La fotosíntesis es el proceso por el cual los vegetales con clorofila convierten la energía luminosa en energía química. Para ello sintetizan -es decir, elaboran- sustancias orgánicas a partir de otras inorgánicas. Las plantas sintetizan hidratos de carbono a partir de agua y dióxido de carbono, y en el curso de ese proceso liberan oxígeno. Esta acción de transformación de sustancias inorgánicas, que toman del ambiente, en tejido orgánico, sólo puede ser realizada por las plantas y ciertos organismos unicelulares. Los vegetales sirven de alimento a los animales herbívoros, y éstos a los carnívoros, por lo que la fotosíntesis constituye necesariamente el punto de partida de todas las cadenas tróficas (alimentarias).

La glucosa es el producto final del proceso de fotosíntesis, en donde también se libera oxígeno.

Se ha estimado que en la Tierra se consumen 10.000 toneladas de oxígeno por segundo. Si este elemento no se renovara periódicamente, la atmósfera se saturaría de dióxido de carbono. La reposición del oxígeno y la absorción del dióxido de carbono se realizan a través de la fotosíntesis. Las hojas son el laboratorio donde este proceso tiene lugar.

Cada hoja se compone, básicamente, de dos hojas de tejido parenquimático, rodeada por la epidermis (tejido protector): el superior -parénquima en empalizada- y el inferior -parénquima esponjoso o lagunoso-. El primero está formado por células alargadas cilíndricas, ricas en cloroplastos, es decir, en pequeños órganos que contienen clorofila y el espacio intercelular es reducido; el segundo posee células de forma lobulada con pocos cloroplastos pero con grandes espacios entre ellas para facilitar el intercambio de gases. Esto se debe a que en el envés de la hoja los estomas (pequeñas aberturas o poros para el intercambio de gases con el exterior) son más numerosos que en el haz.

En la planta, las hojas toman dióxido de carbono del aire y las raíces absorben agua que posee sustancias disueltas. El agua llega a las hojas a través del tallo. La energía proveniente de la luz del sol es captada por la clorofila, sustancia colorante o pigmento verde, contenida en los cloroplastos. Por medio de la clorofila, las hojas sintetizan carbohidratos (glucosa, fructosa, sacarosa y almidón) con las que elaboran sus propios tejidos.

Para que ese proceso se desarrolle es necesario, además de la energía del sol, que la planta contenga magnesio, ya que este elemento es uno de los principales componentes de la clorofila. La estructura de la molécula de este pigmento es muy similar a la de la hemoglobina, sólo que ésta posee hierro en lugar de magnesio.

Los compuestos orgánicos

La fotosíntesis permite que el dióxido de carbono de la atmósfera sea incorporado a los sistemas vivos en forma de compuestos orgánicos. Las plantas y el fitoplancton -conjunto de plantas microscópicas de las superficies oceánicas- sintetizan carbohidratos, parte de los cuales son aprovechados por los propios vegetales y parte de los animales que se alimentan de ambos. El dióxido de carbono es devuelto al suelo, a la atmósfera y al agua por medio de dos procesos: la respiración de los seres vivos y la descomposición del carbono de los organismos muertos. En eso consiste el ciclo del carbono. Si bien el hombre dispone, en la actualidad, de los conocimientos técnicos necesarios para sintetizar determinados compuestos, sigue dependiendo en mayor medida del proceso de síntesis natural que realizan las plantas. Por ejemplo, un árbol centenario puede llegar a tener 200.000 hojas y aunque su contenido total de clorofila no llegue a los 200 gramos, en un día soleado es capaz de asimilar 9.400 litros de dióxido de carbono, producir 12 Kg de hidratos de carbono y liberar la misma cantidad de oxígeno que el dióxido de carbono asimilado.

Un sistema en peligro

La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera parece haber permanecido estable (0,03% del volumen total del aire atmosférico) en los últimos 10.000 años. Sin embargo, el sistema parece hallarse amenazado. El dióxido de carbono es el único componente del aire atmosférico que absorbe calor de los rayos solares; el notable aumento de su concentración a partir de 1850, debido a la destrucción de áreas selváticas, la actividad industrial y el uso de combustibles fósiles, podría tener el efecto de incrementar las temperaturas medias en 20ºC para el año 2040, con consecuencias imprevisibles.