A növények termelők. Ahelyett, hogy táplálékot fogyasztanának energiához, saját maguk készítik el. A fotoszintézis folyamata során a növények felveszik a napfény energiáját és szénhidrátokban tárolt kémiai energiává alakítják. A fotoszintézis ugyanazokat a molekulákat és kémiai reakciókat foglalja magában szárazföldi növényekben és vízi növényekben. Az úszó növények hasonlóan fotoszintetizálnak, mint a szárazföldön növő növények. A folyamat azonban nagyobb kihívást jelent a vízi növények számára, ha teljesen elmerülnek a víz felszíne alatt.
A fotoszintézis alapjai
A levelek a fotoszintézis fő helyszíne. A levelek kloroplasztokat tartalmaznak, amelyek azok a növényi sejtek organellái, ahol fotoszintézis történik. A kloroplasztok klorofillmolekulákat tartalmaznak, amelyek elnyelik a látható fényt, főleg vörös és kék hullámhosszon. Csak néhány klorofill molekula nyeli el a zöld hullámhosszakat. Ennek eredményeként a növények zöldnek tűnnek, mivel több zöld fényt tükröznek, mint amennyit elnyelnek.
A növények a fotoszintézis során keletkezett cukrot a növekedés, fejlesztés, szaporodás és javítás érdekében használják fel. A fotoszintézis során előállított egyszerű cukrok összetettebb keményítőkhöz, például cellulózhoz kötődnek, amelyek struktúrát adnak a növényeknek. Az állatok és más fogyasztók számára táplálékforrás biztosítása mellett a fotoszintézis a szén-dioxidot is eltávolítja a környezetből és feltölti az oxigént.
A fotoszintézis szakaszai
A fotoszintézis két szakasza a fénytől függő és a fénytől független reakció. A fénytől függő reakciók magukban foglalják a napfény abszorpcióját és a vízmolekulák oxigéngázzá, hidrogénionokká és elektronokká bomlását. Ennek a szakasznak a célja a fényenergia megkötése és átvitele az elektronokhoz olyan energiával ellátott molekulák előállításához, mint az ATP. Az oxigén a fotoszintézis ezen szakaszának hulladékterméke.
A fotoszintézis második szakasza, más néven Calvin-ciklus az első szakaszban létrehozott energiával ellátott molekulákat használja fel a növény környezetéből bevitt szén-dioxid-molekulák felosztására. A széndioxid és a vízmolekulák lebontása a sejtben cukormolekulák képződését eredményezi. Pontosabban, hat szén-dioxid-molekula és hat víz-molekula egy molekula glükózt eredményez, melléktermékként hat oxigénmolekulát bocsátanak ki.
Úszó növények
A vízi növények szén-dioxidot nyerhetnek a levegőből vagy a vízből, attól függően, hogy leveleik lebegnek-e vagy víz alatt vannak-e. Az úszó növények, például a lótusz és a liliom levelei közvetlen napfényt kapnak. Az ilyen típusú vízi növények nem igényelnek speciális adaptációkat a fotoszintézis elvégzéséhez. A levegőből képesek szén-dioxidot befogadni és oxigént engedni a levegőbe. A levelek szabad felületén viaszos kutikula van, amely enyhíti a légköri vízveszteséget, mint a szárazföldi növények.
Szén-dioxid megszerzése
Az elmerült növények, mint például a szarvasfű és a tengeri fű, speciális stratégiákat alkalmaznak a víz alatt történő fotoszintézis végrehajtásának kihívásaira. Az olyan gázok, mint a szén-dioxid, sokkal lassabban diffundálnak a vízben, mint a levegőben. A teljesen víz alá merült növényeknek nagyobb nehézséget okoz a szükséges szén-dioxid megszerzése. A probléma enyhítése érdekében a víz alatti leveleknél nincs viaszos bevonat, mivel a szén-dioxid könnyebben felszívódik e réteg nélkül. A kisebb levelek könnyebben képesek felszívni a szén-dioxidot a vízből, így az elmerült levelek maximalizálják a felület / térfogat arányt. Egyes fajok kiegészítik szén-dioxid-bevitelüket azzal, hogy néhány levél a felszínre nyúlnak, hogy felszívják a szén-dioxidot a levegőből.
A napfény elnyelése
Megfelelő napfényt is nehéz elérni az elmerült növényfajok esetében. A víz alatti növények által elnyelt fényenergia mennyisége kisebb, mint a szárazföldi növények számára rendelkezésre álló energia. A vízben lévő részecskék, például iszap, ásványi anyagok, állati hulladék és egyéb szerves törmelék csökkentik a vízbe jutó fény mennyiségét. Ezekben a növényekben a kloroplasztok gyakran a levél felületén helyezkednek el, hogy maximalizálják a fénynek való kitettséget. A felszín alatti mélység növekedésével csökken a vízi növények számára elérhető napfény mennyisége. Egyes növényfajok anatómiai, sejtes vagy biokémiai adaptációval rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik számukra a fotoszintézis sikeres végrehajtását mély vagy zavaros vízben, annak ellenére, hogy csökken a napfény.
Egyéb vízi termelők
A növényeken kívül sok organizmus termelő szerepet tölt be a vízi ökoszisztémákban. A baktériumok egyes formái, valamint az algák és más protiszták fotoszintézist hajtanak végre. Az egysejtű algák telepei együtt alkotják a makealga moszatot, közönségesen tengeri moszatként.