האם פוטוסינתזה מתרחשת בלילה?

בדיוק כמו בני אדם ובעלי חיים, צמחים זקוקים לאנרגיה כדי לשרוד ולשגשג, והם מכינים את מזונם בעצמם באמצעות תהליך הנקרא פוטוסינתזה, המתרחש רק בנוכחות אור. תהליך זה מתרחש בכלורופלסטים המייצרים מזון של הצמח, המכילים את הפיגמנט הכלורופיל הקיים בכל הצמחים הירוקים.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

צמחים זקוקים לאור כדי לעשות פוטוסינתזה, אבל זה לא בהכרח חייב להיות אור שמש. אם משתמשים בסוג הנכון של אור מלאכותי, פוטוסינתזה יכולה לקרות בלילה עם אורות המכילים אורכי גל כחולים ואדומים.

צמחים קולטים מים דרך שורשיהם, פחמן דו חמצני מהאוויר ואנרגיה מאור השמש, וכן תהליך כימי המשלב את שלושתם מאפשר להם לבצע פוטוסינתזה לייצור גלוקוז ו חַמצָן. גלוקוז מסתובב סביב הצמח כסוכרים מסיסים, ויוצר תאית לדפנות התא וחלבונים לצמיחה ותיקון. צמחים משתמשים בחמצן במהלך הפוטוסינתזה כדי לשחרר פחמן דו חמצני לאוויר, המכונה נשימה. בשנת 1779 הביולוג והכימאי ההולנדי יאן אינגנהוש קידם את עבודתם של מדענים קודמים בכך שהוא הוכיח שלושה דברים: צמחים זקוקים לאור כדי פוטוסינתזה, רק החלקים הירוקים של הצמח מבצעים פוטוסינתזה והיתרונות הסביבתיים של הנשימה גוברים על נֵזֶק.

הנשימה הצמחית משתמשת בחמצן כדי לייצר אנרגיה ולהוציא פחמן דו חמצני כמוצר פסולת, מה שהופך אותו להיפך מפוטוסינתזה, המשתמשת בפחמן דו חמצני ומייצרת חמצן. הנשימה חיונית לבריאות כדור הארץ, מכיוון שבני אדם, בעלי חיים וכל שאר האורגניזמים הנובעים זקוקים לתהליך הפוטוסינתזה והנשימה של הצמחים כדי לשרוד. צמחים מנשימים כל הזמן, בין אם זה חשוך או בהיר, מכיוון שהתאים שלהם זקוקים לאנרגיה כדי להישאר בחיים. אבל הם יכולים לעשות פוטוסינתזה רק כשיש להם אור.

כמה אלמנטים עשויים להשפיע על קצב הפוטוסינתזה: ריכוז פחמן דו חמצני, טמפרטורה ועוצמת האור. אם אין מספיק פחמן דו חמצני, צמח אינו יכול לעשות פוטוסינתזה, גם אם יש בו הרבה אור. אם קר מדי, קצב הפוטוסינתזה יירד. אם הוא חם מדי, הצמחים לא יוכלו לעשות פוטוסינתזה.

אם לצמח אין מספיק אור, הוא לא יכול לפוטוסינתזה מהר מאוד, גם אם יש בו מספיק מים ופחמן דו חמצני. כמה יעיל אור מלאכותי לאפשר לצמח פוטוסינתזה בלילה תלוי באורכי הגל שלו.

מקורות אור מלאכותיים מסוימים מורכבים מאורכי גל רבים שאינם שימושיים לצמחים, כמו ירוק וצהוב, כלומר אור רב מבוזבז. מקורות אור אלה עדיין יכולים לקדם פוטוסינתזה, אך אור המכיל יותר אורכי גל אדומים וכחולים יעיל יותר מכיוון שאורכי הגל הללו הם העיקריים המשמשים את הצמחים.