Encyclopædia Britannica, Inc. Se alle videoene for denne artikkelen
Fotosyntese, prosessen der grønne planter og visse andre organismer forvandler lysenergi til kjemisk energi. Under fotosyntese i grønne planter fanges lysenergi og brukes til å omdanne vann, karbondioksid og mineraler til oksygen og energirike organiske forbindelser.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Hvorfor er fotosyntese viktig?
Fotosyntese er kritisk for det store flertallet av livet på jorden. Det er måten nesten all energi i biosfæren blir tilgjengelig for levende ting. Som primærprodusenter danner fotosyntetiske organismer basen til jordens matnett og konsumeres direkte eller indirekte av alle høyere livsformer. I tillegg skyldes nesten alt oksygen i atmosfæren fotosynteseprosessen. Hvis fotosyntese opphørte, ville det snart være lite mat eller annet organisk materiale på jorden, de fleste organismer ville forsvinne, og jordens atmosfære ville til slutt bli nesten blottet for gassformet oksygen.
Hva er grunnformelen for fotosyntese?
Prosessen med fotosyntese skrives ofte som: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2. Dette betyr at reaktantene, seks karbondioksydmolekyler og seks vannmolekyler, omdannes av lysenergi fanget av klorofyll (underforstått av pilen) til et sukkermolekyl og seks oksygenmolekyler, produktene. Sukkeret brukes av organismen, og oksygen frigjøres som et biprodukt.
Hvilke organismer kan fotosyntetisere?
Evnen til fotosyntetisering finnes i både eukaryote og prokaryote organismer. De mest kjente eksemplene er planter, da alle unntatt få parasittiske eller mycoheterotrofe arter inneholder klorofyll og produserer sin egen mat. Alger er den andre dominerende gruppen av eukaryote fotosyntetiske organismer. Alle alger, som inkluderer massive tang og mikroskopiske kiselalger, er viktige hovedprodusenter. Cyanobakterier og visse svovelbakterier er fotosyntetiske prokaryoter, hvor fotosyntese utviklet seg. Ingen dyr antas å være uavhengig i stand til fotosyntese, selv om den smaragdgrønne havsneglen midlertidig kan innlemme algekloroplaster i kroppen for matproduksjon.
Det ville være umulig å overvurdere viktigheten av fotosyntese for å opprettholde livet på jorden. Hvis fotosyntesen opphørte, ville det snart være lite mat eller annet organisk materiale på jorden. De fleste organismer ville forsvinne, og etter hvert ville jordens atmosfære nesten være blottet for gassformet oksygen. De eneste organismer som kunne eksistere under slike forhold, ville være de kjemosyntetiske bakteriene, som kan utnytte den kjemiske energien til visse uorganiske forbindelser, og som dermed ikke er avhengig av konvertering av lysenergi.
Energi produsert av fotosyntese utført av planter for millioner av år siden er ansvarlig for fossile brensler (dvs. kull, olje og gass) som driver industrisamfunnet. I tidligere tider økte grønne planter og små organismer som matet på planter raskere enn de ble konsumert, og restene ble avsatt i jordskorpen ved sedimentering og andre geologiske prosesser. Der, beskyttet mot oksidasjon, ble disse organiske restene sakte omdannet til fossile brensler. Disse drivstoffene gir ikke bare mye av energien som brukes i fabrikker, hjem og transport, men fungerer også som råmateriale for plast og andre syntetiske produkter. Dessverre bruker den moderne sivilisasjonen i løpet av noen århundrer det overskytende fotosyntetiske produksjonen som er samlet over millioner av år. Følgelig blir karbondioksidet som har blitt fjernet fra luften for å lage karbohydrater i fotosyntese over millioner av år, returnert i en utrolig rask hastighet.Karbondioksidkonsentrasjonen i jordens atmosfære stiger den raskeste den noensinne har hatt i jordens historie, og dette fenomenet forventes å ha store implikasjoner for jordens klima.
Krav til mat, materialer og energi i en verden der menneskelig befolkning vokser raskt har skapt et behov for å øke både mengden fotosyntese og effektiviteten ved å konvertere fotosyntetisk produksjon til produkter som er nyttige for mennesker. Ett svar på disse behovene – den såkalte grønne revolusjonen, startet på midten av 1900-tallet – oppnådde enorme forbedringer i jordbruksutbyttet gjennom bruk av kjemisk gjødsel, skadedyr- og plantesykdomsbekjempelse, planteoppdrett og mekanisert dyrking, høsting og avling prosessering. Denne innsatsen begrenset alvorlig sult til noen få områder av verden til tross for rask befolkningsvekst, men det eliminerte ikke utbredt underernæring. Begynnelsen på begynnelsen av 1990-tallet begynte dessuten å synke. Dette gjaldt spesielt for ris i Asia. Økende kostnader forbundet med å opprettholde høye landbruksproduksjoner, som krevde stadig økende tilførsel av gjødsel og plantevernmidler og konstant utvikling av nye plantesorter, ble også problematisk for bønder i mange land.
En annen landbruksrevolusjon, basert på plantegenetikk, ble spådd å føre til økning i planteproduktivitet og derved delvis lindre underernæring. Siden 1970-tallet har molekylærbiologer hatt midler til å endre et plantes genetiske materiale (deoksyribonukleinsyre, eller DNA) med sikte på å oppnå forbedringer i motstand mot sykdom og tørke, produktutbytte og kvalitet, frosthardhet og andre ønskelige egenskaper. Imidlertid er slike egenskaper iboende komplekse, og prosessen med å gjøre endringer i avlingsplanter gjennom genteknologi har vist seg å være mer komplisert enn forventet. I fremtiden kan slik genteknologi resultere i forbedringer i prosessen med fotosyntese, men i de første tiårene av det 21. århundre måtte den ennå ikke demonstrere at den kunne øke avlingene dramatisk.
Et annet spennende område i studien av fotosyntese har vært oppdagelsen av at visse dyr er i stand til å konvertere lysenergi til kjemisk energi. Den smaragdgrønne havsneglen (Elysia chlorotica) tilegner seg for eksempel gener og kloroplaster fra Vaucheria litorea, en alge den bruker, noe som gir den en begrenset evne til å produsere klorofyll. Når nok kloroplaster er assimilert, kan sneglen avstå fra inntak av mat. Ertluset (Acyrthosiphon pisum) kan utnytte lys for å produsere den energirike forbindelsen adenosintrifosfat (ATP); denne evnen har vært knyttet til bladlusens produksjon av karotenoidpigmenter.