Fotosyntesprocessen, i vilken växter och träd förvandlar ljus från solen till näringsenergi, kan till en början verka som magi, men direkt och indirekt upprätthåller denna process hela världen. När gröna växter sträcker sig efter ljuset, fångar bladen solens energi genom att använda ljusabsorberande kemikalier eller speciella pigment för att göra mat från koldioxid och vatten som dras från atmosfären. Den här processen frigör syre som en biprodukt tillbaka till atmosfären, en komponent i luften som krävs för alla andningsorganismer.
TL; DR (för lång; läste inte)
En enkel ekvationen för fotosyntes är koldioxid + vatten + ljusenergi \u003d glukos + syre. När enheter inom växteriket konsumerar koldioxid under fotosyntes, släpper de tillbaka syre till atmosfären för att andas; gröna träd och växter (på land och i havet) är främst ansvariga för syre i atmosfären, och utan dem kanske inte djur och människor, såväl som andra livsformer, existerar som de gör idag.
Fotosyntes: Nödvändigt för Allt liv
Gröna, växande saker är nödvändiga för allt liv på planeten, inte bara som mat för växtätare och omnivores, utan för att syre ska andas. Fotosyntesprocessen är det främsta sättet syre kommer in i atmosfären. Det är det enda biologiska sättet på planeten som fångar solens ljusenergi och ändrar det till socker och kolhydrater som ger växter näringsämnen samtidigt som syre frigörs.
Tänk på det: Växter och träd kan i huvudsak dra energi som startar i det yttre räckvidden, i form av solljus, förvandla det till mat, och släpp i processen den nödvändiga luft som organismer behöver för att frodas. Du kan säga att alla syreproducerande växter och träd har ett symbiotiskt förhållande till alla syre-andningsorganismer. Människor och djur tillhandahåller koldioxid till växter, och de levererar syre i gengäld. Biologer kallar detta ett ömsesidigt symbiotiskt förhållande eftersom alla parter i förhållandet gynnas.
I det Linnéiska klassificeringssystemet är kategorisering och rangordning av alla levande saker, växter, alger och en typ av bakterier som kallas cyanobakterier de enda enheter som producerar mat från solljus. Argumentet för att skära ner skogar och ta bort växter för utvecklingsskull verkar kontraproduktivt om det inte finns människor kvar att leva i den utvecklingen eftersom det inte finns några växter och träd kvar för att göra syre.
Fotosyntes tar plats i bladen
Växter och träd är autotrofer, levande organismer som gör sin egen mat. Eftersom de gör detta med hjälp av ljusenergin från solen, kallar biologer dem fotoautotrofer. De flesta växter och träd på planeten är fotoautotrofer.
Omvandlingen av solljus till mat sker på en cellnivå i växternas blad i en organell som finns i växtceller, en struktur som kallas kloroplast. Medan bladen består av flera lager, inträffar fotosyntes i mesofylen, mittlagret. Små mikroöppningar på undersidan av blad som kallas stomata styr flödet av koldioxid och syre till och från anläggningen, och kontrollerar anläggningens gasutbyte och anläggningens vattenbalans.
Det finns tomater på botten av bladen, vända mot bort från solen, för att minimera vattenförlusten. Små skyddsceller som omger stomaten kontrollerar öppningen och stängningen av dessa munliknande öppningar genom svullnad eller krympning som svar på mängden vatten i atmosfären. När stomaten stängs kan inte fotosyntes inträffa, eftersom växten inte kan ta in koldioxid. Detta får koldioxidnivåerna i växten att sjunka. När dagsljuset blir för varmt och torrt stängs stroma för att bevara fukt.
Som en organell eller struktur på en cellnivå i växten lämnar kloroplasterna ett yttre och inre membran som omger dem. Inuti dessa membran finns tallriksformade strukturer som kallas thylakoider. Det thylakoidmembranet är där växten och träden lagrar klorofyll, det gröna pigmentet som ansvarar för att absorbera ljusenergin från solen. Det är här de initiala ljusberoende reaktionerna äger rum där många proteiner utgör transportkedjan för att transportera energi som dras från solen till dit den behöver gå in i anläggningen.
Energy from the Sun: Photosynthesis Steps
Fotosyntesprocessen är en tvåstegsprocess i flera steg. Det första steget i fotosyntesen börjar med Ljusreaktioner Fotosyntesens ljusreaktionsfas involverar följande steg: Allt detta sker på cellnivå inuti växtens tylakoider, individuella plattade säckar, arrangerade i grana eller travar inne i kloroplasterna i växten eller trädcellerna. Calvin Cycle, uppkallad efter Berkeley-biokemisten Melvin Calvin (1911-1997), mottagaren av Nobelpriset i kemi från 1961 för att upptäcka Dark Reaction-scenen, är processen där anläggningen tillverkar socker med hjälp av NADPH och ATP från ljusreaktionssteg. Under Calvin-cykeln sker följande steg: Inbäddade i tylakoidmembranet finns två ljusupptagningssystem: fotosystem I och fotosystem II består av flera antennliknande proteiner som är där växtens blad förändrar ljusenergi till kemisk energi. Fotosystem I tillhandahåller en leverans av lågenergi-elektronbärare medan den andra levererar energimolekylerna dit de behöver gå. Klorofyll är det ljusabsorberande pigmentet inuti bladen på växter och träd som börjar fotosyntesen bearbeta. Som ett organiskt pigment i kloroplast-tylakoiden absorberar klorofyll bara energi i ett smalt band av det elektromagnetiska spektrum som produceras av solen inom våglängdsområdet 700 nanometer (nm) till 400 nm. Kallas det fotosyntetiskt aktiva strålningsbandet, grönt sitter mitt i det synliga ljusspektrumet som separerar den lägre energin, men längre våglängd röd, gula och apelsiner från den höga energin, kortare våglängd, blues, indigo och violer. Eftersom klorofyll absorberar en enda foton eller distinkt paket med ljusenergi, får det dessa molekyler att bli upphetsade. När växtmolekylen har upphetsat involverar resten av stegen i processen att få den upphetsade molekylen in i energitransportsystemet via energibäraren som kallas nikotinamid adenindinukleotidfosfat eller NADPH, för leverans till det andra steget i fotosyntesen, den mörka reaktionsfasen eller Calvin Cycle. Efter att ha gått in i elektrontransportkedjan extraherar processen vätejoner från vattnet som tas in och levererar det till insidan av tylakoiden, där dessa vätejoner byggs upp. Jonerna passerar över ett halvporöst membran från stromalsidan till tylakoidlumen och förlorar en del av energin i processen när de rör sig genom proteinerna som finns mellan de två fotosystemen. Vätejonerna samlas i tylakoidlumenet där de väntar på återaktivering innan de deltar i processen som gör att Adenosintrifosfat eller ATP, cellens energivaluta. Antennproteinerna i fotosystem 1 absorberar en annan foton, vidarebefordra den till PS1-reaktionscentret P700. Ett oxiderat centrum, P700 skickar ut en högenergi-elektron till nikotinamid-adenindinukleotidfosfat eller NADP + och reducerar den till bildning av NADPH och ATP. Det är här växtcellen konverterar ljusenergi till kemisk energi. Kloroplasten koordinerar de två stadierna i fotosyntesen för att använda ljusenergi för att tillverka socker. Tylakoiderna inuti kloroplasten representerar platserna för ljusreaktionerna, medan Calvin Cycle förekommer i stroma. Cellulär andning, bunden till fotosyntesprocessen, inträffar i växtcellen som den tar in ljusenergi, ändrar den till kemisk energi och släpper tillbaka syre i atmosfären. Andning inträffar i växtcellen sker när socker som produceras under den fotosyntetiska processen kombineras med syre för att skapa energi för cellen och bildar koldioxid och vatten som biprodukter av andning. En enkel ekvation för andning är motsatt den för fotosyntes: glukos + syre \u003d energi + koldioxid + ljusenergi. Cellulär andning förekommer i alla växtens levande celler, inte bara i bladen, utan också i rötter av växten eller trädet. Eftersom cellulär andning inte behöver ljusenergi för att uppstå, kan den ske antingen på dagen eller natten. Men övervattande växter i jord med dålig dränering orsakar ett problem för cellandning, eftersom översvämmade växter inte kan ta in tillräckligt med syre genom sina rötter och transformera glukos för att upprätthålla cellens metaboliska processer. Om anläggningen får för mycket vatten för länge kan dess rötter berövas syre, vilket väsentligen kan stoppa cellens andning och döda växten. University of California Merced Professor Elliott Campbell och hans forskargrupp konstaterade i en artikel i april 2017 i "Nature", en internationell vetenskaplig tidskrift, att fotosyntesprocessen ökade dramatiskt under 1900-talet. Forskningsteamet upptäckte en global upptäckt av den fotosyntetiska processen som sträckte sig över två hundra år. Detta ledde till dem att dra slutsatsen att det totala antalet växtfotosynteser på planeten växte med 30 procent under de år de forskade. Medan forskningen inte specifikt identifierade orsaken till en upptagning i fotosyntesprocessen globalt, föreslår teamets datormodeller flera processer, när de kombineras, som kan resultera i en så stor ökning av den globala växttillväxten. Modellerna visade att de främsta orsakerna till ökad fotosyntes inkluderar ökade koldioxidutsläpp i atmosfären (främst på grund av mänsklig verksamhet), längre växtsäsonger på grund av den globala uppvärmningen på grund av dessa utsläpp och ökad kväveförorening orsakad av masslantbruk och förbränning av fossilt bränsle. Mänskliga aktiviteter som ledde till dessa resultat har både positiva och negativa effekter på planeten. Professor Campbell konstaterade att även om ökade koldioxidutsläpp stimulerar skörden, stimulerar det också tillväxten av oönskade ogräs och invasiva arter. Han noterade att ökade koldioxidutsläpp direkt orsakar klimatförändringar som leder till mer översvämningar längs kustområden, extrema väderförhållanden och en ökning av havets surgöring, som alla har sammansatt effekt globalt. Medan fotosyntesen ökade under den 20: e århundradet, orsakade det också att växter lagrade mer kol i ekosystem runt om i världen, vilket resulterade i att de blev kolkällor istället för kolbänk. Även med ökningen av fotosyntesen kan ökningen inte kompensera för förbränning av fossilt bränsle, eftersom mer koldioxidutsläpp från förbränning av fossila bränslen tenderar att överväldiga en anläggnings förmåga att ta upp koldioxid. National Oceanic and Atmospheric Administration för att utveckla sina resultat. Genom att studera gasen lagrad i isproverna granskade forskarna de förflutna globala atmosfärerna.
, även känd som Ljusberoende processen och kräver ljusenergi från solen. Det andra steget, Dark Reaction
-stadiet, även kallad Calvin Cycle
, är den process där växten tillverkar socker med hjälp av NADPH och ATP från ljusreaktionsstadiet.
Klorofyll, ljusabsorption och skapande av energi
Fotosyntes och cellulär respiration.
Global uppvärmning och fotosyntesreaktion |
