Effekten av saltholdighet på fotosyntese

Fotosyntese er en viktig prosess som produserer oksygen for planter og dyr. Mer viktig for planten, produserer prosessen energi for vekst og reproduksjon. Saltvann, eller salt-tette omgivelser som havkyster, truer plantens evne til å gjennomgå fotosyntese. Noen plantearter har tilpasset seg disse forholdene og har produsert energi til tross for vanskelige forhold.

En nøkkelfaktor i en plantes overlevelse er dens osmotiske potensiale. Osmose er prosessen med å overføre vann fra et sted med lav saltinnhold til et sted med høyt saltinnhold. Det osmotiske potensialet til en plante beskriver vannets tiltrekning til plantens celler. Derfor har en plante med saltinnhold høyere enn omgivelsene et høyt osmotisk potensiale fordi det sannsynligvis vil tiltrekke vann inn i cellene sine, og bringe balanse i saltholdigheten i og utenfor anlegg. Den motsatte tilstanden er lav saltholdighet.

En plante i saltvannsmiljø er i en vanskelig posisjon for vannretensjon. Det høye osmotiske potensialet i miljøet under disse forholdene favoriserer bevegelse av vann fra planten til det ytre miljøet. For å forhindre vanntap gjennom transpirasjon vil plantens stomata forbli lukket. Selv om dette vil hjelpe planten å holde dyrebare vannressurser og opprettholde en sunn balanse mellom næringsstoffer og vann, er det lukking av stomata forhindrer også opptak av karbondioksid, og hindrer planten i å assimilere energi gjennom fotosyntese.

Med stomata lukket og transpirasjon stoppet for å forhindre vanntap, vil planten beholde det meste av vannet. Transpirasjon har imidlertid også en viktig rolle i å flytte næringsstoffer og vann gjennom hele planten. I følge teorien om strekk-kohesjon skaper vanntap gjennom transpirasjon på toppen av planten et osmotisk potensial som genererer bevegelse av vann oppover fra plantens røtter. Vannet transporterer viktige næringsstoffer som er ervervet fra jorden gjennom xylem og inn i bladene.

Noen plantearter har tilpasset seg saltoppløsningen på måter som ligner planter som lever i tørre, ørkenforhold. Disse plantene øker aminosyretilgangen, og senker det osmotiske potensialet i røttene. Denne potensialendringen gjør at vann kan overføres opp xylemet slik det er under transpirasjon. Vann når deretter plantens blader. En annen tilpasning som forhindrer vanntap i saltvannsmiljøet, er utviklingen av spesialiserte blader som inneholder et voksaktig, mindre permeabelt belegg.

Cirka 2 prosent av planteartene har tilpasset seg permanent saltoppløsningen. Disse artene kalles halofytter. De finnes i saltvannsmiljøer der de enten er forankret i salt tett vann eller sprøytes og oversvømmes med jevne mellomrom av havvann. De kan bli funnet i halvørkener, mangrovesumper, myrer eller langs strender. Disse artene tar natrium- og kloridioner fra omgivelsene og transporterer dem til bladcellene, omdirigere dem fra de følsomme celledelene og lagre dem i cellens vakuoler (lagringsplasslignende organeller). Dette opptaket øker plantens osmotiske potensiale i et saltvannsmiljø, slik at vann kan trenge inn i planten. Noen halofytter har saltkjertler i bladene, og transporterer saltet direkte ut av planten. Denne egenskapen ses i noen mangrover som vokser i saltvann.