Fotosinteza je pomemben proces, v katerem rastline proizvajajo kisik. Sestoji iz sinteze organskih spojin s sodelovanjem ogljikovega dioksida, odvzetega iz zraka, vode z mineralnimi solmi, pridobljenimi iz tal, in sončne energije.
Pri tem procesu se svetlobna energija pretvori v kemično energijo. Tako se hranijo zelene rastline in nekatere bakterije z ustreznimi asimilacijskimi pigmenti. Kisik, ki nastane pri fotosintezi, je nujen za življenje tako človeka kot mnogih drugih živih organizmov, zato je skrb za zelenje tako pomembna. Če bi rastline umrle, bi Zemlji zmanjkalo kisika, kar bi seveda uničilo vse druge organizme.
Kaj določa intenzivnost fotosinteze?
Fotosinteza je lahko hitrejša ali počasnejša, odvisno od več pomembnih dejavnikov. Najpomembnejši dejavnik je seveda količina svetlobe, ki pride do rastline. Večja kot je intenzivnost svetlobnih žarkov, ki padajo na liste in steblo, hitrejša bo fotosinteza. Vsaka rastlina ima svoje najljubše svetle barve. Nekateri najbolj absorbirajo modro svetlobo, drugi imajo raje rumeno in zeleno svetlobo.
Vse je odvisno od vrste in kemične strukture asimilacijskega pigmenta v rastlini. V ugodnih razmerah lahko rastline (predvsem njihovi listi) porabijo približno 5 % svetlobne energije, da jo pretvorijo v kemično energijo.
Ker je ogljikov dioksid CO2 hrana za rastline, je v procesu fotosinteze zelo pomembna tudi količina tega plina v zraku. Višja kot je koncentracija ogljikovega dioksida, hitrejša je pretvorba energije. Vendar ta izjava ne velja za visoke koncentracije plina, ker koncentracije CO2 nad 1 % zavirajo fotosintezo, poleg tega pa so visoke koncentracije ogljikovega dioksida lahko strupene za rastline.
Proces pretvorbe energije v rastlinah je lahko omejen s temperaturo. Kot lahko uganete, rastline fotosintetizirajo le v določenem temperaturnem območju. Gorske rastline, ki so bolj trpežne od spodnjih cvetov, lahko preživijo zmrzali, vendar dosežejo malo pod ničlo.
To je spodnja meja proti fotosintezi. Toleranca visoke temperature je veliko višja, saj je zgornja meja kar 55 stopinj Celzija. Količina vode, do katere ima rastlina dostop, ni neposredno vključena v fotosintezo, posredno pa lahko pomanjkanje vode bistveno zavira celoten proces.
Dehidrirana rastlina zapre ali popolnoma zapre stomate, kar v veliki meri onemogoča absorpcijo ogljikovega dioksida in s tem bistveno zmanjša učinkovitost fotosinteze.
Pomen fotosinteze za okolje
Fotosinteza je naravni proces, ki je zelo pomemben za vse žive organizme na Zemlji. Brez fotosinteze bi bilo življenje na Zemlji praktično nemogoče. Brez kisika in drugih produktov fotosinteze ne bi mogli jesti, predelovati energije in predvsem dihati.
Seveda je ključni dejavnik kisik, ki je absolutno nujen za aerobne organizme v procesu fosforilacije dihal, ki je najpomembnejša faza dihanja. Vendar to ni edina funkcija tega plina. Atmosferski kisik v stratosferi prispeva tudi k tvorbi ozona, torej kisika s tremi atomskimi molekulami.
Sončni žarki ultravijoličnega sevanja medsebojno delujejo z molekulami kisika v atmosferi, kar povzroči nastanek dveh posameznih molekul kisika. Nato eden od njih reagira z dvojno molekulo kisika, pri čemer nastane ozon.
Tako imenovani ozonska plast, ki ščiti naš planet pred škodljivimi učinki nevarnih sončnih žarkov in pomaga vzdrževati pravo temperaturo na Zemlji.
Zanimivo je, da tudi rastline same potrebujejo kisik za dihanje, zlasti v tako imenovani temni fazi fotosinteze. Vendar je odstotek prevzetega kisika glede na proizvedeni kisik zanemarljiv. Rastline so neizčrpen vir kisika in energije. Zato je tako pomembno skrbeti in varovati vegetacijo.
Umetna fotosinteza
V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja se je razvil koncept poustvarjanja naravne fotosinteze v umetnih laboratorijskih pogojih. Ta ideja je še v fazi raziskovanja in do zdaj ni bilo mogoče kopirati najbolj uporabnega in potrebnega procesa na svetu, a znanstveniki ne obupajo.
Idej je bilo veliko, a ustrezna rešitev problema ostaja skrivnost. Znanstveniki so svoje upe polagali na sistem umetne fotosinteze iz rutenija in železa, ki bo absorbiral svetlobo, in mangana, na katerem bo temeljil reakcijski center.
Umetna proizvodnja visokoenergetskih kemikalij z uporabo sončne energije, ogljikovega dioksida in vode bi bila izjemno koristna za naš planet. Verjetno bi takšno odkritje pomagalo zadovoljiti povpraševanje po energiji, kar bi rešilo problem energetske krize, ki traja že več deset let.
Poleg tega bi umetna fotosinteza pomagala izkoristiti presežek škodljivega ogljikovega dioksida iz ozračja, kar bi lahko tudi ustavilo nevarno širjenje ozonske luknje. Znanstveniki upajo tudi, da bi lahko bil laboratorijski proces tudi bolj ekonomična alternativa pridobivanju vodika.