Fotosyntes är en livsviktig process där växter producerar syre. Den består i syntes av organiska föreningar med deltagande av koldioxid från luften, vatten med mineralsalter som erhållits från jorden och solenergi.
I denna process omvandlas ljusenergi till kemisk energi. Det är så gröna växter och vissa bakterier med lämpliga assimileringspigment ger näring åt sig själva. Syret som genereras under fotosyntesen är avgörande för livet både för människor och många andra levande organismer, varför det är så viktigt att ta hand om grönskan. Om växterna skulle dö skulle jorden få slut på syre, vilket naturligtvis skulle döda alla andra organismer.
Vad bestämmer intensiteten i fotosyntesen?
Fotosyntesen kan vara snabbare eller långsammare, beroende på flera viktiga faktorer. Den viktigaste faktorn är förstås mängden ljus som når växten. Ju högre intensitet ljusstrålarna som faller på bladen och stjälken är, desto snabbare kommer fotosyntesen att ske. Varje växt har sina egna favoritljusfärger. Vissa av dem absorberar blått ljus mest, andra föredrar gult och grönt ljus.
Allt beror på arten och den kemiska strukturen hos det assimilerande pigmentet inuti växten. Under gynnsamma förhållanden kan växter (främst deras löv) använda cirka 5 % av ljusenergin för att omvandla den till kemisk energi.
Eftersom koldioxid CO2 är föda för växter, är också mängden av denna gas i luften av stor betydelse under fotosyntesprocessen. Ju högre koncentration av koldioxid, desto snabbare sker energiomvandlingen. Detta påstående gäller dock inte höga gaskoncentrationer, eftersom CO2-koncentrationer över 1 % hämmar fotosyntesen, och dessutom kan höga koncentrationer av koldioxid vara gif.webptiga för växter.
Processen att omvandla energi i växter kan begränsas av temperatur. Som du lätt kan gissa, fotosyntetiserar växter endast inom ett visst temperaturintervall. Bergsväxter som är mer hållbara än de lägre blommorna kan överleva frost, men de når strax under noll.
Detta är den nedre gränsen mot fotosyntes. Den höga temperaturtoleransen är mycket högre då den övre gränsen är så hög som 55 grader Celsius. Mängden vatten som växten har tillgång till är inte direkt involverad i fotosyntesen, men indirekt kan bristen på vatten avsevärt hämma hela processen.
En uttorkad växt stänger till eller helt stänger stomata, vilket till stor del hindrar den från att ta upp koldioxid, och därmed avsevärt minskar effektiviteten av fotosyntesen.
Fotosyntesens betydelse för miljön
Fotosyntes är en naturlig process som är av stor betydelse för alla levande organismer på jorden. Utan fotosyntes skulle livet på jorden vara praktiskt taget omöjligt. Utan syre och andra fotosyntesprodukter skulle vi inte kunna äta, bearbeta energi och framför allt andas.
Naturligtvis är nyckelfaktorn syre, vilket är absolut nödvändigt för aeroba organismer i processen med respiratorisk fosforylering, vilket är det viktigaste steget i andningen. Detta är dock inte den enda funktionen hos denna gas. Atmosfäriskt syre i stratosfären bidrar också till bildningen av ozon, det vill säga syre med tre atommolekyler.
Strålar av ultraviolett strålning från solen interagerar med atmosfäriska syremolekyler, vilket resulterar i bildandet av två enkla syremolekyler. Då reagerar en av dem med den dubbla syremolekylen och producerar ozon.
Den så kallade ozonskiktet som skyddar vår planet från de skadliga effekterna av farliga solstrålar och hjälper till att hålla rätt temperatur på jorden.
Intressant nog behöver växterna själva också syre för att andas, särskilt under den så kallade mörka fasen av fotosyntesen. Däremot är andelen syre som tas upp i förhållande till det som produceras försumbar. Växter är en outtömlig källa till syre och energi. Därför är det så viktigt att vårda och skydda växtlighet.
Konstgjord fotosyntes
På 1970-talet utvecklades konceptet att återskapa naturlig fotosyntes under artificiella laboratorieförhållanden. Denna idé är fortfarande i forskningsfasen och hittills har det inte varit möjligt att kopiera den mest användbara och nödvändiga processen i världen, men forskarna ger inte upp.
Det fanns många idéer, men en lämplig lösning på problemet förblir ett mysterium. Forskare har satt sitt hopp till ett artificiellt fotosyntessystem av rutenium och järn som kommer att absorbera ljus och mangan som reaktionscentret kommer att baseras på.
Att på konstgjord väg producera högenergikemikalier med hjälp av solenergi, koldioxid och vatten skulle vara extremt fördelaktigt för vår planet. Förmodligen skulle en sådan upptäckt bidra till att möta efterfrågan på energi, vilket skulle lösa problemet med energikrisen som har pågått i flera dussin år.
Dessutom skulle artificiell fotosyntes hjälpa till att utnyttja överskott av skadlig koldioxid från atmosfären, vilket möjligen också skulle kunna stoppa den farliga expansionen av ozonhålet. Forskare hoppas också att laboratorieprocessen också kan vara ett mer ekonomiskt alternativ till att få väte.