Fotosyntéza ve vodních rostlinách

Rostliny jsou producenti. Místo toho, aby konzumovali jídlo, aby získali energii, vyrábějí si vlastní. Během procesu fotosyntézy rostliny přijímají energii ze slunečního záření a přeměňují ji na chemickou energii uloženou v sacharidech. Fotosyntéza zahrnuje stejné molekuly a chemické reakce u suchozemských a vodních rostlin. Plovoucí rostliny fotosyntetizují podobně jako rostliny, které rostou na zemi. Tento proces však představuje větší výzvu pro vodní rostliny, jsou-li zcela ponořeny pod hladinu vody.

Listy jsou hlavním místem fotosyntézy. Listy obsahují chloroplasty, což jsou organely v rostlinných buňkách, kde dochází k fotosyntéze. Chloroplasty obsahují molekuly chlorofylu, které absorbují viditelné světlo, hlavně v červené a modré vlnové délce. Pouze několik molekul chlorofylu absorbuje zelené vlnové délky. Výsledkem je, že rostliny vypadají zeleně, protože odrážejí více zeleného světla, než absorbují.

Rostliny používají cukr vyrobený během fotosyntézy k podpoře růstu, vývoje, reprodukce a opravy. Jednoduché cukry produkované fotosyntézou se vážou na složitější škroby, jako je celulóza, které rostlinám dodávají strukturu. Kromě zajištění zdroje potravy pro zvířata a další spotřebitele odstraňuje fotosyntéza také oxid uhličitý z prostředí a doplňuje kyslík.

Dvě fáze fotosyntézy jsou reakce závislé na světle a na světle nezávislé. Reakce závislé na světle zahrnují absorpci slunečního světla a rozpad molekul vody na plynný kyslík, ionty vodíku a elektrony. Cílem této fáze je zachytit světelnou energii a přenést ji na elektrony, aby vytvořily nabité molekuly, jako je ATP. Kyslík je odpadním produktem této fáze fotosyntézy.

Druhá fáze fotosyntézy, známá také jako Calvinův cyklus, využívá energizované molekuly vytvořené v první fázi k rozdělení molekul oxidu uhličitého přijatých z prostředí rostliny. Rozklad molekul oxidu uhličitého a vody v buňce vede k tvorbě molekul cukru. Konkrétně šest molekul oxidu uhličitého a šest molekul vody poskytuje jednu molekulu glukózy, přičemž šest molekul kyslíku je vydáváno jako vedlejší produkt.

Vodní rostliny mohou přijímat oxid uhličitý ze vzduchu nebo vody, v závislosti na tom, zda jejich listy plavou nebo jsou pod vodou. Listy plovoucích rostlin, jako je lotos a lekníny, dostávají přímé sluneční světlo. Tyto druhy vodních rostlin nevyžadují speciální úpravy pro provádění fotosyntézy. Mohou přijímat oxid uhličitý ze vzduchu a uvolňovat kyslík do vzduchu. Exponované povrchy listů mají voskovitou kůžičku, která zmírňuje ztrátu vody do atmosféry, jako suchozemské rostliny.

Ponořené rostliny, jako je hornwort a mořské trávy, používají specifické strategie, aby splnily výzvy spojené s fotosyntézou pod vodou. Plyny, jako je oxid uhličitý, difundují mnohem pomaleji do vody než do vzduchu. Rostliny, které jsou zcela ponořeny, mají větší potíže se získáním oxidu uhličitého, který potřebují. Abychom tento problém zmírnili, chybí podvodním listím voskový povlak, protože bez této vrstvy se oxid uhličitý snáze vstřebává. Menší listy mohou snadněji absorbovat oxid uhličitý z vody, takže ponořené listy maximalizují poměr povrchu k objemu. Některé druhy doplňují svůj příjem oxidu uhličitého prodloužením několika listů na povrch, aby absorbovaly oxid uhličitý ze vzduchu.

Přiměřené sluneční světlo je také obtížné získat pro ponořené druhy rostlin. Množství světelné energie absorbované podvodní rostlinou je menší než energie, která je k dispozici suchozemským rostlinám. Částice ve vodě, jako jsou bahno, minerály, živočišný odpad a další organické zbytky, snižují množství světla, které vstupuje do vody. Chloroplasty v těchto rostlinách jsou často umístěny na povrchu listu, aby maximalizovaly expozici světlu. Jak se hloubka pod povrchem zvyšuje, množství slunečního záření dostupného vodním rostlinám klesá. Některé druhy rostlin mají anatomické, buněčné nebo biochemické adaptace, které jim umožňují úspěšně provádět fotosyntézu v hluboké nebo kalné vodě navzdory snížené dostupnosti slunečního světla.

Mnoho organismů jiných než rostliny plní roli producenta ve vodních ekosystémech. Některé formy bakterií, stejně jako řasy a další protisté provádějí fotosyntézu. Kolonie jednobuněčných řas společně vytvářejí řasy makroskopické řasy, běžně známé jako mořské řasy.