Zakaj rastline potrebujejo vodo v fotosintezi?

Fotosinteza je čudovita, a hkrati preprosta kemična reakcija, ki se pojavi, ko rastline iz sončne svetlobe, vode in ogljikovega dioksida tvorijo energijsko polne molekule hrane. Rastline potegnejo vodo iz svojih korenin in absorbirajo molekule atmosferskega ogljikovega dioksida, da zberejo potrebne sestavine za sintezo glukoze (sladkorja).

Voda (H₂O) molekule razdeli in donira elektrone molekulam ogljikovega dioksida, ko se sončna energija sonca med fotosintezo pretvori v kemične vezi glukoze (sladkorja).

Recept za glukozo je šest molekul vode (H₂O) plus šest molekul ogljikovega dioksida (CO₂) plus izpostavljenost sončni svetlobi. Fotoni v svetlobnih valovih sprožijo kemično reakcijo v celici, ki pretrga vezi molekul vode in ogljikovega dioksida ter te reaktante reorganizira v glukozo in kisik - stranski produkt.

Formula za fotosinteza je običajno izraženo kot enačba:

6H₂O + 6CO₂ + sončna svetloba → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Pred skoraj 3,5 milijardami let so cianobakterije s svojo fotosintetsko močjo spremenile potek sveta za pretvorbo svetlobne energije in anorganskih snovi v kemično energijo za hrano. Po navedbah

Čeprav se podrobnosti še preučujejo in o njih razpravlja, se zdi, da je prilagoditev fotosintetskih središč v zgodnjih življenjskih oblikah, kot so enocelične rastline in alge, začela evolucijo.

Fotosinteza je bistvenega pomena za življenje in trajnost uravnoteženega ekosistema. Fotosintetski organizmi so na dnu živilski splet, kar pomeni, da neposredno ali posredno proizvajajo hrano za rastlinojede, vsejede, sekundarne in terciarne potrošnike ter plenilce na vrhu. Ko se molekule vode med fotosintetsko reakcijo razcepijo, se molekule kisika tvorijo in sproščajo v vodo in zrak.

Brez kisika življenja ne bi bilo, kot danes.

Poleg tega ima fotosinteza ključno vlogo pri ponikanju ogljikovega dioksida. Postopek pretvorbe ogljikovega dioksida v ogljikove hidrate imenujemo fiksacija ogljika. Ko živi organizmi na osnovi ogljika umrejo, se njihovi pokopani ostanki lahko stisnejo in sčasoma obrnejo na fosilno gorivo.

Voda pomaga pri transportu hrane in hranil znotraj celic in med tkivi, da zagotovi prehrano vsem delom žive rastline. Velik vakuole znotraj celic vsebuje vodo, ki krepi steblo, utrjuje celično steno in olajša osmozo v listih.

Nediferencirane celice v meristemu se niso mogle pravilno specializirati za liste, cvetove ali stebla, če so bile celice v tkivu močno dehidrirane. Stebla in listi se povešajo, kadar potrebe po vodi niso zadovoljene, fotosinteza pa se upočasni.

Študentje, ki jih zanima več o rastlinah in potrebah po vodi, lahko uživajo v eksperimentiranju z vzklilimi fižolovimi semeni. Lima fižol in fižol rastejo hitro, zaradi česar so primerni za hranjenje rastlinski znanstveni projekt ali demonstracija v učilnici. Učitelji lahko sadijo semena približno teden dni, preden učenci začnejo eksperimentirati, da ugotovijo, kateri okoljski dejavniki, kot je primerna voda, vplivajo na rast rastlin.

Na primer, naravoslovni razred bi lahko še naprej rasel, dva tedna ali dlje zalival in meril pet ali več kalčkov fižola ob oknu. Za primerjavo bi lahko uvedli spremenljivke v poskusne skupine kalčkov in razvili hipotezo. Za večjo velikost vzorca se priporočajo poskusne skupine s petimi rastlinami ali več.

Na primer:

• Eksperimentalna skupina 1: Zadržite vodo, da vidite, kako hitro dehidracija vpliva na rast fižolovih kalčkov.

• Eksperimentalna skupina 2: Čez fižol poganjkov položite papirnato vrečko, da opazujete, kako lahko šibka svetloba vpliva na fotosintezo in nastajanje klorofila.

• Poskusna skupina 3: Plastične vrečke za sendvič zavijte okoli fižolovih kalčkov, da preučite učinke motene izmenjave plinov.
  

• Poskusna skupina 4: Kalčke fižola vsako noč postavite v hladilnik, da vidite, kako lahko hladnejše temperature vplivajo na rast.