Biljke su proizvođači. Umjesto da hranu konzumiraju kako bi dobili energiju, oni stvaraju vlastitu. Tijekom procesa fotosinteze biljke uzimaju energiju sunčeve svjetlosti i pretvaraju je u kemijsku energiju pohranjenu u ugljikohidratima. Fotosinteza uključuje iste molekule i kemijske reakcije u kopnenim i vodenim biljkama. Plutajuće biljke fotosinteziraju slično poput biljaka koje rastu na kopnu. Međutim, postupak predstavlja veći izazov za vodene biljke ako su u potpunosti uronjene ispod površine vode.
Osnove fotosinteze
Lišće je glavno mjesto za fotosintezu. Lišće sadrži kloroplaste, koji su organele u biljnim stanicama u kojima dolazi do fotosinteze. Kloroplasti sadrže molekule klorofila koje apsorbiraju vidljivu svjetlost, uglavnom u crvenim i plavim valnim duljinama. Samo nekoliko molekula klorofila apsorbira zelene valne duljine. Kao rezultat, biljke se čine zelene jer odražavaju više zelene svjetlosti nego što je upijaju.
Biljke koriste šećer stvoren tijekom fotosinteze za rast, razvoj, razmnožavanje i popravak. Jednostavni šećeri proizvedeni u fotosintezi vezuju se za složenije škrobove poput celuloze koji biljkama daju strukturu. Osim što osigurava izvor hrane za životinje i ostale potrošače, fotosinteza također uklanja ugljični dioksid iz okoliša i nadopunjava kisik.
Faze fotosinteze
Dvije faze fotosinteze su reakcije ovisne o svjetlu i neovisne o svjetlu. Svjetlosno ovisne reakcije uključuju apsorpciju sunčeve svjetlosti i razgradnju molekula vode na plin kisik, ione vodika i elektrone. Cilj ove faze je uhvatiti svjetlosnu energiju i prenijeti je na elektrone kako bi stvorili energizirane molekule poput ATP-a. Kisik je otpadni proizvod ove faze fotosinteze.
Druga faza fotosinteze, poznata i kao Calvinov ciklus, koristi energizirane molekule stvorene u prvoj fazi za cijepanje molekula ugljičnog dioksida preuzetih iz biljnog okoliša. Razgradnja molekula ugljičnog dioksida i vode u stanici rezultira stvaranjem molekula šećera. Točnije, šest molekula ugljičnog dioksida i šest molekula vode daje jednu molekulu glukoze, a šest nuspojava se daje kao nusproizvod.
Plutajuće biljke
Vodene biljke mogu unositi ugljični dioksid iz zraka ili vode, ovisno o tome pluta li im lišće ili je pod vodom. Na lišće plutajućih biljaka, poput lotosa i lopoča, dolazi izravno sunčevo svjetlo. Ove vrste vodenih biljaka ne zahtijevaju posebne prilagodbe za izvođenje fotosinteze. Mogu unositi ugljični dioksid iz zraka i ispuštati kisik u zrak. Otvorene površine lišća imaju voštanu kutikulu koja ublažava gubitak vode u atmosferu, poput kopnenih biljaka.
Dobivanje ugljičnog dioksida
Potopljene biljke, poput hornwort i morske trave, koriste se specifičnim strategijama kako bi se suočile s izazovima provođenja fotosinteze pod vodom. Plinovi poput ugljičnog dioksida dišu se puno sporije u vodi nego u zraku. Biljke koje su potpuno uronjene imaju veće poteškoće u dobivanju ugljičnog dioksida koji im je potreban. Da bi se ovaj problem popravio, podvodnom lišću nedostaje voštana prevlaka jer se ugljični dioksid lakše apsorbira bez ovog sloja. Manji listovi mogu lakše apsorbirati ugljični dioksid iz vode, pa potopljeni listovi maksimiziraju omjer površine i volumena. Neke vrste dopunjuju unos ugljičnog dioksida tako da nekoliko listova produže na površinu kako bi upile ugljični dioksid iz zraka.
Upija sunčevu svjetlost
Adekvatnu sunčevu svjetlost također je teško dobiti kod potopljenih biljnih vrsta. Količina svjetlosne energije koju apsorbira podvodna biljka manja je od energije koja je dostupna kopnenim biljkama. Čestice u vodi poput mulja, minerala, životinjskog otpada i drugih organskih ostataka smanjuju količinu svjetlosti koja ulazi u vodu. Kloroplasti se u tim biljkama često nalaze na površini lista kako bi se povećala izloženost svjetlu. Kako se dubina ispod površine povećava, količina sunčeve svjetlosti dostupne vodenim biljkama opada. Neke biljne vrste imaju anatomske, stanične ili biokemijske prilagodbe koje im omogućuju uspješno provođenje fotosinteze u dubokoj ili mutnoj vodi usprkos smanjenoj dostupnosti sunčeve svjetlosti.
Ostali proizvođači vode
Mnogi organizmi, osim biljaka, imaju ulogu proizvođača u vodenim ekosustavima. Neki oblici bakterija, kao i alge i drugi protisti provode fotosintezu. Kolonije jednostaničnih algi djeluju zajedno kako bi stvorile algu makroalge, poznatu kao morske alge.