現在、光合成は植物しかできませんが、二酸化炭素が足りなくて、植物でも光合成を最大限に活用できていないことを知りました。自然界は微妙なバランスで成り立っていますが、まだまだ使っていない自然エネルギーのことを知り、人の知恵と技術力で将来を切り開けるだろうという希望をもつこともできました。

光合成とは?

日射しと葉っぱ

日射しと葉っぱ

植物が行っている光合成は、太陽光線をエネルギーにして土中の水と、空気中の二酸化炭素でデンプン「糖」と酸素を作っています。

光合成で作り出される「糖」は、生命を維持するためにはなくてはならない物質のため、蓄えられますが、不要な酸素は空気中に放出されます。

地球上の全ての生物は、植物が作り出した糖の恩恵を受けています。(草食動物は植物を食べ、肉食動物は草食動物を食べることで生存できるのでしょう)

実は、人の技術が進んだ現在でも、光合成を人工的にはできないそうです。

二酸化炭素が足りないとはどういうことなの?

地球の温暖化が問題になっていて、原因は「温室効果ガス」と言われる二酸化炭素が空気中に増えすぎたためと言われています。「温室効果ガス」は、ビニールの膜のように地球表面を覆っているため、大気中の熱を放出しにくくなるのでしょう。

現在の地球は、大気中の二酸化炭素が多すぎるため、温暖化が進んでいると叫ばれています。それなのに、植物の光合成では、二酸化炭素不足なのでしょうか?

植物が二酸化炭素を取り込む方法

地球の空気は、窒素が80%で酸素が20%程と言われていて、二酸化炭素は、空気中に0.04%程しかありません。つまり、空気中の二酸化炭素はほんの少ししかないことになります。

植物は、空気中の比率では少ししかない二酸化炭素を「拡散」という現象を使って植物内に取り込んでいます。

「拡散」という現象は、濃度の異なる気体や液体が接すると、濃い方から薄いものの方に流れ込んで、同じ濃度になろうとする性質です。

植物が二酸化炭素を取り込む方法は、この「拡散」を使って葉っぱにある小さな穴(気孔)から中に入ります。

葉っぱの内部では、光合成の働きで二酸化炭素が「糖」に変換されるため、二酸化炭素の濃度は低くなっています。そのため、0.04%の濃度の二酸化炭素は、それよりも低い濃度になっている葉っぱの内部に流れ込みます。

ただし、空気中の二酸化炭素濃度は低いので、「拡散」という方法では、葉っぱの内部に二酸化炭素を取り込む速度に限界を生じてしまいます。(二酸化炭素濃度がもっと高ければ、もっと早くて多くの量を取り込むことができます)

真夏の日照りが降り注ぐ時などは、植物内に流れ込む二酸化炭素が足りないため、太陽の日射しに見合うだけの光合成は行われなくなります。

まとめ

植物は、大気中の二酸化炭素と、根から取り込む水を原料にして、太陽光線をエネルギーにした光合成で成長に必要な「糖」と、同時に生成される酸素を放出しています。

地球上の全ての生物は、植物が作り出した糖の恩恵を受けていて、植物が生存しなくなると他の生物も生きていけなくなります。

素晴らしい光合成ですが、現在でも人工的に光合成を行うことはできません。

光合成を実現できる植物でさえ、葉っぱ内には、真夏の照り付ける太陽光線のエネルギーにマッチしただけの二酸化炭素の量は確保できないのだそうです。

地球温暖化で何とか減らしたい二酸化炭素ですが、「拡散」というおだやかな取り込み方では不足してしまうところもあったのです。

今回の事象を知ってから、自然界の微妙なバランスと、無尽蔵ともいえるような大量のエネルギーに気が付きました。人の知恵と技術で問題点を改善してくれるのではないかという気持ちもわいてきました。