كيف يحصل النبات على غذائه؟
حتى تستطيع النباتات أن تنمو وتبقى على قيد الحياة، تحتاج إلى الغذاء الذي يضمن استمراريتها، شأنها شأن الكائنات الحية الأخرى، وحتى تحصل النباتات على الغذاء؛ تقوم بعملية تسمى البناء الضوئي ، والتي يعدّ أساسها الطاقة التي تجمعها من ضوء الشمس، بمساعدة عنصرين أساسيين هما؛ الماء وثاني أكسيد الكربون.
تبدأ عملية البناء الضوئي من خلال الطاقة التي تستمدها النباتات من ضوء الشمس، وتخزّنها في أوراقها، وتكفل هذه الطاقة المخزّنة عملية سحب الماء من خلال جذور النبات، واستخلاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء، وتحويلهما إلى مادة الجلوكوز، وهي مادة سكرية تتغذى عليها النباتات لتبقى على قيد الحياة.
أماكن صنع الغذاء في النبات
تحدث عملية البناء الضوئي داخل البلاستيدات الخضراء الموجودة في الأوراق، إذ تحتوي هذه البلاستيدات على مادة الكلوروفيل المسؤولة عن تحويل الماء، وضوء الشمس، وثاني أكسيد الكربون الذي تلتقطه البلاستيدات الخضراء إلى الجلوكوز الذي يخزنه النبات أو يستهكله على الفور.
مراحل حصول النبات على غذائه
يحصل النبات على غذائه من خلال نوعين من أنواع تفاعلات البناء الضوئي التي تتشابه بالمبادئ العامة، وكذلك بأماكن حدوثها؛ فكلاهما يحدث في البلاستيدات الخضراء، ولكنهما يختلفان عن بعضهما البعض في كيفية التفاعل داخل النبات.
ويُعرَف النوع الأول بالتمثيل الضوئي الأوكسجيني؛ وينتج عنه إطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي، أما النوع الثاني فيُعرف بالتمثيل الضوئي غير المؤكسد، ولا ينتج عنه الأكسجين، ومن هنا جاءت تسمية كلا النوعين، وفيما يأتي تفصيلًا لكلٍ منهما:
التمثيل الضوئي الأوكسجيني
يحدث التمثيل الضوئي الأوكسجيني في النباتات، والطحالب، والبكتيريا الزرقاء، ويعتمد على ضوء الشمس الممتص في غشاء الثايلاكويد، حيث تنقل الإلكترونات الطاقة الضوئية من الماء إلى ثاني أكسيد الكربون لإنتاج الكربوهيدرات.
وخلال هذه العملية يفقد الماء الإلكترونات فيصبح مؤكسدًا، ويتحول ثاني أكسيد الكربون إلى سكريات في عملية تسمى تثبيت الكربون من خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال، وبذلك تنتج الكربوهيدرات مع الأكسجين كمنتج ثانوي.
ويمكن تمثيل عملية البناء الضوئي الأوكسجيني من خلال المعادلة الآتية:
6CO 2 12H 2 O Light Energy → C 6 H12O6 6O 2 6H 2 O
حيث تمثل إنتاج جزيء من الجلوكوز و6 أجزاء من الأكسجين من اتحاد 6 جزيئات من ثاني أكسيد الكربون و12 جزيئا من الماء بوجود الطاقة الضوئية.
التمثيل الضوئي غير المؤكسد
يحدث التمثيل الضوئي غير المؤكسد غالبًا في أنواع عديدة من البكتيريا مثل؛ بكتيريا الكبريت الخضراء، والبكتيريا الأرجوانية، إذ تُصدِر هذه البكتيريا الإلكترونات من مصادر متغيرة، مثل الكبريت الصلب الناتج عن كبريتيد الهيدروجين الذي تكون رائحته سيئة وتشبه رائحة البيض.
وتحدث هذه العملية أيضًا في البلاستيدات الخضراء، لكن بطريقة مستقلة عن أي مصدر ضوء، وتحديدًا في بقعة تسمى السدى، ولذلك تُسمى أيضًا بالتفاعلات المظلمة، ويشمل مبدأ عمل التمثيل الضوئي غير المؤكسد إنتاج سكريات ثلاثية الكربون من ذرات الكربون الثابتة الموجودة في ثاني أكسيد الكربون، وتُستخدم هذه السكريات في صنع الجلوكوز الذي تتغذى عليه النباتات.
ويمكن تمثيل عملية البناء الضوئي غير المؤكسد من خلال المعادلة التالية:
CO 2 2H 2 A Light Energy → [CH 2 O] 2A H 2 O
إذ يمثل H 2 A المانح المحتمل للإلكترون المستهدف، أما الحرف A فهو متغير؛ حيث يمكن أن يكون كبريتيد الهيدروجين هو مانح الإلكترون والذي يرمز له بحرف S، فيصبح رمز المانح H 2 S، ويُذكر أنّ الماء ينتج من هذه العملية، بالإضافة إلى جزئين من كبريتيد الهيدروجين.
أين تخزن النباتات غذائها؟
تختلف أماكن تخزين السكريات البسيطة التي تتغذى عليها النباتات باختلاف نوعها؛ فلكل من الجلوكوز، والفركتوز، والنشويات أماكن مختلفة تتخزن فيها، وفيما يأتي تفصيل لذلك:
الجلوكوز
هو حلقة سداسية الشكل تتكون من 6 ذرات كربون ، ويتخزن في ساق النبات ويُنقل إلى أجزاء النبات الأخرى من خلال الماء والمعادن الأخرى لتشجيع نمو النبات.
الفركتوز
الفركتوز هو السكر الطبيعي في النبات، ويُخزَّن في فاكهة النبات وأزهارها؛ أي في عصارة النباتات، ويُطلَق عليه أيضًا اسم السكاريد الأحادي الذي يمكن العثور عليه أيضًا في العسل.
النشا
يُخزَّن النشا في بذور النباتات وجذورها، وهو في الأساس جلوكوز زائد عن حاجة النبات، وتحتفظ فيه كمصدر طاقة طويل المدى، كما يوجد أيضًا في أنسجة الجذوع، والفروع للأشجار التي تتساقط أوراقها في فصل الشتاء، فلا تستطيع إنتاج الغذاء من خلال عملية التمثيل الضوئي.
