Растения производители. Вместо того, чтобы потреблять пищу для получения энергии, они готовят ее сами. В процессе фотосинтеза растения получают энергию солнечного света и преобразуют ее в химическую энергию, хранящуюся в углеводах. Фотосинтез включает одни и те же молекулы и химические реакции в наземных и водных растениях. Плавающие растения фотосинтезируют так же, как растения, растущие на суше. Однако этот процесс представляет большую проблему для водных растений, если они полностью погружены под поверхность воды.
Основы фотосинтеза
Листья являются основным местом фотосинтеза. Листья содержат хлоропласты - органеллы в растительных клетках, в которых происходит фотосинтез. Хлоропласты содержат молекулы хлорофилла, которые поглощают видимый свет, в основном красного и синего длин волн. Лишь несколько молекул хлорофилла поглощают зеленые волны. В результате растения кажутся зелеными, потому что они отражают больше зеленого света, чем поглощают.
Растения используют сахар, полученный во время фотосинтеза, для роста, развития, воспроизводства и восстановления. Простые сахара, образующиеся в процессе фотосинтеза, связываются с более сложными крахмалами, такими как целлюлоза, которые обеспечивают структуру растений. Помимо того, что фотосинтез является источником пищи для животных и других потребителей, он также удаляет углекислый газ из окружающей среды и восполняет запасы кислорода.
Этапы фотосинтеза
Две стадии фотосинтеза - это светозависимые и светонезависимые реакции. Светозависимые реакции включают поглощение солнечного света и расщепление молекул воды на газообразный кислород, ионы водорода и электроны. Цель этого этапа - захватить световую энергию и передать ее электронам, чтобы получить возбужденные молекулы, такие как АТФ. Кислород является побочным продуктом этого этапа фотосинтеза.
Вторая стадия фотосинтеза, также известная как цикл Кальвина, использует возбужденные молекулы, созданные на первой стадии, для расщепления молекул углекислого газа, поступающих из окружающей среды растения. Распад молекул углекислого газа и воды в клетке приводит к образованию молекул сахара. В частности, шесть молекул диоксида углерода и шесть молекул воды дают одну молекулу глюкозы, а шесть молекул кислорода выделяются в качестве побочного продукта.
Плавающие растения
Водные растения могут поглощать углекислый газ из воздуха или воды, в зависимости от того, плавают их листья или находятся под водой. На листья плавающих растений, таких как лотосы и водяные лилии, попадают прямые солнечные лучи. Эти виды водных растений не требуют специальных приспособлений для фотосинтеза. Они могут поглощать углекислый газ из воздуха и выделять в него кислород. Открытые поверхности листьев имеют восковую кутикулу, чтобы уменьшить потерю воды в атмосферу, как у наземных растений.
Получение углекислого газа
Затопленные растения, такие как роголистник и морские травы, используют особые стратегии для решения проблем, связанных с проведением фотосинтеза под водой. Такие газы, как углекислый газ, диффундируют в воде гораздо медленнее, чем в воздухе. Полностью погруженные растения испытывают большие трудности с получением необходимого углекислого газа. Чтобы облегчить эту проблему, у подводных листьев нет воскового покрытия, потому что без этого слоя углекислый газ легче абсорбируется. Более мелкие листья могут легче поглощать углекислый газ из воды, поэтому погруженные в воду листья максимально увеличивают соотношение поверхности к объему. Некоторые виды дополняют потребление углекислого газа, выдвигая несколько листьев на поверхность для поглощения углекислого газа из воздуха.
Поглощение солнечного света
Достаточное количество солнечного света также трудно найти для затопленных видов растений. Количество световой энергии, поглощаемой подводным растением, меньше энергии, доступной наземным растениям. Частицы в воде, такие как ил, минералы, отходы животных и другой органический мусор, уменьшают количество света, попадающего в воду. Хлоропласты у этих растений часто располагаются на поверхности листа, чтобы обеспечить максимальное воздействие света. По мере увеличения глубины под поверхностью количество солнечного света, доступного для водных растений, уменьшается. Некоторые виды растений обладают анатомической, клеточной или биохимической адаптацией, которая позволяет им успешно осуществлять фотосинтез в глубокой или мутной воде, несмотря на ограниченную доступность солнечного света.
Другие производители водных ресурсов
Многие организмы, помимо растений, выполняют роль продуцентов в водных экосистемах. Некоторые формы бактерий, а также водоросли и другие простейшие осуществляют фотосинтез. Колонии одноклеточных водорослей работают вместе, образуя водоросли макроводорослей, широко известные как водоросли.
