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 yaşamlarını 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 paketlerini) "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.