Precis som människor och djur behöver växter energi för att överleva och frodas, och de gör sin föda själva via en process som kallas fotosyntes, som bara sker i närvaro av ljus. Denna process sker i växtens livsmedelsproducerande kloroplaster, som innehåller pigmentet klorofyll som finns i alla gröna växter.
Växter utför denna process med hjälp av ljusenergi och kol för att skapa näringsmaterial åt sig själva. Som en biprodukt skapar de också syre som en biprodukt. Detta är oerhört viktigt för ekosystemet av autotrofer (växter och självförsörjande organismer) och heterotrofer (djur, människor och andra organismer som inte kan skapa sin egen mat).
TL;DR (för lång; läste inte)
Växter behöver ljus för att fotosyntetisera, men det behöver inte nödvändigtvis vara solljus. Om rätt typ av artificiellt ljus används kan fotosyntes ske på natten med ljus som innehåller blå och röda våglängder.
Processen för fotosyntes
Växter tar in vatten genom sina rötter, koldioxid från luften med hjälp av stomata och energi från solljus, och en kemisk process som involverar alla tre gör det möjligt för dem att utföra fotosyntes för att göra glukos och syre. Glukos (en typ av kolhydrat) färdas runt växten som lösliga sockerarter och bildar cellulosa för cellväggar och proteiner för tillväxt och reparation. Växter använder syre under fotosyntesen för att frigöra koldioxid i luften genom gasutbyte, vilket är känt som andning. År 1779 främjade den holländska biologen och kemisten Jan Ingenhousz tidigare forskares arbete genom att tillhandahålla tre saker: växter behöver ljus för att fotosyntetisera, bara de gröna delarna av växten utför fotosyntes och miljöfördelarna med andning uppväger skadorna.
Produkterna från fotosyntesen är otroligt viktiga för växterna själva och organismerna runt deras ekosystem. Fotosyntes sker faktiskt i flera steg (alla involverar organeller i växtcellen som kloroplasten). De nyckelkomponenter som är viktiga för att diskutera nattlig fotosyntes är de ljusberoende och ljusoberoende reaktionerna. Fotosyntetiska organismer behöver ljus för att driva sin många användning av energi när de producerar socker och syre, men efter att de framgångsrikt absorberar ljuset och omvandlar det till andra interna energikällor (som ATP och NADPH som transporterar energi mellan processer), kommer resten av de kemiska reaktionerna. är faktiskt helt oberoende av ljus – dessa kallas mörka reaktioner.
Tips
Energitransporten i växter och celler sker med överföring av elektroner. NADPH är en vital elektrondonator som hjälper till att driva många av de viktigaste funktionerna för energiproduktion och energianvändning.
Vi vill titta på denna första del av processen, så kallade ljusberoende reaktioner. Dessa reaktioner använder direkt energin från synligt ljus för att skapa kemisk energi för att omvandla CO2 till glukos och syre. Efter detta kan vi titta på de ljusoberoende reaktionerna även kända som Calvin-cykeln. Efter att växten har fått i sig tillräckligt med koldioxid, energi och vatten kan den börja processen med att fixera kolet, reducera det och sedan omvandla det till glukos och syre för användning i cellandning.
Växter och andning
Växtandning använder syre för att producera energi och avge koldioxid som en avfallsprodukt, vilket gör det till motsatsen till fotosyntes, som använder koldioxid och producerar syre. Andning är avgörande för planetens hälsa, eftersom människor, djur och alla andra andande organismer behöver processen med växtfotosyntes och andning för att överleva. Växter andas hela tiden, oavsett om det är mörkt eller ljust, eftersom deras celler behöver energi för att överleva. Men de kan bara fotosyntetisera när de har ljus.
Cellulär andning driver den faktiska livscykeln och tillväxten av växten efter att de har avslutat med elementen av kolfixering och fotosyntes. Denna cellulära andning driver växttillväxt, och den använder en annan organell som kallas mitokondrierna för att omvandla glukos och syre till energi.
Flera element kan påverka fotosynteshastigheten: koldioxidkoncentration, temperatur och ljusintensitet. Om det inte finns tillräckligt med koldioxid kan en växt inte fotosyntetisera, även om den har mycket ljus. Om det är för kallt kommer fotosynteshastigheten att sjunka. Om det är för varmt kommer växter inte att kunna fotosyntetisera.
Om en växt inte har tillräckligt med ljus kan den inte fotosyntetisera särskilt snabbt, även om den har tillräckligt med vatten och koldioxid. Hur effektivt ett artificiellt ljus är för att låta en växt fotosyntetisera på natten beror på dess våglängder.
Vissa artificiella ljuskällor består av många våglängder som inte är användbara för växter, som grönt och gult, vilket betyder mycket av ljus går till spillo. Dessa ljuskällor kan fortfarande främja fotosyntes, men ljus som innehåller fler röda och blå våglängder är effektivare eftersom dessa våglängder är de huvudsakliga som används av växter.
Det kan vara lätt att sedan dra en negativ korrelation mellan långvarig brist på ljus och växtens hälsa . Men många växtarter är beroende av dag-natt-cykeln för att leva hållbart. Detta är perfekt demonstrerat med många typer av kaktusar som ofta finns i varma och torra klimat; kaktusar har gjort många nödvändiga anpassningar för att fortsätta överleva i de torra och torra klimat som är så vanliga runt om i världen.
Växter kräver vatten för att slutföra fotosyntesprocessen, men i torrt klimat kan det vara svårt för att behålla fukt på grund av de intensiva effekterna av avdunstning. För att lösa detta kommer en kaktus bara att öppna sina stomata (för att absorbera CO2 och syre) på natten för att förhindra ytterligare transpiration från deras blad vilket kan orsaka allvarlig vattenförlust.
