النباتات والزراعة

الآلية التي تتم بها عملية “البناء الضوئي” التي تحدث داخل النبات ومدى أهميتها في الحياة

2011 تجارب علمية بيئتنا

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

عملية البناء الضوئي النبات أهمية البناء الضوئي النباتات والزراعة الزراعة

تصنع النباتات غذاءها الخاص بها باستخدام الطاقة الموجودة في ضوء الشمس من خلال عملية تسمى «البناء الضوئي».

تشكل النباتات نقطة البداية في معظم السلاسل الغذائية على الكرة الأرضية، فلولا النبات لانعدم وجود معظم المخلوقات الحية.

تشكل النباتات جزءاً بالغ الأهمية في كل نظام بيئي تقريباً. بينما تستمد الحيوانات طاقتها عن طريق التهام غيرها من الحيوانات أو النباتات، فإن النباتات تحصل على طاقتها مباشرة من الشمس.

 

تقوم النباتات من خلال استخدام الطاقة من ضوء الشمس ببناء مركّبات غنية بالطاقة تسمى الكربوهيدرات من الماء والمعادن وغاز ثاني أكسيد الكربون. يُطلق على هذه العملية مصطلح البناء أو التركيب الضوئي.

تشكل هذه المركبات الكربوهيدراتية، التي تحتوي على السكريات والنشويات، الاحتياطي الغذائي للنبات، كما أنها من المواد الغذائية للعديد من الحيوانات وللإنسان أيضاً.

 

تبدأ السلسلة الغذائية في معظم النظم البيئية بالنباتات، كما تبدأ السلسلة الغذائية في البحار بما يشبه نباتات صغيرة جداً وهي الطحالب والعوالق.

ولولا وجود النباتات والطحالب والبناء الضوئي لما توافر غاز الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض. تحتاج معظم الكائنات على الأرض إلى الأكسجين من أجل البقاء، وهذا الأكسجين تطرحه النباتات والطحالب كمنتج ثانوي في عملية البناء الضوئي.  

 

البناء الضوئي

يحصل البناء الضوئي (أو التركيب الضوئي) في أوراق النبات. تحتوي أوراق النباتات على مادة خضراء تدعى الكلوروفيل (اليخضور)، وهي تقوم باحتجاز ضوء الشمس الذي تحتاجه لصنع الكربوهيدرات.

إن الخلايا الموجودة في أوراق النبات مرتبة بطريقة تجعل أكبر ما يمكن من مساحة سطحها تتعرّض للشمس، كما أن الأوراق رقيقة كي تتمكن الغازات والمواد الأخرى من اختراقها بسهولة.

تسمى الطبقة العليا من الورقة «الطبقة الأدمية»، وهي عبارة عن طبقة واحدة من الخلايا التي تغطي الورقة مثل الجلد.

 

إن خلايا «أدمة» الورقة عادة ما تكون شفافة كي تسمح لضوء الشمس بالعبور من خلالها. تحمي «الأدمة» الخلايا الموجودة داخل الورقة وتساعد على جعل الورقة مقاومة للماء.

ويوجد في أسفل الأدمة طبقة من الخلايا اسمها الخلايا السياجية (البلاستيدات)، والتي تكون متراصّة مع بعضها من أجل استقبال أكثر ما يمكن من الضوء.

تحتوي هذه الخلايا على تراكيب ميكروسكوبية (مجهرية أو صغيرة جداً) تُعرف باسم «البلاستيدات الخضـراء» والتي تحوي أيضاً صبغيات الكلوروفيل.

 

والكلوروفيل (أو اليخضور) هو عبارة عن جزيء يمتص الطاقة من الضوء ويعكس أيضاً الضوء ذا الطول الموجي الأخضر، وهو السبب الذي يُكسِب العديد من النباتات لونها الأخضـر.

تحتاج النباتات إلى الأكسجين، كما تحتاجه الحيوانات، لتحرير الطاقة من غذائها. تأخذ النباتات الأكسجين ليلاً وتطرح ثاني أكسيد الكربون، ثم تبدأ عملية البناء الضوئي عند طلوع الشمس.

تأخذ النباتات أثناء النهار ثاني أكسيد الكربون والماء وضوء الشمس، وتستخدم الطاقة من ضوء الشمس لفصل جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين وتفصل أيضاً ثاني أكسيد الكربون إلى كربون وأكسجين.

 

يجتمع بعدها الكربون والهيدروجين وقليل من الأكسجين لصنع نوع من السكر يسمى الغلوكوز، ويُطرح ما تبقى من الأكسجين في الهواء (انظر الشكل أعلاه).

يتنقل الغلوكوز في أنحاء النبتة، حيث يُستخدم بعضه كطاقة ولمساعدة النبات على النمو، أما الغلوكوز غير المستخدم فيرتبط ببعضه ليكوّن النشويات التي يخزنها النبات للاستعمال لاحقاً.

 

صنع السكريات

تستخدم النباتات الطاقة من ضوء الشمس لصنع السكريات في عملية يطلق عليها اسم البناء الضوئي.

يوجد داخل الخلايا السياجيِّة (البلاستيدات الخضـراء) المتراصّة مع بعضها في أوراق النبتة بُنى أو تراكيب تسمى «البلاستيدات الخضـراء»، حيث تتم عملية البناء الضوئي.

تحوي «البلاستيدات الخضـراء» مادة صبغية خضـراء تسمى الكلوروفيل (أو اليخضور).

يقوم الكلوروفيل باحتجاز طاقة الشمس التي يستخدمها النبات في صنع جزيئات الغلوكوز من الماء وثاني أكسيد الكربون، في حين يتم طرح الأكسجين كمنتج ثانوي، أما الغلوكوز فيؤمّن الطاقة اللازمة للنبات.

 

زهرة عبّاد الشمس

تدور زهرة عبّاد الشمس (إلى الأسفل)، مثل نباتات أخرى كثيرة، خلال النهار لتلحق بتقدّم الشمس في السماء، ما يسمح لها بالاستفادة القصوى من ضوء الشمس.

تنمو أزهار عبّاد الشمس غالباً بالقرب من بعضها البعض، لكنها تنمو أيضاً لتصبح طويلة من أجل رفع أوراقها عالياً بعيداً عن غيرها من زهور عبّاد الشمس الأخرى.

مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪التعديل الوراثي التخلّقي يصل إلى الحمض النووي الريبي
قلم: كين غاربر، في شيكاغو بولاية إلينوي
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل تنجح هيئة الخدمات الصحية في مشروع تتبع الاتصالات الذي تعده؟
جرّب الفرع الرقمي لهيئة الخدمات الصحية الوطنية اختصاراً: الفرع NHSX تطبيقا App سيخبرك ما إذا خالطت أي شخص ظهرت عليه أعراض كوفيد -19. ولكن ما هي التكلفة المترتبة على خصوصيتك جراء ذلك؟
إن أحد التحديات الكبيرة التي تطرحها مكافحة فيروس كوفيد-19 COVID-19 هو أنه معدٍ قبل ظهور أي أعراض على الأشخاص المصابين به. ويمكن أن يساعد تتبع الأشخاص الذين اختلطوا بالمصاب على الحد من انتشار الفيروس، من خلال معرفة عدد الأشخاص الذين ربما نقل إليهم المريض ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪من خارج هذا العالم
وب بانينو Rob Banino @robertbanino صحفي مستقل يعمل في بريستول
الحياة على المريخ أعالي البحار، الجزيرة الكبيرة، هاواي، الولايات المتحدة الأمريكية
بذلة الفضاء ليست أول ما يخطر في ذهن أي شخص يزور هاواي. هذا إلا إذا كان سيقضي ثمانية أشهر في موئل هاواي لاستكشاف الفضاء بالتناظر والمحاكاة Hawaii Space Exploration Analog and Simulation اختصاراً: الموئل HI-SEAS على بركان ماونا لوا. ويتيح الموئل HI-SEAS للباحثين دراسة كيفية تعامل الناس مع ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪تكسي طائر من هيونداي وأوبر S-A1 AIR TAXI
ل هذا طائر؟ أم هي طائرة؟ لا، إنها مركبة جوية شخصية Personal Air Vehicle. طوّرت S-A1 شركةُ هيونداي Hyundai، وهي مصممة للإقلاع عموديّاً ثم التبديل إلى الوضع الأفقي أثناء الطيران، قبل الهبوط عموديّاً من جديد. وقد تحمل المركبة التي عُرضت كمفهوم في المعرض CES أربعة ركاب إضافة إلى طيار، مع سرعة ملاحة تصل إلى 290 كم/ساعة وتحلق على ارتفاعات من 300 إلى 600 متر. هل هي آمنة؟ زودتها هيونداي بمراوح زائدة عن الحاجة «للتأكد من أن أي عطل في المحرك لن يحطم ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪أبرز ما احتواه أكبر معرض تكنولوجي في العالم
نذ إطلاقه أول مرة في عام 1967، قدم المعرض CES لمحة عن المستقبل. ففي عام 2001 كشف بيل غيتس Bill Gates النقابَ عن نظام تشغيل ألعاب الفيديو الجديد إكس بوكس Xbox من مايكروسوفت Microsoft وفي عام 2003 كانت أقراص Blu-ray DVD هي الاختراع الثاني المهم، على الرغم من أنها لم تنتشر لاحقاً. وفي عام 2013، كُشِفَ عن Oculus Rift لأول مرة للصحافيين في زاوية صغيرة من قاعات العرض المترامية الأطراف.
وهذه المرة هيمنت أجهزة التلفاز على أحدث الإلكترونيات في ... (قراءة المقال)