Η παραγωγή θρεπτικών ουσιών στα φυτά – Η φωτοσύνθεση 🌱
Γιατί όλοι οι οργανισμοί χρειάζονται τροφή 🍎
Τα κύτταρα, και επομένως και οι οργανισμοί, δομούνται από μόρια, δηλαδή από χημικές ουσίες, απλές ή σύνθετες. Για να διατηρείται η δομή του κυττάρου, άρα και ολόκληρου του οργανισμού, και για να πραγματοποιούνται οι διάφορες λειτουργίες του, απαιτείται ενέργεια. Την ενέργεια αυτή ο οργανισμός την εξασφαλίζει από τη διάσπαση χημικών ουσιών.
Τις χημικές ουσίες που τους είναι απαραίτητες οι οργανισμοί τις προμηθεύονται από την τροφή τους και τις χρησιμοποιούν για τέσσερις λόγους:
| Χρήση της τροφής | Τι πετυχαίνει ο οργανισμός |
|---|---|
| Ενέργεια | Καλύπτει τις λειτουργίες του, π.χ. την κίνηση |
| Ανάπτυξη | Φτιάχνει νέα κύτταρα από τις ουσίες της τροφής |
| Διάφορες διαδικασίες | Βοηθούν ουσίες όπως οι βιταμίνες |
| Επιδιόρθωση | Διορθώνει φθορές των κυττάρων από τον χρόνο ή από τραυματισμούς |
Όπως το αυτοκίνητο δε λειτουργεί χωρίς καύσιμο, έτσι και οι οργανισμοί δε λειτουργούν χωρίς τροφή.
Αυτότροφοι και ετερότροφοι οργανισμοί 🌿🐾
Οι οργανισμοί χωρίζονται σε δύο μεγάλες ομάδες, ανάλογα με το πώς εξασφαλίζουν τις χημικές ουσίες που χρειάζονται.
Οι παραγωγοί ή αυτότροφοι οργανισμοί, όπως τα φυτά, προμηθεύονται από το περιβάλλον απλές χημικές ουσίες: νερό, διοξείδιο του άνθρακα και διάφορα άλατα. Έπειτα, με τη βοήθεια της ηλιακής ακτινοβολίας, συνθέτουν από αυτές πιο πολύπλοκες ουσίες. Η διαδικασία αυτή είναι η φωτοσύνθεση.
Οι υπόλοιποι οργανισμοί προμηθεύονται τις χημικές ουσίες που τους είναι απαραίτητες τρώγοντας άλλους οργανισμούς ή ουσίες τους. Γι' αυτό ονομάζονται ετερότροφοι. Χωρίζονται σε δύο κατηγορίες:
- Καταναλωτές: ετερότροφοι οργανισμοί, όπως τα ζώα, που τρέφονται με άλλους οργανισμούς. Μπορεί να τρέφονται με φυτά ή με άλλα ζώα.
- Αποικοδομητές: οργανισμοί που τρέφονται με ουσίες νεκρών οργανισμών ή τμημάτων τους, π.χ. πεσμένων φύλλων. Τέτοιοι είναι τα βακτήρια, οι μύκητες και τα πρωτόζωα.
Πολλοί μαθητές νομίζουν ότι «καταναλωτής» είναι μόνο το ζώο που τρώει άλλα ζώα. Καταναλωτής είναι κάθε οργανισμός που τρέφεται με άλλους οργανισμούς — και το ελάφι που τρώει χορτάρι είναι καταναλωτής. Επίσης, όλοι οι αποικοδομητές είναι ετερότροφοι, δεν αποτελούν τρίτη ξεχωριστή κατηγορία δίπλα στους αυτότροφους και τους ετερότροφους.
Οι αποικοδομητές διασπούν τις πολύπλοκες ουσίες των νεκρών οργανισμών σε απλούστερες. Όσες ουσίες δεν τους χρειάζονται τις αποβάλλουν στο περιβάλλον, απ' όπου θα τις επαναπροσλάβουν τα φυτά. Έτσι εξασφαλίζεται η ανακύκλωση της ύλης στο περιβάλλον.
Πέψη και μεταβολισμός 🍽️
Από τη στιγμή που η τροφή προσλαμβάνεται από τους ετερότροφους οργανισμούς, οι πολύπλοκες χημικές ουσίες που την αποτελούν υφίστανται διαδοχικές διασπάσεις. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται πέψη.
Στη συνέχεια, οι απλούστερες πλέον ουσίες απορροφώνται από τον οργανισμό και χρησιμοποιούνται, ανάλογα με τις ανάγκες του, για τη σύνθεση άλλων ουσιών. Το σύνολο των διαδικασιών διάσπασης και σύνθεσης ονομάζεται μεταβολισμός και πραγματοποιείται με τη βοήθεια ειδικών ουσιών, των ενζύμων.
Πώς γίνεται η φωτοσύνθεση ☀️
Οι αυτότροφοι οργανισμοί, όπως τα φυτά, παράγουν μόνοι τους την τροφή τους με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Για να το κάνουν αυτό:
- Προσλαμβάνουν διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα.
- Απορροφούν με τις ρίζες τους νερό και άλλες απλές θρεπτικές ουσίες διαλυμένες σε αυτό.
Οι ουσίες αυτές συγκεντρώνονται στους χλωροπλάστες και, με τη βοήθεια της ηλιακής ενέργειας, παράγονται σύνθετες χημικές ουσίες.
Οι χλωροπλάστες περιέχουν μια χρωστική ουσία, τη χλωροφύλλη. Αυτή δεσμεύει την ηλιακή ακτινοβολία, και σε αυτήν οφείλεται το πράσινο χρώμα των φυτών.
Το πράσινο χρώμα των φύλλων δεν είναι διακοσμητικό: είναι το χρώμα της χλωροφύλλης, δηλαδή της ουσίας που «πιάνει» το ηλιακό φως. Χωρίς αυτή τη χρωστική δεν θα υπήρχε φωτοσύνθεση — και επομένως ούτε τροφή για κανέναν οργανισμό της Γης.
Τα προϊόντα της φωτοσύνθεσης
Τα προϊόντα της φωτοσύνθεσης είναι η γλυκόζη και το οξυγόνο. Το οξυγόνο απελευθερώνεται στον αέρα.
Με τη φωτοσύνθεση εγκλωβίζεται ενέργεια στο μόριο της γλυκόζης. Στη συνέχεια, η γλυκόζη μεταφέρεται σε όλα τα μέρη του φυτού και χρησιμοποιείται κυρίως:
- για τη σύνθεση άλλων, απαραίτητων για το φυτό, ουσιών
- για την απελευθέρωση ενέργειας, που είναι απαραίτητη για τις διάφορες λειτουργίες του φυτού.
| Τι μπαίνει | Τι βγαίνει | |
|---|---|---|
| Ουσίες | Διοξείδιο του άνθρακα, νερό, άλατα | Γλυκόζη, οξυγόνο |
| Ενέργεια | Ηλιακή ακτινοβολία | Ενέργεια εγκλωβισμένη στη γλυκόζη |
Το διοξείδιο του άνθρακα είναι αυτό που προσλαμβάνει το φυτό, όχι αυτό που παράγει. Ούτε η χλωροφύλλη ούτε η ηλιακή ενέργεια είναι προϊόντα της φωτοσύνθεσης: η χλωροφύλλη είναι το «εργαλείο» και το ηλιακό φως η πηγή ενέργειας. Προϊόντα είναι μόνο η γλυκόζη και το οξυγόνο.
Γιατί εξαρτώνται όλοι από τα φυτά 🔗
Τα φυτά αποτελούν τροφή για τους φυτοφάγους οργανισμούς, οι οποίοι με τη σειρά τους αποτελούν τροφή για άλλους οργανισμούς. Έτσι, όλοι οι οργανισμοί εξαρτώνται άμεσα ή έμμεσα από τους αυτότροφους οργανισμούς — δηλαδή στηρίζονται ενεργειακά στους φωτοσυνθετικούς οργανισμούς.
Η σημασία της φωτοσύνθεσης για τη ζωή στη Γη 🌍
Εκτός από την ενέργεια που εισάγει στο οικοσύστημα, η φωτοσύνθεση έχει σημαντικό ρόλο στη ζωή στον πλανήτη μας για δύο ακόμη λόγους.
Περνάει τον άνθρακα στους ζωντανούς οργανισμούς. Μέσα από τη φωτοσύνθεση, ο άνθρακας των ανόργανων ενώσεων (δηλαδή του διοξειδίου του άνθρακα) περνά σε οργανικές ενώσεις (δηλαδή στη γλυκόζη). Τις ενώσεις αυτές τις προμηθεύονται με την τροφή τους και οι υπόλοιποι οργανισμοί, παίρνοντας έτσι τον άνθρακα που τους είναι απαραίτητος για να συνθέσουν τις δικές τους οργανικές ενώσεις.
Παράγει το οξυγόνο της ατμόσφαιρας. Με τη φωτοσύνθεση παράγεται οξυγόνο, το οποίο αποβάλλεται στην ατμόσφαιρα. Το οξυγόνο είναι απαραίτητο για τους περισσότερους οργανισμούς, γιατί βοηθά στην απελευθέρωση μεγάλων ποσών ενέργειας από τη διάσπαση της τροφής.
Από τότε που εμφανίστηκαν οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί και η ατμόσφαιρα εμπλουτίστηκε με οξυγόνο, δημιουργήθηκαν πιο πολύπλοκες μορφές ζωής. Υπήρχε πλέον η δυνατότητα να εξασφαλίζουν τα μεγάλα ποσά ενέργειας που χρειάζονταν για την επιβίωσή τους.