Rastline so proizvajalci. Namesto da bi zaužili hrano, da bi dobili energijo, si naredijo svojo. Med postopkom fotosinteze rastline sončno svetlobo prevzamejo energijo in jo pretvorijo v kemično energijo, shranjeno v ogljikovih hidratih. Fotosinteza vključuje enake molekule in kemične reakcije v kopenskih rastlinah in vodnih rastlinah. Plavajoče rastline fotosintetizirajo podobno kot rastline, ki rastejo na kopnem. Vendar pa postopek predstavlja večji izziv za vodne rastline, če so popolnoma potopljene pod gladino vode.
Osnove fotosinteze
Listi so glavno mesto za fotosintezo. Listi vsebujejo kloroplaste, ki so organele v rastlinskih celicah, kjer pride do fotosinteze. Kloroplasti vsebujejo molekule klorofila, ki absorbirajo vidno svetlobo, predvsem v rdečih in modrih valovnih dolžinah. Le nekaj molekul klorofila absorbira zelene valovne dolžine. Zaradi tega so rastline videti zelene, ker odbijajo več zelene svetlobe, kot jo absorbirajo.
Rastline uporabljajo sladkor, ki nastane med fotosintezo, za rast, razvoj, razmnoževanje in popravilo. Preprosti sladkorji, ki nastajajo v fotosintezi, se vežejo iz bolj zapletenih škrobov, kot je celuloza, ki rastlinam zagotavljajo strukturo. Poleg zagotavljanja hrane za živali in druge potrošnike fotosinteza odstranjuje tudi ogljikov dioksid iz okolja in dopolnjuje kisik.
Faze fotosinteze
Dve stopnji fotosinteze sta svetlobno odvisni in svetlobno neodvisni reakciji. Od svetlobe odvisne reakcije vključujejo absorpcijo sončne svetlobe in razgradnjo molekul vode v kisikov plin, vodikove ione in elektrone. Cilj te stopnje je zajeti svetlobno energijo in jo prenesti na elektrone, da tvorijo energijske molekule, kot je ATP. Kisik je odpadni produkt te stopnje fotosinteze.
Druga stopnja fotosinteze, znana tudi kot Calvinov cikel, uporablja energijske molekule, ustvarjene v prvi fazi, za razdelitev molekul ogljikovega dioksida, prevzetih iz rastlinskega okolja. Razgradnja molekul ogljikovega dioksida in vode v celici povzroči nastanek molekul sladkorja. Natančneje, šest molekul ogljikovega dioksida in šest molekul vode dajo eno molekulo glukoze, pri čemer šest molekul kisika odda kot stranski produkt.
Plavajoče rastline
Vodne rastline lahko vnesejo ogljikov dioksid iz zraka ali vode, odvisno od tega, ali njihovi listi plavajo ali so pod vodo. Listi plavajočih rastlin, kot so lotus in vodne lilije, dobijo neposredno sončno svetlobo. Te vrste vodnih rastlin ne zahtevajo posebnih prilagoditev za izvedbo fotosinteze. Iz zraka lahko sprejmejo ogljikov dioksid in v zrak sprostijo kisik. Izpostavljene površine listov imajo voskasto povrhnjico, da ublažijo izgubo vode v ozračje, tako kot kopenske rastline.
Pridobivanje ogljikovega dioksida
Potopljene rastline, kot sta rogovja in morske trave, uporabljajo posebne strategije za spopadanje z izzivi vodenja fotosinteze pod vodo. Plini, kot je ogljikov dioksid, se veliko počasneje difundirajo v vodi kot v zraku. Rastline, ki so popolnoma potopljene, imajo večje težave pri pridobivanju ogljikovega dioksida, ki ga potrebujejo. Za lajšanje tega problema podvodni listi nimajo voskaste prevleke, ker je ogljikov dioksid lažje absorbirati brez tega sloja. Manjši listi lahko lažje absorbirajo ogljikov dioksid iz vode, zato potopljeni listi povečajo razmerje med površino in prostornino. Nekatere vrste dopolnjujejo vnos ogljikovega dioksida z razširitvijo nekaj listov na površino, da absorbirajo ogljikov dioksid iz zraka.
Vpija sončno svetlobo
Tudi za potopljene rastlinske vrste je težko dobiti primerno sončno svetlobo. Količina svetlobne energije, ki jo absorbira podvodna rastlina, je manjša od energije, ki je na voljo kopenskim rastlinam. Delci v vodi, kot so mulj, minerali, živalski odpadki in drugi organski ostanki, zmanjšajo količino svetlobe, ki vstopi v vodo. Kloroplasti v teh rastlinah se pogosto nahajajo na površini lista, da povečajo izpostavljenost svetlobi. Ko se globina pod površino poveča, se količina sončne svetlobe, ki je na voljo vodnim rastlinam, zmanjša. Nekatere rastlinske vrste imajo anatomske, celične ali biokemične prilagoditve, ki jim omogočajo, da kljub zmanjšani razpoložljivosti sončne svetlobe uspešno izvajajo fotosintezo v globoki ali motni vodi.
Drugi proizvajalci vodnih organizmov
Številni organizmi razen rastlin igrajo vlogo proizvajalca v vodnih ekosistemih. Nekatere oblike bakterij, pa tudi alge in drugi protisti izvajajo fotosintezo. Kolonije enoceličnih alg skupaj tvorijo alge makroalge, splošno znane kot morske alge.
