Hvorfor fotosyntese er vigtig

Det er et koncept, de fleste børn lærer i naturfagstimer:Fotosyntese kan omdanne solenergi til kemisk energi. Det er energiproduktionen og brændstofprocessen, der gør det muligt for planter og endda alger at overleve og vokse. Men før vi kommer ind på hvorfor fotosyntese er vigtig , er det tid til at nedbryde detaljerne i denne væsentlige biologiske proces.

Hvad er fotosyntese?

Fotosyntese er en livsvigtig proces, hvorigennem grønne planter, alger og visse bakterier omdanner lysenergi, typisk fra solen, til kemisk energi i form af glukose eller sukker. Denne proces forekommer i specialiserede strukturer kaldet kloroplaster, placeret i cellerne i disse levende organismer [kilde:National Geographic].

For at forstå fotosyntese, lad os nedbryde selve ordet. "Foto-" kommer fra det græske ord for lys, og "-syntese" betyder at sætte sammen. I bund og grund er fotosyntese "sammensætning med lys."

Her er en grundlæggende oversigt over processen:

1. Absorption af lys:Klorofylet, et grønt pigment til stede i kloroplasterne, absorberer lysenergi.
2. Omdannelse og lagring af energi:Denne absorberede lysenergi bruges derefter til at omdanne kuldioxid (CO2) fra atmosfæren og vand (H2O) fra jorden til glukose (C6H12O6). Ilt (O2) frigives som et biprodukt.
3. Anvendelse og opbevaring:Den producerede glukose bruges enten af ​​planten til energi, lagres som stivelse eller bruges til at bygge andre organiske forbindelser som cellulose.

Selvom det kan virke som en simpel udveksling, er fotosyntese en kompleks række af reaktioner, der kan opdeles i to hovedstadier:

1. Lysafhængige reaktioner:En lysafhængig reaktion finder sted i kloroplasternes thylakoidmembraner og producerer ATP (adenosintrifosfat) og NADPH (nikotinamidadenindinukleotidfosfat) ved at udnytte lysenergi. Ilt frigives i dette trin.
2. Lysuafhængige reaktioner (Calvin-cyklus):Disse reaktioner forekommer i kloroplasternes stroma. ATP og NADPH produceret i det foregående trin bruges her til at omdanne CO2 til glucose.

Fotosyntese er grundlaget for livet på Jorden. Det giver ikke kun mad til planterne selv, men det opretholder også de dyr og mennesker, der lever af disse planter.

Desuden frigiver fotosyntesen ilt, som er afgørende for respirationen af ​​de fleste livsformer. Som en bro mellem solens energi og livet på Jorden sikrer fotosyntesen fortsættelsen af ​​livet, som vi kender det.

1. Fotosyntese og kuldioxid:et afgørende forhold
2. Hvad hvis fotosyntese holdt op med at virke?

Fotosyntese og kuldioxid:et afgørende forhold

De fleste moderne miljøsamtaler centrerer sig om kuldioxid, fossile brændstoffer og bevaring. Som sådan fortjener det unikke forhold mellem fotosyntese og kuldioxid et nærmere kig.

Kuldioxid (CO2) spiller faktisk en central rolle i fotosynteseprocessen og fungerer som et af de primære råmaterialer. For at producere energi forbruger planter effektivt kuldioxid og vand, frigiver ilt. Som man kunne forestille sig, har denne proces vidtrækkende konsekvenser for vores planets klima, atmosfære og økosystemer.

1. Kuldioxids rolle i fotosyntesen:Under fotosyntesen optager planter CO2 fra atmosfæren. Denne CO2, kombineret med energien fra sollys fanget af klorofyl, bruges til at omdanne vand (optaget af plantens rødder) til glukose. Denne glukose bruges derefter af planten som energikilde eller opbevares til senere brug.
2. Kulstofkredsløbet og ligevægten:Fotosyntese og respiration danner en afbalanceret cyklus på Jorden. Mens fotosyntese forbruger CO2 for at producere glukose og frigive ilt, gør dyrs og planters respiration det modsatte. De bruger ilt til at nedbryde glukose til energi og frigiver CO2 i processen. Ideelt set ville denne cyklus holde mængden af ​​atmosfærisk CO2 og ilt i balance.
3. Fotosyntese som et kulstofdræn:Skove, alger og andre fotosyntetiske organismer fungerer som kulstofdræn og fjerner betydelige mængder CO2 fra atmosfæren. Dette er med til at afbøde drivhuseffekten til en vis grad, da øgede niveauer af atmosfærisk CO2 kan føre til global opvarmning. Ved at absorbere CO2 spiller fotosyntetiske organismer en afgørende rolle i reguleringen af ​​globale kulstofniveauer og dermed klimaet.
4. Menneskelig aktivitet og fotosyntese:Skovrydning og andre menneskelige aktiviteter har forstyrret kulstofbalancen. Fjernelse af et stort antal træer betyder, at færre kulhydratmolekyler absorberes af atmosfæren, hvilket fører til øgede drivhusgasniveauer. Dette kombineret med afbrænding af fossile brændstoffer, som frigiver ældgamle kulstoflagre i atmosfæren, har resulteret i en betydelig stigning i atmosfæriske CO2-niveauer, hvilket accelererer drivhuseffekten.
5. Forbedring af fotosyntetisk effektivitet:Forskere udforsker måder at øge effektiviteten af ​​fotosyntese, især i basisafgrøder. Ved at gøre det kan afgrøder potentielt fjerne mere CO2 fra atmosfæren og samtidig give øget udbytte. Nogle strategier omfatter ændring af den måde, planter absorberer lys på, eller ændring af processen for at gøre den mere lydhør over for nuværende CO2-niveauer.

Fotosyntese regulerer atmosfærens sammensætning, understøtter fødekæden og modvirker nogle af virkningerne af menneskeskabte klimaændringer. At anerkende og respektere dette forhold er afgørende for vores planets fremtidige sundhed [kilde:NASA].

Hvad hvis fotosyntese holdt op med at virke?

Hvis fotosyntesen fik en brat afslutning, ville de fleste planter dø inden for kort tid. Selvom de kunne holde ud i et par dage - eller i nogle tilfælde et par uger - ville hvor længe de levede i høj grad være en faktor for, hvor meget lagret energi deres celler indeholder.

Store træer kunne for eksempel soldater i flere år - måske endda et par årtier - på grund af deres energilagre og den langsomme brugshastighed. Imidlertid ville størstedelen af ​​planter møde en visnende ende, og det samme ville de dyr, der er afhængige af dem til at producere ilt.

Med alle planteæderne døde, ville altædende og kødædende snart følge efter. Selvom disse kødspisere kunne leve af alle de kroppe, der var strøet omkring, ville den forsyning ikke vare mere end et par dage. Så ville de dyr, der midlertidigt var afhængige af dem som næring, dø.

Det er fordi, for at fotosyntesen skulle ophøre med at eksistere, skulle Jorden dykke ned i mørke. For at gøre dette skulle solen forsvinde og kaste jordens overfladetemperaturer ind i en uendelig vinter med bitre kolde temperaturer. Inden for et år ville det bunde ved minus 100 grader Fahrenheit (minus 73 grader Celsius), hvilket resulterer i en planet med rent frossen tundra [kilde:Otterbein].

Ironisk nok, hvis solen brændte for stærkt, kunne det få fotosyntesen til at stoppe med at forekomme. For meget lysenergi ville skade planters biologiske struktur og forhindre fotosyntese i at ske. Dette er grunden til, at fotosynteseprocessen generelt lukker ned i de varmeste timer på dagen.

Uanset om synderen var for meget sollys eller ikke nok, hvis fotosyntesen stoppede, ville planter stoppe med at omdanne kuldioxid - en luftforurenende stof - til organisk materiale. Lige nu er vi afhængige af fotosyntetiske planter, alger og endda bakterier til at genbruge vores luft. Uden dem ville der være mindre iltproduktion.

Selv hvis alle planter på Jorden skulle dø, ville folk forblive ressourcestærke - især hvis deres liv afhang af det. En kunstig fotosynteseproces, der udvikles af videnskabsmænd, kan bare blive verdens største problemløser. Ved at bruge et kunstigt "blad" har videnskabsmænd med succes udnyttet sollys og genskabt fotosyntese.

Bladet er faktisk en siliciumsolcelle, der, når den sættes i vand og udsættes for lys, så genererer iltbobler fra den ene side og brintbobler fra den anden - i det væsentlige spalter ilt og brint. Selvom ideen blev designet som en måde at potentielt producere ren elektrisk energi, er der også implikationer for at genskabe en fotosyntetisk atmosfære [kilde:Chandler].

Mange flere oplysninger

Relaterede artikler

• Fotosyntese
• 10 uddøde hominider
• Sådan fungerer kunstig fotosyntese
• Sådan fungerer solen
• Føler planter smerte?

Kilder

• Chandler, David. "'Kunstige blade' laver brændstof fra sollys." MIT. 30. september 2011. (12. april 2015) http://newsoffice.mit.edu/2011/artificial-leaf-0930
• Hubbard, Bethany. "Kraften ved fotosyntese." Northwestern University. 19. november 2012. (12. april 2015) https://helix.northwestern.edu/article/power-photosynthesis
• Otterbein, Holly. "Hvis solen gik ud, hvor længe kunne livet på jorden overleve?" Populær Videnskab. 16. juli 2013. (12. april 2015) http://www.popsci.com/science/article/2013-07/if-sun-went-out-how-long-could-life-earth-survive