تحقیق مقاله میزان نقش گیاهان آبزی در تولید و مصرف گازهای مختلف (بررسی کلی درباره فتوسنتز و عوامل موثر بر فتوسنتز)

چکیده:

در مطالب جمع آوری شده میزان نقش گیاهان آبزی در تولید و مصرف گازهای مختلف و به بیان دیگر فتوسنتز در گیاهان مورد بررسی قرار گرفته است. اکثر اکسیژن محلول اضافه شده با گیاهان از میلیون ها جلبک سبز میکروسکوپی ناشی می گردد.

جلبک ها و گیاهان کاملاً غوطه ور در خلال روز از طریق فتوسنتز (فرآیند شیمیایی که با آن گیاهان از خورشید انرژی بدست می آورند) اکسیژن به آب انتقال می دهد.

عموماً گیاهان غوطه ور در حدود 5 برابر اکسیژن بیشتر نسبت به مقداری که مصرف می کنند به آب می دهند. اکسیژن محلول (Do) پارامتر کیفیت آب مهمی می باشد. اگر سطوح Do در بدنه آب به بیش از حد پایین افتد، ماهی ها و سایر ارگانیزم ها و گیاهان قادر به بقا نخواهند بود. گیاهان آبزی مختلف به روش های مختلف بر روی سطوح Do تأثیر گذارند.

تعادل  :

گاز  حل شده در آب می تواند بصورت بی کربنات یا کربنات درآید. این سه شکل در تعادل شیمیایی هستند که در آن وجود داشتن شکل موجود بستگی به pH دارد.

یون کربنات  یون بی کربنات   حل شده در دامنه‌ی مناسب برای گیاهان آبزی که دارای pH بین 6/4 تا 7/2 هستند. درصدی به عنوان  حل شده و بقیه به عنوان یون های بی کربنات وجود خواهند داشت.

گرچه آن ها موسوم به گیاهان آبی (آبزی) هستند، اما گیاهان آکواریمی واقعاً گیاهان غوطه ور هستند که در زیستگاه طبیعی خودشان طوری زندگی می کنند که حداقل قسمتی از سطوحشان بالای خط آب قرار دارند. بنابراین، آن‌ها برای جذب کردن  گازی از اتمسفر، خودشان را تطبیق داده اند. اگر زیر آب قرار گیرند. آن ها تنها قادر به استفاده کردن از  حل شده در آکواریم هستند.

چندین گیاه آبی واقعی، یعنی گونه هایی که همشه در زیر آب در زیستگاهشان هستند نیز قادر به استفاده کردن از یون های بی کربنات می‌باشند. اگر وجود  محدود باشد، شرایط مساعد نیست که این کار اتفاق افتد، اولاً به خاطر اینکه اکثر گیاهان دیگر در آکواریوم قادر به رشد کردن نخواهند بود، ثانیاً با استفاده از یون های بی کربنات، pH به سطوح غیر قابل قبول برای تمام گیاهان افزایش خواهد یافت.

به خاطر تعادل  حل شده، مقدار حداکثر  حل شده‌ی موجود بستگی به pH دارد. هر قدر pH پایین تر باشد به همان اندازه  موجود بیشتر خواهد بود. از جایی که گیاهان  را در مقادیر قابل ملاحظه ای بکار می برند، آن‌ها در عین حال pH را افزایش می دهند. بنابراین مقدار pH و غلظت  به هم مرتبط می باشند.

کنترل کربنات نیز عامل دیگری است که غلظت  را تحت تأثیر قرار می‌دهد. آب سخت دارای kH بالا می تواند  بیشتری را نسبت به آب نرم نگاه دارد، در صورتی که اساساً صحیح می باشد که آب سخت دارای pH پایین بیشترین مقدار  را در محل نگه می دارد، می توانیم تنها از مناسب‌ترین مقادیر pH و kH برای گیاهان استفاده کنیم که pH 6.44-7.2 و kH 3-80 هستند.

شخص علاقه مند به گیاه آبزی با وظیفه‌ی حفظ pH و سختی پایداری برای ایجاد غلظت  مطلوب، روبرو می باشد.

فتوسنتز و تولید اکسیژن:

فتوسنتز فرآیند شیمیایی است که در اشکال زیاد باکتری ها و واقعاً تمام گیاهان از جمله گیاهان آبزی و جلبک ها با استفاده از سه تشکیل دهنده‌ی ساده (دی اکسید کربن، آب و نور آفتاب) انجام می شود. که گیاهان و باکتر‌ی‌ها بدین طریق قادر به ساختن غذای خودشان هستند.

خوشبختانه برای تمام حیوانات، از جمله انسان ها و ماهی ها اکسیژن محصول فرعی این فرآیند معجزه آسا می باشد، تا زمانی که فتوسنتز اتفاق می‌افتد، اکسیژن به طور مداوم در هوا، دریاچه ها و اقیانوس ها، رودها و آبگیرها رها می گردد.

اشکال اولیه جلبک ها و باکتری ارگانیزم های اول برای فتوسنتز به مدت بیش از سه میلیارد سال پیش بودند. بعد از مدتی مقادیر قابل توجهی اکسیژن در اتمسفر انباشته شده بودند. دانشمندان تخمین می زنند که در حدود 2000 سال فعالیت فتوسنتزی برای جایگزین کردن یا دوباره پر کردن تمام اکسیژن در زیست کوره‌ی زمین طول می کشد.

کربن غیرآلی حل شده (DIC) در آب شیرین به عنوان چهار گونه‌ی متفاوت در تعادل با یکدیگر وجود دارند. چهار گونه‌ی آن عبارتند از: دی اکسید کربن، اسید کربنیک، بی کربنات و کربنات.

مقدار کلی OIC عمدتاً ظرفیت تامپون سازی (buffering) آب های شیرین را معین می سازد و نسبت این گونه ها با یکدیگر عمدتاً pH را معین می نماید.

دی اکسید کربن به سرعت در آب حل می شود. تعادل هوایی، غلظت  در هوا و آب تقریباً برابر با حدود 0.5 mg/L است.

متأسفانه  در حدود 10 هزار بار در آب کندتر از هوا پخش می گردد. این مسأله با لایه‌ی نسبتاً ضخیم «لایه‌ی مرزی» که برگ های گیاه آبزی را احاطه می نماید پیچیده تر می گردد.

لایه‌ی مرزی در گیاهان آبزی، لایه‌ی آب را که (به هم نخورده) می باشد که از آن گازها و مواد غذایی باید برای رسیدن به برگ گیاه پخش شوند. ضخامتش در حدود mm 5/0 می باشد که ده برابر ضخیم تر است نسبت به گیاهان سرزمینی. نتیجه این است که تقریباً mg/L 30 ،  آزاد برای اشباع کردن فتوسنتز در گیاهان آبزی غوطه ور لازم می باشد.

قابلیت پخش پایین  در آب، لایه‌ی مرزی نسبتاً ضخیم و غلظت بالای  لازم برای اشباع کردن فتوسنتز، دانشمندان را برانگیخته اند، که بگویند: برای گیاهان ماکروفیت آبزی غوطه ور در آب شیرین. سطوح OC که به طور طبیعی اتفاق می افتد محدودیت عمده ای را برای فتوسنتز به وجود می آورند.

محدودیت های OIC بر روی ماکروفیت های آبزی و پیامدهای آن ها، نیاز برای حفظ کردن کربن، به طور فزاینده به عنوان خصوصیات اکولوژیکی مهم محیط های آبزی آشکار می شود. (جرج بود، جذب کربن غیرآلی با ارگانیز فتوسنتزی آبی، 1985)

گیاهان آبزی از طریق چند روش به محدودیت  ، خودشان را تطبیق داده‌اند. آن ها دارای برگ های نازک اغلب شکافت می باشند این نسبت سطح به حجم را افزایش می دهد و ضخامت لایه‌ی مرزی (لایه‌ی به هم نخورده) را کاهش می دهد.