Le processus de photosynthèse, dans lequel les plantes et les arbres transforment la lumière du soleil en énergie nutritionnelle, peut à première vue sembler magique, mais directement et indirectement, ce processus soutient le monde entier. Alors que les plantes vertes recherchent la lumière, leurs feuilles captent l'énergie du soleil en utilisant des produits chimiques absorbant la lumière ou des pigments spéciaux pour fabriquer des aliments à partir de dioxyde de carbone et d'eau tirés de l'atmosphère. Ce processus libère de l'oxygène sous forme de sous-produit dans l'atmosphère, un composant de l'air nécessaire à tous les organismes respiratoires.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
Un simple l'équation pour la photosynthèse est le dioxyde de carbone + eau + énergie lumineuse \u003d glucose + oxygène. Comme les entités du règne végétal consomment du dioxyde de carbone pendant la photosynthèse, elles libèrent de l'oxygène dans l'atmosphère pour que les gens puissent respirer; les arbres et les plantes vertes (sur terre et dans la mer) sont principalement responsables de l'oxygène dans l'atmosphère, et sans eux, les animaux et les humains, ainsi que d'autres formes de vie, pourraient ne pas exister comme ils le font aujourd'hui.
Photosynthèse: nécessaire pour Toute la vie
Les choses vertes et en croissance sont nécessaires à toute vie sur la planète, non seulement comme nourriture pour les herbivores et les omnivores, mais pour que l'oxygène respire. Le processus de photosynthèse est le principal moyen par lequel l'oxygène pénètre dans l'atmosphère. C'est le seul moyen biologique sur la planète qui capture l'énergie lumineuse du soleil, la transformant en sucres et glucides qui fournissent des nutriments aux plantes tout en libérant de l'oxygène.
Pensez-y: les plantes et les arbres peuvent essentiellement tirer l'énergie qui commence dans les étendues extérieures de l'espace, sous forme de lumière solaire, transformez-la en nourriture et, ce faisant, libérez l'air dont les organismes ont besoin pour prospérer. On pourrait dire que toutes les plantes et tous les arbres producteurs d'oxygène ont une relation symbiotique avec tous les organismes respirant de l'oxygène. Les humains et les animaux fournissent du dioxyde de carbone aux plantes et ils fournissent de l'oxygène en retour. Les biologistes appellent cela une relation symbiotique mutualiste parce que toutes les parties à la relation en bénéficient.
Dans le système de classification linnéen, la catégorisation et le classement de tous les êtres vivants, des plantes, des algues et d'un type de bactéries appelées cyanobactéries sont les seuls vivants. entités qui produisent de la nourriture à partir de la lumière du soleil. L'argument en faveur de l'abattage des forêts et de l'élimination des plantes pour le développement semble contre-productif s'il ne reste plus d'humains à vivre dans ces développements car il n'y a plus de plantes ni d'arbres pour fabriquer de l'oxygène.
La photosynthèse a lieu dans les feuilles
Les plantes et les arbres sont des autotrophes, des organismes vivants qui fabriquent leur propre nourriture. Parce qu'ils le font en utilisant l'énergie lumineuse du soleil, les biologistes les appellent photoautotrophes. La plupart des plantes et des arbres de la planète sont des photoautotrophes.
La conversion de la lumière solaire en nourriture a lieu au niveau cellulaire dans les feuilles des plantes dans un organite trouvé dans les cellules végétales, une structure appelée chloroplaste. Alors que les feuilles se composent de plusieurs couches, la photosynthèse se produit dans la mésophylle, la couche intermédiaire. De petites micro ouvertures sur la face inférieure des feuilles appelées stomates contrôlent le flux de dioxyde de carbone et d'oxygène vers et depuis la plante, contrôlant l'échange de gaz de la plante et l'équilibre hydrique de la plante.
Des stomates existent au bas des feuilles, face à loin du soleil, pour minimiser la perte d'eau. De petites cellules de garde entourant les stomates contrôlent l'ouverture et la fermeture de ces ouvertures en forme de bouche en gonflant ou rétrécissant en réponse à la quantité d'eau dans l'atmosphère. Lorsque les stomates se ferment, la photosynthèse ne peut pas se produire, car la plante ne peut pas absorber de dioxyde de carbone. Cela provoque une baisse des niveaux de dioxyde de carbone dans la plante. Lorsque les heures du jour deviennent trop chaudes et sèches, le stroma se ferme pour conserver l'humidité.
En tant qu'organelle ou structure au niveau cellulaire dans les feuilles des plantes, les chloroplastes ont une membrane externe et interne qui les entoure. À l'intérieur de ces membranes se trouvent des structures en forme de plateau appelées thylakoïdes. La membrane thylakoïde est l'endroit où la plante et les arbres stockent la chlorophylle, le pigment vert responsable de l'absorption de l'énergie lumineuse du soleil. C'est là que se produisent les premières réactions dépendantes de la lumière dans lesquelles de nombreuses protéines composent la chaîne de transport pour transporter l'énergie tirée du soleil vers l'endroit où elle doit aller dans la plante.
Énergie du soleil: étapes de la photosynthèse
Le processus de photosynthèse est un processus en deux étapes et en plusieurs étapes. La première étape de la photosynthèse commence avec les réactions lumineuses La phase de réaction légère de la photosynthèse comprend les étapes suivantes: Tout cela se déroule au niveau cellulaire à l'intérieur des thylakoïdes de la plante, des sacs individuels aplatis, disposés en grana ou en piles à l'intérieur des chloroplastes des cellules des plantes ou des arbres. Le cycle de Calvin, du nom du biochimiste de Berkeley Melvin Calvin (1911-1997), récipiendaire du prix Nobel de chimie 1961 pour avoir découvert le stade de réaction sombre, est le processus par lequel la plante fabrique du sucre à l'aide du NADPH et de l'ATP du étape de réaction légère. Pendant le cycle de Calvin, les étapes suivantes ont lieu: Au sein de la membrane thylakoïde se trouvent deux systèmes de capture de lumière: le système photo I et le système photo II composés de multiples protéines de type antenne, où les feuilles de la plante changent d'énergie lumineuse en énergie chimique. Le photosystème I fournit un approvisionnement en porteurs d'électrons de faible énergie tandis que l'autre fournit les molécules sous tension où elles doivent aller. La chlorophylle est le pigment absorbant la lumière, à l'intérieur des feuilles des plantes et des arbres, qui commence la photosynthèse processus. En tant que pigment organique dans le thylakoïde chloroplastique, la chlorophylle n'absorbe de l'énergie que dans une bande étroite du spectre électromagnétique produit par le soleil dans la gamme de longueurs d'onde de 700 nanomètres (nm) à 400 nm. Appelé la bande de rayonnement photosynthétiquement active, le vert se trouve au milieu du spectre de la lumière visible séparant l'énergie inférieure, mais les rouges, jaunes et oranges de plus longue longueur d'onde de la haute énergie, la longueur d'onde plus courte, les bleus, les indigoes et les violettes. Comme les chlorophylles absorbent un seul photon ou paquet distinct d'énergie lumineuse, elles provoquent l'excitation de ces molécules. Une fois que la molécule végétale est excitée, le reste des étapes du processus consiste à introduire cette molécule excitée dans le système de transport d'énergie via le vecteur énergétique appelé nicotinamide adénine dinucléotide phosphate ou NADPH, pour la livraison au deuxième stade de la photosynthèse, la phase de réaction sombre ou le cycle de Calvin. Après être entré dans la chaîne de transport d'électrons, le processus extrait les ions hydrogène de l'eau aspirée et les délivre à l'intérieur du thylacoïde, où ces ions hydrogène s'accumulent. Les ions passent à travers une membrane semi-poreuse du côté stromal à la lumière thylakoïde, perdant une partie de l'énergie dans le processus, car ils se déplacent à travers les protéines existant entre les deux photosystèmes. Les ions hydrogène se rassemblent dans la lumière thylakoïde où ils attendent la remise sous tension avant de participer au processus qui fait de l'adénosine triphosphate ou ATP, la monnaie énergétique de la cellule. Les protéines d'antenne du photosystème 1 absorbent un autre photon, le relayer au centre de réaction PS1 appelé P700. Centre oxydé, le P700 envoie un électron de haute énergie au phosphate de nicotine-amide adénine dinucléotide ou NADP + et le réduit pour former du NADPH et de l'ATP. C'est là que la cellule végétale convertit l'énergie lumineuse en énergie chimique. Le chloroplaste coordonne les deux étapes de la photosynthèse pour utiliser l'énergie lumineuse pour fabriquer du sucre. Les thylakoïdes à l'intérieur du chloroplaste représentent les sites des réactions lumineuses, tandis que le cycle de Calvin se produit dans le stroma. La respiration cellulaire, liée au processus de photosynthèse, se produit dans la cellule végétale comme il absorbe l'énergie lumineuse, la transforme en énergie chimique et rejette de l'oxygène dans l'atmosphère. La respiration se produit à l'intérieur de la cellule végétale lorsque les sucres produits au cours du processus de photosynthèse se combinent avec l'oxygène pour produire de l'énergie pour la cellule, formant du dioxyde de carbone et de l'eau comme sous-produits de la respiration. Une équation simple pour la respiration est opposée à celle de la photosynthèse: glucose + oxygène \u003d énergie + dioxyde de carbone + énergie lumineuse. La respiration cellulaire se produit dans toutes les cellules vivantes de la plante, non seulement dans les feuilles, mais aussi dans les racines de la plante ou de l'arbre. Puisque la respiration cellulaire n'a pas besoin d'énergie lumineuse pour se produire, elle peut se produire de jour comme de nuit. Mais l'arrosage excessif des plantes dans les sols avec un mauvais drainage cause un problème pour la respiration cellulaire, car les plantes inondées ne peuvent pas absorber suffisamment d'oxygène par leurs racines et transformer le glucose pour soutenir les processus métaboliques de la cellule. Si la plante reçoit trop d'eau pendant trop longtemps, ses racines peuvent être privées d'oxygène, ce qui peut essentiellement arrêter la respiration cellulaire et tuer la plante. University of California Merced Professor Elliott Campbell et son équipe de chercheurs ont noté dans un article d'avril 2017 dans "Nature", une revue internationale de science, que le processus de photosynthèse a augmenté de façon spectaculaire au cours du 20e siècle. L'équipe de recherche a découvert un record mondial du processus photosynthétique à cheval sur deux cents ans. Cela les a amenés à conclure que la totalité de la photosynthèse des plantes sur la planète a augmenté de 30% au cours des années de recherche. Bien que la recherche n'ait pas identifié spécifiquement la cause d'une augmentation du processus de photosynthèse à l'échelle mondiale, les modèles informatiques de l'équipe suggèrent plusieurs processus, lorsqu'ils sont combinés, qui pourraient entraîner une augmentation si importante de la croissance mondiale des plantes. Les modèles a montré que les principales causes de l'augmentation de la photosynthèse comprennent l'augmentation des émissions de dioxyde de carbone dans l'atmosphère (principalement en raison des activités humaines), l'allongement des saisons de croissance en raison du réchauffement climatique dû à ces émissions et l'augmentation de la pollution par l'azote causée par l'agriculture de masse et la combustion de combustibles fossiles. Les activités humaines qui ont conduit à ces résultats ont des effets à la fois positifs et négatifs sur la planète. Le professeur Campbell a noté que si l'augmentation des émissions de dioxyde de carbone stimule la production agricole, elle stimule également la croissance des mauvaises herbes indésirables et des espèces envahissantes. Il a noté que l'augmentation des émissions de dioxyde de carbone provoquait directement le changement climatique entraînant plus d'inondations le long des zones côtières, des conditions météorologiques extrêmes et une augmentation de l'acidification des océans, qui ont tous des effets aggravants à l'échelle mondiale. Alors que la photosynthèse a augmenté au cours du 20e siècle, elle a également amené les plantes à stocker plus de carbone dans les écosystèmes du monde entier, ce qui en fait des sources de carbone au lieu de puits de carbone. Même avec l'augmentation de la photosynthèse, l'augmentation ne peut pas compenser la combustion de combustibles fossiles, car plus d'émissions de dioxyde de carbone provenant de la combustion de combustibles fossiles ont tendance à submerger la capacité d'une plante à absorber le CO2. Les chercheurs ont analysé les données sur la neige antarctique collectées par le National Oceanic and Atmospheric Administration pour développer leurs résultats. En étudiant le gaz stocké dans les échantillons de glace, les chercheurs ont passé en revue les atmosphères mondiales du passé.
, également connues sous le nom de processus dépendant de la lumière
et nécessite de l'énergie lumineuse du soleil. La deuxième étape, la réaction sombre
, également appelée cycle Calvin
, est le processus par lequel la plante fabrique du sucre à l'aide du NADPH et de l'ATP à partir de la réaction légère.
Chlorophylle, absorption de lumière et création d'énergie
Photosynthèse et respiration cellulaire
Réchauffement climatique et réaction de photosynthèse
