Фотосинтеза је витални процес у којем биљке производе кисеоник. Састоји се у синтези органских једињења уз учешће угљен-диоксида узетог из ваздуха, воде са минералним солима добијеним из тла и сунчеве енергије.
У овом процесу, светлосна енергија се претвара у хемијску енергију. Тако се негују зелене биљке и неке бактерије са одговарајућим асимилационим пигментима. Кисеоник који настаје током фотосинтезе је неопходан за живот како људи тако и многих других живих организама, због чега је брига о зеленилу толико важна. Ако би биљке угинуле, Земљи би понестало кисеоника, што би, наравно, убило све друге организме.
Шта одређује интензитет фотосинтезе?
Фотосинтеза може бити бржа или спорија, у зависности од неколико важних фактора. Најважнији фактор је, наравно, количина светлости која стиже до биљке. Што је већи интензитет светлосних зрака који падају на лишће и стабљику, то ће се брже одвијати фотосинтеза. Свака биљка има своје омиљене светле боје. Неки од њих највише апсорбују плаво светло, други више воле жуту и зелену светлост.
Све зависи од врсте и хемијске структуре асимилационог пигмента унутар биљке. Под повољним условима, биљке (углавном њихово лишће) могу да искористе око 5% светлосне енергије да је трансформишу у хемијску енергију.
Пошто је угљен-диоксид ЦО2 храна за биљке, такође је и количина овог гаса у ваздуху од велике важности током процеса фотосинтезе. Што је већа концентрација угљен-диоксида, брже се одвија конверзија енергије. Међутим, ова изјава се не односи на високе концентрације гаса, јер концентрације ЦО2 изнад 1% инхибирају фотосинтезу, а штавише, високе концентрације угљен-диоксида могу бити токсичне за биљке.
Процес претварања енергије у биљкама може бити ограничен температуром. Као што можете лако претпоставити, биљке фотосинтезују само у одређеном температурном опсегу. Планинске биљке које су издржљивије од нижих цветова могу преживети мразеве, али достижу мало испод нуле.
Ово је доња граница против фотосинтезе. Толеранција високе температуре је много већа јер је горња граница чак 55 степени Целзијуса. Количина воде којој биљка има приступ није директно укључена у фотосинтезу, али индиректно, недостатак воде може значајно да инхибира цео процес.
Дехидрирана биљка затвара или потпуно затвара стомате, што га у великој мери спречава да апсорбује угљен-диоксид, а самим тим значајно смањује ефикасност фотосинтезе.
Значај фотосинтезе за животну средину
Фотосинтеза је природни процес који је од великог значаја за све живе организме на Земљи. Без фотосинтезе, живот на Земљи би био практично немогућ. Без кисеоника и других производа фотосинтезе, не бисмо могли да једемо, прерађујемо енергију и, пре свега, да дишемо.
Наравно, кључни фактор је кисеоник, који је апсолутно неопходан за аеробне организме у процесу респираторне фосфорилације, што је најважнија фаза дисања. Међутим, ово није једина функција овог гаса. Атмосферски кисеоник у стратосфери такође доприноси стварању озона, односно кисеоника са три атомска молекула.
Снопови ултраљубичастог зрачења сунца ступају у интеракцију са молекулима кисеоника из атмосфере, што доводи до формирања два појединачна молекула кисеоника. Затим један од њих реагује са двоструким молекулом кисеоника, производећи озон.
Такозвани озонски омотач који штити нашу планету од штетног дејства опасних сунчевих зрака и помаже у одржавању праве температуре на Земљи.
Занимљиво је да је и самим биљкама потребан кисеоник за дисање, посебно током такозване тамне фазе фотосинтезе. Међутим, проценат кисеоника који се узима у односу на произведени је занемарљив. Биљке су непресушан извор кисеоника и енергије. Због тога је толико важно бринути и заштитити вегетацију.
Вештачка фотосинтеза
Седамдесетих година прошлог века развијен је концепт рекреације природне фотосинтезе у вештачким лабораторијским условима. Ова идеја је још у фази истраживања и до сада није било могуће копирати најкориснији и најпотребнији процес на свету, али научници не одустају.
Било је много идеја, али одговарајуће решење проблема остаје мистерија. Научници су полагали наде у систем вештачке фотосинтезе направљен од рутенијума и гвожђа који ће апсорбовати светлост и мангана на коме ће се заснивати реакциони центар.
Вештачка производња високоенергетских хемикалија коришћењем сунчеве енергије, угљен-диоксида и воде била би изузетно корисна за нашу планету. Вероватно би такво откриће помогло да се задовољи потражња за енергијом, чиме би се решио проблем енергетске кризе која траје већ неколико десетина година.
Штавише, вештачка фотосинтеза би помогла да се искористи вишак штетног угљен-диоксида из атмосфере, што би такође могло да заустави опасну експанзију озонске рупе. Научници се такође надају да би лабораторијски процес могао да буде и економичнија алтернатива добијању водоника.