تصنع النباتات طعامها من المركبات غير العضوية من خلال عملية تسمى التمثيل الضوئي تحدث في الأوراق. المكونات الضرورية لعملية التمثيل الضوئي هي الضوء والماء وثاني أكسيد الكربون. سيتأثر معدل التمثيل الضوئي بكمية هذه المكونات المتاحة ، بالإضافة إلى درجة الحرارة. المنتجات النهائية لعملية التمثيل الضوئي هي الأكسجين ، الذي تطلقه النباتات ، والكربوهيدرات التي تصبح مصدر طاقة النباتات. بناءً على التركيب الأساسي للجلوكوز ، تستخدم النباتات أيضًا عملية التمثيل الضوئي لإنشاء العديد من المواد الكيميائية المعقدة القائمة على الكربون والضرورية لنموها وبقائها.
أولاً ، يرتفع الماء الممتص من خلال الجذور إلى الأوراق ويدخل إلى خلايا خاصة تسمى البلاستيدات الخضراء. تحتوي هذه الخلايا على الكلوروفيل ، وهو صبغة خضراء تعطي الأوراق لونها من خلال عكس الأطوال الموجية الخضراء. والأهم من ذلك ، أن الكلوروفيل يمتص الضوء في الأجزاء الحمراء والزرقاء من الطيف ويستخدمه لتشغيل تفاعل كيميائي حاسم. داخل البلاستيدات الخضراء ، تمتص جزيئات الكلوروفيل فوتونًا واحدًا من الضوء ومقابل إلكترون. يتبع ذلك سلسلة من التفاعلات الكيميائية ، والتي تحل في النهاية محل الإلكترون المفقود من جزيئات الماء في الورقة. في هذه العملية ، تنفصل ذرة الأكسجين في الماء عن ذرات الهيدروجين وتخرج كنفايات. يتم جمع الهيدروجين المتبقي ويتم تصنيعه في النهاية في جزيء كربوهيدرات.
لا تتطلب العملية التي تنتج الغذاء الفعلي للنبات ضوءًا ، لذلك يطلق عليها رد فعل مظلم. في جزء آخر من الورقة يسمى السدى ، يتم تقليل ثاني أكسيد الكربون الذي تم امتصاصه من البيئة إلى كربون وأكسجين. مرة أخرى ، يُسمح للأكسجين بالهروب ، لكن الكربون يتحد مع المنتج النهائي للهيدروجين في العملية الأولى لتكوين سكر بسيط. يمكن دمجها أو تعديلها لإنتاج أي مركب عضوي قد يحتاجه النبات تقريبًا ، سواء للبنية أو التغذية.
لا تستخدم النباتات الطاقة الضوئية بشكل مباشر ولكن يجب تحويلها إلى طاقة كيميائية. من الضوء الذي يصطدم بأوراق الشجر ، يستخدم حوالي 5 في المائة فقط في عملية التمثيل الضوئي ، ويتم تخزين 30 إلى 50 في المائة منها فقط كطاقة كيميائية للخلية. ومع ذلك ، فإن التمثيل الضوئي هو عملية حيوية ، ليس فقط للنباتات ، ولكن لجميع الكائنات الحية التي تتنفس الأكسجين ، بما في ذلك البشر. يعتقد العلماء أن عملية التمثيل الضوئي في النباتات والطحالب الخضراء المبكرة هي التي خلقت الغلاف الجوي القابل للتنفس للأرض. حتى اليوم ، تستمر النباتات في تجديد البيئة ، وتنقية ثاني أكسيد الكربون الضار إلى أكسجين يحافظ على الحياة.
