Φωτοσύνθεση - Photosynthesis

Ο ρόλος του CO2 στη φωτοσύνθεση και στις φυτικές λειτουργίες

Κύριο άρθρο: Φωτοσύνθεση

Φωτοσύνθεση
CO2 + H2O " Γλυκόζη + Ο2

Φωτοσύνθεση είναι η διαδικασία κατά την οποία τα φυτά που περιέχουν χλωροφύλλη, με τη βοήθεια του φωτός και με αρχικά αντιδρώντα το νερό και το CO2, μετατρέπουν ανόργανες ουσίες σε τροφή. Πρόκειται για μια φυσιολογική λειτουργία με την οποία τα πράσινα φυτά προμηθεύονται τον άνθρακα και το οξυγόνο, που είναι απαραίτητα για τη θρέψη τους. Η φωτοσύνθεση είναι μια εξώθερμη διαδικασία, η συνολική χημική αντίδραση της οποίας είναι : 6CO2 + 6H2O " C6H12O6 + 6O2 + 2817 KJ.

Ο μηχανισμός της φωτοσύνθεσης σε γενικές γραμμές είναι ο ακόλουθος: το νερό διαλύει και μεταφέρει το διοξείδιο του άνθρακα μέχρι τα κύτταρα και τους χλωροπλάστες των φύλλων. Εκεί με την ενέργεια του φωτός που απορροφά η χλωροφύλλη, διασπάται το νερό στα στοιχεία του. Το οξυγόνο απελευθερώνεται, ενώ το ατομικό υδρογόνο δεσμεύεται από διάφορα ένζυμα. Έπειτα το υδρογόνο συμμετέχει στις αντιδράσεις με το διοξείδιο του άνθρακα: CΟ2 + |Η| " (CΗ2Ο)x. Στο δεύτερο στάδιο αντιδράσεων δε χρειάζεται ηλιακή ενέργεια, γι' αυτό οι αντιδράσεις αυτές ονομάζονται "σκοτεινές". Με λίγα λόγια, οι χλωροπλάστες, με την βοήθεια του φωτός και του CO2, παράγουν οξυγόνο και ενέργεια απορροφώντας CO2 κατά την φωτοπερίοδο η οποία δεν θα πρέπει να ξεπερνά τις 12 ώρες ημερησίως. Τις υπόλοιπες ώρες απορροφούν οξυγόνο και παράγουν CO2. 

Έχει αποδειχθεί ότι τα φυτά μπορούν να αναπτυχθούν μέχρι και 50% ταχύτερα σε συγκεντρώσεις 1000 ppm CO2. Ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν ότι αν αυξηθεί η συγκέντρωση CO2 στην ατμόσφαιρα, αυτό θα οδηγήσει σε ταχύτερη ανάπτυξη των φυτών και, επομένως, σε αύξηση της παραγωγής τροφίμων. Μελέτες όμως έχουν δείξει ότι η αύξηση των εκπομπών CO2 οδηγεί σε μείωση της χρήσης του νερού από τα φυτά και σε ελάττωση της συγκέντρωσης των ιχνοστοιχείων σ' αυτά. Αυτό μπορεί να έχει αλυσιδωτές συνέπειες σε άλλους οργανισμούς των οικοσυστημάτων, όπως τα φυτοφάγα ζώα τα οποία θα πρέπει να τρώνε περισσότερο για να αποκτήσουν την ίδια ποσότητα πρωτεϊνών. 

Τα φυτά εκπέμπουν CO2 κατά τη διαδικασία της αναπνοής. Αν και τα δάση θα μπορούσαν να απορροφήσουν πολλούς τόνους CO2 κάθε χρόνο, μελέτες αναφέρουν ότι ένα ώριμο δάσος παράγει τόσο πολύ CO2 κατά την αναπνοή και την αποσύνθεση των νεκρών δένδρων, όσο θα χρησιμοποιείται στην βιοσύνθεση και στην καλλιέργεια των φυτών.