التمثيل الضوئي في أشجار الصنوبر

أشجار الصنوبر دائمة الخضرة ، مما يعني أنها تحتفظ بإبرها على مدار السنة. هذا يعطي الخضرة ميزة على النباتات المتساقطة التي تفقد أوراقها كل خريف. هناك 120 نوعًا من الصنوبريات دائمة الخضرة في جنس الصنوبر (صنوبر). نوع واحد معين من الصنوبر ، الصنوبر بريستليكون ، يعيش في جبال روكي مع فرد واحد يعتقد أنه يزيد عن 5000 عام!

إذن ما الذي يعطي هذه الصنوبر ميزة على الأشجار والنباتات الأخرى؟ قامت أشجار الصنوبر بتعديل أوراق تسمى "الإبر". السمة المميزة لأشجار الصنوبر هي الطريق يتم ترتيب الإبر في حزم ، مقارنة بأشجار التنوب حيث يتم ربط الإبر مباشرة بـ فرع. تحتوي الإبر دائمة الخضرة على طبقة خارجية سميكة تسمى بشرة ، مما يسمح لها بالاحتفاظ بمزيد من الماء.

هناك مسام في هذا الغلاف الخارجي تسمى "الثغور" ، والتي يمكن أن تنفتح وتغلق إذا احتاج النبات إلى الحفاظ على المياه أو إطلاقها. هذا يعني أن الإبر يمكن أن تساعد أشجار الصنوبر على العيش في مناخات أكثر جفافاً حيث يكون الحفاظ على المياه أمرًا مهمًا.

تحتوي الخلايا النباتية على العديد من العضيات المختلفة التي تؤدي وظائف أساسية لبقاء النبات. أحد أنواع العضية هو البلاستيدات الخضراء ، التي يبلغ سمكها 0.001 مم تقريبًا! صبغتان ، كلوروفيل

النباتات الخضراء قادرة على استخدام التمثيل الضوئي لأخذ ثاني أكسيد الكربون والماء والطاقة من الشمس وتحويلها إلى طاقة كيميائية. يحول هذه المركبات إلى أكسجين ، والذي يتم إطلاقه في الغلاف الجوي ، والمواد العضوية ، مثل السكر.

بدأت معظم الطاقة التي يتم تدويرها عبر أنظمتنا البيئية مع الشمس. تقوم النباتات بعملية التمثيل الضوئي للحصول على السكر والأكسجين من أشعة الشمس ، ثم تأكل الحيوانات وتحصل على الطاقة من النباتات ، وتأكل الحيوانات الحيوانات الأخرى.

هناك العديد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على معدل التمثيل الضوئي في الخضرة الشتوية. تعتبر درجات الحرارة الأقل برودة والضوء في الشتاء من العوامل المحددة لعملية التمثيل الضوئي. كلما زادت درجات حرارة الضوء والدفء في النبات ، زادت فعاليته في إنتاج السكريات والمنتجات الأخرى باستخدام طاقة الشمس. يمكن لصحة النبات وعمره وحالة الإزهار أيضًا تغيير معدل هذه العملية.

هناك حاجة لثاني أكسيد الكربون كمصدر للكربون لإنتاج السكريات والمركبات العضوية الأخرى. كلما زادت كمية ثاني أكسيد الكربون المتوفرة ، زادت سرعة تفاعلات التمثيل الضوئي. عندما تنفتح الثغور الموجودة في إبر الصنوبر لاستيعاب ثاني أكسيد الكربون ، يُفقد الماء حتمًا من خلال هذه المسام على شكل بخار.

يمكن أن تكون المعادن أيضًا عاملاً مقيدًا لعملية التمثيل الضوئي. النيتروجين والفوسفات والكبريتات والحديد والكالسيوم والمغنيسيوم ضرورية للنباتات لإنتاج البروتينات والحمض النووي والكلوروفيل. تتطلب النباتات أيضًا عناصر مثل المنغنيز والنحاس والكلوريد لإكمال عملية التمثيل الضوئي بنجاح.

لأنهم يحتفظون بإبرهم على مدار السنة ، في الشتاء أشجار الصنوبر قادرة على التمثيل الضوئي! هذه ميزة كبيرة على الأشجار التي تفقد أوراقها. ومع ذلك ، فإن مساحة سطح الإبر صغيرة مما يعني أنها غير قادرة على التقاط أكبر قدر من طاقة الشمس لهذه العملية.

في ظروف التجمد ، يمكن أن يتشكل الجليد بين خلايا أشجار الشتاء دائمة الخضرة. هذا يمكن أن يؤدي إلى الجفاف. في ظل ظروف الجفاف في الشتاء ، قد تغلق الثغور لتقليل فقد الماء للشجرة ، على الرغم من أن هذا سيوقف أيضًا تبادل الغازات ويحد من التمثيل الضوئي.

يأتي الشتاء مع تحدياته الخاصة مثل نقص المياه ودرجات الحرارة الباردة ، وتؤدي هذه العوامل إلى تباطؤ عملية التمثيل الضوئي. ومع ذلك ، فإن الحصول على الإبر طوال العام يعد ميزة لأشجار الصنوبر ، خاصة في المناخات الشمالية حيث قد توجد ندرة في المياه ودرجات حرارة منخفضة.