რატომ სჭირდებათ მცენარეებს წყალი ფოტოსინთეზში?

ფოტოსინთეზი არის საოცარი და მარტივი ქიმიური რეაქცია, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც მცენარეები იყენებენ მზის სხივებს, წყალს და ნახშირორჟანგს ენერგიით შეფუთული საკვების მოლეკულების შესაქმნელად. მცენარეები იღებენ წყალს ფესვებიდან და იწოვენ ატმოსფერული ნახშირორჟანგის მოლეკულებს, რათა შეაგროვონ გლუკოზის (შაქრის) სინთეზისთვის საჭირო ინგრედიენტები.

წყალი (H₂ო) მოლეკულები გაყოფილი და ელექტრონების გაჩუქება ნახშირორჟანგის მოლეკულებს, რადგან მზის სინათლის ენერგია ფოტოსინთეზის დროს გარდაიქმნება გლუკოზის (შაქრის) ქიმიურ ბმებით

გლუკოზის რეცეპტი არის წყლის ექვსი მოლეკულა (H₂O) პლუს ექვსი მოლეკულა ნახშირორჟანგი (CO₂) პლუს მზის სხივების ზემოქმედება. ფოტონები სინათლის ტალღებში იწყებენ უჯრედში ქიმიურ რეაქციას, რომელიც არღვევს წყლისა და ნახშირორჟანგის მოლეკულების კავშირებს და ახდენს ამ რეაქტორების რეორგანიზაციას გლუკოზასა და ჟანგბადში - სუბპროდუქტად.

ფორმულა ფოტოსინთეზი ჩვეულებრივ გამოხატულია, როგორც განტოლება:

6 თ₂O + 6CO₂ + მზის შუქი → C₆ჰ₁₂ო₆ + 6 ო₂

თითქმის 3.5 მილიარდი წლის წინ, ციანობაქტერიამ შეცვალა მსოფლიოს მსვლელობა მათი ფოტოსინთეზური ძალით და გარდაქმნა მსუბუქი ენერგია და არაორგანული ნივთიერებები საკვების ქიმიურ ენერგიად. Მიხედვით

მიუხედავად იმისა, რომ დეტალებზე ჯერ კიდევ მიმდინარეობს შესწავლა და განხილვა, ფოტოსინთეტიკური ცენტრების ადაპტაცია ადრეული ცხოვრების ფორმებში, როგორიცაა ერთუჯრედიანი მცენარეები და წყალმცენარეები, როგორც ჩანს, დაიწყო ევოლუცია.

ფოტოსინთეზი აუცილებელია დაბალანსებული ეკოსისტემის სიცოცხლისა და მდგრადობისთვის. ფოტოსინთეზური ორგანიზმები ბოლოში არიან კვების ქსელი, რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი პირდაპირ ან ირიბად აწარმოებენ საკვების ენერგიას ბალახისმჭამელების, ყოვლისმჭამელების, მეორადი და მესამეული მომხმარებლებისა და მწვერვალი მტაცებლებისთვის. როდესაც ფოტოსინთეზური რეაქციის დროს წყლის მოლეკულები გაიყოფა, ჟანგბადის მოლეკულები წარმოიქმნება და გამოიყოფა წყალსა და ჰაერში.

ჟანგბადის გარეშე ცხოვრება აღარ იარსებებდა, როგორც დღეს.

გარდა ამისა, ფოტოსინთეზი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ნახშირორჟანგის ჩაძირვაში. ნახშირორჟანგი ნახშირწყლებად გარდაქმნის პროცესს ნახშირბადის ფიქსაცია ეწოდება. როდესაც ნახშირბადზე დაფუძნებული ცოცხალი ორგანიზმები იღუპებიან, მათი დაკრძალული ნაშთები შეიძლება შეკუმშოს და დროთა განმავლობაში იქცეს წიაღისეული საწვავის.

წყალი ხელს უწყობს საკვებისა და საკვები ნივთიერებების ტრანსპორტირებას უჯრედებში და ქსოვილებს შორის, რათა უზრუნველყოს ცოცხალი მცენარის ყველა ნაწილის საკვები. დიდი ვაკუოლები უჯრედების შემადგენლობაში შედის წყალი, რომელიც აძლიერებს ღეროს, აძლიერებს უჯრედის კედელს და ხელს უწყობს ოსმოსის ფოთლებს.

მერისტემის არადიფერენცირებული უჯრედები ვერ ახდენენ ფოთლების, ყვავილობის ან ღეროების სპეციალიზაციას, თუ ქსოვილის უჯრედები ცუდად გაუწყლოდათ. ფუძეები და ფოთლები იშლება წყლის საჭიროების დაკმაყოფილების გარეშე, ხოლო ფოტოსინთეზი ნელდება.

სტუდენტებს, რომლებიც დაინტერესდებიან მცენარეთა და წყლის მოთხოვნების შესახებ, შეიძლება ისარგებლონ ლობიოს თესლებთან ექსპერიმენტებით. ლიმას ლობიო და ძოწეული ლობიო სწრაფად იზრდებიან, რაც მათ კარგად უხდება კვების დროს მცენარეთა მეცნიერების პროექტი ან კლასის დემონსტრირება. მასწავლებლებს შეუძლიათ თესლის დარგვა დაახლოებით ერთი კვირით ადრე, სანამ მოსწავლეები დაიწყებენ ექსპერიმენტებს, რათა დაადგინონ, რომელი გარემო ფაქტორებია, მაგალითად, საკმარისი წყალი, გავლენას ახდენს მცენარის ზრდაზე.

მაგალითად, მეცნიერების კლასს შეეძლო ორი კვირის განმავლობაში ან უფრო მეტხანს განაგრძო ზრდა, მორწყვა და ხუთი ან მეტი ლობიოს ყლორტის გაზომვა ფანჯრის გვერდით. შედარების მიზნით მათ შეეძლოთ ჩანერგების ექსპერიმენტულ ჯგუფებში ცვლადების დანერგვა და ჰიპოთეზის შემუშავება. ექსპერიმენტული ჯგუფები ხუთი და მეტით რეკომენდირებულია უფრო დიდი ზომის ნიმუშისთვის.

Მაგალითად:

• ექსპერიმენტული ჯგუფი 1: წყალი შეიკავეთ, რომ ნახოთ რამდენად მალე იმოქმედებს ლობიოს გამონაყარი ზრდამ გაუწყლოებამ.

• ექსპერიმენტული ჯგუფი 2: განათავსეთ ქაღალდის ტომარა ლობიოს კომბოსტოზე, რომ დააკვირდეთ, თუ როგორ შეიძლება დაბალი გავლენა იქონიოს ფოტოსინთეზსა და ქლოროფილის წარმოებაზე.

• ექსპერიმენტული ჯგუფი 3: გადაიტანეთ პლასტმასის სენდვიჩის ტომრები ლობიოს კომბოსტოს გარშემო გაზების გაცვლის ეფექტის შესასწავლად.
  

• ექსპერიმენტული ჯგუფი 4: განათავსეთ ლობიოს კომბოსტო მაცივარში ყოველ ღამე, რომ ნახოთ თუ როგორ შეიძლება გავლენა იქონიოს ცივმა ტემპერატურამ ზრდაზე.