5.1: Prezentare generală a fotosintezei
obiective de invatare
Până la sfârșitul acestei secțiuni, veți putea:
- Rezumați procesul de fotosinteză
- Explicați relevanța fotosintezei pentru alte viețuitoare
- Identificați reactanții și produsele fotosintezei
- Descrieți principalele structuri implicate în fotosinteză
Energia care este valorificată din fotosinteză intră în ecosistemele planetei noastre continuu și este transferată de la un organism la altul. Prin urmare, direct sau indirect, procesul de fotosinteză asigură cea mai mare parte a energiei cerute de ființele vii de pe pământ.
Fotosinteza are ca rezultat și eliberarea de oxigen în atmosferă. Pe scurt, pentru a mânca și respira, oamenii depind aproape în totalitate de organismele care efectuează fotosinteza.
Conceptul în acțiune
Faceți clic pe următorul link pentru a afla mai multe despre fotosinteză.
Unele organisme pot efectua fotosinteza, în timp ce altele nu. Un autotrof este un organism care își poate produce propria hrană. Rădăcinile grecești ale cuvântului autotrof înseamnă „sine” (auto) „alimentator” (trof). Plantele sunt cele mai cunoscute autotrofe, dar există altele, inclusiv anumite tipuri de bacterii și alge (Figura 5.2). Algele oceanice contribuie cu cantități enorme de alimente și oxigen la lanțurile alimentare globale. Plantele sunt, de asemenea, fotoautotrofe, un tip de autotrof care folosește lumina soarelui și carbonul din dioxidul de carbon pentru a sintetiza energia chimică sub formă de carbohidrați. Toate organismele care efectuează fotosinteza necesită lumina soarelui.
Figura 5.2 (a) Plantele, (b) algele și (c) anumite bacterii, numite cianobacterii, sunt fotoautotrofe care pot efectua fotosinteza. Algele pot crește pe suprafețe enorme din apă, uneori acoperind complet suprafața. (credit a: Steve Hillebrand, S.U.A. Fish and Wildlife Service; credit b: „eutrofizare și hipoxie”/Flickr; credit c: NASA; date la scară de la Matt Russell)
Heterotrofii sunt organisme incapabile de fotosinteză care, prin urmare, trebuie să obțină energie și carbon din alimente prin consumul altor organisme. Rădăcinile grecești ale cuvântului heterotrof înseamnă „altul” (hetero) „hrănitor” (trof), ceea ce înseamnă că hrana lor provine din alte organisme. Chiar dacă organismul alimentar este un alt animal, acest aliment își urmărește originile din autotrofe și procesul de fotosinteză. Oamenii sunt heterotrofi, la fel ca toate animalele. Heterotrofii depind de autotrofi, fie direct, fie indirect. Căprioarele și lupii sunt heterotrofi. Un căprioar obține energie consumând plante. Un lup care mănâncă un cerb obține o energie care provine inițial din plantele mâncate de acel cerb. Energia din plantă a provenit din fotosinteză și, prin urmare, este singurul autotrof din acest exemplu (Figura 5.3). Folosind acest raționament, toate alimentele consumate de oameni se leagă și de autotrofe care efectuează fotosinteza.
Figura 5.3 Energia stocată în moleculele de carbohidrați din fotosinteză trece prin lanțul trofic. Prădătorul care mănâncă acești căprioare obține energie provenită din vegetația fotosintetică pe care căprioara a consumat-o. (credit: Steve VanRiper, SUA Fish and Wildlife Service)
Fotosinteza la magazinul alimentar
Marile magazine alimentare din Statele Unite sunt organizate pe departamente, cum ar fi lactatele, carnea, produsele, pâinea, cerealele și așa mai departe. Fiecare culoar conține sute, dacă nu chiar mii, de produse diferite pe care clienții le pot cumpăra și consuma (Figura 5.4).
Deși există o mare varietate, fiecare element se leagă înapoi la fotosinteză. Carnea și produsele lactate se leagă de fotosinteză, deoarece animalele au fost hrănite cu alimente pe bază de plante. Pâinea, cerealele și pastele provin în mare parte din cereale, care sunt semințele plantelor fotosintetice. Dar deserturile și băuturile? Toate aceste produse conțin zahăr - molecula de carbohidrat de bază produsă direct din fotosinteză. Conexiunea de fotosinteză se aplică fiecărei mese și fiecărei alimente consumate de o persoană.
Fotosinteza necesită lumină solară, dioxid de carbon și apă ca reactanți de pornire (Figura 5.5). După finalizarea procesului, fotosinteza eliberează oxigen și produce molecule de carbohidrați, cel mai frecvent glucoză. Aceste molecule de zahăr conțin energia de care au nevoie viețuitoarele pentru a supraviețui.
Figura 5.5 Fotosinteza utilizează energia solară, dioxidul de carbon și apa pentru a elibera oxigenul pentru a produce molecule de zahăr stocatoare de energie. Fotosinteza este originea produselor care cuprind principalele elemente ale dietei umane. (credit: Associação Brasileira de Supermercados)
Reacțiile complexe ale fotosintezei pot fi rezumate prin ecuația chimică prezentată în Figura 5.6.