Fotosinteza în plantele acvatice

Plantele sunt producători. În loc să consume alimente pentru a obține energie, ei își fac propriile lor. În timpul procesului de fotosinteză, plantele preiau energie din lumina soarelui și o transformă în energie chimică stocată în carbohidrați. Fotosinteza implică aceleași molecule și reacții chimice la plantele terestre și la plantele acvatice. Plantele plutitoare fotosintetizează la fel ca plantele care cresc pe uscat. Cu toate acestea, procesul prezintă mai mult o provocare pentru plantele acvatice dacă acestea sunt complet scufundate sub suprafața apei.

Frunzele sunt principalul site pentru fotosinteză. Frunzele conțin cloroplaste, care sunt organele din celulele vegetale unde are loc fotosinteza. Cloroplastele conțin molecule de clorofilă care absorb lumina vizibilă, în principal în lungimi de undă roșie și albastră. Doar câteva molecule de clorofilă absorb lungimi de undă verzi. Ca urmare, plantele par verzi, deoarece reflectă mai multă lumină verde decât absorb.

Plantele folosesc zahărul produs în timpul fotosintezei pentru a alimenta creșterea, dezvoltarea, reproducerea și repararea. Zaharurile simple produse în fotosinteză se leagă de la amidonuri mai complexe, cum ar fi celuloza, care asigură structura plantelor. Pe lângă furnizarea unei surse de hrană pentru animale și alți consumatori, fotosinteza îndepărtează și dioxidul de carbon din mediu și completează oxigenul.

Cele două etape ale fotosintezei sunt reacțiile dependente de lumină și reacțiile independente de lumină. Reacțiile dependente de lumină implică absorbția luminii solare și descompunerea moleculelor de apă în oxigen gazos, ioni de hidrogen și electroni. Scopul acestei etape este de a capta energia luminii și a o transfera către electroni pentru a produce molecule energizate, cum ar fi ATP. Oxigenul este un produs rezidual al acestei etape de fotosinteză.

A doua etapă a fotosintezei, cunoscută și sub numele de ciclul Calvin, folosește moleculele energizate create în prima etapă pentru a împărți moleculele de dioxid de carbon preluate din mediul plantei. Defalcarea dioxidului de carbon și a moleculelor de apă din celulă are ca rezultat formarea moleculelor de zahăr. Mai exact, șase molecule de dioxid de carbon și șase molecule de apă produc o moleculă de glucoză, cu șase molecule de oxigen degajate ca subprodus.

Plantele acvatice pot lua dioxid de carbon din aer sau apă, în funcție de frunzele lor plutesc sau sunt sub apă. Frunzele plantelor plutitoare, cum ar fi lotusul și nuferii, primesc lumina directă a soarelui. Aceste tipuri de plante acvatice nu necesită adaptări speciale pentru realizarea fotosintezei. Pot să preia dioxid de carbon din aer și să elibereze oxigen în aer. Suprafețele expuse ale frunzelor au o cuticulă cerată pentru a atenua pierderile de apă în atmosferă, la fel ca plantele terestre.

Plantele scufundate, cum ar fi viermele și ierburile marine, folosesc strategii specifice pentru a face față provocărilor de a efectua fotosinteza sub apă. Gazele precum dioxidul de carbon se difuzează mult mai lent în apă decât în ​​aer. Plantele care sunt complet scufundate au dificultăți mai mari în obținerea dioxidului de carbon de care au nevoie. Pentru a ajuta la ameliorarea acestei probleme, frunzelor subacvatice le lipsește un strat ceros, deoarece dioxidul de carbon este mai ușor de absorbit fără acest strat. Frunzele mai mici pot absorbi mai ușor dioxidul de carbon din apă, astfel încât frunzele scufundate maximizează raportul dintre suprafață și volum. Unele specii își completează aportul de dioxid de carbon extinzând câteva frunze la suprafață pentru a absorbi dioxidul de carbon din aer.

Lumina soarelui adecvată este, de asemenea, greu de găsit pentru speciile de plante scufundate. Cantitatea de energie luminoasă absorbită de o plantă subacvatică este mai mică decât energia disponibilă plantelor terestre. Particulele din apă, cum ar fi nămolul, mineralele, deșeurile animale și alte resturi organice reduc cantitatea de lumină care pătrunde în apă. Cloroplastele din aceste plante sunt adesea situate pe suprafața frunzei pentru a maximiza expunerea la lumină. Pe măsură ce adâncimea sub suprafață crește, cantitatea de lumină solară disponibilă plantelor acvatice scade. Unele specii de plante au adaptări anatomice, celulare sau biochimice care le permit să efectueze cu succes fotosinteza în apă adâncă sau tulbure, în ciuda disponibilității scăzute a soarelui.

Multe organisme, altele decât plantele, îndeplinesc rolul de producător în ecosistemele acvatice. Unele forme de bacterii, precum și algele și alți protiști efectuează fotosinteza. Coloniile de alge unicelulare lucrează împreună pentru a forma algele macroalge, cunoscute sub denumirea de alge marine.