ما هي مراحل البناء الضوئي وكيف تتم عملية البناء الضوئي، تعتبر طريقة التغذية من الأشياء التي تميز الكائنات الحية عن غيرها، فهناك كائنات مفترسة تتغذى على كائنات أخرى، أو كائنات طفيلية على كائنات أخرى، وهناك أيضًا كائنات حية قادرة على إطعام طعامها خلال عملية التمثيل الضوئي، والتي سنناقشها بالتفصيل في الأسطر التالية.
- تستخدم النباتات عملية التمثيل الضوئي لإنتاج العناصر الغذائية اللازمة لبقائها، وعملية التمثيل الضوئي هي عملية كيميائية ليست بسيطة ولكنها معقدة إلى حد كبير، لأن حدوث التمثيل الضوئي في النباتات الطبيعية يتطلب وجود خليط من الكربون ثاني أكسيد، طاقة ضوئية (ضوء الشمس) وماء بما أن عملية التمثيل الضوئي تبدأ دائمًا عندما تمتص البروتينات الطاقة من الضوء، ما يسمى بـ “مراكز التفاعل”، والتي تحتوي على الملونات الخضراء الكلوروفيل، بحيث تحتفظ بها النباتات بالعضيات تسمى “البلاستيدات الخضراء”، بالإضافة إلى تلقيها لثاني أكسيد الكربون من الهواء، والذي يصل إلى الأوراق الخضراء عبر الثغور لتنتشر إلى الخلايا النباتية التي تحتوي على الكلوروفيل.
- بينما يتم امتصاص الماء من التربة الطينية بواسطة جذور النباتات، يتم استخدام طاقة الضوء لتحويل هذه المواد إلى سكر عن طريق تحويل غاز ثاني أكسيد الكربون إلى جلوكوز، والذي ينقسم بواسطة الميتوكوندريا إلى طاقة جديدة، والتي تستخدم في الغذاء والنمو. العملية تتم العملية برمتها حتى الآن من خلال حدوث عدة تفاعلات كيميائية عالية الدقة والتعقيد، والتي تنتج عن التفاعلات السابقة، غاز الأكسجين كعنصر ناتج عن عملية التمثيل الضوئي.
حدد التمثيل الضوئي
- التمثيل الضوئي هو عملية بيولوجية تستخدمها الكائنات الحية، وخاصة النباتات، لتحويل طاقة ضوء الشمس إلى طاقة كيميائية يمكن إطلاقها لاحقًا لتغذية الكائنات الحية ومساعدتها على القيام بأنشطتها الحيوية مثل جزيئات الكربوهيدرات، السكر المصنوع من الماء وثاني أكسيد الكربون .
- أوضح العلماء أن عملية التمثيل الضوئي والطريقة التي يتم بها تختلف من نبات لآخر ؛ فلكل نوع من النباتات طريقته الخاصة في تنفيذ عملية التمثيل الضوئي، ولكن العامل المشترك لجميع النباتات خلال عملية صور التمثيل الضوئي هي أن هذه العملية تؤدي إلى إطلاق غاز الأكسجين كعامل منتج من عملية التمثيل الضوئي.
- التمثيل الضوئي هو العامل الأكثر مسؤولية في إنتاج إمداد الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض والحفاظ على استقراره، فضلاً عن توفير معظم الطاقة اللازمة للحفاظ على الحياة على سطح الأرض.
العوامل التي تؤثر على عملية التمثيل الضوئي
أوضح علماء النبات أن هناك ثلاثة عوامل رئيسية يمكن أن تقلل من معدل التمثيل الضوئي للنباتات والكائنات بشكل عام على هذا الكوكب، وهي:
أولاً: شدة الضوء
- ثبت علميًا أن النباتات التي لا تحتوي على كمية مقابلة من ضوء الشمس لا يمكنها إجراء عملية التمثيل الضوئي بالسرعة المناسبة حتى مع وجود كميات كافية من الماء وثاني أكسيد الكربون، ولكن زيادة كمية الضوء تؤدي إلى زيادة معدل التمثيل الغذائي في عملية التمثيل الضوئي عملية.
ثانياً: درجة الحرارة
- في حالة انخفاض درجة الحرارة بشكل حاد والطقس شديد البرودة، ينخفض معدل التمثيل الضوئي بشكل كبير ولا تستطيع النباتات إجراء عملية التمثيل الضوئي التي لا تستطيع النباتات إجراء عملية التمثيل الضوئي.
ثالثا، تركيز ثاني أكسيد الكربون
- بدون النسبة المطلوبة من غاز ثاني أكسيد الكربون المطلوبة لعملية التمثيل الضوئي، لا يمكن للمصنع القيام بذلك، حتى في الكثير من الضوء والماء.
تأثير التمثيل الضوئي على لون النبات
- من وجهة نظر علمية، يمكننا أن نشير إلى حقيقة أن النباتات من حولنا تأخذ اللون الأخضر في الطبيعة، وأن خلايا (mesophyll) موجودة في أوراق النباتات، وهذه هي الخلايا التي توجد فيها البلاستيدات الخضراء بداخلها حيث تتم العملية. يحدث التمثيل الضوئي في تراكيب النباتات التي تحتوي على الكلوروفيل، ويمتص الكلوروفيل الطاقة الضوئية الموجودة في جميع ألوان الطبيعة ما عدا اللون الأخضر لاستخدامها في عملية التمثيل الضوئي، تاركًا اللون الأخضر المتبقي ينعكس على النباتات، مما يؤدي إلى اكتسابهم للون الأخضر المميز للطبيعة.
مراحل عملية التمثيل الضوئي
- يمكننا تلخيص مراحل التمثيل الضوئي في النباتات في الطبيعة بحيث تتم عملية التمثيل الغذائي عن طريق امتصاص البلاستيدات الخضراء للطاقة الضوئية من الشمس إلى الكواكب، ثم تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية ثم تثبيت مخازن ثاني أكسيد الكربون داخل الكواكب. البلاستيدات الخضراء في النبات لإنتاج الجلوكوز من السكر بالإضافة إلى غاز الأكسجين وقليل من ذرات الماء، وقد طور العلماء المعادلة الكيميائية التالية لشرح كيفية عمل عملية التمثيل الضوئي
- CO2 + H2O + طاقة ضوئية من الشمس + كلوروفيل H2O + O2 + C6H12O6
لا تقتصر أهمية عملية التمثيل الضوئي على الكائن الحي نفسه، بل تمتد أيضًا إلى النظام البيئي المحيط، حيث تمتص النباتات ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي لإجراء عملية التمثيل الضوئي، بالإضافة إلى إنتاج غاز الأكسجين الذي يتم إطلاقه في الغلاف الجوي، مما يساعد على خلق حالة من التوازن البيئي بين وجود هذين الغازين في الغلاف الجوي للكوكب.