Fotosentez
Canlıların yaşayabilmesi için mutlaka enerji gereklidir. İnsanda kasların ve kalbin çalışmasını, vücuttaki kimyasal tepkimelerin gerçekleşmesini sağlayan bu enerji hayvansal ve bitkisel besinlerden alınır. Bütün besinlerdeki enerjinin ilk kaynağı ise Güneş’tir. Yeryüzündeki yaşamın itici gücü olan güneş enerjisinin yeşil bitkiler ve bazı canlılarca alınıp kullanılmasına fotosentez denir.
Eski Yunanca’dan çağdaş dillere geçen bu bileşik sözcük “ışıkla üretmek” anlamına gelir. Fotosentezde, üzerine güneş ışınları düşen bir bitki bu ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürür. Dokularını yenilemek ve onarmak, başka deyişle büyümek için de bu kimyasal enerjiden yararlanır.
Fotosentez yeteneği bazı bakterilere, mavi-yeşil suyosunlarına ve özellikle yeşil bitkilere özgüdür. Bitki bu enerjiden yararlanarak büyümesini sürdürürken, bir bölümünü de kimyasal enerji biçiminde hücrelerinde depolar. Bir hayvan bu bitkiyi yediğinde, bitkinin içinde depolanan enerjiyi de almış olur; böylece kendi vücudundaki kimyasal tepkimeleri sürdürmek için o da bu enerjiden yararlanır. Ayrıca, enerjinin o anda kullanılmayacak olan bölümünü tıpkı bitkiler gibi dokularında saklayabilir. Dolayısıyla hayvansal ya da bitkisel yiyeceklerle aldığımız enerji, beslenme zincirinin ilk basamaklarında yer alan bitkiler aracılığıyla ve fotosentez yoluyla Güneş’ten gelmiş olan enerjidir. Böylece yeşil bitkiler güneş enerjisinin büyük bölümünü yeryüzüne kazandırırken, fotosentez yeteneği olmayan öbür bitkiler, hayvanlar ve insanlar da yaşamlannı yeşil bitkilere dayanarak sürdürür.
Fotosentezin Kimyasal Açıklaması
Fotosentez sürecindeki kimyasal tepkimeler bilim adamlarınca derinlemesine incelenmiştir. Pek çok maddenin ve değişik etkenlerin katıldığı uzun ve karmaşık bir süreç olmasına karşın, fotosentez kısaca şöyle özetlenebilir:
Işık enerjisi + Karbon dioksit + Su (Güneş’ten) (havadan) = Kimyasal enerji + oksijen (şeker ve nişastalar)
ya da kimyasal denklem olarak:
Işık + 6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2. (glikoz)
Görüldüğü gibi, bitkiler fotosentez sırasında karbon dioksit ve su gibi inorganik molekülleri birleştirerek şeker ve nişasta gibi enerji bakımından zengin organik bileşikler oluştururlar. Bu bileşikler özsu halinde bitkinin bütün dokularına taşınır. Bitki de bu enerjiyle gelişmesini sürdürür, yeni yapraklar verir, çiçek açar, tohum ve meyve üretir. Fotosentez yalnız parlak güneş ışınlarıyla değil, örneğin yeterince ışık veren elektrik ampulleri gibi yapay ışık kaynaklarıyla da gerçekleştirilebilir.
Fotosentezi gerçekleştiren özel kimyasal madde, bitkilere, özellikle yapraklara yeşil rengini veren klorofil pigmentidir. Bu pigment, ışık ışınlarındaki fotonları (enerji “paketleri”ni) “yakalar” ve bu enerjiden yararlanarak karbon, hidrojen ve oksijen içeren basit karbonhidrat moleküllerinin, örneğin yüksek enerjili basit bir şeker olan glikozun oluşmasını sağlar. Bu konuda bilim adamları çok yoğun araştırmalar yapmışlar, özellikle ABD’li kimyacı Melvin Calvin başkanlığındaki ekibin çalışmaları Calvin’e 1961 Nobel Kimya Ödülü’nü kazandırmıştır.
Fotosentezin denkleminden de anlaşılacağı gibi, bu süreçte karbon dioksit tüketilip oksijen üretilir. Havayı oksijence zenginleştiren bu süreç olmasaydı, canlıların solunumu nedeniyle atmosferdeki oksijen çoktan tükenmiş olacaktı.
Fotosentez Nerede Olur?
Fotosentezin gerçekleştiği yer bitkilerin yeşil bölümleri, özellikle de yapraklarıdır. Bir yaprağı mikroskop altında incelerseniz, yaprak hücrelerinde kloroplast denen yumurtamsı, küçük tanecikler görürsünüz. Fotosentezin gerçekleşmesi için gerekli olan klorofil bu taneciklerin içindedir; dolayısıyla fotosentez de kloroplastlarda olur.
Güneş ışığı değişik renklerin bir bileşimidir ve bu renklerin enerji yükü birbirinden farklıdır. Bu renklerin ayrıştırılmasıyla ortaya çıkan ve tayf denen renk dizisinin bir ucunda kırmızı ve sarı tonları, öbür ucunda da mavi ve mor tonları bulunur. En çok enerji taşıyan, tayfın iki ucundaki bu renklerdir. Bu nedenle bitkiler fotosentez sırasında güneş ışınlarından bu renkleri, daha doğrusu bu dalga boylarını soğurur. Buna karşılık tayfın ortasında yer alan yeşil tonlardaki renklerin enerji yükü daha az olduğu için, yapraklar bu dalga boylarındaki ışınların pek azını soğurup büyük bölümünü yansıtır. Yaprakların yeşil görünmesinin nedeni de budur.