المحتوى
- معادلة التمثيل الضوئي
- الأصول المبكرة لعملية التمثيل الضوئي
- لماذا التمثيل الضوئي مهم؟
- متطلبات المياه من النباتات
- النباتات والمياه: مشاريع العلوم ذات الصلة
التمثيل الضوئي هو تفاعل كيميائي عجيب ولكنه بسيط يحدث عندما تستخدم النباتات أشعة الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون لصنع جزيئات الطعام المليئة بالطاقة. تسحب النباتات الماء من جذورها وتمتص جزيئات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لجمع المكونات اللازمة لتوليف الجلوكوز (السكر).
الماء (ح2O) تنقسم الجزيئات وتتبرع بالإلكترونات لجزيئات ثاني أكسيد الكربون حيث يتم تحويل الطاقة الضوئية من الشمس إلى روابط كيميائية من الجلوكوز (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 الموجودة في موجات الضوء في تفاعل كيميائي في الخلية يكسر روابط جزيئات الماء وثاني أكسيد الكربون ويعيد تنظيم هذه المواد المتفاعلة إلى جلوكوز وأكسجين - منتج ثانوي.
يتم التعبير عن صيغة التمثيل الضوئي عادة كمعادلة:
6H2يا + 6CO2 + أشعة الشمس → C6هيدروجين12O6 + 6O2
الأصول المبكرة لعملية التمثيل الضوئي
منذ ما يقرب من 3.5 مليار سنة ، غيرت البكتيريا الزرقاء مجرى العالم من خلال قوتها التمثيلية لتحويل الطاقة الضوئية والمواد غير العضوية إلى طاقة كيميائية للغذاء. بالنسبة الى مجلة كوانتا، خلقت الكائنات الحية الدقيقة القديمة الظروف الكوكبية التي أدت إلى سلسلة من النباتات المتنوعة ذات القدرة المشتركة على التمثيل الضوئي وإطلاق الأكسجين.
على الرغم من أن التفاصيل لا تزال قيد الدراسة والمناقشة ، إلا أن تكيف مراكز التمثيل الضوئي في أشكال الحياة المبكرة مثل النباتات أحادية الخلايا والطحالب يبدو أنه تطور سريعًا.
لماذا التمثيل الضوئي مهم؟
التمثيل الضوئي ضروري للحياة والاستدامة في نظام بيئي متوازن. توجد الكائنات الحية الاصطناعية في الجزء السفلي من شبكة الغذاء ، مما يعني أنها تنتج طاقة الغذاء بشكل مباشر أو غير مباشر للحيوانات العاشبة والحيوانات آكلة اللحوم والمستهلكين الثانوي والثالث ، والحيوانات المفترسة في القمة. عندما تنفصل جزيئات الماء أثناء التفاعل الضوئي ، تتشكل جزيئات الأكسجين وتطلق في الماء والهواء.
بدون الأكسجين ، لن تكون 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 الكربوهيدرات تثبيت الكربون. عندما تموت الكائنات الحية القائمة على الكربون ، يمكن أن تصبح بقاياها المدفونة مضغوطة ، وبمرور الوقت ، تتحول إلى الوقود الأحفوري.
متطلبات المياه من النباتات
يساعد الماء في نقل الطعام والمواد الغذائية داخل الخلايا وبين الأنسجة لتوفير الغذاء لجميع أجزاء النبات الحي. تحتوي الفجوات الكبيرة داخل الخلايا على ماء يقوي الجذع ، ويدعم جدار الخلية ويسهل التناضح في الأوراق.
لا يمكن للخلايا غير المتمايزة في اللقاح أن تتخصص بشكل صحيح في الأوراق أو الإزهار أو السيقان إذا كانت الخلايا الموجودة في النسيج مصابة بالجفاف. ينبع ويترك تدلى عندما تكون احتياجات المياه غير مستوفاة ، ويتباطأ التمثيل الضوئي.
النباتات والمياه: مشاريع العلوم ذات الصلة
يمكن للطلاب المهتمين بمعرفة المزيد عن النباتات ومتطلبات المياه الاستمتاع بتجربة بذور الفاصوليا المنتشرة. تنمو حبوب ليما وحبوب القطب بسرعة ، مما يجعلها مناسبة تمامًا لمشروع علمي لنباتات التغذية أو مظاهرة في الفصل الدراسي. يمكن للمدرسين زرع البذور قبل حوالي أسبوع من بدء الطلاب في التجريب لتحديد العوامل البيئية ، مثل المياه الكافية ، التي تؤثر على نمو النبات.
على سبيل المثال ، يمكن أن يستمر فصل العلوم في النمو وسقي وقياس خمسة براعم من الفاصوليا أو أكثر بجوار نافذة لمدة أسبوعين أو أكثر. لأغراض المقارنة ، يمكنهم إدخال متغيرات في مجموعات تجريبية من البراعم وتطوير فرضية. ينصح مجموعات تجريبية من خمسة نباتات أو أكثر لحجم عينة أكبر.
فمثلا: