Περιεχόμενο
- Εξίσωση φωτοσύνθεσης
- Πρώτες ρίζες της φωτοσύνθεσης
- Γιατί είναι σημαντική η φωτοσύνθεση;
- Απαιτήσεις Νερού των Φυτών
- Φυτά και Νερό: Σχετικά Επιστημονικά Έργα
Η φωτοσύνθεση είναι μια θαυμάσια και ταυτόχρονα απλή χημική αντίδραση που συμβαίνει όταν τα φυτά χρησιμοποιούν το φως του ήλιου, το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα για να φτιάξουν ενεργειακά μόρια τροφίμων. Τα φυτά τραβούν νερό από τις ρίζες τους και απορροφούν μόρια ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα για να συγκεντρώσουν τα απαραίτητα συστατικά για τη σύνθεση γλυκόζης (ζάχαρης).
Νερό (Η2O), τα μόρια διαιρούνται και δίνουν ηλεκτρόνια σε μόρια διοξειδίου του άνθρακα, καθώς η φωτεινή ενέργεια από τον ήλιο μετατρέπεται στους χημικούς δεσμούς της γλυκόζης (ζάχαρης) κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης.
Εξίσωση φωτοσύνθεσης
Η συνταγή για τη γλυκόζη είναι έξι μόρια νερού (Η2Ο) συν έξι μόρια διοξειδίου του άνθρακα (CO2) συν την έκθεση στο ηλιακό φως. Τα φωτόνια σε φωτεινά κύματα ξεκινούν μια χημική αντίδραση στο κύτταρο που διασπά τους δεσμούς νερού και μορίων διοξειδίου του άνθρακα και αναδιοργανώνει αυτά τα αντιδραστήρια σε γλυκόζη και οξυγόνο - ένα παραπροϊόν.
Ο τύπος για τη φωτοσύνθεση εκφράζεται συνήθως ως εξίσωση:
6Η2O + 6CO2 + ηλιακό φως → C6H12Ο6 + 6Ο2
Πρώτες ρίζες της φωτοσύνθεσης
Σχεδόν 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, τα κυανοβακτήρια άλλαξαν την πορεία του κόσμου με τη φωτοσυνθετική τους δύναμη να μετατρέψουν την φωτεινή ενέργεια και τις ανόργανες ουσίες σε χημική ενέργεια για φαγητό. Σύμφωνα με Quanta Magazine, οι αρχαίοι μικροοργανισμοί δημιούργησαν τις πλανητικές συνθήκες που δημιούργησαν έναν καταρράκτη ποικίλων φυτών με κοινή ικανότητα φωτοσύνθεσης και απελευθέρωσης οξυγόνου.
Παρόλο που οι λεπτομέρειες εξακολουθούν να μελετώνται και να συζητούνται, η προσαρμογή των φωτοσυνθετικών κέντρων σε μορφές πρώιμης ζωής, όπως τα μονοκύτταρα φυτά και τα φύκια, φαίνεται να έχει ξεκινήσει την εξέλιξη.
Γιατί είναι σημαντική η φωτοσύνθεση;
Η φωτοσύνθεση είναι απαραίτητη για τη ζωή και τη βιωσιμότητα σε ένα ισορροπημένο οικοσύστημα. Οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί βρίσκονται στο κατώτατο σημείο του ιστού των τροφίμων, πράγμα που σημαίνει ότι παράγουν άμεσα ή έμμεσα τροφή για τα φυτοφάγα, τα παμφάγα, τους δευτερογενείς και τους τριτογενείς καταναλωτές και τους αρπακτικούς κορυφαίους. Όταν τα μόρια του νερού διασπώνται κατά τη διάρκεια της φωτοσυνθετικής αντίδρασης, σχηματίζονται μόρια οξυγόνου και απελευθερώνονται στο νερό και στον αέρα.
Χωρίς οξυγόνο, η ζωή δεν θα υπήρχε όπως συμβαίνει σήμερα.
Περαιτέρω, η φωτοσύνθεση παίζει ζωτικό ρόλο στη βύθιση του διοξειδίου του άνθρακα. Η διαδικασία μετατροπής του διοξειδίου του άνθρακα σε υδατάνθρακες ονομάζεται σταθεροποίηση άνθρακα. Όταν οι ζωντανοί οργανισμοί με βάση τον άνθρακα πεθαίνουν, τα θαμμένα υπολείμματα τους μπορούν να συμπιεστούν και με την πάροδο του χρόνου να στραφούν στα ορυκτά καύσιμα.
Απαιτήσεις Νερού των Φυτών
Το νερό βοηθά στη μεταφορά τροφών και θρεπτικών ουσιών μέσα στα κύτταρα και μεταξύ των ιστών για την παροχή τροφής σε όλα τα μέρη ενός ζωντανού φυτού. Τα μεγάλα κενοτόπια μέσα στα κύτταρα περιέχουν νερό που ενισχύει το στέλεχος, ενισχύει το κυτταρικό τοίχωμα και διευκολύνει την όσμωση στα φύλλα.
Τα μη διαφοροποιημένα κύτταρα στο μερίστεμ δεν θα μπορούσαν να ειδικευτούν κατάλληλα σε φύλλα, άνθη ή μίσχους αν τα κύτταρα στον ιστό ήταν άσχημα αφυδατωμένα. Τα στελέχη και τα φύλλα καταρρέουν όταν οι ανάγκες σε νερό δεν είναι ικανοποιημένες και η φωτοσύνθεση επιβραδύνεται.
Φυτά και Νερό: Σχετικά Επιστημονικά Έργα
Οι σπουδαστές που ενδιαφέρονται να μάθουν περισσότερα για τα φυτά και τις απαιτήσεις νερού μπορούν να απολαύσουν πειραματισμούς με σπόρους φασολιών. Τα φασόλια και τα πολικά φασόλια αναπτύσσονται γρήγορα, γεγονός που τα καθιστά κατάλληλα για ένα σχέδιο επιστήμης των φυτών ή μια επίδειξη στην τάξη. Οι δάσκαλοι μπορούν να φυτέψουν τους σπόρους περίπου μία εβδομάδα πριν οι μαθητές αρχίσουν να πειραματίζονται για να καθορίσουν ποιοι περιβαλλοντικοί παράγοντες, όπως το επαρκές νερό, επηρεάζουν την ανάπτυξη των φυτών.
Για παράδειγμα, μια τάξη επιστήμης θα μπορούσε να συνεχίσει να καλλιεργεί, πότισμα και μέτρηση πέντε ή περισσότερα βλαστάρια φασολιών δίπλα σε ένα παράθυρο για δύο εβδομάδες ή και περισσότερο. Για λόγους σύγκρισης, θα μπορούσαν να εισάγουν μεταβλητές σε πειραματικές ομάδες βλαστών και να αναπτύξουν μια υπόθεση. Πειραματικές ομάδες πέντε ή περισσότερων φυτών συνιστώνται για ένα μεγαλύτερο μέγεθος δείγματος.
Για παράδειγμα: