Paano ginagawang panggatong ng buhay ng mga halaman, algae, at cyanobacteria ang sikat ng araw, tubig, at carbon dioxide
Fotosintesis
Ang photosynthesis ay ang proseso na gumagamit ng liwanag na enerhiya upang i-convert ang carbon dioxide at tubig sa mga asukal habang naglalabas ng oxygen. Pinapalakas nito ang mga halaman, algae, maraming microbes, food webs, oxygen sa atmospera, at bahagi ng carbon cycle ng Earth, na ginagawa itong isa sa pinakamahalagang biological na proseso sa planeta.
Ano ang photosynthesis
Ang photosynthesis ay isang biological na proseso na kumukuha ng liwanag na enerhiya at iniimbak ito sa mga chemical bond. Sa mga halaman at algae, gumagamit ito ng sikat ng araw, carbon dioxide, at tubig upang gumawa ng mga asukal na maaaring mag-fuel ng paglaki, pagkumpuni, pag-iimbak, at pagpaparami. Ang oxygen ay inilabas bilang isang byproduct. Ang proseso ay hindi lamang ?halaman na gumagawa ng pagkain?; ito ay isang pangunahing link sa pagitan ng sikat ng araw, buhay na mga selula, atmospera, at ang carbon cycle.
Kung saan ito nangyayari
Sa mga halaman at algae, pangunahin nang nangyayari ang photosynthesis sa loob ng mga chloroplast, mga espesyal na istruktura ng cell na naglalaman ng chlorophyll at iba pang mga pigment. Ang chlorophyll ay sumisipsip ng liwanag, lalo na ang pula at asul na mga wavelength, at sumasalamin sa maraming berdeng liwanag, kaya naman maraming dahon ang mukhang berde. Sa cyanobacteria, ang photosynthesis ay nangyayari sa mga panloob na lamad kaysa sa loob ng mga chloroplast, ngunit ang pangunahing ideya ay magkatulad: ang mga pigment ay kumukuha ng liwanag at naglilipat ng mga electron sa pamamagitan ng mga organisadong reaksyon.
Ang magaan na reaksyon
Ang unang yugto ay madalas na tinatawag na light-dependent reactions. Ang liwanag na enerhiya ay nagpapasigla sa mga electron sa mga molekula ng pigment, at ang mga electron na iyon ay gumagalaw sa mga kumplikadong protina sa mga lamad ng thylakoid. Ang mga molekula ng tubig ay nahati upang palitan ang mga nawawalang electron, na naglalabas ng oxygen. Ang daloy ng enerhiya ay tumutulong sa paggawa ng ATP at NADPH, dalawang molekulang nagdadala ng enerhiya na nagpapagana sa susunod na yugto ng photosynthesis.
Ang cycle ni Calvin
Ang pangalawang pangunahing yugto ay ang siklo ng Calvin, kung minsan ay tinatawag na pag-aayos ng carbon. Hindi ito direktang nangangailangan ng liwanag, ngunit depende ito sa ATP at NADPH na ginawa ng mga magaan na reaksyon. Ang enzyme na Rubisco ay tumutulong sa pag-attach ng carbon dioxide sa isang umiiral na molekula, at ang isang serye ng mga reaksyon ay muling inaayos ang carbon sa mga molekulang bumubuo ng asukal. Dapat ding i-regenerate ng cycle ang panimulang molekula nito upang magpatuloy ang proseso.
Bakit inilabas ang oxygen
Ang oxygen na inilabas sa panahon ng photosynthesis ay nagmumula sa tubig, hindi direkta mula sa carbon dioxide. Kapag ang tubig ay nahati sa panahon ng magaan na reaksyon, ang mga electron at hydrogen ions ay ginagamit sa photosynthetic na makinarya, habang ang mga atomo ng oxygen ay nagsasama at umalis bilang oxygen gas. Sa paglipas ng panahon, binago ng oxygen-producing photosynthesis ang kapaligiran ng Earth at naging posible ang kumplikadong buhay na humihinga ng oxygen.
Photosynthesis at carbon
Tinatanggal ng photosynthesis ang carbon dioxide mula sa hangin o tubig at ginagamit ito upang bumuo ng mga organikong molekula. Ang ilan sa carbon na iyon ay nagiging dahon, kahoy, ugat, plankton, materyal ng lupa, o pagkain para sa ibang mga organismo. Ang ilan ay mabilis na bumabalik sa kapaligiran sa pamamagitan ng paghinga at pagkabulok. Ang ilan ay maaaring manatiling nakaimbak nang mas matagal sa mga kagubatan, lupa, sediment, o mga sistema ng karagatan, kaya naman ang photosynthesis ay sentro sa mga talakayan sa klima at ecosystem.
Mga adaptasyon at limitasyon
Ang photosynthesis ay makapangyarihan ngunit hindi walang limitasyon. Ang sobrang liwanag, tubig, sustansya, o carbon dioxide ay maaaring makapagpabagal sa paglaki. Ang sobrang init ay maaaring makapinsala sa mga enzyme o mapataas ang pagkawala ng tubig. Ang ilang mga halaman ay gumagamit ng C4 o CAM photosynthesis upang bawasan ang pagkawala ng tubig o pagbutihin ang pagkuha ng carbon sa mainit, tuyo, o maliwanag na kapaligiran. Ang mga adaptasyon na ito ay nagpapakita na ang photosynthesis ay hinuhubog ng mga tradeoff sa pagitan ng enerhiya, tubig, temperatura, at kaligtasan.
Bakit ito mahalaga
Mahalaga ang photosynthesis dahil ito ay malapit sa base ng karamihan sa mga food webs. Pinapakain nito ang mga pananim, kagubatan, damuhan, plankton, mga hayop, at mga tao. Nagbibigay ito ng malaking bahagi ng oxygen na ginagamit ng mga hayop at mikrobyo. Ito ay humuhubog sa carbon cycle, nakakaimpluwensya sa klima, sumusuporta sa biodiversity, at nagbibigay inspirasyon sa mga teknolohiya tulad ng solar fuel at artipisyal na photosynthesis. Kung walang photosynthesis, ang ibabaw ng Earth ay magiging ibang-iba na lugar.