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La photosynthèse, le processus par lequel les plantes vertes et certains autres organismes transforment lénergie lumineuse en énergie chimique. Lors de la photosynthèse dans les plantes vertes, lénergie lumineuse est captée et utilisée pour convertir leau, le dioxyde de carbone et les minéraux en oxygène et en composés organiques riches en énergie.
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Pourquoi la photosynthèse est-elle importante?
La photosynthèse est essentielle pour lexistence de la grande majorité de la vie sur Terre. Cest la manière dont pratiquement toute lénergie de la biosphère devient disponible pour les êtres vivants. En tant que producteurs primaires, les organismes photosynthétiques forment la base des réseaux trophiques de la Terre et sont consommés directement ou indirectement par toutes les formes de vie supérieures. De plus, presque tout loxygène de latmosphère est dû au processus de photosynthèse. Si la photosynthèse cessait, il y aurait bientôt peu de nourriture ou d’autres matières organiques sur Terre, la plupart des organismes disparaîtraient et l’atmosphère de la Terre finirait par devenir presque dépourvue d’oxygène gazeux.
Quelle est la formule de base de la photosynthèse?
Le processus de photosynthèse sécrit couramment: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2. Cela signifie que les réactifs, six molécules de dioxyde de carbone et six molécules deau, sont convertis par lénergie lumineuse capturée par la chlorophylle (impliquée par la flèche) en une molécule de sucre et six molécules doxygène, les produits. Le sucre est utilisé par lorganisme et loxygène est libéré comme sous-produit.
Quels organismes peuvent faire la photosynthèse?
La capacité de photosynthèse se retrouve dans les organismes eucaryotes et procaryotes. Les exemples les plus connus sont les plantes, car toutes les espèces parasites ou mycohétérotrophes, sauf quelques rares, contiennent de la chlorophylle et produisent leur propre nourriture. Les algues sont lautre groupe dominant dorganismes photosynthétiques eucaryotes. Toutes les algues, qui comprennent des kelps massifs et des diatomées microscopiques, sont dimportants producteurs primaires. Les cyanobactéries et certaines bactéries soufrées sont des procaryotes photosynthétiques, chez qui la photosynthèse a évolué. On pense quaucun animal nest capable de photosynthèse indépendamment, bien que la limace de mer vert émeraude puisse temporairement incorporer des chloroplastes dalgues dans son corps pour la production alimentaire.
Il serait impossible de surestimer limportance de la photosynthèse dans le maintien de la vie sur Terre. Si la photosynthèse cessait, il y aurait bientôt peu de nourriture ou dautres matières organiques sur Terre. La plupart des organismes disparaîtraient et, avec le temps, l’atmosphère terrestre deviendrait presque dépourvue d’oxygène gazeux. Les seuls organismes capables dexister dans de telles conditions seraient les bactéries chimiosynthétiques, qui peuvent utiliser lénergie chimique de certains composés inorganiques et ne dépendent donc pas de la conversion de lénergie lumineuse.
Énergie produite par la photosynthèse réalisée par les usines il y a des millions dannées est responsable des combustibles fossiles (c.-à-d. charbon, pétrole et gaz) qui alimentent la société industrielle. Dans le passé, les plantes vertes et les petits organismes qui se nourrissaient de plantes augmentaient plus vite qu’ils n’étaient consommés, et leurs restes se déposaient dans la croûte terrestre par sédimentation et d’autres processus géologiques. Là, protégés de loxydation, ces restes organiques ont été lentement convertis en combustibles fossiles. Ces carburants fournissent non seulement une grande partie de lénergie utilisée dans les usines, les maisons et les transports, mais servent également de matière première pour les plastiques et autres produits synthétiques. Malheureusement, la civilisation moderne utilise en quelques siècles lexcès de production photosynthétique accumulé sur des millions dannées. Par conséquent, le dioxyde de carbone qui a été retiré de lair pour produire des glucides lors de la photosynthèse pendant des millions dannées est renvoyé à un rythme incroyablement rapide.La concentration de dioxyde de carbone dans latmosphère terrestre augmente le plus rapidement de lhistoire de la Terre, et ce phénomène devrait avoir des implications majeures sur le climat de la Terre.
Besoins en nourriture, en matériaux et en énergie dans un monde où la population humaine croît rapidement a créé un besoin daugmenter à la fois la quantité de photosynthèse et lefficacité de la conversion de la production photosynthétique en produits utiles aux personnes. Une réponse à ces besoins – la soi-disant Révolution verte, commencée au milieu du XXe siècle – a permis d’améliorer considérablement le rendement agricole grâce à l’utilisation d’engrais chimiques, à la lutte contre les ravageurs et les maladies des plantes, à la sélection végétale et au labourage et à la récolte mécanisés et la transformation des cultures. Cet effort a limité les famines graves à quelques régions du monde malgré une croissance démographique rapide, mais il na pas éliminé la malnutrition généralisée. De plus, à partir du début des années 90, le rythme auquel les rendements des principales cultures ont augmenté a commencé à baisser. Cela était particulièrement vrai pour le riz en Asie. La hausse des coûts associée au maintien de taux élevés de production agricole, qui exigeait des apports toujours plus importants dengrais et de pesticides et le développement constant de nouvelles variétés végétales, est également devenue problématique pour les agriculteurs de nombreux pays.
Une deuxième révolution agricole, basée sur le génie génétique des plantes, devrait entraîner des augmentations de la productivité des plantes et ainsi atténuer partiellement la malnutrition. Depuis les années 1970, les biologistes moléculaires possèdent les moyens de modifier le matériel génétique d’une plante (acide désoxyribonucléique ou ADN) dans le but d’améliorer la résistance aux maladies et à la sécheresse, le rendement et la qualité des produits, la résistance au gel et d’autres propriétés souhaitables. Cependant, ces traits sont intrinsèquement complexes et le processus de modification des plantes cultivées par génie génétique sest avéré plus compliqué que prévu. À lavenir, un tel génie génétique pourrait entraîner des améliorations dans le processus de photosynthèse, mais dans les premières décennies du XXIe siècle, il navait pas encore démontré quil pouvait considérablement augmenter les rendements des cultures.
Un autre domaine fascinant dans létude de la photosynthèse a été la découverte que certains animaux sont capables de convertir lénergie lumineuse en énergie chimique. La limace de mer vert émeraude (Elysia chlorotica), par exemple, acquiert des gènes et des chloroplastes de Vaucheria litorea, une algue quelle consomme, ce qui lui confère une capacité limitée à produire de la chlorophylle. Lorsque suffisamment de chloroplastes sont assimilés, la limace peut renoncer à lingestion de nourriture. Le puceron du pois (Acyrthosiphon pisum) peut exploiter la lumière pour fabriquer le composé adénosine triphosphate (ATP) riche en énergie; cette capacité a été liée à la fabrication par le puceron de pigments caroténoïdes.