Le piante sono produttori. Invece di consumare cibo per ottenere energia, ne fanno una propria. Durante il processo di fotosintesi, le piante assorbono energia dalla luce solare e la convertono in energia chimica immagazzinata in carboidrati. La fotosintesi coinvolge le stesse molecole e reazioni chimiche nelle piante terrestri e nelle piante acquatiche. Le piante galleggianti fotosintetizzano in modo molto simile alle piante che crescono sulla terra. Tuttavia, il processo rappresenta una sfida maggiore per le piante acquatiche se sono completamente sommerse sotto la superficie dell'acqua.
Nozioni di base sulla fotosintesi
Le foglie sono il sito principale della fotosintesi. Le foglie contengono cloroplasti, che sono gli organelli nelle cellule vegetali in cui si verifica la fotosintesi. I cloroplasti contengono molecole di clorofilla che assorbono la luce visibile, principalmente nelle lunghezze d'onda rosse e blu. Solo poche molecole di clorofilla assorbono le lunghezze d'onda verdi. Di conseguenza, le piante appaiono verdi perché riflettono più luce verde di quanto assorbano.
Le piante usano lo zucchero prodotto durante la fotosintesi per alimentare la crescita, lo sviluppo, la riproduzione e la riparazione. Gli zuccheri semplici prodotti nella fotosintesi si legano a amidi più complessi come la cellulosa che forniscono struttura alle piante. Oltre a fornire una fonte di cibo per animali e altri consumatori, la fotosintesi rimuove anche l'anidride carbonica dall'ambiente e riempie di ossigeno.
Fasi di fotosintesi
Le due fasi della fotosintesi sono le reazioni dipendenti dalla luce e indipendenti dalla luce . Le reazioni dipendenti dalla luce comportano l'assorbimento della luce solare e la scomposizione delle molecole d'acqua in gas ossigeno, ioni idrogeno ed elettroni. L'obiettivo di questa fase è catturare l'energia della luce e trasferirla agli elettroni per produrre molecole energizzate come l'ATP. L'ossigeno è un prodotto di scarto di questo stadio della fotosintesi.
Il secondo stadio della fotosintesi, noto anche come ciclo di Calvin, utilizza le molecole energizzate create nel primo stadio per dividere le molecole di biossido di carbonio prelevate dall'ambiente della pianta . La scomposizione dell'anidride carbonica e delle molecole d'acqua nella cellula provoca la formazione di molecole di zucchero. In particolare, sei molecole di anidride carbonica e sei molecole di acqua producono una molecola di glucosio, con sei molecole di ossigeno emesse come sottoprodotto.
Piante galleggianti
Le piante acquatiche possono assorbire anidride carbonica da l'aria o l'acqua, a seconda che le loro foglie galleggino o siano sott'acqua. Le foglie delle piante galleggianti, come il loto e le ninfee, ricevono la luce solare diretta. Questi tipi di piante acquatiche non richiedono adattamenti speciali per eseguire la fotosintesi. Possono assorbire anidride carbonica dall'aria e rilasciare ossigeno nell'aria. Le superfici esposte delle foglie hanno una cuticola cerosa per mitigare la perdita di acqua nell'atmosfera, come le piante terrestri.
Come ottenere anidride carbonica
Le piante sommerse, come corno e erbe marine, usano strategie specifiche per soddisfare le sfide per condurre la fotosintesi sott'acqua. Gas come l'anidride carbonica si diffondono molto più lentamente nell'acqua che nell'aria. Le piante completamente sommerse hanno maggiori difficoltà a ottenere l'anidride carbonica di cui hanno bisogno. Per aiutare a migliorare questo problema, le foglie sottomarine non hanno un rivestimento ceroso perché l'anidride carbonica è più facile da assorbire senza questo strato. Le foglie più piccole possono assorbire più facilmente l'anidride carbonica dall'acqua, quindi le foglie sommerse massimizzano il loro rapporto superficie-volume. Alcune specie completano il loro apporto di anidride carbonica estendendo alcune foglie in superficie per assorbire l'anidride carbonica dall'aria.
Luce solare assorbente
È difficile trovare una luce solare adeguata anche per le specie di piante sommerse. La quantità di energia luminosa assorbita da una pianta subacquea è inferiore all'energia disponibile per le piante terrestri. Le particelle nell'acqua come limo, minerali, rifiuti animali e altri detriti organici riducono la quantità di luce che entra nell'acqua. I cloroplasti in queste piante sono spesso situati sulla superficie della foglia per massimizzare l'esposizione alla luce. All'aumentare della profondità sotto la superficie, diminuisce la quantità di luce solare disponibile per le piante acquatiche. Alcune specie di piante hanno adattamenti anatomici, cellulari o biochimici che consentono loro di eseguire con successo la fotosintesi in acque profonde o torbide nonostante la ridotta disponibilità di luce solare.
Altri produttori acquatici
Molti organismi diversi dalle piante svolgono ruolo del produttore negli ecosistemi acquatici. Alcune forme di batteri, alghe e altri protisti eseguono la fotosintesi. Colonie di alghe unicellulari lavorano insieme per formare il fuco delle macroalga, comunemente noto come alghe.
