Il processo di fotosintesi, in cui piante e alberi trasformano la luce del sole in energia nutrizionale, può inizialmente sembrare una magia, ma direttamente e indirettamente, questo processo sostiene il mondo intero. Quando le piante verdi raggiungono la luce, le loro foglie catturano l'energia del sole usando sostanze chimiche che assorbono la luce o pigmenti speciali per produrre cibo dall'anidride carbonica e dall'acqua estratta dall'atmosfera. Questo processo rilascia ossigeno come sottoprodotto nell'atmosfera, un componente nell'aria necessario per tutti gli organismi respiratori.
TL; DR (troppo lungo; non letto)
Un semplice equazione per la fotosintesi è anidride carbonica + acqua + energia luminosa \u003d glucosio + ossigeno. Poiché le entità all'interno del regno vegetale consumano anidride carbonica durante la fotosintesi, rilasciano ossigeno nell'atmosfera per consentire alle persone di respirare; alberi e piante verdi (sulla terra e nel mare) sono i principali responsabili dell'ossigeno nell'atmosfera e senza di essi, animali e umani, così come altre forme di vita, potrebbero non esistere come fanno oggi.
Fotosintesi: necessario All Life
Le cose verdi e in crescita sono necessarie per tutta la vita sul pianeta, non solo come cibo per gli erbivori e gli onnivori, ma perché l'ossigeno respiri. Il processo di fotosintesi è il modo principale in cui l'ossigeno entra nell'atmosfera. È l'unico mezzo biologico sul pianeta che cattura l'energia della luce del sole, trasformandola in zuccheri e carboidrati che forniscono nutrienti alle piante rilasciando ossigeno.
Pensaci: le piante e gli alberi possono essenzialmente trarre energia che inizia nelle zone esterne dello spazio, sotto forma di luce solare, trasformalo in cibo e, nel processo, rilascia l'aria necessaria che gli organismi richiedono per prosperare. Si potrebbe dire che tutte le piante e gli alberi che producono ossigeno hanno una relazione simbiotica con tutti gli organismi che respirano ossigeno. Gli esseri umani e gli animali forniscono anidride carbonica alle piante e forniscono ossigeno in cambio. I biologi lo definiscono una relazione simbiotica mutualistica perché tutte le parti nella relazione ne traggono beneficio.
Nel sistema di classificazione di Linnaean, la categorizzazione e la classificazione di tutti gli esseri viventi, piante, alghe e un tipo di batteri chiamati cianobatteri sono gli unici viventi entità che producono cibo dalla luce solare. L'argomentazione per abbattere le foreste e rimuovere le piante per motivi di sviluppo sembra controproducente se non ci sono umani rimasti a vivere in quegli sviluppi perché non ci sono piante e alberi per produrre ossigeno.
La fotosintesi prende posto nelle foglie
Le piante e gli alberi sono autotrofi, organismi viventi che producono il proprio cibo. Perché lo fanno usando l'energia della luce del sole, i biologi li chiamano fotoautotrofi. La maggior parte delle piante e degli alberi del pianeta sono fotoautotrofi.
La conversione della luce solare in cibo avviene a livello cellulare all'interno delle foglie delle piante in un organello trovato nelle cellule vegetali, una struttura chiamata cloroplasto. Mentre le foglie sono costituite da più strati, la fotosintesi avviene nella mesofilla, lo strato intermedio. Piccole micro aperture sul lato inferiore delle foglie chiamate stomi controllano il flusso di anidride carbonica e ossigeno da e verso la pianta, controllando lo scambio di gas della pianta e il bilancio idrico della pianta.
Esistono stomi sul fondo delle foglie, rivolti verso lontano dal sole, per ridurre al minimo la perdita d'acqua. Piccole cellule di guardia che circondano gli stomi controllano l'apertura e la chiusura di queste aperture simili alla bocca mediante gonfiore o restringimento in risposta alla quantità di acqua nell'atmosfera. Quando gli stomi si chiudono, la fotosintesi non può verificarsi, poiché la pianta non può assorbire anidride carbonica. Ciò provoca l'abbassamento dei livelli di anidride carbonica nella pianta. Quando le ore di luce del giorno diventano troppo calde e secche, lo stroma si chiude per conservare l'umidità.
Come un organello o una struttura a livello cellulare nelle foglie delle piante, i cloroplasti hanno una membrana esterna e interna che li circonda. All'interno di queste membrane sono presenti strutture a forma di piatto chiamate tilacoidi. La membrana del tilacoide è il punto in cui la pianta e gli alberi immagazzinano la clorofilla, il pigmento verde responsabile dell'assorbimento dell'energia luminosa proveniente dal sole. È qui che avvengono le prime reazioni dipendenti dalla luce in cui numerose proteine compongono la catena di trasporto per trasportare energia estratta dal sole dove deve andare all'interno della pianta.
Energia dal sole: passaggi di fotosintesi
Il processo di fotosintesi è un processo in due fasi e in più fasi. Il primo stadio della fotosintesi inizia con le reazioni alla luce La fase di fotosintesi della Reazione alla Luce prevede i seguenti passaggi: Tutto ciò avviene a livello cellulare all'interno dei tlakoidi della pianta, singole sacche appiattite, disposte in grana o pile all'interno dei cloroplasti della pianta o delle cellule degli alberi. Il ciclo di Calvin, chiamato per il biochimico di Berkeley Melvin Calvin (1911-1997), che ricevette il premio Nobel per la chimica del 1961 per scoprire la fase di reazione oscura, è il processo mediante il quale la pianta produce zucchero con l'aiuto di NADPH e ATP dal fase di reazione alla luce. Durante il ciclo di Calvin, si svolgono le seguenti fasi: All'interno della membrana tilosoidea sono incorporati due sistemi di cattura della luce: il fotosistema I e il fotosistema II costituiti da più proteine simili all'antenna che è dove le foglie della pianta cambiano energia luminosa in energia chimica. Il fotosistema I fornisce una scorta di portatori di elettroni a bassa energia mentre l'altro trasporta le molecole energizzate dove devono andare. La clorofilla è il pigmento che assorbe la luce, all'interno delle foglie di piante e alberi, che inizia la fotosintesi processi. Come pigmento organico all'interno del tilacoide cloroplastico, la clorofilla assorbe solo energia all'interno di una banda ristretta dello spettro elettromagnetico prodotto dal sole nell'intervallo di lunghezze d'onda da 700 nanometri (nm) a 400 nm. Chiamata la banda di radiazione fotosinteticamente attiva, il verde si trova nel mezzo dello spettro di luce visibile che separa l'energia inferiore, ma i rossi, i gialli e le arance più lunghi di lunghezza d'onda dall'alta energia, la lunghezza d'onda più corta, i blu, gli indaco e le violette. Poiché le clorofille assorbono un singolo fotone o pacchetto distinto di energia luminosa, provoca l'eccitazione di queste molecole. Una volta che la molecola vegetale si eccita, il resto delle fasi del processo prevede l'immissione di quella molecola eccitata nel sistema di trasporto di energia tramite il vettore energetico chiamato nicotinamide adenina dinucleotide fosfato o NADPH, per la consegna al secondo stadio della fotosintesi, la fase di reazione oscura o il ciclo di Calvin. Dopo essere entrato nella catena di trasporto degli elettroni, il processo estrae ioni idrogeno dall'acqua presa e lo consegna all'interno del tilacoide, dove si accumulano questi ioni idrogeno. Gli ioni passano attraverso una membrana semi-porosa dal lato stromale al lume del tilacoide, perdendo parte dell'energia nel processo, mentre si muovono attraverso le proteine esistenti tra i due fotosistemi. Gli ioni idrogeno si riuniscono nel lume tilacoideo dove attendono la ri-energizzazione prima di partecipare al processo che rende l'adenosina trifosfato o ATP, la valuta energetica della cellula. Le proteine dell'antenna nel fotosistema 1 assorbono un altro fotone, inoltrandolo al centro di reazione PS1 chiamato P700. Un centro ossidato, P700 invia un elettrone ad alta energia a nicotin-ammide adenina dinucleotide fosfato o NADP + e lo riduce per formare NADPH e ATP. È qui che la cellula vegetale converte l'energia luminosa in energia chimica. Il cloroplasto coordina le due fasi della fotosintesi per utilizzare l'energia luminosa per produrre zucchero. I tilacoidi all'interno del cloroplasto rappresentano i siti delle reazioni luminose, mentre il ciclo di Calvin si verifica nello stroma. La respirazione cellulare, legata al processo di fotosintesi, si verifica all'interno della cellula vegetale come assorbe energia luminosa, la trasforma in energia chimica e rilascia ossigeno di nuovo nell'atmosfera. La respirazione si verifica all'interno della cellula vegetale quando gli zuccheri prodotti durante il processo fotosintetico si combinano con l'ossigeno per produrre energia per la cellula, formando anidride carbonica e acqua come sottoprodotti della respirazione. Un'equazione semplice per la respirazione è opposta a quella della fotosintesi: glucosio + ossigeno \u003d energia + anidride carbonica + energia luminosa. La respirazione cellulare avviene in tutte le cellule viventi della pianta, non solo nelle foglie, ma anche nelle radici della pianta o dell'albero. Poiché la respirazione cellulare non ha bisogno di energia leggera, può verificarsi sia di giorno che di notte. Ma le piante eccessive nei terreni con scarso drenaggio causano un problema per la respirazione cellulare, poiché le piante inondate non possono assorbire abbastanza ossigeno attraverso le loro radici e trasformare il glucosio per sostenere i processi metabolici delle cellule. Se la pianta riceve troppa acqua per troppo tempo, le sue radici possono essere private dell'ossigeno, che può essenzialmente fermare la respirazione cellulare e uccidere la pianta. Professor Elliott della University of California Campbell e il suo team di ricercatori hanno notato in un articolo dell'aprile 2017 su "Nature", una rivista internazionale di scienza, che il processo di fotosintesi è aumentato drammaticamente nel corso del 20 ° secolo. Il team di ricerca ha scoperto un record globale del processo fotosintetico a cavallo di duecento anni. Questo li ha portati a concludere che il totale di tutte le fotosintesi delle piante sul pianeta è cresciuto del 30% durante gli anni in cui hanno studiato. Mentre la ricerca non ha identificato in modo specifico la causa di un aumento nel processo di fotosintesi a livello globale, i modelli informatici del team suggeriscono diversi processi, se combinati, che potrebbero comportare un aumento così grande della crescita globale delle piante. I modelli ha dimostrato che le principali cause dell'aumento della fotosintesi comprendono l'aumento delle emissioni di anidride carbonica nell'atmosfera (principalmente a causa delle attività umane), le stagioni di crescita più lunghe a causa del riscaldamento globale dovuto a queste emissioni e all'aumento dell'inquinamento da azoto causato dall'agricoltura di massa e dalla combustione di combustibili fossili. Le attività umane che hanno portato a questi risultati hanno effetti sia positivi che negativi sul pianeta. Il professor Campbell ha osservato che mentre le maggiori emissioni di anidride carbonica stimolano la produzione agricola, stimolano anche la crescita di erbe infestanti indesiderate e specie invasive. Ha osservato che l'aumento delle emissioni di anidride carbonica provoca direttamente i cambiamenti climatici che portano a maggiori inondazioni lungo le zone costiere, condizioni meteorologiche estreme e un aumento dell'acidificazione degli oceani, che hanno tutti effetti di composizione a livello globale. Mentre la fotosintesi è aumentata durante il 20 ° secolo, ha anche causato alle piante di immagazzinare più carbonio negli ecosistemi di tutto il mondo, trasformandoli in fonti di carbonio anziché in pozzi di carbonio. Anche con l'aumento della fotosintesi, l'aumento non può compensare la combustione di combustibili fossili, poiché maggiori emissioni di anidride carbonica dalla combustione di combustibili fossili tendono a sopraffare la capacità di un impianto di assorbire CO2. I ricercatori hanno analizzato i dati sulla neve antartica raccolti dal National Oceanic and Atmospher Administration per sviluppare i loro risultati. Studiando il gas immagazzinato nei campioni di ghiaccio, i ricercatori hanno rivisto le atmosfere globali del passato.
, noto anche come il processo dipendente dalla luce
e richiede energia luminosa dal sole. Il secondo stadio, lo stadio Dark Reaction
, chiamato anche Calvin Cycle
, è il processo mediante il quale la pianta produce zucchero con l'aiuto di NADPH e ATP dallo stadio di reazione alla luce.
Clorofilla, assorbimento della luce e creazione di energia
Fotosintesi e respirazione cellulare
Riscaldamento globale e reazione di fotosintesi
