Das Leben auf der Erde beruht auf Photosynthese, dem Prozess, durch den Pflanzen, einige Bakterien, Tiere und Protisten wie Algen ihre Nahrung herstellen. Für die Photosynthese benötigt eine Pflanze Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid; daraus entstehen Glukose, eine Form von Einfachzucker, und Sauerstoff. An der Reaktion sind sechs Moleküle Kohlendioxid (6CO2) und sechs Moleküle Wasser (6H20) beteiligt. In Gegenwart von Chlorophyll und Licht wird daraus (C6H12O6) und Sauerstoffgas (6O2). Andere Organismen auf der ganzen Welt nutzen den erzeugten Sauerstoff. Die Pflanze kann diese chemische Energie sofort nutzen oder für später speichern.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Durch Photosynthese erzeugt eine Pflanze, ein Bakterium oder ein Protist in Gegenwart von Licht Sauerstoff, Zucker aus Kohlendioxid und Wasser.
Das Chlorophyll
Die Photosynthese hat zwei Stadien im Blatt einer Pflanze. Die erste, lichtabhängige Reaktion genannt, findet in der Grana statt, einem Stapel eng gefalteter Membranen in einer als Chloroplasten bezeichneten Struktur, die Sonnenlicht als Energieform zur Verwendung in der zweiten Stufe aufnimmt. In der zweiten Stufe, der lichtunabhängigen Reaktion, nutzt die Pflanze diese gespeicherte Energie, um Wasser und Kohlendioxid in Wasser und Sauerstoff umzuwandeln. Bei der anoxygenen Photosynthese, einem Prozess, der häufig bei Bakterien vorkommt, setzt das Lebewesen keinen Sauerstoff frei und verwendet anstelle von Wasser Sulfid, Wasserstoff oder andere organische Substrate. Arten, die anoxygene Photosynthese nutzen, tragen, vielleicht nicht überraschend, zu vernachlässigbarem Sauerstoff in die Weltatmosphäre bei.
Die menschliche Seite der Dinge
Der Mensch isst zusammen mit vielen anderen Lebewesen auf der Erde Pflanzen, um chemische Energie zu gewinnen. Menschen und diese anderen Kreaturen haben einen ähnlichen Prozess wie die Photosynthese, die Zellatmung genannt wird; funktionell gesehen handelt es sich um eine umgekehrte Photosynthese. Eine Kreatur nimmt Zucker (möglicherweise aus einer Pflanze) auf und atmet Sauerstoff ein. Es setzt dann Kohlendioxid und Wasser frei und erzeugt eine Form von chemischer Energie namens Adenosintriphosphat oder ATP. Da dies die Moleküle sind, die bei der Photosynthese verwendet werden, nennen Wissenschaftler diese Prozesse komplementär. Ohne Sauerstoff wird dieser Prozess zur anaeroben Atmung oder Fermentation, die wesentlich weniger Energie produziert.
Die Atmosphäre der Erde
Insgesamt wiegt die Erdatmosphäre etwa 5,5 Billiarden Tonnen, davon etwa 20 Prozent Sauerstoff. Die Photosynthese spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des Sauerstoff- und Kohlenstoffgehalts auf der ganzen Welt. Der Großteil der Photosynthese, etwa 70 Prozent, wird jedoch von mikroskopisch kleinen Organismen im Ozean durchgeführt Phytoplankton genannt, und die tropischen Regenwälder der Erde produzieren fast den gesamten Rest, etwa 28 Prozent. Allein die städtischen Wälder in den USA produzieren rund 6,1 Millionen Tonnen Sauerstoff. Menschliche Aktivitäten wie Holzeinschlag und Umweltverschmutzung gefährden jedoch alle diese sauerstoffproduzierenden Arten.