تعرف على ترتيب أحداث البناء الضوئي

يعرف البناء الضوئي بأنه عملية تستخدمها النباتات الخضراء وبعض الكائنات الحية الأخرى لتحويل الطاقة الضوئية إلى كيميائية، ثم إطلاقها لتدعم أنشطة الكائنات الحية المختلفة، وتُخزن هذه الطاقة الكيميائية في جزيئات الكربوهيدرات، مثل السكريات، والتي تُصنع من ثاني أكسيد الكربون والماء، وتختلف عملية البناء الضوئي وطريقة عملها بين أنواع النباتات، لكن في معظم الحالات يكون إطلاق الأكسجين الناتج الأساسي، إذ يعد التمثيل الضوئي مسؤولًا إلى حد بعيد عن إنتاج محتوى الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض، والحفاظ عليه، كما أنه يوفر معظم الطاقة اللازمة للحياة على الأرض.^[١]

كيف تحدث عملية البناء الضوئي

تتطلب عملية البناء الضوئي في النباتات مزيجًا من ثاني أكسيد الكربون والماء والطاقة الضوئية، وتحدث حسب الخطوات الآتية:^[٢][٣]

• الحصول على الضوء: تبدأ عملية البناء الضوئي عندما تمتص بروتينات تسمى مراكز التفاعل الطاقة الضوئية، والتي تحتوي على أصباغ الكلوروفيل الخضراء، وتوجد هذه البروتينات داخل عضيات في الخلية النباتية تسمى البلاستيدات الخضراء.
• الحصول على ثاني أكسيد الكربون: يدخل ثاني أكسيد الكربون من الهواء إلى الأوراق عبر الثغور، وينتشر إلى الخلايا التي تحتوي على الكلوروفيل.
• الحصول على الماء: تمتص جذور النبات الماء اللازم من التربة.
• تفاعلات عملية البناء الضوئي: يتم تحويل الضوء وثاني أكسيد الكربون والماء إلى سكر، إذ تنقسم جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين، ويتحد الهيدروجين مع ثاني أكسيد الكربون لإنتاج الجلوكوز، ثم تستخدمه الميتوكوندريا كطاقة للنمو والغذاء، ويحدث هذا كله من خلال تفاعلات كيميائية معقدة جدًا، وينتج عن هذه التفاعلات الأكسجين.
• أنواع تفاعلات البناء الضوئي: تنقسم التفاعلات إلى مجموعتين، الأولى هي تفاعلات لا تعتمد على الضوء، وعلى الرغم من ذلك إلا أنها ستتوقف عن عملها في حال لم تتعرض النبتة للضوء لفترة طويلة، ويعود السبب في ذلك إلى اعتمادها على نواتج التفاعلات الضوئية، والمجموعة الثانية هي تفاعلات تعتمد بشكل مباشر على الضوء، إذ تعتمد على تفاعلات الأصباغ المختلفة، والتي تشمل كلًا من أصباغ الكلوروفيل الخضراء، وأصباغ الكاروتينات الصفراء أو البرتقالية، إذ تلتقط الكاروتينات الأمواج الطولية التي لا تتمكن أصباغ الكلوروفيل من التقاطها، ثم تنقلها إلى الكلوروفيل المسؤول عن التفاعلات الضوئية.

ناتج عملية البناء الضوئي

ينتج عن عملية البناء الضوئي ثلاثة نواتج أساسية، وهي:^[٤]

• السكر: يعد السكر البسيط أو الجلوكوز الناتج الرئيسي لعملية البناء الضوئي، إذ يمثل الطاقة التي يختزنها النبات ويستهلكها.
• الأكسجين: يطلق النبات الأكسجين الناتج في الجو من خلال الأوراق.
• الماء: ينتج الماء من ذرات الأكسجين الموجودة ضمن جزيء ثاني أكسيد الكربون.

عوامل تؤثر على البناء الضوئي

فيما يأتي بعض العوامل الرئيسية التي تؤثر على عملية البناء الضوئي:

• شدة الضوء: البناء الضوئي لا يمكن أن يحدث دون الضوء، فهو من العوامل الرئيسة، وتختلف نسبة الحاجة إلى الضوء من نبتة لأخرى؛ إذ يُمكن أن تتعرض بعض النباتات إلى تلف في جزئيات الكلوروفيل في حال تعرضت لضوء شديد، وتتناسب شدة ضوء الشمس وكثافته مع عملية البناء الضوئي تناسبًا طرديًا، أي إنه كلما ازدادت إضاءة الشمس ازداد البناء الضوئي لكن إلى حد معين.^[٥][٦]
• ثاني أكسيد الكربون: يحتاج النبات إلى وجود ثاني أكسيد الكربون لصنع الجلوكوز، ولا يُمكن حدوث عملية البناء الضوئي دون وجود كمية كافية من ثاني أكسيد الكربون، كما يؤثر تركيز ثاني أكسيد الكربون الموجود بالجو بنسبة تصل إلى 0.4%، إذ يتناسب تناسبًا طرديًا مع عملية البناء الضوئي، إذ يُدمج الكربون مع الكربوهيدرات، وبذلك قد يزداد معدل البناء الضوئي سريعًا.^[٦][٥]
• درجة الحرارة: تحتاج الإنزيمات إلى درجة حرارة مناسبة حتى تعمل بكفاءة عالية، ويصل متوسط درجات الحرارة الملائمة للنباتات ما بين 10 درجات إلى 20 درجة مئوية، وتختلف حسب نوع النبات، فإذا كانت درجات الحرارة منخفضة جدًا، فقد لا تستطيع الإنزيمات القيام بعملها، وهذا قد يؤدي إلى التقليل من معدل البناء الضوئي، أما في درجات الحرارة المرتفعة فيمكن أن تتلف هذه الإنزيمات أو تتعطل، فيقل من معدل التمثيل الحيوي بشكل كبير.^[٧]
• الماء: تحتاج عملية البناء الضوئي كميات محدودة من الماء للحصول على معدلات عالية من عملية البناء الضوئي، إذ تساعد المياه على إبقاء ثغور أوراق النباتات مفتوحة، وذلك لكي يتبخر الماء من الأوراق إلى الغلاف الجوي، كما تسمح هذه الثغور بامتصاص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.^[٨]
• عمر الورقة: يعد عمر الورقة من أهم العوامل الداخلية التي تؤثر على عملية البناء الضوئي، إذ يؤثر على سماكة النسيج ومساحة البلاستيدات الخضراء الموجودة على سطح الخلية في عملية تبادل الغازات، وبالتالي فإن الاختلافات الهيكلية بين أوراق النباتات سوف تؤثر في عملية البناء الضوئي أيضًا.^[٩]