Fotosyntes är en underbar och ändå enkel kemisk reaktion som uppstår när växter använder solljus, vatten och koldioxid för att göra energipackade matmolekyler. Växter drar vatten från sina rötter och absorberar molekyler av atmosfärisk koldioxid för att samla de nödvändiga ingredienserna för att syntetisera glukos (socker).
Vatten (H2O) molekyler dela upp och donera elektroner till koldioxidmolekyler när ljusenergi från solen omvandlas till kemiska bindningar av glukos (socker) under fotosyntes.
Fotosyntesekvation
Receptet för glukos är sex molekyler vatten (H2O) plus sex molekyler koldioxid (CO2) plus exponering för solljus. Fotoner i ljusvågor initierar en kemisk reaktion i cellen som bryter bindningarna av vatten och koldioxidmolekyler och omorganiserar dessa reaktanter i glukos och syre - en biprodukt.
Formeln för fotosyntes uttrycks ofta som en ekvation:
6H2O + 6CO2 + solljus → C6H12O6 + 6O2
Tidiga ursprung för fotosyntes
För nästan 3,5 miljarder år sedan förändrade cyanobakterier världens kurs med sin fotosyntetiska kraft för att omvandla ljusenergi och oorganiska ämnen till kemisk energi för mat. Enligt
Quanta Magazine, skapade arkaiska mikroorganismer de planetariska förhållandena som gav upphov till en kaskad av olika växter med en gemensam förmåga att fotosyntetisera och släppa ut syre.Även om detaljerna fortfarande studeras och debatteras verkar anpassningen av fotosyntetiska centra i tidiga livsformer som encelliga växter och alger ha startat utvecklingen.
Varför är fotosyntes viktigt?
Fotosyntes är viktigt för liv och hållbarhet i ett balanserat ekosystem. Fotosyntetiska organismer är längst ner i matnät, vilket innebär att de direkt eller indirekt producerar matenergi för växtätare, allätare, sekundära och tertiära konsumenter och toppdjur. När vattenmolekyler delas under den fotosyntetiska reaktionen bildas syremolekyler och släpps ut i vattnet och luften.
Utan syre skulle livet inte existera som det gör idag.
Vidare spelar fotosyntes en viktig roll vid sjunkande koldioxid. Processen att omvandla koldioxid till kolhydrater kallas kolfixering. När kolbaserade levande organismer dör kan deras begravda rester komprimeras och med tiden vända sig till fossilt bränsle.
Vattenkrav för växter
Vatten hjälper till att transportera mat och näringsämnen i celler och mellan vävnader för att ge näring till alla delar av en levande växt. Stor vakuoler i cellerna innehåller vatten som stärker stammen, förstärker cellväggen och underlättar osmos i löv.
Odifferentierade celler i meristem kunde inte ordentligt specialisera sig i löv, blommor eller stjälkar om celler i vävnaden var mycket uttorkade. Stammar och löv faller när vattenbehovet inte uppfylls och fotosyntesen saktar ner.
Växter och vatten: relaterade vetenskapsprojekt
Studenter som är intresserade av att lära sig mer om växter och vattenbehov kan njuta av att experimentera med grodda frön. Limabönor och polbönor växer snabbt, vilket gör dem väl lämpade för utfodring växter vetenskapsprojekt eller klassrumsdemonstration. Lärare kan plantera fröna ungefär en vecka innan eleverna börjar experimentera för att avgöra vilka miljöfaktorer, såsom tillräckligt med vatten, som påverkar växttillväxten.
Till exempel kan en naturvetenskapskurs fortsätta växa, vattna och mäta fem eller fler böngroddar bredvid ett fönster i två veckor eller längre. För jämförelseändamål kunde de introducera variabler i experimentella grupper av groddar och utveckla en hypotes. Experimentgrupper om fem växter eller mer rekommenderas för större provstorlek.
Till exempel:
- Experimentell grupp 1: Håll vatten för att se hur snabbt tillväxt av bönspiror påverkas av uttorkning.
- Experimentell grupp 2: Lägg en papperspåse över böngroddarna för att observera hur svagt ljus kan påverka fotosyntes och klorofyllproduktion.
- Experimentgrupp 3: Vik in plastpåse med smörgåsar runt böngroddarna för att studera effekterna av stört gasutbyte.
- Experimentell grupp 4: Placera böngroddar i kylskåp varje natt för att se hur kallare temperaturer kan påverka tillväxten.