ما هي الطريقة التي تستمد بها النباتات الطاقة لكي أصنع الغذاء
تعمل النباتات على صنع غذائها بطريقة تنفيذ العمليات الهامة التي تحدث في جميع أنواع النباتات. لأنه لا يوجد أي مخلوق على الأرض يمكنه الاستغناء عن الطعام، فيجب على النباتات أن تحصل على بيئة مناسبة من أجل تنفيذ هذه العمليات الحيوية، بما في ذلك ضوء الشمس والماء والهواء وعوامل أخرى.
توفر النباتات الطاقة لصناعة الغذاء من خلال ضوء الشمس، لأنه يعتبر أحد العوامل الرئيسية في عملية التمثيل الضوئي للنباتات للنمو والاستمرار والتكاثر. بلا شك، تعتبر النباتات كائنات مفيدة جدا للنظام البيئي، حيث تمنح الناس رؤية جمالية مبهرة للبيئة والأماكن، وتعزز الراحة النفسية للأفراد.
ما هو البناء الضوئي
تعد عملية التمثيل الضوئي من أهم العمليات التي تحتاجها جميع أنواع النباتات حتى يستمر وجودها، حيث يستخدم النبات ضوء الشمس في هذه العملية لإنتاج الجلوكوز الذي يمدها بالطاقة اللازمة للتكاثر والنمو. يتم تحويل الطاقة من الشمس، أي ضوء الشمس، إلى طاقة كيميائية حتى تتمكن النباتات من إنتاج الغذاء الذي تحتاجه للبقاء على قيد الحياة، وتكمن أهمية هذه العملية في البيئة في أن النباتات تحتاج إلى ثاني أكسيد الكربون الضار بصحة الإنسان في هذه العملية، حيث يتم استبداله بأكسجين مفيد وماء وسكر.
عملية التمثيل الضوئي تحدث في النباتات والطحالب وبعض أنواع البكتيريا وتسمح لهذه الكائنات بتصنيع طعامها من خلال امتصاص الشمس والماء والكربون وإنتاج ثاني أكسيد النيتروجين والأكسجين والطاقة، وتنقسم إلى نوعين رئيسيين: التمثيل الضوئي المؤكسد وغير المؤكسد.
عملية التمثيل الضوئي هي المصدر الأساسي لإنتاج الأكسجين والحفاظ على توازن تبادل الغازات في الغلاف الجوي. يجب التنويه أيضا إلى أن الطعام الناتج عن عملية التمثيل الضوئي يتم تخزينه في أجزاء مختلفة من النبات، بما في ذلك الأوراق والجذور والبذور وما إلى ذلك. تتكيف أوراق النبات أيضا مع عملية التمثيل الضوئي وتتميز بسطح واسع وتحتوي على صفات الخلايا الخضراء.
أنواع البناء الضوئي
تنقسم عملية التمثيل الضوئي إلى نوعين رئيسيين وفقًا لاستخدام الأكسجين، وهما التمثيل الضوئي الهوائي والتركيب الضوئي اللاهوائي، ويتم شرح كلٍ منهما بالتفصيل أدناه:
- التمثيل الضوئي الهوائي هو إنتاج الكربوهيدرات من خلال تحويل جزيئات الماء إلى ثاني أكسيد الكربون باستخدام الطاقة الضوئية، حيث ينخفض ثاني أكسيد الكربون بالحصول على إلكترونات وتتأكسد جزيئات الماء بفقدانها إلكتروناتها. من المهم أن يتم توازن دورة التنفس في الحياة من خلال امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء وإطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي. أمثلة للكائنات الحية التي تقوم بهذا النوع من التمثيل الضوئي هي الطحالب والبكتيريا الزرقاء.
- أما بالنسبة للنوع الآخر، فيعرف بالتركيب الضوئي اللاهوائي، ويختلف عن التركيب الضوئي التأكسدي في أنه يحصل على الإلكترونات من مصادر غير الماء، ويتميز بعدم إنتاج الأكسجين. فهذا النوع يعتمد على مصدر الإلكترونات لحدوثه. وتتمثل الكائنات الحية التي تنفذ التركيب الضوئي اللاهوائي في البكتيريا الأرجوانية وبكتيريا الكبريت الأخضر، حيث تستخدم غاز كبريتيد الهيدروجين لإنتاج الكبريت الصلب أثناء عملية التركيب الضوئي اللاهوائي.
أهمية معالجة الأغذية النباتية
يعد التمثيل الضوئي أمرًا مهمًا جدًا للعديد من الكائنات الحية وكوكب الأرض بأكمله، وفيما يلي أهم فوائد واستخدامات عملية التمثيل الضوئي للنباتات:
- يُعَدّ الغلاف الجوي مصدرًا رئيسيًا للأكسجين.
- في عملية التمثيل الضوئي، يحدث دوران الكربون بين المكونات المختلفة للنظام البيئي.
- يعزز العلاقة التكافلية بين الكائنات الحية.
- يعتبر مصدر الطاقة الأساسي لبقاء الأشجار والنباتات.
اين يتم تخزين الغذاء للنباتات
عندما تخزن النباتات الطعام، تتمكن من الحصول على كمية إضافية من الماء وثاني أكسيد الكربون لأن طعامها يزيد. وتختلف أماكن تخزين الأطعمة حسب نوع النبات، فتخزن هذه الأطعمة في أماكن مختلفة، ويتم توفير معظم مصادر تخزين الطعام داخل النباتات
- السيقان مختلفة النباتات: مثل البصل والزنجبيل والكركم.
- الفاكهة النباتية: الفواكه مثل التفاح والبرتقال والمانجو والعنب، بالإضافة إلى الزهور الأخرى مثل زهور الموز وزهور اليقطين وعباد الشمس وزهور الياسمين.
- الجذر: مثل الجزر والفجل والشمندر والبطاطس الحلوة.
- الأوراق: مثل الملفوف والسبانخ والخس.
- البذور: مثل الأرز والقمح والذرة والفول وفول الصويا، على سبيل المثال.
أسباب ملاءمة أوراق النبات لعملية التمثيل الضوئي
تعد أوراق النبات المسؤولة عن امتصاص أشعة الشمس وثاني أكسيد الكربون في الهواء، وبالتالي فهي تسهم في عملية التمثيل الضوئي وإنتاج الغذاء. وفيما يلي أهم العوامل التي تجعل الأوراق مناسبة لعملية التمثيل الضوئي:
تمتلك الأوراق مساحة سطحية كبيرة ، مما يسمح لها بامتصاص الضوء بأكمله ، وتحتوي على صبغة الكلوروفيل التي تحتوي بدورها على البلاستيدات الخضراء المسؤولة عن التمثيل الضوئي. وبفضل هيكلها الرقيق ، توفر المسافة القصيرة اللازمة لتوزيع ثاني أكسيد الكربون بين خلايا النبات.
تحتوي الأوراق على ثغور تسمح بمرور ثاني أكسيد الكربون والتهوية من الأكسجين.
يتضمن هيكل الورقة شبكة من الأوردة التي تدعم الورقة وتسهل نقل المياه والأملاح المعدنية والسكريات.
آلية عملية التمثيل الضوئي
في عملية التمثيل الضوئي، يتم دخول ثاني أكسيد الكربون الدخول إلى الأوراق عن طريق مساماتها، ويتم امتصاص الماء من التربة عن طريق الشعيرات الجذرية، ومن ثم ينتقل عبر الأوعية الدموية الخشبية ويصل أخيرًا إلى الأوراق.
تلعب أصباغ الكلوروفيل (الكلوروفيل أ، والكلوروفيل ب) والكاروتينات دورًا حاسمًا في غشاء الثايلاكويد للبلاستيدات الخضراء، حيث تمتص طول موجي معين من ضوء الشمس وتعكس الضوء الغير الممتص، ويتحلل جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين تحت تأثير الطاقة الضوئية.
دورة الماء في الطبيعة
تُعرَّف دورة الماء أو الدورة الهيدرولوجية (بالإنجليزية: يعرف الدورة المائية (Hydrologic Cycle) في الطبيعة بأنها العملية المسؤولة عن حركة المياه في الغلاف الجوي للأرض، وتظهر عبر العديد من العمليات مثل التبخر والنتح والتكثيف والتساقط والجريان السطحي، وتستخدم هذه الدورة المياه للحفاظ على وجود المسطحات المائية، بالإضافة إلى استمرار تكاثف السحب وسقوط الأمطار.
كما تنعكس أهمية دورة المياه في مرحلة حركتها في الطبيعة ويؤثر نمط هطول الأمطار بشكل أساسي على النظام الطبيعي للأرض والجريان السطحي والتساقط من أهم العوامل المساهمة في دورة الانتقال، حيث تساعد العناصر المختلفة مثل الكربون والنيتروجين والفوسفور والكبريت، على نقل العناصر الموجودة على الأرض إلى النظم البيئية المائية المختلفة.