يؤثر تغير المناخ على النباتات بعدة طرق مختلفة، وزيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون يمكن أن يزيد من معدلات البناء الضوئي، وهذا واضح بشكل خاص للنباتات، وفي درجات حرارة عالية وتحت ظروف محدودة للمياه تؤثر زيادة درجة الحرارة أيضا على عملية البناء الضوئي، ولكن النباتات لديها قدرة كبيرة على التكيف مع ظروف نموها ويمكن أن تعمل حتى في درجات حرارة عالية للغاية .
عملية البناء الضوئي والمناخ
تختلف درجة الحرارة بين الأنواع وظروف النمو وتكون أعلى في ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، ومع زيادة درجة الحرارة قد يزداد العجز في ضغط البخار في الهواء، ومع زيادة مصاحبة في معدل النتوء من الستائر النباتية، ومع ذلك إذا أغلقت الثغور استجابة لتركيز ثاني أكسيد الكربون المتزايد، أو إذا كان هناك انخفاض في نطاق درجة الحرارة النهارية، فمن المحتمل أن يتم تحفيز معدلات تحلل المواد العضوية في التربة بسبب ارتفاع درجات الحرارة بحيث يمكن أن تكون العناصر الغذائية أكثر تمعدنا بسهولة وأن تتاح للنباتات .
ومن المحتمل أن يؤدي ذلك إلى زيادة كسب الكربون الضوئي في الأنظمة المحدودة المغذيات، وتتفاعل جميع العوامل المذكورة اعلاة، وذلك من أجل توليفات مختلفة من الزيادات في درجة الحرارة وتركيز ثاني أكسيد الكربون، وللأنظمة في المناطق المناخية المختلفة والتي تتأثر في المقام الأول بالماء أو قيود المغذيات، ويجب أن يتوقع البناء الضوئي بشكل مختلف تجاه نفسه التغيرات المناخية، وفي عملية البناء الضوئي تمتص النباتات وتطلق الغازات في الغلاف الجوي بطريقة تنتج السكر للأغذية، وثاني أكسيد الكربون يذهب في خلايا النبات والأكسجين يخرج، وبدون ضوء الشمس والنباتات ستصبح الأرض مكانا مضيافا غير قادر على دعم الحيوانات والأفراد الذين يتنفسون الهواء .
طبقات الأرض الجوية
يتم تقسيم الغلاف الجوي إلى عدة طبقات مختلفة، ولكل منها تركيبة مختلفة قليلا وخصائص فيزيائية، وتعيش جميع الكائنات البيولوجية في أدنى مستوى من الغلاف الجوي وهو “التروبوسفير”، والذي يمتد من مستوى سطح الأرض إلى ما بين 9 كيلومترات (5.6 ميلا) و 17 كيلومترا (10.6 ميلا)، ويتكون التروبوسفير بشكل أساسي من النيتروجين والأكسجين والأرجون وثاني أكسيد الكربون، ويساعد البناء الضوئي في تنظيم كميات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الجو .
تفاعل البناء الضوئي
غالبية النباتات وبعض البكتيريا المتخصصة تقوم بعملية البناء الضوئي، والتي تكون معادلاتها الكيميائية :
ثاني أكسيد الكربون + الماء = الجلوكوز + الأكسجين .
والكلوروفيل وهو جزيء موجود في أوراق النباتات، ضروري لعملية البناء الضوئي، ويلتقط هذا الجزيء الطاقة من أشعة الشمس ويسمح برد فعل البناء الضوئي، وتنص الاتفاقية على أنه لا ينبغي كتابة الكلوروفيل وضوء الشمس على جانبي المعادلة، وبدلا من ذلك يمكنك التفكير في الكلوروفيل كمحفز يستخدم أشعة الشمس لتسريع التفاعل .
الأكسجين والأرض
يتكون الغلاف الجوي للأرض المبكرة والتي اختلفت بشكل كبير عن جو اليوم، من بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والأمونيا، ولم يتم إطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي حتى تطور البكتيريا الزرقاء (البكتيريا الضوئية)، وعلى مدى مليارات السنين أدى البناء الضوئي إلى زيادة الأكسجين في الغلاف الجوي، واليوم يشكل الأكسجين حوالي 21٪ من الغلاف الجوي، وهذا التوازن المعقد بين التمثيل الضوئي والتنفس هو ما يجعله ثابتا .
ثاني أكسيد الكربون ودرجة حرارة الأرض
غازات الدفيئة تمتص الإشعاع من الشمس وتحافظ على درجة حرارة الأرض، وثاني أكسيد الكربون هو أحد أهم غازات الدفيئة في الغلاف الجوي، ومن المرجح أن تؤدي الزيادة في ثاني أكسيد الكربون إلى حدوث تغيير في درجة حرارة الأرض العالمية، وتلعب الكائنات الضوئية دورا أساسيا في المساعدة في الحفاظ على مستويات ثاني أكسيد الكربون ثابتة نسبيا، وبالتالي الحفاظ على درجة حرارة الأرض، ومنذ الثورة الصناعية تضخ البشرية كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الجو من خلال حرق الوقود الأحفوري، وأدى هذا إلى زيادة تأثير ظاهرة الاحتباس الحراري والمتوقع أن يزيد درجة الحرارة العالمية بمقدار 2 إلى 3 درجات مئوية (3.6 إلى 5.4 درجة فهرنهايت) على مدى العقود القليلة القادمة .
ما هي معادلة البناء الضوئي
البناء الضوئي المستمد من الكلمات اليونانية الصورة، ومعنى “الضوء” والتوليف “تجميع”، هي عملية تستخدمها النباتات وبعض البكتيريا لتسخير الطاقة من أشعة الشمس لتحويل الماء وثاني أكسيد الكربون لإنتاج السكر (الجلوكوز) والأكسجين، ومعادلة البناء الضوئي هي كما يلي :
6co2 + 6h20 + (الطاقة) → c6h12o6 + 6o2 ثاني أكسيد الكربون + الماء + الطاقة من الضوء ينتج الجلوكوز والأكسجين .
وتوضح المعادلة العملية التي تنتج بها النباتات وبعض البكتيريا الجلوكوز من ثاني أكسيد الكربون والماء باستخدام الطاقة من أشعة الشمس، كما هو موضح في كتاب جونز و جونز المتقدم في علم الأحياء (1997، ففي معظم النباتات يتم توفير المياه من الجذور حيث تجمع الأوراق ثاني أكسيد الكربون عن طريق الثغور وأشعة الشمس التي يتم التقاطها بواسطة البلاستيدات الخضراء في الأوراق .
ردود الفعل المستقلة والخفيفة للبناء الضوئي
يتكون البناء الضوئي من مرحلتين التفاعل المعتمد على الضوء وردود الفعل المستقلة عن الضوء، ويستخدم التفاعل المعتمد على الضوء الطاقة التي تم التقاطها من ضوء الشمس بواسطة البلاستيدات الخضراء في أوراق النبات لإنتاج إلكترونات للتفاعلات المستقلة عن الضوء، وتستخدم تفاعلات الضوء المستقلة الطاقة من إمداد الإلكترونات لتقليل ثاني أكسيد الكربون لإنتاج الجلوكوز .
منتجات البناء الضوئي
يتم تحويل الجلوكوز الناتج إلى أدينوسين ثلاثي الفوسفات (atp) من خلال التنفس الخلوي لتوفير الطاقة بالإضافة إلى الجلوكوز، وينتج هذا التفاعل الأكسجين الذي تصدره النباتات في الجو، والبناء الضوئي هو عملية تحويل الطاقة من الشمس إلى طاقة كيميائية أو سكر، وبالإضافة إلى تغذية النظام البيئي للأرض، تقوم عملية البناء الضوئي بإعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين، ويحول البناء الضوئي الماء وثاني أكسيد الكربون إلى سكر وأكسجين باستخدام أشعة الشمس كعامل مساعد .
عملية البناء الضوئي والمناخ
تختلف درجة الحرارة بين الأنواع وظروف النمو وتكون أعلى في ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، ومع زيادة درجة الحرارة قد يزداد العجز في ضغط البخار في الهواء، ومع زيادة مصاحبة في معدل النتوء من الستائر النباتية، ومع ذلك إذا أغلقت الثغور استجابة لتركيز ثاني أكسيد الكربون المتزايد، أو إذا كان هناك انخفاض في نطاق درجة الحرارة النهارية، فمن المحتمل أن يتم تحفيز معدلات تحلل المواد العضوية في التربة بسبب ارتفاع درجات الحرارة بحيث يمكن أن تكون العناصر الغذائية أكثر تمعدنا بسهولة وأن تتاح للنباتات .
ومن المحتمل أن يؤدي ذلك إلى زيادة كسب الكربون الضوئي في الأنظمة المحدودة المغذيات، وتتفاعل جميع العوامل المذكورة اعلاة، وذلك من أجل توليفات مختلفة من الزيادات في درجة الحرارة وتركيز ثاني أكسيد الكربون، وللأنظمة في المناطق المناخية المختلفة والتي تتأثر في المقام الأول بالماء أو قيود المغذيات، ويجب أن يتوقع البناء الضوئي بشكل مختلف تجاه نفسه التغيرات المناخية، وفي عملية البناء الضوئي تمتص النباتات وتطلق الغازات في الغلاف الجوي بطريقة تنتج السكر للأغذية، وثاني أكسيد الكربون يذهب في خلايا النبات والأكسجين يخرج، وبدون ضوء الشمس والنباتات ستصبح الأرض مكانا مضيافا غير قادر على دعم الحيوانات والأفراد الذين يتنفسون الهواء .
طبقات الأرض الجوية
يتم تقسيم الغلاف الجوي إلى عدة طبقات مختلفة، ولكل منها تركيبة مختلفة قليلا وخصائص فيزيائية، وتعيش جميع الكائنات البيولوجية في أدنى مستوى من الغلاف الجوي وهو “التروبوسفير”، والذي يمتد من مستوى سطح الأرض إلى ما بين 9 كيلومترات (5.6 ميلا) و 17 كيلومترا (10.6 ميلا)، ويتكون التروبوسفير بشكل أساسي من النيتروجين والأكسجين والأرجون وثاني أكسيد الكربون، ويساعد البناء الضوئي في تنظيم كميات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الجو .
تفاعل البناء الضوئي
غالبية النباتات وبعض البكتيريا المتخصصة تقوم بعملية البناء الضوئي، والتي تكون معادلاتها الكيميائية :
ثاني أكسيد الكربون + الماء = الجلوكوز + الأكسجين .
والكلوروفيل وهو جزيء موجود في أوراق النباتات، ضروري لعملية البناء الضوئي، ويلتقط هذا الجزيء الطاقة من أشعة الشمس ويسمح برد فعل البناء الضوئي، وتنص الاتفاقية على أنه لا ينبغي كتابة الكلوروفيل وضوء الشمس على جانبي المعادلة، وبدلا من ذلك يمكنك التفكير في الكلوروفيل كمحفز يستخدم أشعة الشمس لتسريع التفاعل .
الأكسجين والأرض
يتكون الغلاف الجوي للأرض المبكرة والتي اختلفت بشكل كبير عن جو اليوم، من بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والأمونيا، ولم يتم إطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي حتى تطور البكتيريا الزرقاء (البكتيريا الضوئية)، وعلى مدى مليارات السنين أدى البناء الضوئي إلى زيادة الأكسجين في الغلاف الجوي، واليوم يشكل الأكسجين حوالي 21٪ من الغلاف الجوي، وهذا التوازن المعقد بين التمثيل الضوئي والتنفس هو ما يجعله ثابتا .
ثاني أكسيد الكربون ودرجة حرارة الأرض
غازات الدفيئة تمتص الإشعاع من الشمس وتحافظ على درجة حرارة الأرض، وثاني أكسيد الكربون هو أحد أهم غازات الدفيئة في الغلاف الجوي، ومن المرجح أن تؤدي الزيادة في ثاني أكسيد الكربون إلى حدوث تغيير في درجة حرارة الأرض العالمية، وتلعب الكائنات الضوئية دورا أساسيا في المساعدة في الحفاظ على مستويات ثاني أكسيد الكربون ثابتة نسبيا، وبالتالي الحفاظ على درجة حرارة الأرض، ومنذ الثورة الصناعية تضخ البشرية كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الجو من خلال حرق الوقود الأحفوري، وأدى هذا إلى زيادة تأثير ظاهرة الاحتباس الحراري والمتوقع أن يزيد درجة الحرارة العالمية بمقدار 2 إلى 3 درجات مئوية (3.6 إلى 5.4 درجة فهرنهايت) على مدى العقود القليلة القادمة .
ما هي معادلة البناء الضوئي
البناء الضوئي المستمد من الكلمات اليونانية الصورة، ومعنى “الضوء” والتوليف “تجميع”، هي عملية تستخدمها النباتات وبعض البكتيريا لتسخير الطاقة من أشعة الشمس لتحويل الماء وثاني أكسيد الكربون لإنتاج السكر (الجلوكوز) والأكسجين، ومعادلة البناء الضوئي هي كما يلي :
6co2 + 6h20 + (الطاقة) → c6h12o6 + 6o2 ثاني أكسيد الكربون + الماء + الطاقة من الضوء ينتج الجلوكوز والأكسجين .
وتوضح المعادلة العملية التي تنتج بها النباتات وبعض البكتيريا الجلوكوز من ثاني أكسيد الكربون والماء باستخدام الطاقة من أشعة الشمس، كما هو موضح في كتاب جونز و جونز المتقدم في علم الأحياء (1997، ففي معظم النباتات يتم توفير المياه من الجذور حيث تجمع الأوراق ثاني أكسيد الكربون عن طريق الثغور وأشعة الشمس التي يتم التقاطها بواسطة البلاستيدات الخضراء في الأوراق .
ردود الفعل المستقلة والخفيفة للبناء الضوئي
يتكون البناء الضوئي من مرحلتين التفاعل المعتمد على الضوء وردود الفعل المستقلة عن الضوء، ويستخدم التفاعل المعتمد على الضوء الطاقة التي تم التقاطها من ضوء الشمس بواسطة البلاستيدات الخضراء في أوراق النبات لإنتاج إلكترونات للتفاعلات المستقلة عن الضوء، وتستخدم تفاعلات الضوء المستقلة الطاقة من إمداد الإلكترونات لتقليل ثاني أكسيد الكربون لإنتاج الجلوكوز .
منتجات البناء الضوئي
يتم تحويل الجلوكوز الناتج إلى أدينوسين ثلاثي الفوسفات (atp) من خلال التنفس الخلوي لتوفير الطاقة بالإضافة إلى الجلوكوز، وينتج هذا التفاعل الأكسجين الذي تصدره النباتات في الجو، والبناء الضوئي هو عملية تحويل الطاقة من الشمس إلى طاقة كيميائية أو سكر، وبالإضافة إلى تغذية النظام البيئي للأرض، تقوم عملية البناء الضوئي بإعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين، ويحول البناء الضوئي الماء وثاني أكسيد الكربون إلى سكر وأكسجين باستخدام أشعة الشمس كعامل مساعد .
