Planten zijn producenten. In plaats van voedsel te consumeren om energie te krijgen, maken ze er hun eigen. Tijdens het proces van fotosynthese nemen planten energie op uit zonlicht en zetten dit om in chemische energie die is opgeslagen in koolhydraten. Fotosynthese omvat dezelfde moleculen en chemische reacties in landplanten en waterplanten. Drijvende planten fotosynthetiseren net als planten die op het land groeien. Het proces biedt echter meer uitdaging voor waterplanten als ze volledig onder het wateroppervlak zijn ondergedompeld.

Fotosynthesebasis

Bladeren zijn de belangrijkste plaats voor fotosynthese. Bladeren bevatten chloroplasten, de organellen in plantencellen waar fotosynthese plaatsvindt. Chloroplasten bevatten chlorofylmoleculen die zichtbaar licht absorberen, voornamelijk in rode en blauwe golflengten. Slechts een paar moleculen chlorofyl absorberen groene golflengten. Hierdoor lijken planten groen omdat ze meer groen licht reflecteren dan ze absorberen.

Planten gebruiken de suiker gemaakt tijdens fotosynthese voor brandstofgroei, ontwikkeling, reproductie en reparatie. De eenvoudige suikers geproduceerd in fotosynthese binden aan van complexere zetmelen zoals cellulose die structuur aan planten geven. Naast het leveren van een voedselbron voor dieren en andere consumenten, verwijdert fotosynthese ook koolstofdioxide uit de omgeving en vult zuurstof aan.

Fasen van fotosynthese

De twee fasen van de fotosynthese zijn afhankelijk van het licht en lichte onafhankelijke reacties. Lichtafhankelijke reacties omvatten de absorptie van zonlicht en de afbraak van watermoleculen in zuurstofgas, waterstofionen en elektronen. Het doel van deze fase is om lichtenergie te vangen en deze over te brengen naar de elektronen om energetische moleculen zoals ATP te maken. Zuurstof is een afvalproduct van deze fase van fotosynthese.

De tweede fase van fotosynthese, ook bekend als de Calvin-cyclus, maakt gebruik van de geactiveerde moleculen die in de eerste fase zijn gemaakt om koolstofdioxidemoleculen te splitsen die zijn opgenomen in de omgeving van de plant. . De afbraak van koolstofdioxide en watermoleculen in de cel resulteert in de vorming van suikermoleculen. Specifiek leveren zes moleculen koolstofdioxide en zes moleculen water één molecuul glucose op, waarbij zes moleculen zuurstof worden afgegeven als bijproduct.

Drijvende planten

Waterplanten kunnen overwegen koolstofdioxide uit de lucht of het water, afhankelijk van of hun bladeren drijven of onder water staan. De bladeren van drijvende planten, zoals lotus en waterlelies, krijgen direct zonlicht. Deze soorten waterplanten vereisen geen speciale aanpassingen om fotosynthese uit te voeren. Ze kunnen koolstofdioxide uit de lucht opnemen en zuurstof in de lucht afgeven. De blootgestelde oppervlakken van de bladeren hebben een wasachtige cuticula om waterverlies aan de atmosfeer te verminderen, zoals terrestrische planten.

Koolstofdioxide kopen

Ondergedompelde planten, zoals hoornkruid en zeegrassen, gebruiken specifieke strategieën om de uitdagingen van het uitvoeren van fotosynthese onder water het hoofd te bieden. Gassen zoals koolstofdioxide diffunderen veel trager in water dan in lucht. Planten die volledig ondergedompeld zijn, hebben grotere moeite om de kooldioxide te krijgen die ze nodig hebben. Om dit probleem te verhelpen, missen onderwaterbladeren een wasachtige coating omdat kooldioxide gemakkelijker zonder deze laag kan worden opgenomen. Kleinere bladeren kunnen gemakkelijker koolstofdioxide uit het water opnemen, dus ondergedompelde bladeren maximaliseren hun oppervlakte- tot volumeverhouding. Sommige soorten vullen hun kooldioxide-inname aan door een paar bladeren naar de oppervlakte te laten om kooldioxide uit de lucht te absorberen.

Absorberen van zonlicht

Voldoende zonlicht is ook moeilijk te krijgen voor ondergedoken plantensoorten. De hoeveelheid lichtenergie die wordt geabsorbeerd door een onderwaterplant is minder dan de energie die beschikbaar is voor landplanten. Deeltjes in water zoals slib, mineralen, dierlijke afvalstoffen en ander organisch afval verminderen de hoeveelheid licht die het water binnenkomt. Chloroplasten in deze planten bevinden zich vaak op het oppervlak van het blad om de blootstelling aan licht te maximaliseren. Naarmate de diepte onder het oppervlak toeneemt, neemt de hoeveelheid zonlicht beschikbaar voor waterplanten af. Sommige plantensoorten hebben anatomische, cellulaire of biochemische aanpassingen waarmee ze de fotosynthese met succes in diep of troebel water kunnen uitvoeren, ondanks de verminderde beschikbaarheid van zonlicht.

Andere aquatische producenten

Veel andere organismen dan planten de rol van producent in aquatische ecosystemen vervullen. Sommige vormen van bacteriën en algen en andere protisten voeren fotosynthese uit. Kolonies van eencellige algen werken samen om de macroalga-kelp te vormen, algemeen bekend als zeewier.