Augalai yra gamintojai. Užuot vartoję maistą energijai gauti, jie patys gaminasi. Fotosintezės proceso metu augalai pasisavina saulės spindulių energiją ir paverčia ją chemine energija, kaupiama angliavandeniuose. Fotosintezė apima tas pačias molekules ir chemines reakcijas sausumos augaluose ir vandens augaluose. Plūduriuojantys augalai fotosintezuoja panašiai kaip augalai, augantys sausumoje. Tačiau šis procesas kelia daugiau iššūkių vandens augalams, jei jie yra visiškai panardinti po vandens paviršiumi.
Fotosintezės pagrindai
Lapai yra pagrindinė fotosintezės vieta. Lapuose yra chloroplastų, kurie yra augalų ląstelių, kuriose vyksta fotosintezė, organeliai. Chloroplastuose yra chlorofilo molekulių, kurios sugeria matomą šviesą, daugiausia raudonos ir mėlynos spalvos bangos. Tik kelios chlorofilo molekulės sugeria žaliųjų bangų ilgius. Todėl augalai atrodo žali, nes jie atspindi daugiau žalios šviesos, nei sugeria.
Augalai naudoja fotosintezės metu pagamintą cukrų kurui auginti, vystyti, dauginti ir taisyti. Paprasti fotosintezės metu gaunami cukrūs jungiasi su sudėtingesniais krakmolais, tokiais kaip celiuliozė, kurie suteikia augalams struktūrą. Be to, kad fotosintezė suteikia maisto šaltinį gyvūnams ir kitiems vartotojams, ji taip pat pašalina anglies dioksidą iš aplinkos ir papildo deguonį.
Fotosintezės etapai
Du fotosintezės etapai yra nuo šviesos priklausomos ir nuo šviesos nepriklausomos reakcijos. Nuo šviesos priklausomos reakcijos apima saulės spindulių absorbciją ir vandens molekulių suskaidymą į deguonies dujas, vandenilio jonus ir elektronus. Šio etapo tikslas yra užfiksuoti šviesos energiją ir perduoti ją elektronams, kad gautų energijos turinčias molekules, tokias kaip ATP. Deguonis yra šios fotosintezės stadijos atliekos.
Antrajame fotosintezės etape, dar vadinamame Kalvino ciklu, pirmoje stadijoje sukurtos energijos turinčios molekulės naudoja anglies dioksido molekules, paimtas iš augalo aplinkos, skaidyti. Suardžius anglies dvideginio ir vandens molekules ląstelėje susidaro cukraus molekulės. Konkrečiai, iš šešių anglies dioksido ir šešių vandens molekulių gaunama viena gliukozės molekulė, o šalutinis produktas - šešios deguonies molekulės.
Plūduriuojantys augalai
Vandens augalai gali paimti anglies dioksidą iš oro ar vandens, priklausomai nuo to, ar jų lapai plaukioja, ar yra po vandeniu. Plaukiojančių augalų, tokių kaip lotosas ir vandens lelijos, lapai patenka į tiesioginius saulės spindulius. Šio tipo vandens augalams fotosintezei atlikti nereikia specialių pritaikymų. Jie gali paimti iš oro anglies dioksidą ir išleisti deguonį į orą. Atviri lapų paviršiai turi vaškinę odelę, kad sumažintų vandens nuostolius atmosferoje, kaip antai sausumos augalai.
Anglies dioksido gavimas
Povandeniniai augalai, tokie kaip raginis ir jūros žolė, naudoja specialias strategijas, kad įveiktų fotosintezės po vandeniu iššūkius. Tokios dujos kaip anglies dioksidas vandenyje skleidžiasi daug lėčiau nei ore. Visiškai panirusiems augalams yra sunkiau gauti reikalingą anglies dioksidą. Siekiant palengvinti šią problemą, povandeniniuose lapuose trūksta vaškinės dangos, nes be šio sluoksnio anglies dioksidą lengviau absorbuoti. Mažesni lapai gali lengviau absorbuoti anglies dioksidą iš vandens, todėl apsemti lapai maksimaliai padidina jų paviršiaus ir tūrio santykį. Kai kurios rūšys papildo suvartojamo anglies dvideginio kiekį, išleisdamos kelis lapus į paviršių, kad sugertų anglies dioksidą iš oro.
Sugeria saulės šviesą
Tinkamų saulės spindulių taip pat sunku pasiekti panirusių augalų rūšims. Šviesos energijos kiekis, kurį sugeria povandeninis augalas, yra mažesnis nei žemės augalams prieinamos energijos kiekis. Vandenyje esančios dalelės, tokios kaip dumblas, mineralai, gyvūninės kilmės atliekos ir kitos organinės nuolaužos, sumažina į vandenį patenkančios šviesos kiekį. Šių augalų chloroplastai dažnai būna ant lapo paviršiaus, kad maksimaliai padidintų šviesos poveikį. Didėjant gyliui po paviršiumi, vandens augalams prieinamos saulės šviesos kiekis mažėja. Kai kurios augalų rūšys turi anatomines, ląstelių ar biochemines adaptacijas, kurios leidžia sėkmingai atlikti fotosintezę giliame ar drumstame vandenyje, nepaisant sumažėjusio saulės spindulių prieinamumo.
Kiti vandens gamintojai
Daugelis organizmų, išskyrus augalus, atlieka gamintojo vaidmenį vandens ekosistemose. Kai kurios bakterijų formos, taip pat dumbliai ir kiti protistai atlieka fotosintezę. Vienaląsčių dumblių kolonijos kartu sudaro makro dumblių rudadumblius, paprastai vadinamus jūros dumbliais.