تحتاج النباتات إلى الغذاء مثلنا تمامًا حتى تنمو وتؤدي وظائفها الحيوية، وهي لا تعتمد على الماء فقط للقيام بذلك، بل إن ما تعرف باسم عملية التمثيل الضوئي هي الإجراء الأهم، فما الذي نعرفه عنها؟
تعريف التمثيل الضوئي
بشكل مبسط، يعني مصطلح التمثيل الضوئي العملية الكيميائية التي تستخدمها النباتات والطحالب وبعض البكتيريا لتحويل ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون والماء إلى طاقة، من خلال الحصول على عنصري السكر والأكسجين.
يعتمد هذا التفاعل الكيميائي غالبًا على صبغة تسمى الكلوروفيل، والتي تعطي النباتات لونها الأخضر.
ويعد التمثيل الضوئي السبب وراء تغطية كوكبنا بغلاف جوي غني بالأكسجين.
أنواع عمليات التمثيل الضوئي
هناك نوعان من عملية التمثيل الضوئي، أحدهما يعتمد على الأكسجين والآخر يخلو منه.
وفي حين أن النوعين متشابهين إلى حد بعيد، إلا أن الأول هو الأكثر شيوعًا ويظهر في النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء.
أثناء عملية البناء الضوئي الأكسجيني، تنقل الطاقة الضوئية الإلكترونات من الماء الذي يمتصه جذور النباتات إلى ثاني أكسيد الكربون لإنتاج الكربوهيدرات.
في هذا النوع، يستقبل ثاني أكسيد الكربون الإلكترونات، ويتأكسد الماء أو يفقد الإلكترونات، فيتم إنتاج الأكسجين مع الكربوهيدرات.
تخلق هذه العملية توازنًا على الأرض، حيث يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون الذي تنتجه الكائنات الحية أثناء التنفس إلى أكسجين بواسطة النباتات والطحالب والبكتيريا.
ويستخدم البناء الضوئي غير المؤكسد الجهات المانحة للإلكترون غير المياه، ولا يتم توليد الأكسجين خلالها.
تحدث هذه العملية عادةً في البكتيريا مثل بكتيريا الكبريت الخضراء والبكتيريا الأرجوانية الضوئية.
كيف يتم تبادل ثاني أكسيد الكربون والأكسجين؟
تمتص النباتات ثاني أكسيد الكربون من الهواء المحيط وتطلق الماء والأكسجين عبر مسام مجهرية على أوراقها تسمى الثغور.
عندما تنفتح الثغور، فإنها تسمح بدخول ثاني أكسيد الكربون، وتطلق الأكسجين وتسمح لبخار الماء بالهروب.
وبعد تلك العملية، تغلق الثغور لمنع فقدان الماء، ولكن هذا يعني أن النبات لم يعد قادرًا على الحصول على ثاني أكسيد الكربون لعملية البناء الضوئي.
تمثل هذه المقايضة بين اكتساب ثاني أكسيد الكربون وفقدان الماء مشكلة خاصة للنباتات التي تنمو في البيئات الحارة والجافة.
كيف تمتص النباتات ضوء الشمس للقيام بعملية البناء الضوئي؟
تحتوي النباتات على أصباغ خاصة تمتص الطاقة الضوئية اللازمة لعملية التمثيل الضوئي.
ويعد الكلوروفيل هو الصبغة الأساسية المستخدمة في عملية التمثيل الضوئي ويعطي النباتات لونها الأخضر.
وعندما تفقد الأوراق الكلوروفيل في الخريف، فإن أصباغ الأوراق الأخرى مثل الكاروتينات والأنثوسيانين تبدأ في الظهور.
وفي حين أن الكاروتينات تمتص في المقام الأول الضوء الأزرق وتعكس اللون الأصفر، فإن الأنثوسيانين يمتص الضوء الأزرق والأخضر ويعكس الضوء الأحمر، وفقا لما ذكرته جامعة "هارفارد".
المصادر:
