عملية الاستجابة تساعد النباتات على صنع غذائها بنفسها
تساعد عملية الاستجابة النباتية على صنع النبات غذاءه بنفسه بشكل غير مباشر، حيث ينتج عن عملية الاستجابة إمداد النبات بالضوء والطاقة اللازمين لبدء عملية البناء الضوئي اللازمة لنمو النبات و استمرارية حياته، كما يتبين على النحو التالي:
يقوم النبات بعدد من العمليات الحيوية الهامة للنمو والحصول على الطاقة، وقد تساعد بعض العمليات الحيوية على إنتاج الطاقة بشكل مباشر مثل عملية البناء الضوئي أو بشكل غير مباشر مثل انحناء الأوراق باتجاه الضوء للحصول على الطاقة الضوئية اللازمة لبدء عملية التمثيل الغذائي، فقد يختلف دور كل من العمليتين ولكنهما متكاملان في النهاية.
عملية الاستجابة النباتية والتمثيل الضوئى
عملية الاستجابة النباتية والتمثيل الضوئي هما جزءان أساسيان في حياة النباتات وتساعدها على النمو والبقاء، وفيما يلى شرحً لهاتين العمليتين:
الاستجابة النباتية: هي استجابة النبات للعوامل البيئية مثل الضوء والحرارة والجاذبيّة وغيرها، هدفها الحفاظ على النبات وتكيفه مع بيئته، حيث تشمل الاستجابات النباتية العديد من العمليات مثل الحركة النباتية (مثل حركة النبات نحو الضوء الحركة المهمة في عملية الاستجابة للضوء) والاستجابات الكيميائية (مثل إنتاج الهرمونات النباتية).
التمثيل الضوئي: هي عملية تحويل الطاقة الضوئية من الشمس إلى طاقة كيميائية تخزن في الجزيئات العضوية (عادة السكريات) في النباتات، حيث تتم عملية التمثيل الضوئي في خلايا الأوراق والأجزاء الخضراء الأخرى من النبات باستخدام الكلوروفيل والإنزيمات المختلفة.
عملية التمثيل الضوئي تنقسم إلى مرحلتين
المرحلة الضوئية (التفكيكية) حيث يتم امتصاص الضوء من قبل الكلوروفيل وتحويله إلى طاقة كيميائية في شكل ATP و NADPH.
المرحلة الداكنة (التثبيتية) حيث يتم استخدام ATP و NADPH الذين تم إنتاجهما في المرحلة الضوئية لتثبيت ثاني أكسيد الكربون لإيجاد السكريات والمواد العضوية الأخرى.
تجارب العالم بيتر بويسن حول عملية الاستجابة ناحية الضوء
بيتر بويسن (Peter Boyesen) هو عالم نبات وباحث معروف بعمله في مجال الفسيولوجيا النباتية وعلم النبات واحدة من التجارب البارزة التي أجراها بويسن تتعلق بعملية استجابة النبات للضوء، وهي تجربة الفصل الطيفي، والتي تضح على النحو التالي:
في هذه التجربة، قام بويسن بتعريض نباتات البندورة أو القمح أو العدس أو الذرة إلى ضوء مختلف من خلال تمرير الضوء من خلال مصفوفة من الفلاتر الزجاجية الملونة.
ومن ثم قام بقياس استجابة النباتات بناءً على معدل الأكسجين الذي تفرزه أثناء التعرض للضوء.
نتائج التجربة أظهرت أن النباتات تستجيب بشكل مختلف تبعاً لتأثيرات الضوء المختلفة.
على سبيل المثال، أظهرت النباتات استجابة أكبر في منطقة الضوء الأحمر والأزرق من الطيف، مقارنة بمنطقة الضوء الأخضر. كما أظهرت أن النباتات لديها قدرة على استيعاب الطاقة الضوئية في مناطق معينة من الطيف واستخدامها في عمليات التمثيل الضوئي.
كيف تشعر النباتات بوجود ضوء حولها
يتم استشعار الضوء في النباتات بواسطة مجموعة من الهيئات والمركبات الخاصة بالضوء ومنها :
الكلوروفيل: هو المركب الذي يتمتع بالقدرة على امتصاص الضوء في النباتات، وهو الذي يعطيها لونها الأخضر حيث. تتواجد جزيئات الكلوروفيل في خلايا الأوراق والأجزاء الخضراء الأخرى من النبات، حيث يقوم بامتصاص الطاقة الضوئية لتحفيز عملية التمثيل الضوئي.
الفوتوبيغمينت: هو بروتين يوجد في الخلايا النباتية ويساعد في استشعار الضوء. عندما يتعرض للضوء، يتغير شكل الفوتوبيغمينت مما يؤدي إلى تغيرات في النشاط الخلوي ويبدأ النبات في التكيف مع الظروف البيئية.
الفوتوريسبونس: هي جزء من العديد من الإجابات النباتية للضوء، مثل الانحناء نحو الضوء. يقوم الفوتو ريسبونس بالاستشعار المباشر للضوء ويحفز استجابات معينة في النبات، مثل التوجه نحو مصدر الضوء.
طريقة صنع الغذاء في النبات
عملية صنع الغذاء في النباتات تعرف باسم التمثيل الضوئي، وتتم هذه العملية بواسطة الأوراق والأجزاء الخضراء الأخرى من النباتات باستخدام الضوء والماء وثاني أكسيد الكربون لإنتاج السكريات والأكسجين وفيما يلى خطوات عملية صنع الغذاء في النباتات:
امتصاص الضوء: يتم استيعاب الضوء من قبل جزيئات الكلوروفيل الموجودة في الخلايا النباتية في الأوراق والأجزاء الخضراء الأخرى.
تحليل الماء: حيث يتم جذب الماء من التربة عبر الجذور ونقله إلى الأوراق والأجزاء الخضراء الأخرى من النبات.
امتصاص ثاني أكسيد الكربون: يتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء عبر فتحات صغيرة تسمى الشعيرات على سطح أوراق النبات.
تفكك الجزيئات باستخدام الضوء: في المرحلة الضوئية من التمثيل الضوئي، يتم استخدام الضوء الممتص من قبل الكلوروفيل لتحطيم جزيئات الماء إلى الهيدروجين والأكسجين.
تخزين الطاقة: الطاقة التي تم امتصاصها من الضوء والتي تحفظ في شكل ATP و NADPH.
تثبيت ثاني أكسيد الكربون: في المرحلة الداكنة من التمثيل الضوئي (مرحلة كالفن)، يتم استخدام ATP و NADPH المنتجة في المرحلة الضوئية لتثبيت ثاني أكسيد الكربون لإيجاد السكريات (مثل الجلوكوز).
انتاج الغذاء: حيث يتم استخدام السكريات المنتجة في عملية التثبيت لتوفير الطاقة والمواد الغذائية للنبات، حيث تُخزن بعضها كطاقة وتُستخدم الباقي لبناء المواد العضوية الأخرى في النبات، مثل البروتينات والدهون والفيتامينات.
أهمية عملية تصنيع الغذاء في النبات
عملية تصنيع الغذاء في النباتات هي عملية حيوية لبقاء النبات وتلعب أدوارً مهمة وحيوية بالنسبة النباتات والكائنات الحية الأخرى وفيما يلي أهمية هذه العملية:
توفير الطاقة تعتبر عملية تصنيع الغذاء في النباتات المصدر الرئيسي للطاقة اللازمة للنمو والتطور والنشاط الحيوي للنباتات.
تزويد الكائنات الحية بالطعام يعتمد العديد من الكائنات الحية مباشرة أو غير مباشرة على النباتات للحصول على الطاقة والغذاء. فالنباتات تُعتبر مصدر رئيسي للغذاء للكثير من الكائنات الحية، بما في ذلك الإنسان والحيوانات.
تحسين البيئة تقوم النباتات بامتصاص ثاني أكسيد الكربون من الجو وإطلاق الأكسجين كنتيجة لعملية التمثيل الضوئي، وهذا يساهم في تحسين الهواء وتوفير الأكسجين الضروري للتنفس للكائنات الحية الأخرى.
دورها في البيئة تلعب النباتات دور هام في توازن النظام البيئي، حيث توفر الغذاء للحيوانات وتساعد في تربية التربة وحمايتها من التعرية وتحسين جودتها.
التنوع البيولوجي تشكل النباتات جزء أساسي من التنوع البيولوجي للكوكب، حيث توفر مجموعة متنوعة من الأنواع المختلفة التي تأخذ أشكالًا مختلفة وتقوم بوظائف متنوعة في البيئة.
أماكن تخزين النبات للغذاء
النباتات تخزن الغذاء في عدة أماكن داخلها، وهذه الأماكن تختلف باختلاف أنواع النباتات وطريقة نموها و تكيفها مع الظروف البيئية إليكم بالنقاط التاليه بعض أماكن تخزين النبات للغذاء:
الجذور بعض النباتات تخزن الغذاء في الجذور، حيث تتكون تجمعات خاصة من المواد الغذائية مثل النشا والسكريات في أنسجة الجذور
علاوة على ذلك فهذا يساعد النباتات على تخزين الغذاء واستخدامه في الفترات التي يكون فيها النمو الأخضر محدودًا، مثل فصل الشتاء.
وكذلك السيقان وجذوع بعض النباتات تقوم بتخزين الغذاء في السيقان والجذوع، ويمكن أن تتكون التجمعات الغذائية في أشكال مختلفة مثل النشا والسكريات.
الأوراق يمكن للنباتات أيضًا تخزين الغذاء في بعض الحالات في أنسجة الأوراق، خاصةً في أنواع النباتات التي تقوم بإنتاج كميات كبيرة من المواد العضوية في الأوراق.
بينما الثمار والبذور تعتبر الثمار والبذور مصادر رئيسية للغذاء والطاقة في العديد من أنواع النباتات، حيث تحتوي الثمار والبذور على مجموعات مختلفة من المواد الغذائية مثل السكريات والبروتينات والدهون التي توفر الطاقة للنباتات وتساعدها على النمو والانتشار.
