Milliseid kuningriike on võimalik fotosünteesida?

Elusorganismid on organiseeritud erinevateks taksonidvõi rühmad süsteemis, mida nimetatakse taksonoomia. Kui Carl Linneaus hakkas 1700. aastate keskel esimest korda taimi ja loomi klassifitseerima, oli kaks kuningriiki: plantae (taimed) ja animalia (loomad).

Aja jooksul on need kuningriigid uute avastuste tegemisel drastiliselt muutunud ja pakutakse välja uusi klassifitseerimissüsteeme. 1990. aastal Carl R. Woese ja tema kolleegid tõid välja kolme domeenisüsteemi: bakterid, Archaea ja Eukarya (mis tähendab mis tahes organismi, mille rakkudes on tuum).

Kaheksa aastat hiljem pakkus Thomas Cavalier-Smithi nimeline zooloog välja kuue kuningriigiga süsteemi, kus kuningriik Bakteritel (tuntud ka kui Monera) oli kaks alajaotust Eubacteria (tõelised bakterid) ja Arheebakterid.

2015. aastal vaatasid Cavalier-Smith ja kolleegid selle süsteemi nüüd sisse seitse kuningriiki: bakterid, Arheia, Protista (protistid), Chromista (vetikad), Seened, Plantae (mittevaskulaarsed ja soontaimed) ja Animalia (loomad).

Mõned organismid on võimelised fotosünteesi abil võtma energiat päikeselt, süsinikdioksiidist ja veest ning muundama selle keemiliseks energiaks. Fotosüntees muudab need ühendid atmosfääri eralduvaks hapnikuks ja orgaanilisteks aineteks, nagu suhkur või süsivesikud. Seitsmest kuningriigist on fotosünteetilisi organisme siiski vaid mõned. Milliseid kuningriike saab fotosünteesida?

Esmakordselt soovitas protistlikku kuningriiki saksa zooloog Ernst Haecklel 1866. aastal. See oli tol ajal kolmas kuningriik, mille eesmärk oli luua koht mikroorganismid. Protistid ei ole päris loomsed ega taimsed ning neil puudub tuum, mis muudab nad prokarüootideks. Ometi moodustavad protistid enam kui veerandi kogu maailma fotosünteesist! Protistide hulka võivad kuuluda dinoflagellaadid, diatoomid ja mitmerakulised vetikad.

Fotosünteetilistel protistidel on sageli sümbiootilised suhted teiste ümbritsevate organismidega. Korallipolüüpide ümbruses elavad fotosünteetilised dinoflagellaadid fikseerivad päikesevalgusest pärit anorgaanilise süsiniku, andes läheduses asuvatele korallidele täiendavat energiat ja toitaineid kaltsiumkarbonaadi skeleti loomiseks. Protistid on esmatootjad, mis tähendab, et nad asuvad toiduahela lõpus ja pakuvad toitu paljudele veeliikidele.

See kuningriik hõlmab kõiki vaskulaarsed ja mittesoonelised taimed, näiteks samblad, sõnajalad, okaspuud ja õistaimed. Peaaegu kõik taimed suudavad fotosünteesida, välja arvatud üksikud parasiitvormid.

Taimerakkudel on palju erinevaid organelle, mis täidavad taime ellujäämiseks hädavajalikke funktsioone. Üks tüüpi organelle on kloroplast. Ainult umbes 0,001 mm paksused ilma kloroplastideta ei suudaks taimed fotosünteesida.

Kaks pigmenti, klorofüll a ja klorofüll b, anna kloroplastidele roheline värv, mistõttu on ka taimelehed rohelised. Kloroplastid on energiat tootvad elektrijaamad mis loovad ja hoiavad toitu fotosünteesi kaudu.

Isikud kuningriigis Chromista pole taimede ega muude vetikatega tihedalt seotud. Nad erinevad teistest organismidest, kuna neil on klorofüll c, vastandina a või bja ärge hoidke energiat tärklistes. Mõned ookeanides sisalduvad ränidioksiidist luustike ja hiigelpettidega mikroskoopilised diatoomid kuuluvad kõik kuningriigi Chromista alla. Enamik neist on fotosünteetilised ja kõige olulisemad veeökosüsteemides.

Tsüanobakterid, tuntud ka kui sinivetikad, on ka fotosünteesivad organismid. Ehkki nad sarnanevad vetikatega, mis on protistid, puudub neil membraaniga seotud tuum, mis muudab nad prokarüootideks, mis on klassifitseeritud bakterite kuningriiki.

Erinevalt taimedest, millel on kahte tüüpi klorofüllipigmente, on tsüanobakteritel ainult klorofüll a, lisaks teistele nagu sinine pigment fükobilliin, mis aitab anda neile nende sinakasrohelist värvi, kollaseid karotenoide ja mõnikord punast pigmenti fükoerütriini.

Tsüanobaktereid võib leida mõnes maailma karmimas keskkonnas, näiteks kuumaveeallikates, külmunud järvede all ja kõrvetavate kõrbete kivimite all. Enamik on võimelised kasvama ainult seal, kus on valgus.

Sarnaselt bakteritele puuduvad arheedidel ka tuum ja membraaniga seotud organellid. On ainult üks fotosünteetiline arheon, Halobakter, mis fotosünteesib taimedest ja bakteritest väga erinevalt. Selle asemel, et kasutada klorofülli koos paljude valkudega, kasutab see valguse neelamiseks ühte A-vitamiini vormi (nn bakteriorodopsiini).