Фотосинтез у водних рослинах

Рослини - виробники. Замість того, щоб споживати їжу, щоб отримати енергію, вони роблять власну. У процесі фотосинтезу рослини беруть енергію сонячного світла і перетворюють її в хімічну енергію, що зберігається у вуглеводах. Фотосинтез передбачає однакові молекули та хімічні реакції у наземних та водних рослин. Плаваючі рослини фотосинтезують так само, як рослини, що ростуть на суші. Однак процес представляє більшу проблему для водних рослин, якщо вони повністю занурені під поверхню води.

Листя є головним місцем для фотосинтезу. Листя містять хлоропласти, які є органелами в рослинних клітинах, де відбувається фотосинтез. Хлоропласти містять молекули хлорофілу, які поглинають видиме світло, переважно на червоній та синій довжинах хвиль. Лише кілька молекул хлорофілу поглинають зелені довжини хвиль. В результаті рослини здаються зеленими, оскільки вони відбивають більше зеленого світла, ніж поглинають.

Рослини використовують цукор, отриманий під час фотосинтезу, для росту палива, розвитку, розмноження та відновлення. Прості цукри, що утворюються в процесі фотосинтезу, зв’язуються з більш складними крохмалями, такими як целюлоза, які забезпечують структуру рослин. На додаток до забезпечення джерелом їжі для тварин та інших споживачів, фотосинтез також виводить вуглекислий газ із навколишнього середовища та поповнює кисень.

Дві стадії фотосинтезу - це світлозалежні та незалежні від світла реакції. Світлозалежні реакції включають поглинання сонячного світла та розпад молекул води на газ кисню, іони водню та електрони. Метою цього етапу є захоплення світлової енергії та передача її електронам для утворення енергетичних молекул, таких як АТФ. Кисень - продукт відходів цієї стадії фотосинтезу.

Друга стадія фотосинтезу, також відома як цикл Кальвіна, використовує енергетичні молекули, створені на першій стадії, для розщеплення молекул вуглекислого газу, взятих із середовища рослини. Розпад молекул вуглекислого газу та води в клітині призводить до утворення молекул цукру. Зокрема, шість молекул вуглекислого газу та шість молекул води дають одну молекулу глюкози, при цьому шість молекул кисню виділяються як побічний продукт.

Водні рослини можуть приймати вуглекислий газ з повітря або води, залежно від того, чи плаває їх листя під водою. На листя плаваючих рослин, таких як лотос і водяні лілії, потрапляють прямі сонячні промені. Ці типи водних рослин не потребують спеціальних пристосувань для здійснення фотосинтезу. Вони можуть приймати вуглекислий газ з повітря і виділяти кисень у повітря. Відкриті поверхні листя мають воскову кутикулу, щоб зменшити втрати води в атмосферу, як наземні рослини.

Занурені рослини, такі як рогорог та морська трава, використовують конкретні стратегії для вирішення проблем проведення фотосинтезу під водою. Такі гази, як вуглекислий газ, дифузуються набагато повільніше у воді, ніж у повітрі. Рослини, повністю занурені в воду, мають більші труднощі з отриманням необхідного їм вуглекислого газу. Щоб полегшити цю проблему, підводним листям не вистачає воскоподібного покриття, оскільки вуглекислий газ легше поглинається без цього шару. Менші листки можуть легше поглинати вуглекислий газ із води, тому занурене листя максимізує відношення їх поверхні до об’єму. Деякі види поповнюють споживання вуглекислого газу, поширюючи кілька листків на поверхню, щоб поглинати вуглекислий газ із повітря.

Також достатньо сонячного світла для занурених видів рослин. Кількість світлової енергії, що поглинається підводною рослиною, менше енергії, доступної наземним рослинам. Частинки у воді, такі як мул, мінерали, відходи тварин та інші органічні сміття, зменшують кількість світла, що потрапляє у воду. Хлоропласти в цих рослинах часто розташовуються на поверхні листка, щоб максимізувати вплив світла. Зі збільшенням глибини під поверхнею кількість сонячного світла, доступного для водних рослин, зменшується. Деякі види рослин мають анатомічні, клітинні або біохімічні пристосування, що дозволяє їм успішно здійснювати фотосинтез у глибокій або каламутній воді, незважаючи на зменшення доступності сонячного світла.

Багато організмів, крім рослин, виконують роль продуцента у водних екосистемах. Деякі форми бактерій, а також водорості та інші протисти проводять фотосинтез. Колонії одноклітинних водоростей спільно утворюють макроводорості водорості, широко відомі як морські водорості.