Fotosentez, bitkilerin oksijen ürettiği hayati bir süreçtir. Havadan alınan karbondioksit, topraktan elde edilen mineral tuzlarla su ve güneş enerjisinin katılımıyla organik bileşiklerin sentezinden oluşur.
Bu süreçte ışık enerjisi kimyasal enerjiye dönüştürülür. Yeşil bitkiler ve uygun asimilasyon pigmentlerine sahip bazı bakteriler bu şekilde kendilerini beslerler. Fotosentez sırasında üretilen oksijen, hem insanlar hem de diğer birçok canlı organizma için yaşam için gereklidir, bu nedenle yeşilliklere özen göstermek çok önemlidir. Bitkiler ölecek olsaydı, Dünya'nın oksijeni biterdi ve bu da elbette diğer tüm organizmaları öldürürdü.
Fotosentezin yoğunluğunu ne belirler?
Fotosentez, birkaç önemli faktöre bağlı olarak daha hızlı veya daha yavaş olabilir. En önemli faktör elbette bitkiye ulaşan ışık miktarıdır. Yapraklara ve gövdeye düşen ışık ışınlarının şiddeti ne kadar fazlaysa fotosentez o kadar hızlı gerçekleşir. Her bitkinin kendi favori ışık renkleri vardır. Bazıları en çok mavi ışığı emer, bazıları ise sarı ve yeşil ışığı tercih eder.
Her şey bitki içindeki özümseyen pigmentin türüne ve kimyasal yapısına bağlıdır. Uygun koşullar altında bitkiler (esas olarak yaprakları) ışık enerjisinin yaklaşık %5'ini kimyasal enerjiye dönüştürmek için kullanabilirler.
Karbondioksit CO2 bitkiler için bir besin olduğundan fotosentez sürecinde de bu gazın havadaki miktarı büyük önem taşır. Karbondioksit konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, enerji dönüşümü o kadar hızlı gerçekleşir. Ancak, bu ifade yüksek gaz konsantrasyonları için geçerli değildir, çünkü %1'in üzerindeki CO2 konsantrasyonları fotosentezi inhibe eder ve ayrıca yüksek konsantrasyonlarda karbondioksit bitkiler için toksik olabilir.
Bitkilerde enerjiyi dönüştürme süreci sıcaklıkla sınırlandırılabilir. Kolayca tahmin edebileceğiniz gibi, bitkiler sadece belirli bir sıcaklık aralığında fotosentez yapar. Alt çiçeklerden daha dayanıklı olan dağ bitkileri donlara dayanabilir, ancak sıfırın hemen altına ulaşırlar.
Bu, fotosenteze karşı alt sınırdır. Üst sınır 55 santigrat dereceye kadar çıktığı için yüksek sıcaklık toleransı çok daha yüksektir. Bitkinin erişebildiği su miktarı doğrudan fotosentez ile ilgili değildir, ancak dolaylı olarak su eksikliği tüm süreci önemli ölçüde engelleyebilir.
Susuz kalmış bir bitki, stomaları kapatır veya tamamen kapatır, bu da büyük ölçüde karbondioksiti emmesini önler ve böylece fotosentez verimliliğini önemli ölçüde azaltır.
Fotosentezin çevre için önemi
Fotosentez, dünyadaki tüm canlı organizmalar için büyük önem taşıyan doğal bir süreçtir. Fotosentez olmadan, Dünya'daki yaşam pratik olarak imkansız olurdu. Oksijen ve diğer fotosentez ürünleri olmadan yemek yiyemez, enerjiyi işleyemez ve hepsinden önemlisi nefes alamazdık.
Tabii ki anahtar faktör, solunumun en önemli aşaması olan solunum fosforilasyonu sürecinde aerobik organizmalar için kesinlikle gerekli olan oksijendir. Ancak bu gazın tek işlevi bu değildir. Stratosferdeki atmosferik oksijen de ozonun, yani üç atomik moleküllü oksijenin oluşumuna katkıda bulunur.
Güneşten gelen ultraviyole radyasyon ışınları, atmosferik oksijen molekülleri ile etkileşime girerek iki tek oksijen molekülünün oluşmasına neden olur. Daha sonra bunlardan biri çift oksijen molekülü ile reaksiyona girerek ozon üretir.
Sözde gezegenimizi tehlikeli güneş ışınlarının zararlı etkilerinden koruyan ve Dünya üzerinde doğru sıcaklığın korunmasına yardımcı olan ozon tabakası.
İlginç bir şekilde, bitkilerin kendileri de, özellikle fotosentezin karanlık aşaması olarak adlandırılan dönemde, nefes almak için oksijene ihtiyaç duyarlar. Bununla birlikte, üretilen oksijene göre alınan oksijen yüzdesi ihmal edilebilir düzeydedir. Bitkiler tükenmez bir oksijen ve enerji kaynağıdır. Bu nedenle bitkilerin bakımı ve korunması çok önemlidir.
yapay fotosentez
1970'lerde, yapay laboratuvar koşullarında doğal fotosentezin yeniden yaratılması kavramı geliştirildi. Bu fikir henüz araştırma aşamasında ve şu ana kadar dünyadaki en faydalı ve ihtiyaç duyulan süreci kopyalamak mümkün olmadı ama bilim adamları vazgeçmiyorlar.
Birçok fikir vardı, ancak soruna uygun bir çözüm gizemini koruyor. Bilim adamları umutlarını ışığı emecek rutenyum ve demirden ve reaksiyon merkezinin dayanacağı manganezden oluşan yapay bir fotosentez sistemine bağladılar.
Güneş enerjisi, karbondioksit ve su kullanarak yüksek enerjili kimyasalların yapay olarak üretilmesi gezegenimiz için son derece faydalı olacaktır. Muhtemelen böyle bir keşif, birkaç düzine yıldır devam eden enerji krizi sorununu çözecek olan enerji talebini karşılamaya yardımcı olacaktır.
Ayrıca, yapay fotosentez, atmosferdeki aşırı zararlı karbondioksitin kullanılmasına yardımcı olur ve bu da muhtemelen ozon deliğinin tehlikeli genişlemesini de durdurabilir. Bilim adamları ayrıca laboratuvar sürecinin hidrojen elde etmeye daha ekonomik bir alternatif olabileceğini umuyorlar.