العناصر
تقوم النباتات الخضراء بعملية البناء الضوئي للحصول على الغذاء وذلك فى وجود مادة الكلوروفيل وأشعة الشمس و CO2
تحدث هذه العملية بشكل رئيسى فى البلاستيدات الخضراء فى أوراق النباتات وفى بعض الأحيان تؤدى السيقان أيضا عملية البناء الضوئي.
ما هي العوامل المؤثره على عملية البناء الضوئي ؟
عالم النبات البريطانى Frederick Frost Blackman وضع قانون العوامل المحددة Law of limiting factors وقال عندما تعتمد عملية البناء الضوئي على عدد من العوامل يكون معدلها محدودا بوتيرة العامل الأبطأ , أى أن معدل العملية يحكمة ذلك العامل الأقرب إلى قيمته الدنيا وأوضح بلاكمان أن العامل الذي له التأثير الأكبر فى تقليل المعدل هو العامل المحدد limiting factor
وحدد نوعين من التفاعلات ☀️تفاعلات ضوئية Light Reaction تعتمد على الضوء وتفاعلات تعتمد على درجة الحرارة سُميت فيما بعد بتفاعلات الظلام 🌑 Dark Reaction .
▪️هناك عدة عوامل تؤثر على عملية البناء الضوئي تنقسم إلى عوامل خارجية بيئية وعوامل داخلية …..
👈أولا :-العوامل الخارجية ….☀️ الضوء Light ☀️
▪️تأتى الطاقة اللازمة لعملية البناء الضوئي من الضوء فقط ،يتم التحكم مباشرة فى الأكسدة الضوئية للماء وإثارة جزئيات الأصباغ عن طريق الضوء ويتحكم الضوء بشكل مباشر فى حركة الثغور والتى تؤدى إلى انتشار CO2
☀️تلعب شدة الضوء Light intensity دوراً مباشراً فى معدل البناء الضوئي حيث يبدأ البناء الضوئي عند شدة الضوء المنخفضة ويزداد حتى يصل إلى أقصى حد فى أكثر الأوقات سطوعا فى اليوم ففى ظل كثافة ضوء منخفضة يكون معدل البناء الضوئي منخفضا بينما يكون عند أعلى معدل فى الكثافة العالية ،كما أنه يعتمد على طبيعة النباتات فتختلف كمية الضوء المطلوبة باختلاف النباتات ☀️ أيضا تؤثر جودة الضوء Light Quality على معدل البناء الضوئي لأن نظام الاصباغ فى البلاستيدة لا يمتص كل الأشعة بالتساوى حيث اثبتت التجارب أن الكلوروفيل يمتص بشكل أكبر فعالية الأطوال الموجية الحمراء والزرقاء من طيف الضوء بأكمله وبالتالى يحدث أقصى قدر من البناء الضوئي عندما يتعرض النبات لطول هذه الاطوال الموجية ،بينما يؤدى الضوء الأخضر إلى أدنى معدل .
☀️تتطلب المرحلة الضوئية من البناء الضوئي وجود ضوء وكلما زاد الضوء زاد معدل البناء الضوئي لأن شدة الضوء هى العامل المحدد بشرط أن يكون هناك كمية كافية من CO2 ودرجة حرارة مناسبة ومع ذلك يمكن أن تزيد شدة الضوء فقط حتى نقطة معينة بمجرد وجود شدة كافية من الضوء ،بعد هذه النقطة لن تؤدى أى زيادة فى الضوء لزيادة البناء الضوئي وتسمى نقطة تشبع الضوء Light Saturation Point
🌍تركيز ثانى أكسيد الكربون Concentration of CO2🌍
▪️يشكل غاز CO2 نسبة قليلة من الغلاف الجوي0.03% , أثبتت التجارب أنه عندما لا يكون الضوء ودرجة الحرارة من العوامل المحددة تؤدى زيادة CO2 إلى زيادة معدل البناء الضوئي ولكن بعد حد معين يبدأ CO2 فى التراكم فى النبات وهذا يؤدى إلى إبطاء العملية ،لذلك فإن التركيز المفرط من CO2 يثبط البناء الضوئي خاصة عندما يبدأ فى التراكم وأيضا لكى يحدث الجزء المتبقى من البناء الضوئي (الظلام ) فلابد أن يدخل CO2 إلى دورة كالڤن لأنه ضروري لإنتاج Glycerate -3-Phosphate أو PGAL .
🌡️درجة الحرارة Temperature 🌡️
▪️تحدث العمليات الحيوية البيولوچية فى مدى معين من درجات الحرارة ويلاحظ أنه عندما لا يكون الضوء وCO2 من العوامل المحددة فإن معدل البناء الضوئي يزداد مع درجات الحرارة حتى المستوى الأمثل لهذا النبات ، درجة الحرارة ليست موحدة فى جميع الأماكن ،بشكل عام درجة الحرارة المثلى للبناء الضوئي من 25 إلى 35 درجة مئوية ولكن هذا لا ينطبق على جميع النباتات ،فدرجة الحرارة المثلى الطحالب 55 درجة مئوية ، وهناك نباتات تنمو فى الينابيع الساخنة والتى تصل إلى 75 درجة مئوية.
▪️مع زيادة درجة الحرارة يزيد معدل النتح فى النبات وهذا يؤدى لإغلاق الثغور مما يؤدى إلى تقليل إنتشار CO2 .
🌑تعتمد تفاعلات الظلام فى عملية البناء الضوئي على وجود الإنزيمات والتى تكون حساسة لدرجات الحرارة فالانزيمات تمتلك طاقة حركية أكبر وهذا يعنى أن المواد المتفاعلة والإنزيمات تتحرك بشكل أسرع ينتج عنها تصادمات أكثر تكراراً مما يعنى أن هناك معدل أكبر من البناء الضوئي ولكن إذا زادت درجة الحرارة بشكل كبير تبدأ الإنزيمات فى التحلل ويحدث كسر للروابط التى يتكون منها الإنزيم وسوف يتغير الموقع النشط وستصبح المواد المتفاعلة غير قادرة على احتواء موقع الانزيم النشط وبالتالي ينخفض معدل البناء الضوئي.
💦 الماء Water 💦 من أهم العوامل المؤثره على البناء الضوئي
وعندما يكون هناك نقص فى الماء تبدأ الثغور فى الإغلاق لتجنب فقدان أى ماء أثناء النتح ومع إغلاق الثغور يتوقف إمتصاص CO2
مما يؤثر على عملية البناء الضوئي ، يحدث للماء Photolysis
(تحلل ضوئي ) فيوفر الالكترونات والبروتونات للاختزال بشكل مباشر فيتحول NADP إلى NADPH2 .
⭕ الأوكسجين Oxygen ⭕ ضروري لعملية التنفس الضوئي Photorespiration والطاقة المتولدة أثناء التنفس ضرورية للبناء الضوئي،الأوكسچين مطلوب بكميات صغيرة لنقل الالكترونات ايضا يتكامل O2 مع CO2 ليتحد ويكون جزء من التفاعل المظلم ويتكون إنزيم RuBisCO اللازم لتفاعلات الظلام ومع ذلك عندما يكون هناك زيادة فى O2 ينخفض معدل البناء الضوئي .
▪️هناك أيضا عوامل خارجية تؤثر على معدل البناء الضوئي مثل وجود المعادن مثل الحديد Fe والماغنسيوم Mg للمشاركة فى تخليق الكلورفيل والفوسفور P لتفاعلات الفسفرة .
▪️أيضا توثر ملوثات الهواء مثل أكاسيد النتيروچين والتى تؤثر على وظيفة الورقة وتتداخل مع تثبيت الكربون .
👈ثانيا :- العوامل الداخلية مثل🌱 أصباغ الكلورفيل Pigments
الكلورفيل هو الصبغ الأساسي المستخدم والذي يعكس الضوء الأخضر ويمتص الأحمر والأزرق بشدة .
💧عامل البروتوبلازم Protoplasmic factor البروتوبلازم الرطب ضرورى لعملية البناء الضوئي .
🌀تراكم الكربوهيدرات Acculamtion of Carbohydrates
تراكم الكربوهيدرات فى الخلايا يجعل انتقالها بطيئا وبذلك يؤثر على معدل البناء الضوئي .
🌿تشريح الورقة Antamoy of leaf يؤثر تشريح الورقة وتسبب الإختلافات الكثيرة على كفاءة استخدام الضوء .
🍃الهرمونات النباتية Plant Hormones
السيتوكينات Cytokines ,الجبرلينات Gibberellins تزيد من معدل البناء الضوئي ولكن حمض الأبسيسبك Abscisic Acid v يقلل من معدل البناء الضوئي .
معادلة عملية البناء الضوئي
أهمية عملية البناء الضوئي
– إنتاج الأكسجين:
البناء الضوئي ينتج الأكسجين الذي نتنفسه.
– توفير الطاقة للنباتات:
يوفر الطاقة اللازمة لنمو النباتات وتطورها.
– أساس السلسلة الغذائية:
يعتبر البناء الضوئي القاعدة الأساسية التي تقوم عليها السلسلة الغذائية على كوكب الأرض.
