植物は、葉で行われる光合成と呼ばれるプロセスを介して、無機化合物から独自の食物を作ります。光合成に必要な成分は、光、水、二酸化炭素です。光合成の速度は、利用可能なこれらの成分の量と温度の影響を受けます。光合成の最終産物は、植物が放出する酸素と、植物のエネルギー源となる炭水化物です。グルコースの基本構造に基づいて、植物は光合成を使用して、成長と生存に不可欠な、より複雑な炭素ベースの化学物質をいくつか作成します。
植物はどのようにして自分の食べ物を作るのですか？
葉の葉緑体まず、根から吸収された水は葉に上がり、葉緑体と呼ばれる特別な細胞に入ります。これらの細胞には、緑の波長を反射することで葉に色を与える緑の色素であるクロロフィルが含まれています。さらに重要なことに、クロロフィルはスペクトルの赤と青の部分の光を吸収し、それを使用して重要な化学反応を促進します。葉緑体の内部では、葉緑素分子は光の単一光子を吸収し、電子と交換します。一連の化学反応が続き、最終的に葉の水分子から失われた電子を置き換えます。その過程で、水中の酸素原子は水素原子から分離し、廃棄物として排出されます。残りの水素は収集され、最終的に炭水化物分子に合成されます。
植物の実際の食物を作り出すプロセスは光を必要としないため、暗反応と呼ばれます。間葉と呼ばれる葉の別の部分では、環境から吸収された二酸化炭素が炭素と酸素に還元されます。再び、酸素は逃げることができますが、炭素は最初のプロセスの水素最終生成物と結合して単糖を形成します。これらを組み合わせたり、変更したりして、構造や栄養に関係なく、植物が必要とするほとんどすべての有機化合物を生成できます。
植物は光エネルギーを直接使用しませんが、化学エネルギーに変換する必要があります。葉に当たる光のうち、光合成に使用されるのは約5パーセントのみであり、その内、細胞の化学エネルギーとして保存されるのは30〜50パーセントのみです。それでも、光合成は植物だけでなく、人間を含むすべての酸素呼吸生物にとって重要なプロセスです。科学者たちは、地球の通気性のある雰囲気を作り出したのは、初期の緑の植物と藻類の光合成だと考えています。今日でも、植物は環境を補充し続け、有害な二酸化炭素を生命維持酸素にろ過しています。
