كيف تحدث عملية البناء الضوئي

مراحل حدوث عمليّة البناء الضوئيّ

تُعدّ عملية البناء الضوئي (بالإنجليزية: Photosynthesis) العملية الأساسية في حياة النباتات والطحالب ؛ وتمتاز هذه العملية بأنّ لها عدّة مراحل رئيسية تحدث بشكل منتظم ليتمّ إنتاج الغذاء للنبات، حيث تستخدم النباتات ضوء الشمس لإنتاج الأكسجين والطاقة باستخدام ثاني أكسيد الكربون والماء، ومن أهمّ العوامل التي يجب توفرها حتى تتمّ هذه العملية هي البلاستيدات الخضراء التي تحتوي على صبغة الكلوروفيل، والتي توجد في خلايا النباتات والطحالب وفي بعض أنواع البكتيريا التي تسمى بالبكتيريا الخضراء المزرقة.

الكائنات الحيّة

خلق الله عزّ وجلّ على هذه الأرض الملايين من الكائنات الحية، إلّا أنّ هذه الكائنات ليست متشابهة مع بعضها البعض بل إنّها مختلفة عن بعضها، فقد وضع الله عز وجل الكثير من الاختلافات والفروقات بين أنواعها، فكلّ نوع منها له شكل وخصائص وصفات تميّزه عن غيره من باقي الأنواع، فهذا هو سر التنوع الحيوي الهائل الموجود على الأرض.

وتعتبر طريقة التغذية من الأمور التي تختلف من كائن حيّ لآخر، فمنها ما يتغذى مفترساً غيره من الكائنات أو متطفلاً عليها، أي أنّ أغلب الكائنات الحية تعتمد في غذائها على أنواع كائنات أخرى، إلا أنّ منها ما يستطيع تصنيع غذاؤه بنفسه ضمن عملية تدعى عملية البناء الضوئي، فما هي عملية البناء الضوئي؟ وكيف تتم؟ هذا ما سنتعرف عليه من خلال مقالنا هذا.

امتصاص أشعة الشمس

تُعتبر عملية امتصاص أشعة الشمس الخطوة الأولى في عملية التمثيل الضوئي؛ حيث تساعد مركبات الكلوروفيل (بالإنجليزية: Chlorophylls) على امتصاص الضوء من الشمس، وتتواجد هذه المركبات في أغشية الثايلاكويد في البلاستيدات الخضراء في أوراق النبات، لتتحوّل فيما بعد هذه الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية من خلال إزالة الإلكترونات من الماء الموجود في النباتات الخضراء، وإطلاق الأكسجين، ليتمّ نقل الإلكترونات من خلال عمليات أخرى لاحقة.

تحويل أشعة الشمس إلى طاقة كيميائية

تحدث عملية التحويل إلى طاقة كيميائية في المرحلة الضوئية أو التفاعل الضوئي (بالإنجليزية: Light Reaction )، ويُمكن تفسير ما يحدث في هذه المرحلة بأنّ امتصاص الكلوروفيل للضوء داخل البلاستيدات الخضراء في النبات، سيؤدي إلى استثارة بعض الإلكترونات في الصبغة لمستويات طاقة أعلى لتترك الكلورفيل ، بحيث يتمّ العمل على تكوين إنزيم (NADPH) وجزيئات الطاقة، وإخراج الأكسجين كمنتج ثانوي.

إنتاج سكر الجلوكوز

يتمّ إنتاج سكر الجلوكوز في المرحلة المظلمة أو التفاعل المظلم (بالإنجليزية: Dark Reaction)؛ والتي يُطلق عليها أيضًا بدورة كالفن (بالإنجليزية: Calvin cycle)؛ وفي هذه المرحلة لا يحتاج النبات إلى الضوء بل يستلم إنزيم (NADPH) وجزيئات الطاقة الذي تمّ إنتاجهم في المرحلة الضوئية، وبوجود ثاني أكسيد الكربون المأخوذ من الغلاف الجوي سيتمّ إنتاج الجلوكوز.

المعادلة الكيميائية للبناء الضوئي

وتتمثّل بالآتي:

ثاني أكسيد الكربون جزيئين من الماء ضوء الشمس داخل البلاستيدات الخضراء ← غاز الأكسجين جزيء الماء السكر (الجلوكوز).

CO2 2H2O Sun Light Chlorophell→ H2O O2 C6H12O6

العوامل المؤثرة في حدوث عملية البناء الضوئي

هناك عِدّة عوامل تؤثر على عملية البناء الضوئي وهي كالآتي:

• شدة الضوء: لن يقوم النبات بعملية البناء الضوئي بشكلٍ سريع إذا كان الضوء غير كافٍ، حتى لو كان هناك توافر للماء وثاني أكسيد الكربون، إذ كلّما كانت شدة الضوء أكثر زاد معدل عملية البناء الضوئي.
• ثاني أكسيد الكربون: إن لم يكن ثاني أكسيد الكربون كافيًا، لن تحدث عملية البناء الضوئي، حتى وإن كان هناك الكثير من الضوء.
• درجة الحرارة: معدل عملية البناء الضوئي سيكون منخفضًا إذا كان الجو باردًا جدًا، وأيضًا لن تحدث أبدًا إذا كان الجو حارًا جدًا.

الخلاصة

تُعدّ عملية البناء الضوئي من العمليات المعقدة جدًا في الخلايا النباتية، كما أنّها عملية مهمة جدًا ليس فقط للنباتات، بل في حياة جميع الكائنات الحية الأخرى؛ فهي تمد الغلاف الجوي بالأكسجين اللازم للبقاء، بالإضافة إلى أنّها تستهلك غاز ثاني أكسيد الكربون من الجو، الأمر الذي يعود بالفائدة على البيئة من خلال المساعدة في تقليل ظاهرة الاحتباس الحراري.