Fotosüntees veetaimedes

Taimed on tootjad. Energia saamiseks toidu tarbimise asemel teevad nad ise. Fotosünteesi käigus võtavad taimed päikesevalgusest energiat ja muudavad selle süsivesikutesse salvestunud keemiliseks energiaks. Fotosüntees hõlmab samu molekule ja keemilisi reaktsioone maataimedes ja veetaimedes. Ujuvad taimed fotosünteesivad sarnaselt maismaal kasvavatele taimedele. Kuid see protsess on veetaimedele suurem väljakutse, kui nad on täielikult veepinna alla sukeldunud.

Fotosünteesi peamine koht on lehed. Lehed sisaldavad kloroplaste, mis on fotosünteesi toimuvate taimerakkude organellid. Kloroplastid sisaldavad klorofülli molekule, mis neelavad nähtavat valgust, peamiselt punase ja sinise lainepikkusega. Vaid üksikud klorofülli molekulid neelavad rohelisi lainepikkusi. Seetõttu näivad taimed rohelised, kuna nad peegeldavad rohkem rohelist valgust kui neelavad.

Taimed kasutavad fotosünteesi käigus valmistatud suhkrut kasvu, arendamise, paljunemise ja parandamise eesmärgil. Fotosünteesis tekkivad lihtsad suhkrud seonduvad taimedele struktuuri pakkuvatest keerukamatest tärklistest, näiteks tselluloosist. Lisaks toiduallikale loomadele ja teistele tarbijatele eemaldab fotosüntees keskkonnast ka süsinikdioksiidi ja täidab hapnikku.

Fotosünteesi kaks etappi on valgusest sõltuvad ja valgusest sõltumatud reaktsioonid. Valgusest sõltuvad reaktsioonid hõlmavad päikesevalguse neeldumist ja veemolekulide lagunemist hapnikugaasideks, vesinikioonideks ja elektronideks. Selle etapi eesmärk on haarata valgusenergia ja viia see elektronidesse, et saada pingestatud molekule, näiteks ATP. Hapnik on selle fotosünteesi etapi jääkaine.

Fotosünteesi teine ​​etapp, tuntud ka kui Calvini tsükkel, kasutab esimeses etapis loodud pingestatud molekule taime keskkonnast võetud süsinikdioksiidi molekulide lõhustamiseks. Süsinikdioksiidi ja veemolekulide lagunemise tagajärjel tekivad suhkrumolekulid. Täpsemalt, kuus süsinikdioksiidi ja kuus vett annavad ühe molekuli glükoosi, kõrvalproduktina eraldatakse kuus hapniku molekuli.

Veetaimed võivad võtta õhust või veest süsinikdioksiidi, olenevalt sellest, kas nende lehed hõljuvad või on vee all. Ujuvate taimede, näiteks lootose ja vesiroosi lehed saavad otsest päikesevalgust. Seda tüüpi veetaimed ei vaja fotosünteesi teostamiseks erilisi kohandusi. Nad võivad õhust võtta süsinikdioksiidi ja vabastada hapnikku õhku. Lehtede katmata pindadel on vahajas küünenahk, et leevendada veekadusid atmosfääri, nagu maismaataimed.

Veealused taimed, näiteks sarv- ja mererohi, kasutavad vee all fotosünteesi läbiviimise väljakutsetele vastamiseks konkreetseid strateegiaid. Gaasid nagu süsinikdioksiid difundeeruvad vees palju aeglasemalt kui õhus. Täielikult vee alla sattunud taimedel on suuremaid raskusi vajaliku süsinikdioksiidi saamiseks. Selle probleemi leevendamiseks puudub veealustel lehtedel vahajas kate, kuna ilma selle kihita on süsinikdioksiidi lihtsam omastada. Väiksemad lehed suudavad veest süsinikdioksiidi hõlpsamini imada, nii et uputatud lehed maksimeerivad nende pinna ja mahu suhte. Mõned liigid täiendavad süsinikdioksiidi tarbimist, laiendades paar lehte pinnale, et õhust süsinikdioksiidi imada.

Piisavat päikesevalgust on raske saada ka veealuste taimeliikide puhul. Veealuse taime neelatud valgusenergia hulk on väiksem kui maismaataimedele kättesaadav energia. Vees olevad osakesed, näiteks muda, mineraalid, loomsed jäätmed ja muud orgaanilised jäätmed, vähendavad vette sattuva valguse hulka. Nendes taimedes asuvad kloroplastid asuvad valguse maksimaalseks maksimeerimiseks sageli lehe pinnal. Kui sügavus pinna all suureneb, väheneb veetaimedele kättesaadav päikesevalguse hulk. Mõnel taimeliigil on anatoomilised, rakulised või biokeemilised kohandused, mis võimaldavad fotosünteesi edukalt läbi viia sügavas või hägusas vees hoolimata päikesevalguse vähenenud kättesaadavusest.

Mitmed organismid peale taimede täidavad veeökosüsteemides tootja rolli. Mõni bakterivorm, samuti vetikad ja muud protistid teostavad fotosünteesi. Üherakuliste vetikate kolooniad moodustavad koos makrometika pruunvetika, mida tavaliselt nimetatakse merevetikateks.