От частного к общему
Фотосинтез связывает солнечную энергию, воду и углекислый газ в органическом веществе. Его роль видна на трёх уровнях: клетка получает вещество, сообщество — основу пищевых связей, а биосфера — крупный поток углерода и кислорода.
Фотосинтез от клетки до биосферы
Световая энергия при фотосинтезе запасается как химическая энергия органических веществ, а не превращается в материю. Обобщённая кислородная схема использует углекислый газ и воду и показывает углевод и кислород как продукты. Нужны пигменты, свет подходящего диапазона, вода, углекислый газ, работающие клетки и допустимая температура. Созданное растениями, водорослями и цианобактериями вещество образует первичную продукцию большинства пищевых сетей.
Не вся первичная продукция зависит от света: существуют хемосинтетические сообщества. Кислородный фотосинтез пополняет кислород, а дыхание, аэробное разложение и горение его расходуют; итоговый состав атмосферы определяется всей системой потоков. Углерод временно входит в биомассу и возвращается при дыхании, разложении и сгорании. Торф и часть ископаемого топлива происходят из древнего органического материала, преобразованного геологически.
Человек использует фотосинтетическую продукцию как пищу, корм, древесину, волокно и химическое сырьё. Растительность даёт тень, местообитания, удерживает часть воды и влияет на микроклимат, но не заменяет снижение выбросов и городское планирование. Образ Тимирязева о космической роли подчёркивает путь солнечного луча к химической энергии живых систем. В гидропонике корни получают раствор с минеральным питанием, в аэропонике висят в воздушной камере и периодически смачиваются аэрозолем.