Galaksi »
Isınmayı sağlayan ısı ve görmeyi sağlayan ışık iki ayrı enerji şeklidir. Bir başka enerji şekli de maddenin içinde saklıdır ve kimyasal enerji adını alır. Madde, molekül adı verilen küçük taneciklerden oluşur. Moleküller ise atom adı verilen daha da küçük taneleri n birbirine bağlanması ile oluşur. Kimyasal enerji atomlar arasındaki bağlarda bulunur. Hayvanlar ve bitkiler enerjilerini besin maddelerinde bulunan kimyasal enerjiden sağlarlar. Hareket etmek, gelişmek ve canlılara ait etkinlikleri sürdürebilmek için enerji gereksinirler. Hayvanlar beslenme yoluyla gıda alırlar. Yeşil bitkiler ise kendi besinlerini kendileri yapar.Besni basit kimyasal maddelerin atomlarından oluştururlar. Besin maddelerinin moleküllerini oluşturmak için kimyasal maddeler birbirine bağlanır.
Bitkiler ışıktan enerji alabilirler. Sonra bu enerjiyi besin maddelerinde bulunan kimyasal enerjiye dönüştürürler. Bunu gerçekleştirmelerine de fotosentez (ya da ışıkbileşim) denir. Bu ad Yunanca ışık ve birleştirme sözcüklerinden türemiştir. Işık enerjisi kullanılarak, besin maddelerini oluşturmak için atomlar birleştirilir. Fotosentezin bir başka yanı da inorganik bileşikler dünyası ile organik bileşikler dünyasını birbirine bağlamasıdır. Bu çok önemli reaksiyon yardımıyla inorganik karbon önce zincir, sonra da halkalarşeklinde birbirine bağlanır. Bunlar organik moleküllerin iskeletini meydana getirirler. Bu bir çeşit kimyasal köprüdür. Bu köprüden geçen canlı organizmalar çok büyük sayıda organik maddeler meydana getirirler. Bu organik maddeler tüm canlıların yapılarını, besinlerini ve yan ürünlerini kapsar.
Karbon, hidrojen ve oksijen atomları karbonhidratlı bir besin maddesi olan şekeri oluşturmak için birleştirilir. Karbon havadaki karbondioksit gazından sağlanır. Hava, bitki yapraklarındaki gözenek adı verilen deliklerden alınır. Hidrojen ve oksijen ise sudan sağlanır. Su topraktan bitkinin kökleri aracılığıyla alınır. Işık enerjisi de, klorofil denilen özel bir kimyasal madde aracılığı ile alınır. Klorofil, yeşildir ve yeşil bitkilerin rengini de bu madde verir. Fotosentez sonunda dışarıya havayla karışan oksijen verilir. Fotosentez, basit olarak:
karbondioksit + su + enerji = şeker + oksijen şeklinde gösterilebilir.
Fotosentez yoluyla sadece klorofilli bitkiler besin hazırlayabilir. Mantar ve başka bakteriler gibi ye şii olmayan bitkiler, bitki ya da hayvan artıkları üzerinde yaşarlar. Klorofil, kloroplast adı verilen yapılarda hazrrlarurve depo edilir. Kloroplastlar daha çok yapraklarda ve başka yeşil bölümlerdeki hücrelerde bulunur. Kloroplastların içinde tanecikli yapıda torbalar bulunur. Taneciklerin herbiri milyonlarca klorofil molekülü içerir. Bitki, kloroplastlarda Güneş ışığı ya da yapay ışık etkisiyle klorofile dönüşen bir madde yapar. Bitki karanlıkta bırakılırsa bu madde oluşmaz. ışıksız yerde büyüyen bitki beyazımsı renktedir. ışıklı yere taşındığında bitki kısa zamanda yeşerir. Bazı bitkilerin yaprakları kırmızıdır. Kırmızı renk rnaddesi, klorofili belli olmayacak şekilde örter. Ancak bu tabakanın altında klorofil aynı şekilde oluşmaktadır. Klorofil, ışrğı emer. Ancak en az yeşil ışığ: emer. Yeşilişığın büyük kısmı yansır ve bu nedenle klorofil yeşilolarak gözükür. Klorofil, bu ışık enerjisini, yeşil ışık ayırıldıktan sonra, gerekli olduğunda kullanılmak üzere kimyasal enerji halinde depo eder. Fotosentez olayı iki tepkime dizisi olarak kabul edilebilir.
Birinci dizi ışık tepkimelerini içerir. ikinci dizi ise karanlıktab tepkimelerdir. Her iki tepkime çeşidi de kloroplastlarda oluşur. Işık tepkimeleri sadece ışıkta oluşur. Güneş ıŞığı bir klorofil molekülü üzerinde yansıdığında ışık enerjisinin bir kısmı molekül tarafından alınır. Her bir klorofil molekülünün atomları elektron adı verilen çok küçük taneciklerden oluşmuştur. Bunlar merkezdeki bir çekirdek etrafındaki yörüngelerde hareket ederler. Işık enerjisi bu elektronlardan biri tarafından alınır. Böylece bu elektron ek enerjiye sahip olur. Bilim adamları böyle bir elektronu hızlandırılmış olarak nitelerler. Elektron çok hızlanınca klorofil molekülünden tamamen ayrılır.
Hızlandırılmış elektron, alıcı denilen bir başka molekül tarafından alınır. Bu şekilde, biralıcı rnoleküller zincirinden geçer. Her alıcı elektron birinden diğerine geçerken enerjisinin bir kısmını alır. Sonunda elektron ek enerjisini kaybetmiş olarak klorofil molekülüne geri döner. Alıcılar tarafından alınan enerji ATP (adenosin trifosfat) denilen özel bir kimyasal maddeye geçirilir. ATP maddesinde enerji atomlar arasındaki yüksek enerji bağlarında saklanır. Böylece ışık enerjisi. kimyasal enerjiye dönüştürülmüş olur.
Bu olay sırasında bir başka tepkime yer alır. Hızlandırılmış elektronlar suyun hidrojen ve oksijene ayrışmasına yol açar. Oksijen, gözenekler aracılığıyla bitkiden dışarı atılır. Suyun hidrojeni ve ATP karanlıktaki tepkimelerde kullanılır. Havadaki karbondioksit hidrojen ile birleşir. Glükoz adı verilen şeker ile su oluşur. ATP’den alınan enerji bu tepkimelerde kullanılır. Bu olay bitkide hemen hemen devamlı şekilde gerçekleşir. Karanlıktaki tepkimeler denilmesinin nedeni hidrojen, A TP ve karbondioksit olduğu zaman, ışık olmasa bile bu tepkimelerin oluşabilmesidir.
Hayvanlar bu şekilde şeker hazırlayamaz. Bitkileri ya da bitkiletle beslenen başka hayvanları yemeleri gerekir. Bu nedenle yaşam bütünüyle Güneş enerjisine dayanır. Yakıt enerjisinin de büyük kısmı fotosentez yoluyla sağlanır. Kömür ve petrol çok önceleri yaşamış bitkilerden oluşmuştur. Odun ise daha genç bitkilerden sağlanır. Oksijen bitkiden dışarı atılır. Çok eskiden atmosferde oksijen yoktu. Bugünkü oksijenin hemen hepsi yeşil bitkiler tarafından oluşturulmuştur. Bu olay devam etmektedir. Hayvanlar, besin maddelerinden enerji alma sırasında oksijen alıp karbondioksit verirler. Bu olaya solunum denilir. Oksijen sağlayan yeşil bitkiler olmasaydı, hayvansal yaşam kısa zamanda sona ererdi.
Havada sadece yüzde 0.03 oranında karbondioksit bulunduğu için bir bitkiyi canlı tutmak için fazla hava gerekir. Bin metre küp hava, yarım kilo glükoz için yeterli karbondioksiti içerir. (Bin metre küp, yaklaşık olarak, orta büyüklükte sekiz odası olan bir ev kadardır). Bitkiler en iyi, serIerde olduğu gibi yüzde 1-5 oranında karbondioksit bulunan ortamda yetişirler. Bitkiler glükozu enerji ve solunum adı verilen bir başka tepki me dizisi ile hücrelerini yenilemek için kullanırlar. Solunum olayı hayvanlarda da vardır. Bu olay sırasında bitkiler oksijen kullanırlar ve karbondioksit verirler. Aynı durum hayvanların ve insanın solunumunda da görülür. Işıkta, bitkiler solunumda kullanılandan daha fazla oksi jen verirler.
Dünyanın artan nüfusunu besleyecek yeterli besin sağlamak için, fotosentezin arttırılması sağlanmalıdır. Fotosentez yoluyla kimyasal maddelere ve kullandıkları enerjiye oranla daha fazla besin hazırlayan bitkiler yetiştirilebilir. Yosunların ve basit su bitkilerinin hepsi klorofil içerir. Bu bitkilerin bütün kısımlarında fotosentez oluşabilir. Kara bitkilerinin ise kök, sap, çiçek ve meyve gibi klorofilsiz kısımları vardır. Bu kısımlar besin maddelerini kullanır fakat kendileri hazırlamazIar. Bu çeşit bitkiler yosunlara oranla daha yararsızdır. Japonlar yosun çeşitlerinden bazı deniz otlarını yerler. Yosunlar özellikle uzay gemilerinde besin kaynağı olarak düşünülebilirler. Gemi personelinin tükettiği oksijeni yenileyebilirler. Üstelik az yer kaplamaları da bir başka yararlı noktadır.