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La fotosintesi è il principale metodo di conversione dell'energia che alimenta il mondo vegetale e, per estensione, il mondo animale. Nel convertire l'energia della luce in energia chimica, la fotosintesi è l'elemento fondamentale di quasi tutta la vita su questo pianeta. Comprendere gli elementi di base della fotosintesi consente una maggiore comprensione dell'impatto delle fonti di energia sulla vita.
La necessità di nutrirsi
La vita è sostenuta spendendo energia. Senza energia, la vita è impossibile. Tuttavia, l'energia, per essere il più utile possibile, deve essere presente in una forma che può essere immagazzinata, spostata e utilizzata secondo necessità anziché essere utilizzata solo quando presente da una fonte esterna. Esistono diverse forme di energia che possono essere utilizzate per sostenere la vita - alcuni batteri sembrano acquisire la loro energia sotto forma di calore da fonti profonde che si sfogano da sotto la crosta terrestre, per esempio. Tuttavia, la forma di energia più comunemente disponibile sul pianeta proviene dal sole, sotto forma di luce. La fotosintesi è il processo di raccolta di quell'energia e di conversione in una sostanza chimica che può essere manipolata a vantaggio della pianta.
Clorofilla
La clorofilla è il motore di conversione che trasforma l'energia della luce in zuccheri. La clorofilla è contenuta in membrane chiamate cloroplasti, che si trovano all'interno delle cellule. La maggior parte della clorofilla trovata in questi cloroplasti raccoglie e trasferisce energia luminosa a due centri di reazione della clorofilla nella rete dei cloroplasti. Queste coppie svolgono l'effettivo lavoro di conversione da energia luminosa a zuccheri, usando idrogeno e carbonio, producendo glucosio e rimandando ossigeno come sottoprodotto della fotosintesi.
Processi
Quando la luce colpisce la clorofilla in una foglia, viene trasmessa alle clorofille accoppiate nel centro reattivo, che usano direttamente l'energia per combinare acqua, carbonio e ossigeno in una nuova disposizione fisica: glucosio, un semplice zucchero vegetale. Il riarrangiamento, quando smontato, rilascia energia che può essere utilizzata in altri processi fisici. C'è energia persa nel processo; nessuna conversione di energia da una forma all'altra è efficiente al 100%. Il vantaggio del processo, tuttavia, è una forma di energia che può essere utilizzata così com'è o ulteriormente immagazzinata e manipolata.
Altre fasi
Dopo che si è verificata la fotosintesi, il glucosio nella pianta può essere convertito in due forme più facilmente immagazzinate di energia chimica: carboidrati complessi e lipidi, meglio noti come amidi e grassi. L'amido e il grasso sono magazzini per un impianto, che possono essere trattenuti o trasportati in tessuto floema per usi futuri.
Centralità dell'energia delle piante
Le piante, e solo le piante, producono cibo dalla luce. Nessun animale è in grado di farlo. Pertanto, tutti gli impianti sono considerati "produttori" e animali "consumatori" nell'economia del consumo di energia nelle bio-reti. Gli animali usano le piante come cibo o mangiano altri animali che una volta mangiavano piante come cibo, ma non trasformano la luce in cibo.
Inoltre, anche le forme di energia non basate sugli alimenti sono spesso basate sull'uso delle piante. Legno, carbone e petrolio sono forme di piante che hanno creato e immagazzinato energia. Mentre gli esseri umani hanno iniziato a imparare ad usare altre forme di energia, dall'energia generata dall'acqua all'energia nucleare alla conversione diretta dell'energia solare, la maggior parte della nostra forza economica si basa ancora sulla capacità delle piante di combinare energia luminosa con carbonio, ossigeno e acqua per produrre glucosio.