Miért van szükségük víznek a fotoszintézisben?

A fotoszintézis csodálatos és mégis egyszerű kémiai reakció, amely akkor fordul elő, amikor a növények napfényt, vizet és szén-dioxidot használnak energiával teli élelmiszer-molekulák előállításához. A növények vizet húznak gyökerükből, és felszívják a légköri szén-dioxid molekulákat, hogy összegyűjtsék a glükóz (cukor) szintetizálásához szükséges összetevőket.

Víz (H₂O) molekulák hasítson és adományozzon elektronokat a szén-dioxid-molekuláknak, mivel a napból származó fényenergia a fotoszintézis során a glükóz (cukor) kémiai kötéseivé alakul.

A glükóz receptje hat vízmolekula (H₂O) plusz hat molekula szén-dioxid (CO₂), valamint a napfénynek való kitettség. A fényhullámokban lévő fotonok kémiai reakciót indítanak el a sejtben, amely megszakítja a víz és a szén-dioxid molekulák kötéseit, és ezeket a reagenseket glükózzá és oxigénné szervezi - melléktermék.

A képlet fotoszintézis általában egyenletként fejezik ki:

6H₂O + 6CO₂ + napfény → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Közel 3,5 milliárd évvel ezelőtt a cianobaktériumok megváltoztatták a világ menetét fotoszintetikus erejükkel, hogy a fényenergiát és a szervetlen anyagokat élelmiszer kémiai energiává alakítsák. Alapján Quanta Magazine, archaikus mikroorganizmusok hozták létre azokat a bolygói körülményeket, amelyek különböző növények kaszkádját eredményezték, közös fotoszintetizáló és oxigénfelszabadító képességgel.

Bár a részleteket még tanulmányozzák és vitatják, a fotoszintetikus központok adaptációja a korai életformákban, mint például az egysejtű növények és az algák, úgy tűnik, hogy ugrásszerűen elindult.

A fotoszintézis elengedhetetlen a kiegyensúlyozott ökoszisztéma életéhez és fenntarthatóságához. A fotoszintetikus organizmusok a ételháló, vagyis közvetlenül vagy közvetetten termelnek élelmiszerenergiát növényevőknek, mindenevőknek, másodlagos és harmadlagos fogyasztóknak, valamint csúcsragadozóknak. Amikor a fotoszintetikus reakció során a vízmolekulák hasadnak, oxigénmolekulák képződnek és felszabadulnak a vízbe és a levegőbe.

Oxigén nélkül az élet nem létezne, mint manapság.

Továbbá a fotoszintézis létfontosságú szerepet játszik a szén-dioxid elnyelésében. A szén-dioxid szénhidrátokká történő átalakításának folyamatát szén-fixációnak nevezzük. Amikor a szénalapú élő szervezetek elpusztulnak, eltemetett maradványaik összenyomódhatnak, és idővel felé fordulhatnak fosszilis üzemanyag.

A víz segít az élelem és a tápanyagok szállításában a sejtekben és a szövetek között, hogy táplálja az élő növény minden részét. Nagy vacuoles a sejtek tartalmaznak vizet, amely erősíti a szárat, megerősíti a sejtfalat és megkönnyíti a levelek ozmózisát.

A merisztéma differenciálatlan sejtjei nem tudtak megfelelően szakosodni levelekké, virágzásokká vagy szárakká, ha a szövet sejtjei rosszul száradtak. A szárak és a levelek lehullanak, ha a vízigény kielégítetlen, és a fotoszintézis lelassul.

A növények és a vízigény megismerése iránt érdeklődő hallgatók élvezettel kísérletezhetnek a kihajtott babmagokkal. A lima bab és a rúd bab gyorsan növekszik, emiatt jól alkalmasak etetésre növénytudományi projekt vagy tantermi bemutató. A tanárok körülbelül egy héttel azelőtt ültethetik el a magokat, hogy a diákok kísérletezni kezdenének annak megállapítására, hogy mely környezeti tényezők, például a megfelelő víz befolyásolják a növények növekedését.

Például egy természettudományi osztály két hétig vagy tovább folytathatja az öt vagy több babcsíra öntözését és mérését egy ablak mellett. Összehasonlítás céljából bevihetnének változókat a hajtások kísérleti csoportjaiba, és kidolgozhatnak egy hipotézist. Öt vagy annál nagyobb növényből álló kísérleti csoportok ajánlottak nagyobb mintamérethez.

Például:

• 1. kísérleti csoport: Távolítsa el a vizet, hogy lássa, milyen gyorsan befolyásolja a babcsíra növekedését a kiszáradás.

• 2. kísérleti csoport: Helyezzen egy papírzacskót a babcsíra fölé, hogy megfigyelje, milyen hatással lehet a gyenge fény a fotoszintézisre és a klorofilltermelésre.

• 3. kísérleti csoport: Csomagoljon műanyag szendvicszsákokat a babcsíra köré, hogy tanulmányozza a megszakadt gázcsere hatásait.
  

• 4. kísérleti csoport: Helyezze a babcsírákat minden este egy hűtőszekrénybe, hogy lássa, a hidegebb hőmérséklet hogyan befolyásolhatja a növekedést.