Fotosynthese en ademhaling
FotosynthesePlanten hebben het vermogen om de zonne-energie te benutten voor het maken van suikers. Dit proces wordt fotosynthese, assimilatie of CO2-fixatie (vastlegging) genoemd. Het vind plaats in de groene delen van de plant. De groene stof in de plant wordt veroorzaakt door bladgroenkorrels, die ook wel chlorofyl wordt genoemd. In het chlorofyl wordt met een chemische reactie water en CO2 omgezet in suikers, waarbij zuurstof als restproduct ontstaat. Voor deze reactie is energie nodig, die de plant uit het zonlicht haalt. In formule ziet het er zo uit:
6CO2 + 6H2O ==> C6H12O6 + 6O2
Er worden meer suikers aangemaakt naarmate er meer CO2 en/of licht in de groene plantencellen beschikbaar is. Water (H2O) is onder normale omstandigheden altijd in voldoende hoeveelheid aanwezig.
Verschillende soorten fotosyntheseDe omzetting van water en koolzuurgas tot suikers gaat via een aantal stappen die niet voor alle planten hetzelfde zijn. We onderscheiden de volgende groepen:
| C3-planten: | Dit zijn de meeste tuinbouwplanten. Bij de fotosynthese ontstaat als belangrijkste tussenproduct 3-fosforglycerinezuur. Dit bevat 3 koolstofatomen (aangeduid met een C), vandaar de naam C3. Bij dit proces wordt uiteindelijk de beginstof opnieuw gevormd, maar nu in grotere hoeveelheid. Onder gunstige omstandigheden kan de fotosynthese hierdoor oplopen. |
| C4-planten: | Dit zijn vaak planten uit droge, warme gebieden. Het unieke aan dit proces is dat de CO2 die bij de ademhaling vrijkomt direct weer benut wordt voor de fotosynthese. Omdat de CO2 zo efficiënt wordt benut hoeven de huidmondjes minder ver te openen voor de opname van CO2. Hierdoor gaat minder vocht verloren door verdamping. Het belangrijkste tussenproduct in dit proces is een C4-dicarbonzuur (meestal appelzuur), vandaar de naam C4. |
| CAM-planten: | De naam staat voor Crassulaceeën-Zuren-Metabolisme (in het engels is dit afgekort CAM). Dit proces komt voor bij planten uit zeer warme, droge streken. Deze succulente planten, zoals Kalanchoë, vetplanten, maar ook enkele orchideeën, sparen vocht door overdag de huidmondjes dicht te houden. 's Nachts gaan de huidmondjes open, want de planten zijn door het CAM- mechanisme in staat 's nachts CO2 op te nemen en dit te binden aan appelzuur. Overdag komt de CO2 weer vrij en wordt in een C3-proces onder invloed van licht omgezet tot suikers. |
Ademhaling
De plant haalt, net als de mens, ook continu adem, dit wordt ook wel respiratie genoemd. Hierbij verbruikt de plant suikers en komt er energie vrij die nodig is om in leven te blijven (onderhoudsademhaling) en om te groeien (groeiademhaling). Dit is dezelfde reactie als bij de fotosynthese, maar nu andersom. Overdag merk je gewoonlijk niet dat de plant ook ademhaalt omdat de de fotosynthese groter is dan de ademhaling. Netto neemt de plant dus CO2 op. 's nachts is er geen fotosynthese. De plant haalt dan alleen adem en hiermee staat de plant netto CO2 af aan de omgeving. De CO2 -concentratie in de lucht stijgt. De snelheid van processen in de plant stijgt met de temperatuur. Als er veel fotosynthese is (bij veel licht en CO2) dan is een hogere temperatuur nodig om alle aangemaakte suikers te verwerken. Hiermee stijgt echter ook de ademhaling. Bij een te hoge temperatuur gaan er suikers verloren door een te grote ademhaling. Dit wordt in onderstaande figuur geïllustreerd. Zie ook het effect van temperatuur op fotosynthese en ademhaling.
Figuur: De bruto fotosynthese (groen) stijgt als de temperatuur toeneemt, maar ook de ademhaling (blauw) stijgt. Bij een hoge temperatuur neemt de ademhaling sneller toe dan de fotosynthese. De netto fotosynthese (rood) neemt af. De optimale temperatuur hangt samen met de hoeveelheid licht.
