هل تتم عملية البناء الضوئي في الظل؟

تُعد عملية البناء الضوئي من أبرز وأهم العمليات التي تقوم بها النباتات وبعض الكائنات الحية الأخرى مثل الطحالب؛ فإنها تُنتج الأكسجين الذي تحتاجه الحيوانات للبقاء على قيد الحياة. يُسلّط هذا المقال الضوء على البناء الضوئي، ويعتني ببيان عناصره الأساسية والظروف البيئية التي تؤثر عليه، إلى جانب توضيح العديد من الحقائق حوله.

هل تتم عملية البناء الضوئي في الظل؟

تستمر النباتات بإجراء عملية البناء الضوئي في الظل ما دام الضوء متوفرًا؛ إلا إن كفاءة هذه العملية تتأثر مع انخفاض وزيادة شدة الضوء. أما في وقت الليل؛ فإن مُعظم النباتات تنتقل إلى عملية التنفس بدلًا من البناء الضوئي، وهي عملية تقوم خلالها النباتات بإنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء بدلًا من استهلاك هذه الموارد، ويُطلق مصطلح الأيض الخلوي على عملية البناء الضوئي في بداية طور الابتناء المعروف باسم الأيض البنائي.

ما هي أبرز الحقائق حول البناء الضوئي؟

هُناك الكثير من الحقائق التي تتعلق بعملية البناء الضوئي، وأبرزها ما يأتي حسب موقع سيانسنغ:

• الكلوروفيل: يتمتع الكلوروفيل باللون الأخضر لأنه يمتص الضوء من جميع الأطوال الموجية باستثناء الضوء الأخضر، ولذلك تظهر النباتات بلون أخضر؛ فإنه اللون الذي يقوم الكلوروفيل بعكسه خلافًا للألوان الأخرى.
• مكونات البلاستيدات الخضراء: تُعد البلاستيدات الخضراء من الأجزاء المُهمة في عملية البناء الضوئي عند النباتات، وتتكون هذه البلاستيدات من جزئين أساسيين؛ هما:
  • الجرانا: تُعرف الجرانا بأنها مجموعة من الحجرات ذات الشكل القرصي، ويُحيط بهذه الحجرات غشاء، وهي المكان الذي يحدث فيه عدة تفاعلات تعتمد على الضوء.
  • الستورما: يُطلق على السائل الذي يُحيط بالجرانا اسم الستورما، وهُناك تفاعلات ضوء مستقلة تحدث في هذا الجزء من أجزاء البلاستيدات الخضراء.
• أخذ الطاقة من الشمس: في المرحلة الأولى من البناء الضوئي، تقوم النباتات بالحصول على الطاقة من الشمس لتفكيك جزيئات الماء، وتعتمد التفاعلات الضوئية على نقل الطاقة من خلال فصل ذرات الأكسجين والهيدروجين.
• دورة كالفين: عند الوصول إلى المرحلة الثانية من البناء الضوئي، يتم استخدام الطاقة المتولدة عن المرحلة الأولى لإنتاج الكربوهيدرات، وتُعرف هذه العملية باسم دورة كالفين.
• تكوين الجلوكوز: أثناء عملية البناء الضوئي يتم استهلاك ثاني أكسيد الكربون والماء لإنتاج الجلوكوز في النباتات، ويحتاج إنتاج جُزيء واحد من الجلوكوز إلى 6 جزيئات من الماء ومثلها من جزيئات ثاني أكسيد الكربون.
• وظيفة النسيج الوعائي الخشبي: تحتوي النباتات على نسيج متخصص لامتصاص الماء من الجذور ونقله إلى الأوراق، ويُعرف باسم النسيج الوعائي الخشبي. أما ثاني أكسيد الكربون؛ فينتقل إلى الأوراق عبر الثغور.
• أثر عملية  البناء الضوئي على لون النباتات: في فصل الخريف يبدأ لون أوراق النباتات بالتغير؛ لأن عملية البناء الضوئي تصبح أبطأ، وتصبح الأوراق بُنيّة أو برتقالية أو صفراء أو حمراء في هذا الوقت من العام.
• لا يقتصر البناء الضوئي على النباتات: هُناك العديد من الكائنات الحيّة التي تحتوي على الكلوروفيل، ويُمكنها إجراء عملية البناء الضوئي ولا يقتصر ذلك على النباتات، وأبرزها البكتيريا مثل البكتيريا الزرقاء، وكذلك الطحالب من الطلائعيات.
• التنفس الخلوي: هُناك عملية مُعاكسة للبناء الضوئي عند النباتات، وهي عملية التنفس الخلوي التي تستهلك النباتات خلالها الجلوكوز والأكسجين لإنتاج الماء وثاني أكسيد الكربون، وعادةً ما تحدث هذه العملية ليلًا عند اختفاء الضوء.

ما هي أنواع عملية البناء الضوئي؟

يُشير تعريف البناء الضوئي إلى العملية التي تقوم النباتات من خلالها بإنتاج الأكسجين والجلوكوز من خلال الضوء والأكسجين وبعض العناصر الأخرى، وهُناك العديد من أنواع عملية البناء الضوئي في النباتات، وهي كما يأتي:

• التمثيل الضوئي ثلاثي الكربون: تعتمد معظم النباتات على هذا النوع من البناء الضوئي؛ منها الحبوب والقطن والبطاطس، وأُطلق عليه اسم التمثيل الضوئي ثلاثي الكربون، نسبةً إلى مركب ثلاثي الكربون المستخدم خلال دورة كالفين.
• التمثيل الضوئي رباعي الكربون: تقوم بعض النباتات مثل الذرة وقصب السكر، بالاعتماد على التمثيل الضوئي رباعي الكربون، وتتكيّف هذه النباتات بشكل أفضل عند وضعها في البيئة الحارّة الجافة.
• الحمض العصاري: تتكيّف النباتات التي تعتمد على عملية الحمض العصاري مع البيئات شديدة الحرارة، ومنها نباتات الصبار والأناناس، وتتميز هذه النباتات بعدة خصائص للحصول على ثاني أكسيد الكربون مع الاحتفاظ بالماء.

كيف تتم عملية البناء الضوئي؟

تتم عملية البناء الضوئي من خلال حصول النباتات على الماء وثاني أكسيد  الكربون، ويلي ذلك إجراء العديد من التفاعلات الضوئية التي تستطيع تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية، وبعد ذلك تأتي المرحلة الثانية المعروفة باسم التفاعلات اللاضوئية، وهي مرحلة لا تحتاج إلى الضوء، ولكنها تتزامن مع نهاية التفاعلات الضوئية، وفي المرحلة الثانية يتم تثبيت ثاني أكسيد الكربون واختزاله لتشكيل السُكّريات البسيطة التي تحتاجها النباتات.

ما هي العناصر الأساسية للبناء الضوئي؟

تعتمد عملية البناء الضوئي عند النباتات على 3 عناصر أساسية، وهي العناصر الآتية:

• الضوء: في المرحلة الأولى من البناء الضوئي تحتاج النباتات إلى الضوء لتوفير الطاقة الكيميائية، ويجدر الذكر بأن هذه العملية لا يُمكن أن تحدث ضمن الأطياف الخارجة على حدود الضوء المرئي، وتقل فعاليتها بشكل كبير عند الضوء الأخضر.
• ثاني أكسيد الكربون: تحصل النباتات البرية على ثاني أكسيد الكربون من خلال المسارات المعروفة بالثغور، وأما النباتات المائية؛ فإنها تمتص أكسيد الكربون من خلال سطحها، ويعد ثاني أكسيد الكربون عنصرًا مهمًا في المرحلة اللاضوئية.
• الماء: على الرغم من امتصاص كميات مياه كبيرة؛ إلا إن النباتات تستخدم كميات ضئيلة من الماء أثناء القيام بعملية البناء الضوئي، وتمتص النباتات المياه من خلال شُعيرات وأنسجة موجودة على جذورها.

ما هي أنواع الصبغات التي تمتص الطاقة الضوئية في البناء الضوئي؟

يتم تقسيم الصبغات التي تعتمد عليها النباتات في امتصاص الطاقة الضوئية إلى 3 أنواع كما يأتي:

• الصبغات اليخضورية: يتضمن هذا النوع 3 فئات من الصبغات اليخضورية، وهي: الكلوروفيل إيه والكلوروفيل بي والكلوروفيل سي، ويُعد الكلوروفيل إيه أهم الصبغات التي تمتص الضوء، ويتوفر عند جميع النباتات التي تقوم بالبناء الضوئي.
• الصبغات الشبيهة بالكاروتين: تشتمل هذه المجموعة من الصبغات على الكاروتينات التي لا يدخل الأكسجين في تركيبها، والزانثوفيالت التي تتضمن الأكسجين في تركيبها الكيميائي.
• الفيكو بيلينات: هُناك 3 أقسام من صبغات الفيكو بيلينات، وهي صبغة الفيكوارثيرين ذات اللون الأحمر، وصبغة الفيكوسيانين ذات اللون الأزرق، وصبغة اللوفيكوسيانين ذات اللون الأزرق أيضًا.

ما هي الظروف البيئية التي تؤثر على البناء الضوئي؟

بعد معرفة كيف تتم عمليه البناء الضوئي ينبغي التعرّف على أبرز العوامل المؤثرة على كفاءة البناء الضوئي، حتى يضمن المرء نمو النباتات بأفضل شكل ممكن، وفيما يأتي قائمة بأبرز الظروف البيئية والعوامل التي تؤثر على عملية البناء الضوئي وفق جامعة كاليفورنيا في بركلي:

• الظروف المناخية: تؤثر الكثير من الظروف المناخية المُحيطة على كفاءة البناء الضوئي، ومن ذلك كمية الضوء التي تسطع حسب خطوط العرض، وكذلك درجات الحرارة ومستويات هطول الأمطار.
• توفر المغذيات: تحتاج النباتات إلى العديد من المغذيات للقيام بعملياتها الحيوية مثل البناء الضوئي، وأبرز هذه المغذيات النيتروجين والفوسفور، وإذا كان توفر هذه العناصر في البيئة محدودًا كانت الإنتاجية محدودة، والعكس بالعكس.
• العوامل اللاأحيائية: تتأثر عملية البناء الضوئي بعدة عوامل بيئية لاأحيائية، ومنها: جودة التربة التي ترتبط بمستويات المغذيات في العادة، وكذلك مستويات حموضة المياه، ودرجة توفر الأكسجين وحرائق الغابات.
• العلاقات الحيوية: تتنافس الكائنات الحيوية على الموارد المتوفرة في البيئة بطرق مختلفة، كما أن المواد التي توفرها هذه الكائنات لبعضها البعض تختلف بين بيئة وأخرى، وهي عوامل تؤثر على جودة وكفاءة البناء الضوئي عند النباتات.

ما هي أهمية البناء الضوئي؟

إن لعملية البناء الضوئي أهميةٌ كبيرةٌ لمُختلف الكائنات الحية على كوكب الأرض؛ فإنها العملية التي تقوم من خلالها النباتات باستهلاك ثاني أكسيد الكربون وإطلاق الأكسجين، وتُعد النباتات المصدر الأول للأكسجين في الغلاف الجوي نتيجةً للبناء الضوئي، كما أن هذه العملية تسهم في توفير الغذاء الذي تحتاجه النباتات أيضًا.

هل تعد النباتات من المُنتجات الأساسية للغذاء بسبب البناء الضوئي؟

لا شك بأن النباتات تُعد من المُنتِجات الأساسية للغذاء على كوكب الأرض، والتي تقوم بعملية البناء الضوئي؛ فإنها من المُنتِجات التي تستطيع توفير غذائها بنفسها خلافًا للكائنات الحية المستهلكة الأخرى، التي تعتمد على النباتات في غذائها بشكل مباشر، أو تعتمد على الحيوانات الأخرى. وفيما يأتي توضيح لسلسة غذاء الكائنات الحية:

• المُنتِجات: تقع المُنتِجات في قاعدة السلسلة الغذائية للكائنات الحية، وتُعد النباتات أبرز المُنتجات، وهي الفئة التي تضم جميع الكائنات الحية التي تُنتج غذاءها بنفسها، وتضم هذه الفئة كذلك الطحالب والنباتات العائمة المجهرية وغيرها.
• المُستهلِكات: خلافًا للمنتجات تعتمد المُستهلِكات على الكائنات الحية الأخرى لتوفير الغذاء الذي تحتاجه في عملياتها الحيوية المختلفة، وفيما يأتي قائمة بأنواع المستهلكات:
  • المستهلكات الأساسية: تقع المستهلكات الأساسية في المستوى الثاني من السلسلة الغذائية، وتتضمن الحيوانات التي تتغذى على النباتات والمنتجات الأخرى، ومنها القشريات الصغيرة.
  • المستهلكات الثانوية: تتغذى المستهلكات الثانوية على المستهلكات الأساسية التي تكون من الحيوانات الصغيرة عادةً، ومن الحيوانات التي تندرج في هذه الفئة: جراد البحر والأسماك الصغيرة.
  • المُفترسات العلوية: في هذه الفئة تندرج العديد من الحيوانات التي تتغذى على المنتجات والمستهلكات الأساسية والثانوية، وهي الفئة التي ينتمي إليها البشر، وتتضمن كذلك الدببة ومالك الحزين والصقور ذات الذيل الأحمر.

اقرأ/ي أيضًا:

هل النبات كائن حي؟

هل تلوث البيئة خطير؟

هل هناك نباتات تؤكل جذورها؟

هل ملوحة التربة من أسباب التصحّر؟