תוֹכֶן
פוטוסינתזה היא שיטת המרת האנרגיה הראשונית שמדלקת את עולם הצומח, ובשל כך, את עולם החיות. בהמרת אנרגיית אור לאנרגיה כימית, פוטוסינתזה היא אבן הבניין העיקרית של כמעט כל החיים בכוכב לכת זה. הבנת האלמנטים הבסיסיים בפוטוסינתזה מאפשרת הבנה רבה יותר של השפעת מקורות האנרגיה על החיים.
הצורך להאכיל
החיים נתמכים על ידי בזבוז אנרגיה. בלי אנרגיה, החיים אינם אפשריים. עם זאת, אנרגיה, בכדי להיות מועילה ככל האפשר, חייבת להיות קיימת בצורה שניתן לאחסן, להזיז ולהשתמש בה לפי הצורך, ולא להשתמש בה רק כאשר היא קיימת ממקור חיצוני. ישנן מספר צורות אנרגיה בהן ניתן להשתמש כדי לתמוך בחיים - נראה כי חיידקים מרוויחים את האנרגיה שלהם בצורה של חום ממקורות עמוקים הנמצאים מתחת לקרום האדמה, למשל. עם זאת צורת האנרגיה הנפוצה ביותר בכוכב הלכת היא מהשמש, בצורה של אור. פוטוסינתזה היא תהליך איסוף האנרגיה ההיא והמרתה לחומר כימי שניתן לתמרן לטובת הצמח.
כלורופיל
הכלורופיל הוא מנוע ההמרה שהופך אנרגיית אור לסוכרים. הכלורופיל כלול בקרומים הנקראים כלורופלסטים, שנמצאים בחלקם הפנימי של התאים. רוב הכלורופיל שנמצא בכלורופלסטים אלה אוסף ומעביר אנרגיית אור לשני מרכזי תגובה כלורופיל ברשת הכלורופלסטים. זוגות אלה מבצעים את עבודת ההמרה בפועל מאנרגיית אור לסוכרים, משתמשים במימן ובפחמן, מייצרים גלוקוזה ומדירים חמצן כתוצר לוואי של פוטוסינתזה.
תהליך
כאשר האור פוגע בכלורופיל בעלה, הוא מועבר לכלורופיליות המזווגות במרכז התגובה, המשתמשים באנרגיה ישירות כדי לשלב מים, פחמן וחמצן לסידור פיזי חדש: גלוקוזה, סוכר צמח פשוט. הסידור מחדש, כאשר הוא מפורק, משחרר אנרגיה הניתנת לשימוש בתהליכים פיזיים אחרים. יש אנרגיה שאבדה בתהליך; אין המרה של אנרגיה מצורה אחת לאחרת יעילה במאה אחוז. היתרון של התהליך, לעומת זאת, הוא סוג של אנרגיה שניתן להשתמש בה כפי שהוא או לאחסן ולבצע מניפולציות נוספות.
שלבים נוספים
לאחר התרחשות הפוטוסינתזה, ניתן להמיר את הגלוקוזה בצמח לשתי צורות אנרגיה כימיות המאוחסנות ביתר קלות: פחמימות מורכבות וליפידים, הידועים יותר כעמילנים ושומנים. עמילן ושומן הם חנויות מחסנים לצמח, הניתנים להחזקה או הובלה ברקמת פלם לשימושים עתידיים.
מרכזיות של אנרגיה צמחית
צמחים, וצמחים בלבד, מייצרים מזון מאור. אף חיה אינה מסוגלת לעשות זאת. לפיכך, כל הצמחים נחשבים "מפיקים" ובעלי חיים "צרכנים" בכלכלת השימוש באנרגיה ברשתות ביו. בעלי חיים משתמשים בצמחים כמזון, או אוכלים בעלי חיים אחרים שאכלו פעם צמחים כמזון, אך אינם הופכים אור למזון בעצמם.
יתר על כן, אפילו צורות אנרגיה שאינן מבוססות מזון מבוססות לרוב על שימוש בצמחים. עץ, פחם ושמן הם צורות של צמח שיצרו ואחסנו אנרגיה. בעוד שבני האדם החלו ללמוד להשתמש בצורות אחרות של אנרגיה, מאנרגיה המופקת על ידי מים לאנרגיה גרעינית ועד לכיוון המרה של אנרגיה סולארית, רוב כוחנו הכלכלי עדיין מבוסס על יכולת הצמחים לשלב אנרגיית אור עם פחמן, חמצן ו מים לייצור גלוקוז.