Fotosyntesen

Varifrån får växterna sin ”mat” för att växa? Experiment av holländaren van Helmont.

Enbart vatten tillförs.

År 1642

2 kg År 1647 72 kg

Varifrån får växterna sin ”mat” för att växa? Experiment av holländaren van Helmont.

Enbart vatten tillförs.

År 1642

2 kg År 1647 72 kg

Byggmaterialet till träden kommer alltså inte från jorden.´

Vad består växter av? Till största delen vatten och olika kolföreningar

Växterna hämtar kolet från koldioxiden i luften.

FOTOSYNTES

Foto – ljus

Syntes – sätta samman

Fotosyntes – något sätts samman med hjälp av ljus

Tack vare fotosyntesen kan växter tillverka sin egen mat.

Djur däremot kan inte göra sin egen mat då de inte har någon fotosyntes. De måste i stället äta andra växter och djur.

Växterna tar upp koldioxid från luften och vatten från omgivningen och med hjälp av energi från solen bildas druvsocker som är en energirik kolförening. Samtidigt bildas syre som växten släpper ut i luften.

Fotosyntes är en kemisk reaktion som kan skrivas:

Koldioxid + vatten + solenergi → druvsocker + syre

Var sker fotosyntesen hos växten?

Infångning av solenergi Sker i kloroplasterna (små gröna ”korn”) i växtcellerna. Där finns det gröna färgämnet klorofyll som kan binda solenergi.

Fotosyntes sker inte bara hos fanerogamer utan även hos t.ex. alger och blågröna bakterier.

Upptag av koldioxid och utsläpp av syre Sker genom klyvöppningar – små öppningar i bladen (flera miljoner i ett enda blad)

Klyvöppningar kan även släppa ut vatten. Regleras genom två läppceller.

Svala dagar – helt öppna Varma dagar – stängda (behåller vattnet)

Vad använder växten druvsocker till? Mat

Tillväxt

Blomning

Fröbildning

För att växten ska kunna använda sockret till byggmaterial måste det först göras om till andra ämnen. Det sker genom att koppla ihop kedjor av druvsockermolekyler.

Stärkelse• Lagring av druvsocker för framtiden• Finns i frön, lökar och rotknölar (potatis, lök, morötter)

Cellulosa• Ännu längre kedjor av druvsocker• Lagras i cellens väggar• Bygger upp växten (sega, styva fibrer) - trädstammar,

grenar och blad • Ämnen som druvsocker, stärkelse och cellulosa kallas

gemensamt för kolhydrater.

• Kan växter bilda andra ämnen?• Växter kan även tillverka andra ämnen. För detta behövs mer

än koldioxid, vatten och solljus. • Främst behövs mineralämnen (kväve, fosfor och kalium),

men även små mängder av andra ämnen (järn, koppar, zink).• Med hjälp av de näringsämnen som tas upp tillsammans

med vatten via rötterna tillverkar växterna:- Proteiner (bönor, ärter)- Fetter (raps, solros, nötter)- Vitaminer (finns rikligt i frukter)• Om växten får brist av något näringsämne blir den precis

som vi hängig och trött och växer dåligt. Det är därför vi gödslar.

• Hur transporteras näringsämnena i växten?• Vatten och mineralämnen sugs upp av rötterna

genom tunna rothår.

• Vatten och näring transporteras upp från rötterna till bladen där fotosyntesen sker. De transporteras via ”rör” som kallas för vedkärl.

• Överflödigt vatten släpps ut genom klyvöppningarna.

• Druvsockret transporteras till celler som själva ej kan tillverka socker (t.ex. rötterna som saknar klorofyll och solljus). Dessa ”rör” kalls för silrör.

FÖRBRÄNNING

Allt levande behöver energi för att arbeta, växa och dela sig.

När energi i maten ska användas i cellerna sker det på samma sätt i växter och djur.

Energin frigörs genom förbränning, som också kallas cellandning.

Hur sker förbränningen/cellandningen? Cellandningen fungerar som en omvänd fotosyntes.

Druvsocker förbränns med hjälp av syre till energi samt koldioxid och vatten.

Detta kan skrivas:

Druvsocker + syre → koldioxid + vatten + energi

Märk att all förbränning kräver syre!

Kolatomerna som växterna fångade in från luften vid fotosyntesen sprids nu åter till luften som koldioxid. Växter och djur behöver alltså varandra!

Den frigjorda energin kan bli rörelseenergi eller värmeenergi.

Mat som innehåller mycket druvsocker (t.ex. russin) ger snabbt ifrån sig energin → man blir pigg snabbt.

Mat som innehåller mycket stärkelse (t.ex. potatis, bröd) ger energi, men den frigör sig inte lika snabbt → man blir inte pigg lika snabbt. Stärkelsekedjorna måste först sönderdelas till druvsocker innan den kan förbrännas.

Solenergi i ved och bensin Energi som frigörs vid förbränning av ett vedträ kommer från vedens cellulosa. Cellulosan kommer en gång från druvsockret som bildades med hjälp av solstrålars energi vid trädets fotosyntes.

Bensin kommer från olja som bildats ur flera hundra miljoner år gamla växt- och djurdelar – energi från miljontals år gamla solstrålar frigörs. Vi släpper också fri den koldioxid som varit bunden i oljan under lika lång tid.

Växterna bildar syre som behövs vid förbränningen. Vid den bildas koldioxid som kan användas vid fotosyntesen

Balans mellan syre och koldioxid i luften

NÄRINGSKEDJA

Producent: organism som tillverkar (producerar) mat genom sin fotosyntes. T.ex. växter.

Konsument: Organism som äter (konsumerar) växterna. T.ex. djur.

Toppkonsument

Producent

Förstahands-konsument

Andrahands-konsument

Tredjehands-konsument

ÄMNENAS KRETSLOPP

Nedbrytning Nedbrytare: Äter döda växter och djur samt djurens avföring.

T.ex. bakterier, svampar, maskar, insekter och andra smådjur.

Sönderdelar de döda djuren och växterna till enkla näringsämnen.

Kretslopp Nedbrytare → sönderdelar döda djur och växter → bryts ner till enkla näringsämnen → tas upp av växterna med rötterna

Producent

Konsument

Nedbrytare

KOLETS EVIGA KRETSLOPP

Kolets atomer:

Alla växter och djur

Gasen koldioxid i luften

Stenkol, olja eller gas nere i jordskorpan

…

Kolatomer som fångas in vid fotosyntesen kan fortsätta i olika långa kretslopp.

Kolatomerna släpps ibland ”fria” som koldioxid.

1 dag En växts dagliga fotosyntes → binder koldioxid från luften, förbränner druvsocker och släpper ut koldioxid (”andas”).

1 år Kolatomer tas upp genom fotosyntesen → Vetekornet bildar stärkelse från druvsockret → bonden skördar vetet → mössen äter vetet → mössen förbränner vetet och andas ut kolatomerna

100 år Kolatomer i luften binds i en granplanta → plantan växer till ett träd → trädet fälls och veden används i en brasa → kolatomerna sprids i luften

Flera hundra miljoner år Skogar fångar upp kolatomer via fotosyntes → växterna dör och delar spolas ut till havsbottnar → högt tryck och värme från jordens inte ombildar växtdelarna till kol, gas och olja → människor pumpar upp oljan för t.ex. bensintillverkning → bilar förbränner bränslet och kolatomerna släpps ut

ENERGIOMVANDLING

Energi kan inte skapas eller förstöras – den kan bara omvandlas från en form till en annan.

Fotosyntesen:

Ljusenergi (solen) kemiskt bunden energi (druvsocker)

Förbränning:

kemiskt bunden energi (druvsocker) rörelse- och värmeenergi

Så småningom övergår all energi till värmeenergi. Den är svår att återanvända. Sprider sig till omgivningen och ut i rymden. Därför måste ny solenergi hela tiden tillföras jorden.

Energiförluster i näringskedjan För varje steg i näringskedjan går 85% av energin förlorad som rörelse- och värmeenergi.

Bara 15% lagras därför i djuret som kolhydrater, fetter eller proteiner som nästa konsument kan äta.

Därför finns det inte så många rovdjur i världen – energin räcker inte till.

Varje steg uppåt i pyramiden motsvarar ett nytt steg i näringskedjan.

85% av energin ”förloras” för varje steg i näringskedjan → mängden användbar energi minskar.

EVOLUTION

Vart tog koldioxiden vägen? (s. 135) Jorden bildades för ca 4,5 miljarder år sedan. Då fanns nästan inget syre i luften, däremot mycket koldioxid.

Nu innehåller luften väldigt lite koldioxid, men syret har ökat (ca 21%). Vart har koldioxiden tagit vägen?

Växter, alger och blågröna bakterier har tagit upp en stor del av atmosfärens koldioxid genom fotosyntesen.

Kolet har bundits i druvsocker och vidare till andra ämnen i växten.

Växter och alger som levt för länge sedan har med tiden omvandlats till kol, gas och olja djupt i marken (fossila, icke-förnyelsebara bränslen).

Det är här kolatomerna som en gång fanns i atmosfären nu finns!

Atomer kan inte förbrukas eller nybildas. Bara ingå i olika föreningar!