Fotosüntees on imeline ja samas lihtne keemiline reaktsioon, mis tekib siis, kui taimed kasutavad päikesepaistet, vett ja süsinikdioksiidi energiast pakatavate toidumolekulide valmistamiseks. Taimed tõmbavad juurtest vett ja neelavad atmosfääri süsinikdioksiidi molekule, et koguda glükoosi (suhkru) sünteesimiseks vajalikke koostisosi.
Vesi (H2O) molekulid lõhestage ja annetage elektrone süsinikdioksiidi molekulidele, kuna päikesest tulev valgusenergia muundub fotosünteesi käigus glükoosi (suhkru) keemilisteks sidemeteks.
Fotosünteesi võrrand
Glükoosi retsept on kuus vee molekuli (H2O) pluss kuus süsinikdioksiidi molekuli (CO2) pluss päikesevalgus. Kerge lainega footonid käivitavad rakus keemilise reaktsiooni, mis purustab vee ja süsinikdioksiidi molekulide sidemed ning korraldab need reaktiivid ümber glükoosiks ja hapnikuks - kõrvalsaaduseks.
Valem fotosüntees on tavaliselt väljendatud võrrandina:
6H2O + 6CO2 + päikesevalgus → C6H12O6 + 6O2
Fotosünteesi varajane päritolu
Ligi 3,5 miljardit aastat tagasi muutsid tsüanobakterid oma fotosünteesiva jõuga valguse ja anorgaaniliste ainete muundamiseks toiduks keemilist energiat. Vastavalt
Ajakiri Quanta, lõid arhailised mikroorganismid planeedi tingimused, mis põhjustasid mitmesuguste taimede kaskaadi, millel on ühine võime fotosünteesida ja hapnikku vabastada.Ehkki üksikasju alles uuritakse ja vaieldakse, näib fotosünteetiliste keskuste kohanemine varases eluvormis nagu üherakulised taimed ja vetikad evolutsiooniga hüppeliselt alanud.
Miks on fotosüntees oluline?
Fotosüntees on tasakaalustatud ökosüsteemi eluks ja jätkusuutlikkuseks hädavajalik. Fotosünteesivad organismid asuvad toiduvõrk, mis tähendab, et nad toodavad otseselt või kaudselt toiduenergiat taimtoidulistele, kõigesööjatele, sekundaarsetele ja kolmanda taseme tarbijatele ning tipukiskjatele. Kui fotosünteesireaktsiooni käigus veemolekulid lõhenevad, tekivad hapnikumolekulid, mis eralduvad vette ja õhku.
Hapnikuta ei eksisteeriks elu nagu praegu.
Lisaks on fotosünteesil süsinikdioksiidi vajumisel ülitähtis roll. Süsinikdioksiidi süsivesikuteks muundamise protsessi nimetatakse süsiniku fikseerimiseks. Kui süsinikupõhised elusorganismid surevad, võivad nende maetud jäänused kokku suruda ja aja jooksul pöörduda fossiilkütus.
Taimede veenõuded
Vesi aitab toitu ja toitaineid rakkudes ja kudede vahel transportida, et toita elusaid taimi kõiki osi. Suur vakuolid rakkudes sisaldub vesi, mis tugevdab tüve, tugevdab rakuseina ja hõlbustab lehtedes osmoosi.
Meristeemi diferentseerumata rakud ei saanud korralikult spetsialiseeruda lehtedeks, õitsemisteks või varteks, kui koes olevad rakud olid tugevalt dehüdreerunud. Varred ja lehed vajuvad, kui veevajadus on rahuldamata, ja fotosüntees aeglustub.
Taimed ja vesi: seotud teadusprojektid
Taimede ja veevajaduse kohta lisateabe saamiseks huvitatud õpilastele võib meeldida idandatud oa seemnetega katsetamine. Lima oad ja vardaoad kasvavad kiiresti, mistõttu sobivad need hästi söötmiseks taimede teaduse projekt või klassiruumi demonstratsioon. Õpetajad saavad seemned istutada umbes nädal enne õpilaste katsetamist, et teha kindlaks, millised keskkonnategurid, näiteks piisav vesi, mõjutavad taime kasvu.
Näiteks võiks loodusteaduste klass jätkata kahe nädala või kauem akna kõrval viie või enama oavõrse kasvu, kastmist ja mõõtmist. Võrdluse eesmärgil võiksid nad sisse tuua muutujaid idandite katserühmadesse ja välja töötada hüpoteesi. Suurema valimi jaoks on soovitatav kasutada viie või enama taime katserühmi.
Näiteks:
- 1. katserühm: hoidke vett, et näha, kui kiiresti dehüdratsioon mõjutab ubade idanemist.
- 2. katserühm: asetage oakibade kohale paberkott, et jälgida, kuidas vähene valgus võib fotosünteesi ja klorofülli tootmist mõjutada.
- 3. katserühm: mähitud gaasivahetuse mõjude uurimiseks keerake oavõrsetele plastist võileivakotid.
- 4. katserühm: asetage oade idud igal õhtul külmkappi, et näha, kuidas külmem temperatuur võib kasvu mõjutada.