การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นปฏิกิริยาเคมีที่มหัศจรรย์และเรียบง่าย ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อพืชใช้แสงแดด น้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อสร้างโมเลกุลอาหารที่บรรจุพลังงาน พืชดึงน้ำออกจากรากและดูดซับโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเพื่อรวบรวมส่วนผสมที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์กลูโคส (น้ำตาล)
น้ำ (H2O) โมเลกุล แยกและบริจาคอิเล็กตรอนให้กับโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ เนื่องจากพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นพันธะเคมีของกลูโคส (น้ำตาล) ระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง
สมการการสังเคราะห์ด้วยแสง
สูตรสำหรับกลูโคสคือน้ำ 6 โมเลกุล (H2O) บวกกับคาร์บอนไดออกไซด์หกโมเลกุล (CO2) บวกกับแสงแดด โฟตอนในคลื่นแสงเริ่มต้นปฏิกิริยาเคมีในเซลล์ที่ทำลายพันธะของน้ำและโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ และจัดโครงสร้างใหม่ของสารตั้งต้นเหล่านี้เป็นกลูโคสและออกซิเจน ซึ่งเป็นผลพลอยได้
สูตรสำหรับ การสังเคราะห์แสง มักแสดงเป็นสมการ:
6H2O + 6CO2 + แสงแดด → C6โฮ12อู๋6 + 6O2
ต้นตอของการสังเคราะห์ด้วยแสง Early
เกือบ 3.5 พันล้านปีก่อน ไซยาโนแบคทีเรียเปลี่ยนโลกด้วยพลังสังเคราะห์แสงเพื่อเปลี่ยนพลังงานแสงและสารอนินทรีย์ให้เป็นพลังงานเคมีสำหรับอาหาร ตามที่ นิตยสาร Quanta
แม้ว่ารายละเอียดจะยังคงอยู่ระหว่างการศึกษาและถกเถียงกัน แต่การปรับตัวของศูนย์สังเคราะห์แสงในรูปแบบชีวิตในวัยเด็ก เช่น พืชเซลล์เดียวและสาหร่ายดูเหมือนจะมีวิวัฒนาการอย่างก้าวกระโดด
ทำไมการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงสำคัญ?
การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับชีวิตและความยั่งยืนในระบบนิเวศที่สมดุล สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงอยู่ที่ด้านล่างของ ใยอาหารซึ่งหมายความว่าพวกมันผลิตพลังงานอาหารโดยตรงหรือโดยอ้อมสำหรับสัตว์กินพืช สัตว์กินพืช ผู้บริโภคระดับทุติยภูมิและตติยภูมิ และผู้ล่ายอด เมื่อโมเลกุลของน้ำแตกตัวระหว่างปฏิกิริยาสังเคราะห์แสง โมเลกุลของออกซิเจนจะก่อตัวและปล่อยสู่น้ำและอากาศ
หากไม่มีออกซิเจน ชีวิตก็คงไม่มีอยู่เหมือนในทุกวันนี้
นอกจากนี้ การสังเคราะห์ด้วยแสงยังมีบทบาทสำคัญในการจมคาร์บอนไดออกไซด์ กระบวนการเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นคาร์โบไฮเดรตเรียกว่าการตรึงคาร์บอน เมื่อสิ่งมีชีวิตที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลักตาย ซากที่ฝังไว้อาจถูกบีบอัด และเมื่อเวลาผ่านไป ให้เปลี่ยนเป็น เชื้อเพลิงฟอสซิล.
ความต้องการน้ำของพืช
น้ำช่วยขนส่งอาหารและสารอาหารภายในเซลล์และระหว่างเนื้อเยื่อเพื่อให้อาหารแก่ทุกส่วนของพืชที่มีชีวิต ใหญ่ แวคิวโอล ภายในเซลล์ประกอบด้วยน้ำที่ช่วยเสริมความแข็งแรงของก้าน เสริมสร้างผนังเซลล์ และอำนวยความสะดวกในการออสโมซิสในใบ
เซลล์ที่ไม่แตกต่างกันในเนื้อเยื่อไม่สามารถเชี่ยวชาญด้านใบ ดอก หรือลำต้นได้อย่างเหมาะสม หากเซลล์ในเนื้อเยื่อขาดน้ำอย่างรุนแรง ลำต้นและใบร่วงหล่นเมื่อไม่ต้องการน้ำ และการสังเคราะห์แสงจะช้าลง
พืชและน้ำ: โครงงานวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้อง
นักเรียนที่สนใจเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับพืชและความต้องการน้ำสามารถเพลิดเพลินกับการทดลองเมล็ดถั่วงอก ถั่วลิมาและถั่วโพลเติบโตอย่างรวดเร็วซึ่งเหมาะสำหรับการให้อาหาร โครงงานวิทยาศาสตร์พืช หรือการสาธิตในห้องเรียน ครูสามารถเพาะเมล็ดได้ประมาณหนึ่งสัปดาห์ก่อนที่นักเรียนจะเริ่มทำการทดลองเพื่อพิจารณาว่าปัจจัยแวดล้อมใด เช่น น้ำที่เพียงพอ มีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตของพืช
ตัวอย่างเช่น ชั้นเรียนวิทยาศาสตร์สามารถเติบโตต่อไป รดน้ำ และวัดถั่วงอกห้าต้นขึ้นไปข้างหน้าต่างเป็นเวลาสองสัปดาห์หรือนานกว่านั้น เพื่อวัตถุประสงค์ในการเปรียบเทียบ พวกเขาสามารถแนะนำตัวแปรในกลุ่มทดลองของถั่วงอกและพัฒนาสมมติฐาน ขอแนะนำให้ใช้กลุ่มทดลองที่มีพืชห้าต้นขึ้นไปสำหรับขนาดตัวอย่างที่ใหญ่กว่า
ตัวอย่างเช่น:
- กลุ่มทดลองที่ 1: ระงับน้ำเพื่อดูว่าถั่วงอกได้รับผลกระทบจากภาวะขาดน้ำได้เร็วเพียงใด
- กลุ่มทดลอง 2: วางถุงกระดาษไว้บนถั่วงอกเพื่อดูว่าแสงน้อยสามารถส่งผลต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงและการผลิตคลอโรฟิลล์ได้อย่างไร
- กลุ่มทดลอง 3: ห่อถุงพลาสติกแซนวิชรอบถั่วงอกเพื่อศึกษาผลกระทบของการแลกเปลี่ยนก๊าซที่กระจัดกระจาย
- กลุ่มทดลอง 4: ใส่ถั่วงอกในตู้เย็นทุกคืนเพื่อดูว่าอุณหภูมิที่เย็นกว่าอาจส่งผลต่อการเจริญเติบโตอย่างไร