisCO in de Calvincyclus vastlegt. Temperatuur bepaalt hoe snel enzymen werken. In het lab hieronder is de snelheid het product van een temperatuurfactor en de kleinste van een lichtfactor en een CO₂-factor. Dat is een vereenvoudigd lesmodel op basis van het idee van Blackman, dus de getallen zijn oefengetallen en geen metingen.
Sleep om te draaien. Scroll of knijp om te zoomen.
Licht
Bij zwak licht betekent meer licht bijna evenredig meer fotosynthese. Naarmate het licht feller wordt, buigt de curve af en vlakt dan uit: het chlorofyl vangt meer energie dan de Calvincyclus kan gebruiken. In het model, met CO₂ op 420 ppm en 25 °C, is de snelheid 35.7 bij 10 procent van volle zon, 55.6 bij 20 procent en 61.8 bij 60 procent. Van 60 procent tot 100 procent verandert er niets, omdat CO₂ de beperking is geworden.
Koolstofdioxide
Koolstofdioxide vormt een klein deel van de lucht. Het Global Monitoring Laboratory van NOAA meldde voor september 2026 een maandgemiddelde van 426.07 ppm op Mauna Loa, Hawaï, tegenover ongeveer 280 ppm vóór de industriële tijd, een waarde uit ijskernen. In het model bij 60 procent licht tilt het verhogen van CO₂ van 420 naar 1000 ppm de snelheid van 61.8 naar 88.2, en dan wordt licht weer de beperking. Veel planten in fel licht hebben een tekort aan CO₂, niet aan licht.
Temperatuur
Temperatuur werkt anders. Ze levert geen energie of koolstof; ze verandert hoe snel enzymen zoals RuBisCO hun werk doen. In de kou gaat alles langzaam. Naarmate het warmer wordt, stijgt de snelheid tot een beste temperatuur (25 °C in het model) en daalt dan steiler, omdat enzymen hun vorm beginnen te verliezen. Op een hete, droge dag is er een tweede probleem: de sluitcellen sluiten de huidmondjes om water te besparen, en er kan minder CO₂ binnenkomen. OpenStax stelt dit als vraag in zijn hoofdstuk over fotosynthese, en de volgende hoofdstukken bekijken het vanuit het blad.
| Instelling (model) | Snelheid | Beperkende factor |
|---|---|---|
| 60% licht, 420 ppm, 25 °C | 61.8 | CO₂ |
| 60% licht, 1000 ppm, 25 °C | 88.2 | licht |
| 20% licht, 1000 ppm, 25 °C | 55.6 | licht |
| 60% licht, 280 ppm, 25 °C | 47.7 | CO₂ |
| 60% licht, 420 ppm, 35 °C | 18.0 | temperatuur |
| 60% licht, 420 ppm, 15 °C | 30.8 | temperatuur |
Echte planten zijn ingewikkelder. Licht en CO₂ beperken vaak samen in plaats van om de beurt, planten passen zich aan het licht aan waarin ze groeien, en schaduwplanten veranderen de verhouding van hun chlorofylen. Het idee van Blackman is nog steeds een nuttige eerste vraag: van alles wat deze plant nu nodig heeft, wat is er het schaarst?
Sleep om te draaien. Scroll of knijp om te zoomen.
- Blackman (1905): de factor die het schaarst is, beperkt de snelheid.
- Lichtcurve: steil bij zwak licht, vlak bij fel licht.
- Lucht van nu: ongeveer 426 ppm CO₂ (NOAA, september 2026); ongeveer 280 ppm vóór de industrie.
- Temperatuur verandert de snelheid van enzymen; te heet is erger dan te koud.
- Wat beschreef het artikel van Blackman uit 1905?
- De langzaamste factor beperkt de snelheid van een proces
- De bouw van de chloroplast
- De Calvincyclus
- Hoe huidmondjes opengaan
- NOAA: 426.07 ppm in september 2026, ongeveer 280 ppm vóór de industrie. Hoeveel procent hoger is de waarde van nu? (op een heel getal afgerond)
- In het model is de snelheid bij 60% licht en 420 ppm 61.8. Als je het licht op 100% zet, wordt dat…
- nog steeds 61.8, omdat CO₂ beperkend is
- ongeveer 100
- ongeveer 80
- nul
- In het model geven 60% licht en 1000 ppm CO₂ bij 25 °C een snelheid van 88.2. Daarvoor, bij 420 ppm, was het 61.8. Hoeveel steeg de snelheid?
- Bij 20% licht is de snelheid 55.6 bij zowel 420 als 1000 ppm. Waarom?
- Licht is de beperkende factor
- CO₂ is de beperkende factor
- De temperatuur is te hoog
- De huidmondjes zijn dicht
- Waarom daalt de snelheid snel boven de beste temperatuur?
- Enzymen zoals RuBisCO beginnen hun vorm te verliezen
- Er is minder licht
- Chlorofyl wordt rood
- Water wordt niet meer gesplitst
- Op een hete, droge dag sluiten de sluitcellen de huidmondjes. Wat gebeurt er met fotosynthese?
- Ze vertraagt, omdat er minder CO₂ het blad binnenkomt
- Ze versnelt, omdat water wordt bespaard
- Er verandert niets
- Er komt geen zuurstof meer vrij maar er wordt nog wel suiker gemaakt
- Welke factor levert de grondstof die RuBisCO vastlegt?
- Koolstofdioxide
- Licht
- Temperatuur
- Zuurstof
- Bij zwak licht: een verdubbeling van het licht…
- verhoogt de fotosynthese sterk
- heeft geen effect
- verlaagt de fotosynthese
- stopt de fotosynthese
- In het model bij 60% licht, 420 ppm en 15 °C is de temperatuurfactor 49.9% en de CO₂-factor 61.8%. Snelheid = 100 × 0.499 × 0.618. Reken het uit op één decimaal.
Bronnen van deze cursus (16)
- -fix5: gravity calculation corrected using rho*g*h = 1000*9.8*h Pa
- the cited textbook has a tenfold coefficient error. Sources (checked 2026-10-17): OpenStax Biology 2e 8.1 Overview of Photosynthesis (photoautotrophs, mesophyll, stomata on the underside, guard cells, chloroplast, thylakoid, granum, stroma, two stages; openstax.org/books/biology-2e/pages/8-1-overview-of-photosynthesis)
- 8.2 The Light-Dependent Reactions (400 to 700 nm, chlorophyll a absorbs blue and red, carotenoids, 300 to 400 chlorophylls per antenna, water split at PSII, about 10 percent of the oxygen used by the leaf's mitochondria; .../8-2-the-light-dependent-reactions-of-photosynthesis)
- 8.3 Using Light Energy to Make Organic Molecules (RuBisCO, 3-PGA, G3P, three turns per G3P and six per glucose, "dark reaction" outdated, cacti fix CO2 at night; .../8-3-using-light-energy-to-make-organic-molecules)
- 30.3 Roots (tap and fibrous roots, root cap, three zones in the first centimetre, root hairs, endodermis and Casparian strip; .../30-3-roots)
- 30.4 Leaves (lamina, petiole, midrib, parallel and reticulate venation, Ginkgo, cuticle, trichomes, palisade in one to three layers, spongy mesophyll, guard cells the only epidermal cells with chloroplasts, xylem and phloem, needles and spines; .../30-4-leaves)
- 30.5 Transport of Water and Solutes (redwoods near 116 m, turgor 0.6 to 0.8 MPa and up to 1.5 MPa = 210 psi vs tyres 30 to 34 psi, gravity -0.1 MPa per metre, -2 MPa at the leaf surface, cohesion-tension, up to 90 percent of the water lost, sources and sinks, phloem sap up to 30 percent sugar; .../30-5-transport-of-water-and-solutes-in-plants)
- 31.3 Nutritional Adaptations (rhizobia, nodules, nitrogenase, biological fixation 65 percent of nitrogen used in agriculture, mycorrhizae in more than 80 percent of land plants, up to 20 percent of the carbon; .../31-3-nutritional-adaptations-of-plants)
- 32.2 Pollination and Fertilization (self and cross pollination, bees cannot see red, nectar guides, bats, birds, wind, water, at least 25,000 orchid species, double fertilization 2n zygote and 3n endosperm, seed parts, scutellum, fruit types, dispersal, dormancy; .../32-2-pollination-and-fertilization)
- Britannica, Photosynthesis: history (Priestley 1771, Ingenhousz 1779, 1782: oxygen formed at the expense of fixed air, identified the year before as carbon dioxide) (britannica.com/science/photosynthesis/History-of-the-study-of-photosynthesis)
- Smithsonian Libraries, Ingenhousz, Experiments upon Vegetables, 1779 (library.si.edu/digital-library/book/experimentsuponv00inge)
- van Helmont's account (200 pounds of earth, 5 pound willow, 169 pounds and about 3 ounces after five years, soil short by about 2 ounces)
- quoted from Howe 1965 by S. G. Saupe, College of St. Benedict and St. John's University (employees.csbsju.edu/ssaupe/biol115/van_helmont.htm)
- F. F. Blackman, Optima and Limiting Factors, Annals of Botany 19:281-296, April 1905 (doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a089000)
- NOAA Global Monitoring Laboratory, Trends in CO2 (gml.noaa.gov/ccgg/trends/: Mauna Loa September 2026 monthly mean 426.07 ppm)
- NOAA Climate.gov, Climate change: atmospheric carbon dioxide (280 ppm or less before the Industrial Revolution of the mid-1700s, from ice cores; climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide).
Geraadpleegd: 2026-10-17