Kasvit ovat tuottajia. Sen sijaan, että kuluttaisivat ruokaa energian saamiseksi, he tekevät omat. Fotosynteesin aikana kasvit ottavat auringonvalosta energiaa ja muuntavat sen hiilihydraatteihin varastoituneeksi kemialliseksi energiaksi. Fotosynteesiin sisältyy samat molekyylit ja kemialliset reaktiot maakasveissa ja vesikasveissa. Kelluvat kasvit fotosynteesivät paljon kuin maalla kasvavat kasvit. Prosessi on kuitenkin enemmän haaste vesikasveille, jos ne ovat täysin veden alla pinnan alla.
Fotosynteesin perusteet
Lehdet ovat tärkein paikka fotosynteesille. Lehdet sisältävät kloroplasteja, jotka ovat kasvisolujen organelleja, joissa fotosynteesi tapahtuu. Kloroplastit sisältävät klorofyllimolekyylejä, jotka absorboivat näkyvää valoa, pääasiassa punaisella ja sinisellä aallonpituudella. Vain harvat klorofyllimolekyylit absorboivat vihreitä aallonpituuksia. Tämän seurauksena kasvit näyttävät vihreiltä, koska ne heijastavat enemmän vihreää valoa kuin ne absorboivat.
Kasvit käyttävät fotosynteesin aikana valmistettua sokeria polttoaineen kasvuun, kehittämiseen, lisääntymiseen ja korjaamiseen. Fotosynteesissä tuotetut yksinkertaiset sokerit sitoutuvat monimutkaisempiin tärkkelyksiin, kuten selluloosaan, jotka tarjoavat rakenteen kasveille. Eläinten ja muiden kuluttajien ravinnonlähteen lisäksi fotosynteesi poistaa myös hiilidioksidia ympäristöstä ja täydentää happea.
Fotosynteesin vaiheet
Fotosynteesin kaksi vaihetta ovat valosta riippuvia ja valosta riippumattomia reaktioita. Valosta riippuvat reaktiot sisältävät auringonvalon imeytymisen ja vesimolekyylien hajoamisen happikaasuksi, vetyioneiksi ja elektroneiksi. Tämän vaiheen tavoitteena on siepata valoenergiaa ja siirtää se elektronille, jotta saadaan jännitteisiä molekyylejä, kuten ATP. Happi on tämän fotosynteesivaiheen jätetuote.
Fotosynteesin toinen vaihe, joka tunnetaan myös nimellä Calvin-sykli, käyttää ensimmäisessä vaiheessa luotuja jännitteisiä molekyylejä kasvin ympäristöstä otettujen hiilidioksidimolekyylien jakamiseen. Hiilidioksidin ja vesimolekyylien hajoaminen solussa johtaa sokerimolekyylien muodostumiseen. Tarkemmin sanottuna kuusi hiilidioksidimolekyyliä ja kuusi vesimolekyyliä tuottavat yhden glukoosimolekyylin, josta sivutuotteena on kuusi happimolekyyliä.
Kelluvat kasvit
Vesikasvit voivat ottaa hiilidioksidia ilmasta tai vedestä riippuen siitä, kelluvatko niiden lehdet vai ovatko ne veden alla. Kelluvien kasvien, kuten lootuksen ja vesililjojen, lehdet saavat suoraa auringonvaloa. Tämäntyyppiset vesikasvit eivät vaadi erityisiä mukautuksia fotosynteesin suorittamiseksi. Ne voivat ottaa ilmasta hiilidioksidia ja vapauttaa happea ilmaan. Lehtien paljailla pinnoilla on vahamainen kynsinauha, joka vähentää ilmakehän vesihäviötä, kuten maakasvit.
Hiilidioksidin saaminen
Upotetut kasvit, kuten hornwort ja meriruohot, käyttävät erityisiä strategioita vastaamaan fotosynteesin suorittamisen haasteisiin veden alla. Hiilidioksidin kaltaiset kaasut diffundoituvat paljon hitaammin vedessä kuin ilmassa. Täysin veden alla olevilla kasveilla on suurempia vaikeuksia saada tarvitsemaansa hiilidioksidia. Tämän ongelman lieventämiseksi vedenalaisista lehdistä puuttuu vahamainen pinnoite, koska hiilidioksidia on helpompi absorboida ilman tätä kerrosta. Pienemmät lehdet voivat absorboida hiilidioksidia helpommin vedestä, joten upotetut lehdet maksimoivat pinnan ja tilavuuden suhteen. Jotkut lajit täydentävät hiilidioksidin saantiaan laajentamalla muutaman lehden pintaan absorboimaan hiilidioksidia ilmasta.
Imee auringonvaloa
Riittävää auringonvaloa on myös vaikea saada vedenalaisille kasvilajeille. Vedenalaisen laitoksen absorboiman valoenergian määrä on pienempi kuin maakasvien käytettävissä oleva energia. Vedessä olevat hiukkaset, kuten liete, mineraalit, eläinjätteet ja muut orgaaniset jätteet, vähentävät veteen tulevan valon määrää. Näiden kasvien kloroplastit sijaitsevat usein lehden pinnalla maksimoidakseen valolle altistumisen. Kun syvyys pinnan alapuolella kasvaa, vesikasvien käytettävissä olevan auringonvalon määrä vähenee. Joillakin kasvilajeilla on anatomisia, solu- tai biokemiallisia mukautuksia, joiden avulla ne voivat suorittaa fotosynteesin onnistuneesti syvässä tai sameassa vedessä auringonvalon heikkenemisestä huolimatta.
Muut vesieliöiden tuottajat
Monet muut organismit kuin kasvit suorittavat tuottajan roolin vesiekosysteemeissä. Jotkut bakteerimuodot sekä levät ja muut protistit suorittavat fotosynteesin. Yksisoluisten levien pesäkkeet muodostavat yhdessä makrolevien rakkolevä, joka tunnetaan yleisesti merilevänä.
