A válasz lehet egyszerű: egy tökéletesen megszerkesztett és összehangolt rendszerben, ami a moháktól a hatalmas fákig óraműpontossággal működik. Ha viszont belemászunk a témába, utána olvasunk, akkor egy minden pici részletre aprólékosan odafigyelő, molekuláris szinten, biokémiailag bonyolult folyamat tárul elénk, ami megfelelő háttértudás nélkül nehezen kezelhető. Lehetne dobálózni olyan szavakkal, mint autotrófia, ozmózis, kapillaritás, asszimilátumok, respiráció, turgor, sztómák, kloroplasztisz, stb., de akkor senki nem olvasna tovább. Egyszerűen, érthetően is leírható folyamat - remélem -, mely maga a csoda.
Lucfenyő (Picea abies)
Növény = növekvő lény, mely egész élete során növekszik. Azért látjuk zöldnek a növényeket (leszámítva a különböző fény hullámhosszok visszaverődését és elnyelődését), mert a vékony, átlátszó bőrszövet alatt zöld színtestek vannak. Ezek alakja, mérete sejten belüli eloszlása nagyon változó (moszatoknál 1-2 db változatos alakú; fejlettebb növényeknél 0,5 millió/mm2, gömb vagy lencse alakú). Ezek a színtestek az egymással szemben álló, babszem alakú zárósejtekben vannak, melyek nyílásokat zárnak körbe (gázcserenyílás). Ezeken a nyílásokon keresztül párologtat és lélegzik a növény. A levegőből felveszi a széndioxidot, melyből napfény és a gyökereken keresztül felvett víz segítségével cukrot állít elő a zöld színtestekben (fotoszintézis), és ahol a számunkra létszükségletű oxigén „csak” melléktermék. Önállóan, önműködően építi fel sejtjeit, veszi fel és alakítja át a számára nélkülözhetetlen anyagokat, melyeket el is juttat minden egyes sejtjéhez, ezáltal jelentős szerepet vállalva az ásványi anyagok körforgásában.
Szeder (Rubus fruticosus)
Na jó, de mindezt hogyan? Hogy veszi fel és juttatja el például a levelekig a vizet?
Képzeljünk el egy nagyon vékony csőrendszert a növényben (szállítónyalábok), amiben felfelé és lefelé is folyamatosan megy az anyagáramlás. Ez a csőrendszer két részből áll, a farész veszi fel és szállítja felfelé a gyökerek segítségével felvett vizet és ásványi anyagokat, a háncsrész pedig a levelekből lefelé, visszafelé, akár egészen a raktározó gyökerekig, és minden más felhasználási területre elszállítja a fotoszintézis során átalakított cukrokat, szerves anyagokat. A víz részben a fotoszintézishez szükséges, részben pedig az ásványi anyagok szállító közege. A szárban levő szállítónyalábok a levélzetben levélerezet formájában folytatódnak. A farész a levél színe felé, a háncsrész a fonák felé helyezkedik el. A gyökérzet felveszi a vizet, a szállítónyalábokban eljut a levelek összes sejtjéig, ahonnan a sejtközötti járatokon keresztül már pára formájában a gázcserenyílások alatti kis légudvarokba kerül, innen pedig a légkörbe jut a nyílásokon át és elpárolog. Ez az elpárologtatott víz a levél teljes felületével megegyező szabad vízfelület párologtatásának a felét is elérheti. A párolgás mértékét nagyban befolyásolja a levél szerkezete, formája, a növény saját víztartalma, a levegő páratartalma és hőmérséklete, valamint a légmozgás. A növény viszont képes szabályozni a légrések méretét a babszem alakú zárósejtek nyitásával / csukásával, ezáltal képes csökkenteni az elpárologtatható víz mennyiségét.
Nemes babér (Laurus nobilis)
A víz állandóan mozgásban van a növényben, folyamatosan áramlik. A gyökérben levő nyomás tolja felfelé a vizet, de ez csak 1-2 méter magasra juttatná fel a szárban vagy törzsben. A levelekben végbemenő párolgás viszont egy szívóhatást is eredményez, így a víz a legmagasabb lombkoronába is feljut. Ehhez még egy kis segítséget ad harmadik tényezőként a víz molekuláinak az összetartó ereje, így egy tökéletesen működő vízszállító rendszer jön létre.
Olajfa (Olea europea)
Ahhoz, hogy a növény a fotoszintézis során a vízből fényenergia segítségével létrehozott cukrot felhasználhassa, neki is oxigénre van szüksége. A cukor lebontásakor energia szabadul fel, így olyan, mintha a létrejöttéhez szükséges napfény energiáját adná le, vagyis raktározza a fényenergiát. Ezt a felszabaduló energiát használja fel életműködéseihez. A cukor lebomlása, lassú elégetése a növény légzése, ami a fotoszintézis folyamatának a fordítottja. Napközben – a napsütés miatt – fotoszintetizálnak a növények, éjjel pedig a folyamat megfordul – fény hiányában -, és lélegeznek. A növények folyamatosan növekednek, tehát a fotoszintézis nagyobb mértékű, mint a légzés, és cukrot és egyéb anyagokat (keményítő, olajok, zsírok, fehérje) fel is halmoznak. A rothasztó gombák és baktériumok, valamint az állatok ezeket a raktározott anyagokat a növény elfogyasztásával alakítják vissza széndioxiddá és vízzé azáltal, hogy lélegeznek. Az eközben újra felszabaduló energiát ők is a saját életműködéseikhez használják fel. Így érnek körbe a megmozgatott anyagok, így lesz kerek a világ. Az egész növény részt vesz ebben a folyamatban. A gyökérzet a víz felvételéért, a szár a szilárdításért és szállításért felelős, a levelek fő feladata a fotoszintézis. A levelek törekednek a fény teljes kihasználására, úgy állnak egymáshoz képest, hogy a lehető legkevésbé takarják egymást, viszont a többi növénytől minél jobban elvegyék a fényt. A nagy levelek sok fényt képesek felvenni, viszont nagyobb a párologtatásuk is. A növények alkalmazkodnak az adott fényviszonyokhoz, amiben élnek, így beszélhetünk fénykedvelő (heliofil) és árnyékkedvelő (szkiofil) fajokról. A levélhez eljutó fény erőssége nagyban befolyásolja a fotoszintézis mértékét. Az árnyékkedvelők légzése gyenge, így aránylag kis megvilágítással is megélnek. A teljes napfény egy tizedét kitevő fényerősség körül már elérik fotoszintetikus teljesítményük csúcsát. A fénykedvelő növények viszont gyönge megvilágításban nem is tudnak megélni. Fotoszintézisük csúcspontját csak nagy fényerősség mellett érik el, így jól hasznosítják az erős fényt, és sok szerves anyagot tudnak előállítani.
Tulipánfa (Liriodendron tulipifera)
Ami viszont még érdekesebb, hogy egy növényen belül a levelek között is megfigyelhetünk különbségeket. Lehetnek rajta fény- és árnyékkedvelő levelek is. Szabadon álló fák esetében például a lombkorona belsejében árnyékkedvelő levelek vannak, felszínén viszont fénykedvelők. Tehát nem csak egy növény képes alkalmazkodni az adott fényviszonyokhoz, hanem adott növényen belül a levelek is.
Tölgylevelű hortenzia (Hydrangea quercifolia)
Folytathatnám mindezt a fotoszintézis különböző szakaszaival (fényszakasz, sötétszakasz), azok részletezésével (pl.: Calvin-ciklus, glükóz-termelődés), majd ezt követően a lebontó folyamatokban is elmerülhetnék az utolsó részletekig (pl.: glükóz lebontása, citromsav-ciklus, stb.), de ehhez egyrészt – ahogy azt a bejegyzés elején is írtam -, nagyobb háttértudás, a részletek jobb ismerete szükséges, másrészt nem hiszem, hogy valóban szükség lenne rá a folyamat alapvető megértéséhez.
Tűzeső (Heuchera 'Green Spice')
A növények működése, létfenntartásukhoz nélkülözhetetlen anyagaiknak megszerzése és előállítása egy hihetetlenül összetett, gyönyörű folyamat, ami önmagában is érdemes a tanulmányozásra. Ha pedig még azt hozzáteszem, hogy nélkülük mi sem lennénk itt, akkor érthető, miért érdemelnek meg minden figyelmet és tiszteletet.
A fotoszintézis folyamata
A növény levelének szöveti felépítése
