Растения обычно получают энергию за то, что являются основой пищевых цепей. Менее известны, но не менее важны водоросли, которые также выполняют важную задачу по превращению углекислого газа в кислород. Растительные протисты, одноклеточные организмы, содержащие хлоропласты, вносят свой вклад в пищевую цепь и превращение углекислого газа в кислород. Что общего у этих организмов? Все они выполняют фотосинтез.

Процесс фотосинтеза

Процесс фотосинтеза использует энергию солнца для объединения углекислого газа и воды с образованием глюкозы, сахара. Углекислый газ проникает в растения через крошечные поры в нижней части листьев или путем диффузии через клеточные мембраны в случае водорослей и протистов. Вода поступает различными способами, обычно корнями, но также и посредством осмоса, который пропускает воду через клеточные мембраны. Солнечная энергия, поглощаемая зеленым химическим хлорофиллом, способствует химической реакции, которая объединяет молекулы углекислого газа с молекулами воды с образованием глюкозы, одного из видов сахара, и выделяет кислород в качестве отходов. Глюкоза может храниться в плодах, корнях и стеблях растений и высвобождаться посредством обратного процесса дыхания, где кислород используется для расщепления глюкозы на углекислый газ и воду, высвобождая накопленную энергию.

Уравнение фотосинтеза записывается как: 6H2O + 6CO2 → C6H12O6 + 6O2 и объясняется словами как реакция шести молекул воды с шестью молекулами углекислого газа с образованием одной молекулы глюкозы и шести молекул кислорода. Обратите внимание, что одна молекула кислорода содержит пару атомов кислорода.

Определение фотосинтеза

Слово «фотосинтез» буквально распадается на «фото», греческое «свет» и «синтез», греческое слово, означающее «композиция» или «составление». Таким образом, фотосинтез на самом деле означает собрать вместе, используя свет. Растения, водоросли и похожие на растения протисты используют солнечный свет, чтобы соединить углекислый газ и воду для производства сахара.

Важность фотосинтеза

Химическое объяснение фотосинтеза не начинает передавать важность этого процесса. Ранняя атмосфера Земли, состоящая из углекислого газа и других газов, выбрасываемых из вулканов, постепенно превращается в современную богатую кислородом атмосферу путем фотосинтеза сине-зеленых водорослей. Превращение углекислого газа и воды в сахар обеспечивает пищу не только для растений, но и почти для всей жизни животных. В то время как растения обеспечивают большую часть пищи на суше, водоросли и похожие на растения протисты обеспечивают пищу для большинства водных пищевых цепей. Со временем сложились многие взаимозависимые отношения между растениями и животными, такие как опыление растений насекомыми, птицами или летучими мышами. В конечном счете, однако, многие растения выжили бы без животных, но большинство животных не могут жить без растений или других фотосинтезирующих организмов.

Фотосинтез против Хемосинтеза

Трудно объяснить фотосинтез без краткого упоминания о хемосинтезе. Хемосинтез использует химические реакции для высвобождения энергии и образования сахаров. В то время как фотосинтетические реакции имеют только одно уравнение, хемосинтетические реакции варьируются в зависимости от организма. Одна из реакций хемосинтеза, проводимая бактериями в глубоководных гидротермальных жерлах, объединяет сероводород, кислород и углекислый газ с образованием формальдегида (H-CHO, иногда записанного как CH2O) и высвобождением серы и воды. Другие хемосинтетические бактерии окисляют метан или восстанавливают сульфиды, выделяя энергию. Хемосинтетические бактерии образуют основу пищевой цепи в глубоководных сообществах, где солнечный свет не проникает. Хемосинтетические бактерии также встречаются в некоторых горячих источниках на суше.