التمثيل الضوئي هو تفاعل كيميائي عجيب ولكنه بسيط يحدث عندما تستخدم النباتات ضوء الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون لصنع جزيئات طعام مليئة بالطاقة. تقوم النباتات بسحب الماء من جذورها وتمتص جزيئات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لتجميع المكونات الضرورية لتصنيع الجلوكوز (السكر).
الماء (H.2O) الجزيئات تقسيم الإلكترونات والتبرع بها إلى جزيئات ثاني أكسيد الكربون حيث يتم تحويل الطاقة الضوئية من الشمس إلى الروابط الكيميائية للجلوكوز (السكر) أثناء عملية التمثيل الضوئي.
معادلة التمثيل الضوئي
وصفة الجلوكوز هي ستة جزيئات من الماء (H2O) بالإضافة إلى ستة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون (CO2) بالإضافة إلى التعرض لأشعة الشمس. تبدأ الفوتونات في الموجات الضوئية تفاعلًا كيميائيًا في الخلية يكسر روابط جزيئات الماء وثاني أكسيد الكربون ويعيد تنظيم هذه المواد المتفاعلة إلى جلوكوز وأكسجين - منتج ثانوي.
صيغة البناء الضوئي يتم التعبير عنها بشكل عام كمعادلة:
6 ح2O + 6CO2 + ضوء الشمس → ج6ح12ا6 + 6O2
الأصول المبكرة لعملية التمثيل الضوئي
منذ ما يقرب من 3.5 مليار سنة ، غيرت البكتيريا الزرقاء مجرى العالم بقوتها في التمثيل الضوئي لتحويل الطاقة الضوئية والمواد غير العضوية إلى طاقة كيميائية للطعام. بالنسبة الى
على الرغم من أن التفاصيل لا تزال قيد الدراسة والمناقشة ، يبدو أن تكييف مراكز التمثيل الضوئي في أشكال الحياة المبكرة مثل النباتات وحيدة الخلية والطحالب قد بدأ في التطور.
لماذا يعتبر التمثيل الضوئي مهمًا؟
التمثيل الضوئي ضروري للحياة والاستدامة في نظام بيئي متوازن. توجد كائنات التمثيل الضوئي في الجزء السفلي من الشبكة الغذائية، بمعنى أنها تنتج بشكل مباشر أو غير مباشر طاقة غذائية للحيوانات العاشبة ، والحيوانات آكلة اللحوم ، والمستهلكين الثانويين والثالثيين ، والحيوانات المفترسة. عندما تنقسم جزيئات الماء أثناء تفاعل التمثيل الضوئي ، تتشكل جزيئات الأكسجين وتحرر في الماء والهواء.
بدون الأكسجين ، لم تكن الحياة موجودة كما هي اليوم.
علاوة على ذلك ، يلعب التمثيل الضوئي دورًا حيويًا في غرق ثاني أكسيد الكربون. تسمى عملية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى كربوهيدرات تثبيت الكربون. عندما تموت الكائنات الحية القائمة على الكربون ، يمكن أن تنضغط بقاياها المدفونة ، ومع مرور الوقت ، تتحول إلى الوقود الاحفوري.
متطلبات المياه للنباتات
يساعد الماء في نقل الطعام والمغذيات داخل الخلايا وبين الأنسجة لتوفير الغذاء لجميع أجزاء النبات الحي. كبير فجوات يحتوي داخل الخلايا على ماء يقوي الجذع ويقوي جدار الخلية ويسهل التناضح في الأوراق.
لا يمكن للخلايا غير المتمايزة في النسيج الإنشائي أن تتخصص بشكل صحيح في الأوراق أو الإزهار أو السيقان إذا كانت الخلايا الموجودة في الأنسجة تعاني من الجفاف الشديد. تتدلى السيقان والأوراق عند عدم تلبية احتياجات المياه ، ويبطئ التمثيل الضوئي.
النباتات والمياه: المشاريع العلمية ذات الصلة
قد يستمتع الطلاب المهتمون بمعرفة المزيد عن النباتات والمتطلبات المائية بتجربة بذور الفاصوليا المنبثقة. تنمو حبوب الفاصولياء والفاصولياء بسرعة ، مما يجعلها مناسبة تمامًا للتغذية مشروع علوم النباتات أو مظاهرة الفصل الدراسي. يمكن للمدرسين زرع البذور قبل حوالي أسبوع من بدء الطلاب في إجراء التجارب لتحديد العوامل البيئية ، مثل المياه الكافية ، التي تؤثر على نمو النبات.
على سبيل المثال ، يمكن أن يستمر فصل العلوم في النمو والري وقياس خمسة أو أكثر من براعم الفاصوليا بجوار النافذة لمدة أسبوعين أو أكثر. لأغراض المقارنة ، يمكنهم إدخال متغيرات في مجموعات تجريبية من البراعم وتطوير فرضية. يوصى بمجموعات تجريبية من خمسة نباتات أو أكثر لحجم عينة أكبر.
على سبيل المثال:
- المجموعة التجريبية 1: احجب الماء لمعرفة مدى تأثر نمو نبت الفاصوليا بالجفاف.
- المجموعة التجريبية 2: ضع كيسًا ورقيًا فوق براعم الفاصوليا لملاحظة كيف يمكن أن يؤثر الضوء الخافت على عملية التمثيل الضوئي وإنتاج الكلوروفيل.
- مجموعة التجربة 3: لف أكياس شطائر بلاستيكية حول براعم الفاصوليا لدراسة تأثيرات التبادل المعطل للغازات.
- المجموعة التجريبية 4: ضع براعم الفاصوليا في الثلاجة كل ليلة لترى كيف يمكن أن تؤثر درجات الحرارة الباردة على النمو.