الشمس مهمة لجميع الكائنات الحية، وهي مصدر الطاقة الأساسي لجميع النظم البيئية، وتحتوي النباتات على آليات خاصة تسمح لها بتحويل ضوء الشمس إلى طاقة.
الهرم الغذائي
الهرم الغذائي هو توصيف لعملية نقل الطاقة من خلال الغذاء، حيث تتواجد النباتات في القمة وتعتبر المخلوقات المنتجة، وتستطيع صنع غذائها بدون الحاجة لكائنات أخرى، ويعرف عملية صنع غذاء النباتات باسم التمثيل الضوئي، وهي تحول الطاقة الضوئية من الشمس إلى طاقة.
عملية البناء الضوئي في النبات
تحصل الخلايا النباتية على الطاقة من خلال عملية تسمى التمثيل الضوئي أو البناء الضوئي، وتستخدم هذه العملية الطاقة الشمسية لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى طاقة على شكل كربوهيدرات. وتتكون هذه العملية من جزئين، حيث يتم احتجاز الطاقة الناتجة عن الإشعاع الشمسي داخل النبات في المرحلة الأولى، ويتم في المرحلة الثانية استخدام تلك الطاقة لكسر ثاني أكسيد الكربون وتشكيل الجلوكوز، وهو جزيء الطاقة الرئيسي في النباتات. وتستخدم النباتات والطحالب وبعض البكتيريا البناء الضوئي لإنتاج الطاقة التي تستخدم في النمو والاصلاح والتكاثر.
أهمية البلاستيدات الخضراء في البناء الضوئي
البلاستيدات الخضراء هي عضيات هامة في حدوث تفاعل التمثيل الضوئي، وتحتوي هذه العضيات، الموجودة في أوراق النباتات والخلايا الجذعية، على سائل غني بالبروتين حيث تتم معظم عمليات التمثيل الضوئي في مجال الطاقة داخلها.
يتم امتصاص الطاقة الشمسية الكيميائية داخل البلاستيدات الخضراء من خلال جزيئات الصباغ المرتبة في مجموعات تسمى أنظمة الصور. ثم يتم نقل الطاقة إلى الخلايا أثناء انتقال الضوء عبر هذا النظام. كما يتم نقل الطاقة عن طريق الإلكترونات.
الكلوروفيل و عملية البناء الضوئي
يوجد داخل كل نظام ضوئي العديد من جزيئات الصباغ، ومائتي جزيئة صباغ أخضر تسمى الكلوروفيل تشكل الغالبية من هذه الجزيئات، وتم تحديد الأجزاء في النبات التي يتم فيها التمثيل الضوئي بسهولة من خلال لونها الأخضر، ويرجع هذا اللون إلى وجود الكلوروفيل في أنظمة الصور.
طريقة تنفس النباتات
تستخدم الطاقة التي تتم جمعها في البلاستيدات الخضراء خلال عملية التنفس الخلوي، وأثناء التنفس الخلوي، يتم استخدام الطاقة من الجلوكوز في عملية التمثيل الضوئي لإنتاج جزيئات الطاقة للنمو والتكاثر، وتشمل منتجات التنفس جزيئات الطاقة وثاني أكسيد الكربون والماء.
– يتم نقل ثاني أكسيد الكربون والماء المنتج مرة أخرى إلى البلاستيدات الخضراء حيث يتم استخدامها مرة أخرى في عملية التمثيل الضوئي، ويحدث التنفس الخلوي في عضو آخر يسمى الميتوكوندريا (وهي إحدى الأعضاء الفعالة داخل الخلية النباتية)، وتتم إنتاج الطاقة الحاصلة من الجلوكوز في البلاستيدات الخضراء وتخزينها للاستخدام المستقبلي من قبل المصنع.
تنتقل الطاقة التييتم توليدها في عملية التمثيل الضوئي في النبات إلى مختلف أجزائه، مما يمكنه من النمو والتكاثر، وبعد ذلك يتناقل الدور بين المستهلكين الذين يتغذون على النبات، ومن ثم يتم استكمال الهرم الغذائي الضروري لاستمرارية الحياة في الكون.