Inhoud
Fotosynthese is de primaire energieomzettingsmethode die de plantenwereld en, bij uitbreiding, de dierenwereld van brandstof voorziet. Bij het omzetten van lichtenergie in chemische energie is fotosynthese de kernbouwsteen van bijna al het leven op deze planeet. Inzicht in de basiselementen van fotosynthese zorgt voor een beter begrip van de impact van energiebronnen op het leven.
De noodzaak om te voeden
Het leven wordt ondersteund door energie te spenderen. Zonder energie is het leven onmogelijk. Energie moet echter, om zo nuttig mogelijk te zijn, aanwezig zijn in een vorm die kan worden opgeslagen, verplaatst en gebruikt als dat nodig is in plaats van alleen te worden gebruikt wanneer deze aanwezig is van een externe bron. Er zijn een aantal vormen van energie die kunnen worden gebruikt om het leven te ondersteunen - sommige bacteriën lijken hun energie te verkrijgen in de vorm van warmte uit bijvoorbeeld diepe bronnen die onder de aardkorst uitkomen. De meest algemeen beschikbare vorm van energie op de planeet is echter afkomstig van de zon, in de vorm van licht. Fotosynthese is het proces van het verzamelen van die energie en het omzetten in een chemische stof die kan worden gemanipuleerd in het voordeel van de plant.
chlorophyl
Chlorofyl is de conversiemotor die lichtenergie omzet in suikers. Chlorofyl zit in membranen genaamd chloroplasten, gevonden in het inwendige van cellen. Het grootste deel van het chlorofyl dat in deze chloroplasten wordt gevonden, verzamelt en draagt lichtenergie over naar twee chlorofylreactiecentra in het netwerk van chloroplasten. Deze paren voeren het eigenlijke werk uit van de omzetting van lichtenergie in suikers, waarbij ze waterstof en koolstof gebruiken, glucose produceren en zuurstof uitstoten als bijproduct van de fotosynthese.
Werkwijze
Wanneer licht het chlorofyl in een blad raakt, wordt het doorgegeven aan de gepaarde chlorofylen in het reactieve centrum, die de energie rechtstreeks gebruiken om water, koolstof en zuurstof te combineren tot een nieuwe fysieke opstelling: glucose, een eenvoudige plantensuiker. De herschikking geeft bij demontage energie vrij die kan worden gebruikt in andere fysieke processen. Er gaat energie verloren in het proces; geen omzetting van energie van de ene vorm in de andere is 100 procent efficiënt. Het voordeel van het proces is echter een vorm van energie die kan worden gebruikt zoals het is of verder wordt opgeslagen en gemanipuleerd.
Verdere fasen
Nadat fotosynthese heeft plaatsgevonden, kan de glucose in de plant worden omgezet in twee gemakkelijker opgeslagen vormen van chemische energie: complexe koolhydraten en lipiden, beter bekend als zetmeel en vetten. Zetmeel en vet zijn magazijnwinkels voor een plant, die voor toekomstig gebruik in floëemweefsel kunnen worden bewaard of getransporteerd.
Centraliteit van plantenergie
Planten, en alleen planten, produceren voedsel uit licht. Geen enkel dier is daartoe in staat. Aldus worden alle planten beschouwd als "producenten" en dieren "consumenten" in de economie van energieverbruik in bio-netwerken. Dieren gebruiken planten als voedsel, of eten andere dieren die planten ooit als voedsel aten, maar transformeren zelf geen licht in voedsel.
Bovendien zijn zelfs niet op voedsel gebaseerde vormen van energie meestal gebaseerd op plantgebruik. Hout, steenkool en olie zijn plantensoorten die energie opwekken en opslaan. Hoewel mensen zijn begonnen met het gebruik van andere vormen van energie, van door water gegenereerde energie tot kernenergie tot directe conversie van zonne-energie, is het grootste deel van onze economische kracht nog steeds gebaseerd op het vermogen van planten om lichtenergie te combineren met koolstof, zuurstof en water om glucose te produceren.