Fotosynthese en de zon als energiebron

Waarom dit ertoe doet

Alles wat je eet, gaat terug op een plant: brood op graan, kaas op het gras dat een koe at. Planten zijn, samen met algen, de belangrijkste organismen die zelf voedsel maken uit licht, lucht en water. Dat proces, de fotosynthese, levert ook de zuurstof die wij inademen. Wie fotosynthese begrijpt, begrijpt waarom de zon aan het begin van bijna elke voedselketen staat.

Wat is fotosynthese?

Fotosynthese is het proces waarbij groene planten (en algen) lichtenergie omzetten in chemische energie 1. Het woord betekent letterlijk "samenstellen met licht".

Een plant maakt zijn eigen voedsel 2. Ze zet zonlicht, koolstofdioxide en water om in zuurstof en suiker 3. De plant gebruikt:

• water, dat de wortels uit de bodem opnemen en dat via de houtvaten naar de bladeren gaat;
• koolstofdioxide (CO₂), een gas uit de lucht dat via de huidmondjes het blad binnenkomt;
• licht, opgevangen door het groene bladgroen (chlorofyl).

Daarmee maakt ze:

• glucose, een suiker die de plant gebruikt als brandstof en als bouwstof (bijvoorbeeld om zetmeel en cellulose te maken);
• zuurstofgas (O₂), dat als bijproduct via de huidmondjes vrijkomt.

In woorden:

$\text{koolstofdioxide} + \text{water} \xrightarrow{\text{licht, bladgroen}} \text{glucose} + \text{zuurstofgas}$

In formule 1:

$6\,\text{CO}_2 + 6\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\,\text{O}_2$

Waar gebeurt het?

De fotosynthese gebeurt in de bladgroenkorrels (chloroplasten): groene korrels in de cellen van bladeren en andere groene plantendelen, waarin zonlicht door pigmenten opgevangen en verwerkt wordt 4. Het belangrijkste pigment is chlorofyl (bladgroen). Groen licht wordt door bladgroen minder opgenomen; daarom zie je planten groen 5.

De huidmondjes zijn kleine openingen, meestal aan de onderkant van het blad. Twee sluitcellen regelen hoe ver ze opengaan. Langs daar gaan koolstofdioxide, zuurstofgas en waterdamp in en uit het blad 6.

Ook planten ademen

Planten maken glucose, maar ze moeten die ook verbranden om energie vrij te maken voor groei en andere levensprocessen. Dat gebeurt bij de verbranding of celademhaling: glucose reageert met zuurstof, waarbij koolstofdioxide, water en energie vrijkomen. Glucose is de voornaamste brandstof in de cellen van planten, schimmels en dieren, en dat proces gaat dag en nacht door 7.

Overdag maakt een plant door fotosynthese veel meer zuurstofgas dan ze zelf verbruikt. Daardoor geven planten netto zuurstofgas af.

Wat heeft een plant nodig om te groeien?

Planten hebben licht, water en koolstofdioxide nodig om te leven 2, en daarnaast warmte (een geschikte temperatuur) en mineralen uit de bodem, die de wortels opnemen 8. De minimumdoelen vragen dat leerlingen zelf onderzoeken dat planten groeien wanneer ze zonlicht, water en warmte krijgen 9. Dat kunnen leerlingen zelf onderzoeken met een eerlijke proef: je laat telkens één factor verschillen en houdt de rest gelijk.

De zon als primaire energiebron

De zon levert warmte, licht en voedsel(energie) voor de organismen op aarde 10. Planten leggen een klein deel van het zonlicht vast in suikers. Planteneters halen die energie uit de planten, vleeseters uit de planteneters. Omdat elke voedselketen begint bij een producent, en producenten hun energie halen uit licht, begint bijna elke voedselketen bij de zon. Vrijwel alle ecosystemen zijn direct of indirect afhankelijk van fotosynthese 1,10.

Samengevat

• Fotosynthese: groene planten zetten met lichtenergie koolstofdioxide en water om in glucose en zuurstofgas.
• Formule: 6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂.
• Fotosynthese gebeurt in de bladgroenkorrels (chloroplasten), die bladgroen (chlorofyl) bevatten. Gassen gaan in en uit via de huidmondjes.
• Planten ademen ook: bij de verbranding gebruiken ze glucose en zuurstof, dag en nacht.
• Planten groeien als ze licht, water, warmte, koolstofdioxide en mineralen krijgen.
• De zon is de primaire energiebron: bijna elke voedselketen begint bij de energie van de zon. Uitzondering: chemosynthese bij hydrothermale bronnen.