Fotosyntese i vannplanter

Planter er produsenter. I stedet for å konsumere mat for å få energi, lager de sine egne. Under prosessen med fotosyntese tar planter inn energi fra sollys og omdanner den til kjemisk energi lagret i karbohydrater. Fotosyntese involverer de samme molekylene og kjemiske reaksjoner i landplanter og vannplanter. Flytende planter fotosyntetiserer omtrent som planter som vokser på land. Prosessen gir imidlertid en større utfordring for vannplanter hvis de er helt nedsenket under vannoverflaten.

Blader er hovedsiden for fotosyntese. Bladene inneholder kloroplaster, som er organellene i planteceller der fotosyntese forekommer. Kloroplaster inneholder molekyler av klorofyll som absorberer synlig lys, hovedsakelig i røde og blå bølgelengder. Bare noen få molekyler klorofyll absorberer grønne bølgelengder. Som et resultat virker planter grønne fordi de reflekterer mer grønt lys enn de absorberer.

Planter bruker sukker laget under fotosyntese for å gi vekst, utvikling, reproduksjon og reparasjon. De enkle sukker produsert i fotosyntese binder seg til fra mer komplekse stivelser som cellulose som gir strukturer til planter. I tillegg til å gi en matkilde for dyr og andre forbrukere, fjerner fotosyntese også karbondioksid fra miljøet og etterfyller oksygen.

De to stadiene av fotosyntese er de lysavhengige og lysuavhengige reaksjonene. Lysavhengige reaksjoner involverer absorpsjon av sollys og nedbrytning av vannmolekyler i oksygengass, hydrogenioner og elektroner. Målet med dette stadiet er å fange lysenergi og overføre den til elektronene for å lage energiserte molekyler som ATP. Oksygen er et avfallsprodukt fra dette stadiet av fotosyntese.

Den andre fasen av fotosyntese, også kjent som Calvin-syklusen, bruker de energiserte molekylene som ble opprettet i det første trinnet til å dele karbondioksidmolekyler hentet fra plantens miljø. Nedbrytningen av karbondioksid og vannmolekyler i cellen resulterer i dannelsen av sukkermolekyler. Spesielt gir seks molekyler karbondioksid og seks vannmolekyler ett molekyl glukose, med seks oksygenmolekyler gitt som et biprodukt.

Akvatiske planter kan ta inn karbondioksid fra luften eller vannet, avhengig av om bladene flyter eller er under vann. Bladene til flytende planter, som lotus og vannliljer, får direkte sollys. Disse typer vannplanter krever ikke spesielle tilpasninger for å utføre fotosyntese. De kan ta inn karbondioksid fra luften og frigjøre oksygen i luften. De eksponerte overflatene på bladene har en voksaktig skjellaget for å redusere vanntap til atmosfæren, som jordbaserte planter.

Senkede planter, som hornurt og sjøgress, bruker spesifikke strategier for å møte utfordringene ved å gjennomføre fotosyntese under vann. Gasser som karbondioksid diffunderer mye saktere i vann enn i luft. Planter som er helt nedsenket har større problemer med å skaffe seg karbondioksid de trenger. For å lette dette problemet mangler undervannsblader et voksaktig belegg fordi karbondioksid er lettere å absorbere uten dette laget. Mindre blader kan lettere absorbere karbondioksid fra vannet, så nedsenket blader maksimerer forholdet mellom overflate og volum. Noen arter supplerer karbondioksidinntaket ved å strekke noen få blader til overflaten for å absorbere karbondioksid fra luften.

Tilstrekkelig sollys er også vanskelig å få tak i for nedsenkede plantearter. Mengden lysenergi absorbert av et undervannsanlegg er mindre enn energien som er tilgjengelig for landplanter. Partikler i vann som silt, mineraler, animalsk avfall og annet organisk avfall reduserer mengden lys som kommer inn i vannet. Kloroplaster i disse plantene ligger ofte på overflaten av bladet for å maksimere eksponering for lys. Når dybden under overflaten øker, reduseres mengden sollys som er tilgjengelig for vannplanter. Noen plantearter har anatomiske, cellulære eller biokjemiske tilpasninger som gjør at de kan utføre fotosyntese med suksess på dypt eller grumsete vann til tross for redusert tilgjengelighet av sollys.

Mange andre organismer enn planter utfører rollen som produsent i akvatiske økosystemer. Noen former for bakterier, så vel som alger og andre protister utfører fotosyntese. Kolonier av encellede alger samarbeider for å danne makroalgetare, ofte kjent som tang.