Warum brauchen Pflanzen Wasser bei der Photosynthese?

Die Photosynthese ist eine wundersame und dennoch einfache chemische Reaktion, die auftritt, wenn Pflanzen Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid verwenden, um energiereiche Nahrungsmoleküle herzustellen. Pflanzen ziehen Wasser aus ihren Wurzeln und absorbieren Moleküle des atmosphärischen Kohlendioxids, um die notwendigen Bestandteile für die Synthese von Glukose (Zucker) zu sammeln.

Wasser (H₂O) Moleküle spalten und spenden Elektronen an Kohlendioxidmoleküle, wenn die Lichtenergie der Sonne während der Photosynthese in die chemischen Bindungen von Glukose (Zucker) umgewandelt wird.

Das Rezept für Glukose besteht aus sechs Wassermolekülen (H₂O) plus sechs Moleküle Kohlendioxid (CO₂) plus Sonneneinstrahlung. Photonen in Lichtwellen lösen in der Zelle eine chemische Reaktion aus, die die Bindungen von Wasser- und Kohlendioxidmolekülen aufbricht und diese Reaktanten in Glukose und Sauerstoff umwandelt – ein Nebenprodukt.

Die Formel für Photosynthese wird üblicherweise als Gleichung ausgedrückt:

6H₂O + 6CO₂ + Sonnenlicht → C₆H₁₂Ö₆ + 6O₂

Vor fast 3,5 Milliarden Jahren veränderten Cyanobakterien mit ihrer photosynthetischen Kraft den Lauf der Welt, um Lichtenergie und anorganische Stoffe in chemische Energie für die Nahrung umzuwandeln. Gemäß Quanta-Magazin, schufen archaische Mikroorganismen die planetarischen Bedingungen, die eine Kaskade verschiedener Pflanzen mit einer gemeinsamen Fähigkeit zur Photosynthese und Freisetzung von Sauerstoff hervorbrachten.

Obwohl die Details noch untersucht und diskutiert werden, scheint die Anpassung von Photosynthesezentren in frühen Lebensformen wie einzelligen Pflanzen und Algen die Evolution in Gang gesetzt zu haben.

Die Photosynthese ist essentiell für das Leben und die Nachhaltigkeit in einem ausgewogenen Ökosystem. Photosynthetische Organismen befinden sich am Ende des Nahrungsnetz, was bedeutet, dass sie direkt oder indirekt Nahrungsenergie für Pflanzenfresser, Allesfresser, sekundäre und tertiäre Verbraucher und Spitzenprädatoren produzieren. Wenn sich Wassermoleküle während der photosynthetischen Reaktion aufspalten, werden Sauerstoffmoleküle gebildet und an das Wasser und die Luft abgegeben.

Ohne Sauerstoff gäbe es kein Leben wie heute.

Darüber hinaus spielt die Photosynthese eine entscheidende Rolle bei der Senkung des Kohlendioxids. Der Prozess der Umwandlung von Kohlendioxid in Kohlenhydrate wird als Kohlenstofffixierung bezeichnet. Wenn lebende Organismen auf Kohlenstoffbasis sterben, können ihre vergrabenen Überreste komprimiert werden und sich im Laufe der Zeit zu fossiler Brennstoff.

Wasser hilft beim Transport von Nahrung und Nährstoffen innerhalb der Zellen und zwischen Geweben, um alle Teile einer lebenden Pflanze mit Nährstoffen zu versorgen. Groß Vakuolen innerhalb der Zellen enthalten Wasser, das den Stamm stärkt, die Zellwand stärkt und die Osmose in den Blättern erleichtert.

Undifferenzierte Zellen im Meristem könnten sich nicht richtig auf Blätter, Blüten oder Stängel spezialisieren, wenn Zellen im Gewebe stark dehydriert wären. Stängel und Blätter hängen herunter, wenn der Wasserbedarf nicht gedeckt ist, und die Photosynthese verlangsamt sich.

Schüler, die mehr über Pflanzen und den Wasserbedarf erfahren möchten, können gerne mit gekeimten Bohnensamen experimentieren. Limabohnen und Stangenbohnen wachsen schnell und sind daher gut für eine Fütterung geeignet Pflanzenwissenschaftliches Projekt oder Vorführung im Klassenzimmer. Lehrer können die Samen etwa eine Woche vor Beginn des Experimentierens pflanzen, um festzustellen, welche Umweltfaktoren, wie etwa ausreichendes Wasser, das Pflanzenwachstum beeinflussen.

Zum Beispiel könnte ein naturwissenschaftlicher Unterricht zwei Wochen oder länger neben einem Fenster fünf oder mehr Sojasprossen wachsen, gießen und messen. Zu Vergleichszwecken könnten sie Variablen in experimentelle Gruppen von Sprossen einführen und eine Hypothese entwickeln. Für eine größere Stichprobengröße werden Versuchsgruppen von fünf oder mehr Pflanzen empfohlen.

Beispielsweise:

• Versuchsgruppe 1: Halten Sie Wasser zurück, um zu sehen, wie schnell das Wachstum des Bohnensprossens durch Austrocknung beeinträchtigt wird.

• Versuchsgruppe 2: Legen Sie eine Papiertüte über die Sojasprossen, um zu beobachten, wie schwaches Licht die Photosynthese und die Chlorophyllproduktion beeinflussen kann.

• Versuchsgruppe 3: Wickeln Sie die Sojasprossen aus Plastiksandwichtüten, um die Auswirkungen eines gestörten Gasaustausches zu untersuchen.
  

• Versuchsgruppe 4: Legen Sie Sojasprossen jede Nacht in einen Kühlschrank, um zu sehen, wie sich kältere Temperaturen auf das Wachstum auswirken können.