Sitemap | Avanceret søgning | Dine dokumenter

Fotosyntese

Det var fotosyntesen, der på dramatisk vis ændrede atmosfæren til den sammensætning, vi kender i dag - nemlig med et iltindhold, som gør det muligt for mennesker at leve på Jorden sammen med hundredetusinder andre arter, der også kræver ilt. Men fotosyntesen opstod ikke pga. et behov for ilt - snarere det modsatte, idet ilt var giftigt for mange af de organismer, der levede for 3.500 millioner år siden.

Af Thomas Rasmussen
Publiceret 22-12-2006

Fotosyntese kan oversættes til noget i stil med "dannelsen af stof ved hjælp af lysets energi". Fotosyntese er den kemiske reaktion, hvorved solens energirige lys giver energi til, at kuldioxid og vand kan gå sammen og lave glukose. Som en rest, eller et affaldsprodukt, af denne reaktion bliver der ilt tilovers, som frigives til atmosfæren. Det vigtige ved fotosyntesen er altså, at der bliver lavet glukose, og ikke at der bliver lavet ilt.

For 3.500 millioner år siden, da der ikke eksisterede fotosyntese, levede prokaryoterne af den glukose og andre energirige stoffer, som fandtes i deres omgivelser. Disse stoffer blev lavet ved spontane reaktioner i atmosfæren eller i havet. Når det lynede, fik energien fra lynene stoffer som kuldioxid, vand og ammoniak til at reagere, så der spontant blev dannet glukose og små proteiner. Men fordi livet har det med at sprede sig, blev der med tiden knaphed på føde i ur-oceanerne. Det var således behovet for føde, og ikke ilt, der var bestemmende for, at nogle bakterier - cyanobakterierne - udviklede evnen til at lave fotosyntese. Med denne evne kunne de lave deres egen føde og dermed udkonkurrere de andre prokaryoter.

På nogle få millioner år havde disse fotosyntiserende cyanobakterier ændret atmosfærens sammensætning til den, vi har i dag, hvor 21 % af atmosfæren består af ilt. Meget af denne ilt blev opløst i havet, hvor det gav grobund for mange nye prokaryoter, der kunne bruge ilten. Samtidig tvang dette måske også de organismer, der ikke kunne omstille sig til livet på en jord med ilt, ned i de dybeste steder i oceanerne. Her udviklede de sig muligvis til de dyr, vi i dag finder ved varmekilder dybt nede på havbunden.

At atmosfæren kom til at indeholde ilt på dette tidspunkt kan vi se, når vi i dag finder aflejringer eller sten, der er omkring 3.000 millioner år gamle. I dem kan geologerne nemlig finde lag af rust. Rust er jern, der er oxideret af luftens ilt. Der kunne altså først opstå rust, da der kom ilt i atmosfæren.

Cyanobakterierne udviklede altså evnen til at lave deres egen føde gennem fotosyntese. Dermed tilhører de den slags organismer, vi kalder primærproducenter. Andre prokaryoter, der ikke kunne lave fotosyntese, fandt hurtigt ud af, at de til gengæld kunne leve af cyanobakterierne. De blev til "rov-prokaryoter", der levede af at optage og nedbryde cyanobakterierne. På den måde blev eukaryoterne til (det kan du læse mere om i artiklen "Mikrobernes mangfoldige verden").

Fotosyntesen i dag
Når man taler om fotosyntese, tænker man oftest på den proces, der foregår i planterne. Men faktisk står cyanobakterierne stadig for en betydelig del af fotosyntesen på Jorden. Hvor stor en andel er meget svært at gøre op, da det er vanskeligt at vide, hvor mange bakterier der findes. Nogle forskere mener dog, at op mod 40 % af al fotosyntese skyldes bakterierne.

I cyanobakterierne foregår fotosyntesen frit inde i cellerne. De molekyler, der fanger sollyset og får vand og kuldioxid til at gå sammen, ligger og flyder rundt inde i bakterierne. Der findes mange forskellige molekyler, der kan fange sollyset, men det vi kender bedst, er klorofyl.
Klorofyl opfanger sollysets blå og røde farver og kaster det grønne lys tilbage. Det er således klorofyl, der giver alger og cyanobakterier deres grønne farve. Den samme farve vi ser, når træerne bliver grønne om foråret pga. klorofyl.

Der findes også andre stoffer, der kan det samme som klorofyl, og de kan f.eks. være orange - som vi kan se om efteråret, lige inden bladene falder af træerne. Fælles for stofferne, der kan fange solens energirige lys, er, at de virker som antenner, der fanger og derefter omdanner lysenergi til kemisk energi.

Kemisk energi er den energi, vi får gennem maden. Der er en vis mængde energi i fedt, proteiner og kulhydrater, og den måler vi i kalorier eller kilojoules. Det er denne form for energi, som klorofyl laver, og som bakterierne så senere kan bruge til at leve af og vokse med.

Klorofyl og de andre stoffer, der fanger solens lys, kan ikke virke af sig selv. De behøver visse mineraler som magnesium og jern. Dem er der masser af inde på landjorden, men de bliver hurtigt en mangelvare ude i oceanerne. Det skyldes for det første, at mineralerne er tunge, så de synker til bunds. For det andet kommer mineralerne fra nedbrudte klipper (bjerge, sten, sand) og for at ende i havet, skal de enten skylles derud via floderne eller blæses ud over havet med vinden. Det kræver, at de er helt nedbrudt til støv, og alligevel vil de ikke kunne blive blæst helt ud på midten af oceanerne, inden de daler ned til vandoverfladen.

Derfor vil langt de fleste alger og cyanobakterier findes inde ved kysterne, hvor der er masser af mineraler i havet. Man ser altså ikke algeopblomstringer midt ude på Atlanterhavet, men derimod masser i små kystnære områder som f.eks. i farvande rundt omkring Danmark. Dette kan man også tydeligt se på NASAs billede af verden, hvor den røde farve viser steder med mest klorofyl i vandet.

Fremtidsdrømme for fotosyntesen
Algernes fotosyntese har inspireret forskerne til mere eller mindre fantasifulde ideer til, hvordan man kan reducere kuldioxid-indholdet i atmosfæren. Når det nu virker så svært at få verdens ledere til at beslutte sig for at slippe mindre kuldioxid ud i atmosfæren, så er løsningen måske at finde ud af, om vi ikke kan få alger og cyanobakterier i havene til at optage mere kuldioxid via fotosyntesen?

Da det, der begrænser disses vækst, er mineraler som f.eks. jern, har forskerne i perioder spredt jern ud over mange kvadratkilometer hav omkring Antarktis. Det viste sig, at der hvor jernet var blevet spredt, blomstrede alger og cyanobakterier op og optog ca. 30.000 tons kuldioxid fra atmosfæren. Når disse mikrober senere døde, sank de til bunds. På den måde fik man fjernet kuldioxid fra atmosfæren og "anbragt" det på bunden af havet.

Det lyder jo næsten for godt til at være sandt. Mange forskere er da også meget skeptiske over for ideen, for ingen ved, om denne manipulation af økosystemet kan have  uønskede effekter på marinemiljøet omkring Antarktis. Men viser det sig at kunne fungere, kan cyanobakterierne og deres efterkommere, algerne, måske vise sig igen at være med til at give Jorden et miljø, som mennesker kan leve i - også selv om vi påvirker det negativt gennem vores måde at leve på.

Links

Artikel om forskere der gødede havet omkring Antarktis med jern (Engelsk)
En beskrivelse af et forskerhold som spredte jern ud over havet omkring Antarktis. Der er tilknyttet flere billeder fra ekspeditionen.

Blågrønalger (Dansk)
Hjemmeside om blågrønalger med billeder, video og beskrivelser af hvor du kan finde denne gruppe af bakterier.

Fotosyntese med forsøg, opgave og quiz (Dansk)
En hjemmeside om fotosyntese der er opdelt i en ABC, arbejdsspørgsmål, forsøg, opgaver og quiz'er.

Fotosyntese og respiration (Engelsk)
Canadisk hjemmeside om fotosyntese. Siden fortæller også om de ting, der påvirker fotosyntesen.

Video om forskere der gødede havet omkring Antarktis med jern (Engelsk)
En video fra en forskningsekspedition som spredte jern ud over havet omkring Antarktis.

Gem eller send Undervisningsartikel

Undervisningsforløb

3: Klorofyl i verdenshavene
Den røde farve på NASAs billede af verden viser steder med mest klorofyl i vandet. Langt de fleste alger og cyanobakterier findes inde ved kysterne, hvor der er masser af mineraler i havet.
Foto: NASA

Ilt
Ilt er faktisk et ret farligt grundstof. Ilt vil nemlig meget gerne reagere med andre stoffer, og reaktion med ilt kan f.eks. skade vores DNA. Den reaktion, hvor ilt reagerer med andre stoffer, kaldes for oxidation. Det er f.eks. det, der sker, når æbler bliver brune af at ligge for længe efter at være blevet skåret ud. Derfor er det godt at drikke et glas appelsinjuice engang imellem eller spise citrusfrugter, så man får C-vitamin.

Ligesom visse stoffer i rødvin er C-vitamin en antioxidant, et navn der fortæller, at de modvirker oxidering i mennesker såvel som i de planter, hvor man finder dem. Uden disse stoffer og andre mekanismer, der skal beskytte os mod luftens ilt, ville vi ikke kunne leve ret længe.
2: Primærproducenter
Kilde: Ø. Moestrup, Kbh. Universitet