Was ist Photosynthese?
Die Photosynthese ist eine Technik zur Umwandlung von Sonnenlicht in Energie, die von bestimmten Organismen seit etwa 3,4 Milliarden Jahren genutzt wird. Die Grundformel beinhaltet eine Umwandlung von Kohlendioxid und Wasser in Glucose und Sauerstoff, unterstützt durch lichtabhängige Reaktionen. Die Photosynthese erfolgte schnell nach dem Entstehen des Lebens selbst, das vor 3,5 Milliarden Jahren nach Abkühlung der Erdkruste vermutet wurde. Die ersten photosynthetischen Organismen waren die Vorfahren der heutigen Cyanobakterien.
Die Photosynthese findet in Chloroplasten statt, speziellen Organellen, die sich in den Zellen von Pflanzen und anderen photosynthetisierenden Organismen befinden. Choloroplasten sind grün, weil sie das Pigment Chlorophyll verwenden. Die primären sonnenabsorbierenden Organe der Pflanzen sind die Blätter. Obwohl sich Chloroplasten in den Zellen einer Pflanze befinden, ist die Dichte der Chloroplasten auf den Blättern mit Abstand am höchsten. Auf einem Quadratmillimeter kommen zwischen 450.000 und 800.000 Chloroplasten vor.
Es wird angenommen, dass Chloroplasten von photosynthetischen Bakterien stammen, mit denen sie viel gemeinsam haben. Wie bei den Kraftwerken der eukaryotischen (komplexen) Zellen der Mitochondrien wird angenommen, dass die Chloroplasten aus extrem engen symbiotischen Beziehungen zwischen frühen Mikroben stammen, so dass sie Teil derselben untrennbaren Einheit wurden.
Eines der Nebenprodukte der Photosynthese ist Sauerstoff, das Molekül, das wir Menschen und andere Tiere zum Leben benötigen. Obwohl Sauerstoff heute Leben bringt, brachte er während eines katastrophalen Ereignisses vor zwei Milliarden Jahren den Tod. Zu dieser Zeit enthielt die Erdatmosphäre wenig Sauerstoff, und große Eisengesteine konnten der Oberfläche ausgesetzt werden, ohne zu rosten. Während eines geologisch plötzlichen Zeitraums von einigen zehn Millionen Jahren entwickelten sich sauerstoffproduzierende photosynthetische Cyanobakterien und bedeckten die Erde, produzierten große Mengen an Sauerstoff und verursachten ein Massensterben von evolutionären Linien, die an solche hohen atmosphärischen Sauerstoffkonzentrationen nicht gewöhnt waren. Dies ist als Sauerstoffkatastrophe bekannt.
Heute besteht die Atmosphäre zu 23% aus Sauerstoff und der Rest aus Stickstoff. Die Notwendigkeit von Sauerstoff aus Pflanzen ist ein weiterer Grund, warum wir die weltweite Zerstörung von Regenwäldern, insbesondere im Amazonasgebiet, verhindern sollten.
Photosynthetische Organismen bilden die Grundlage jedes Ökosystems. In dieser Rolle werden sie als Produzenten bezeichnet. Organismen, die sie verbrauchen, werden dementsprechend als Verbraucher bezeichnet.