التمثيل الضوئي هو العملية التي تستخدمها المصانع لإنشاء الغذاء ، وذلك باستخدام الطاقة الضوئية وثاني أكسيد الكربون والماء. هذه العملية ضرورية للنمو ، وتستمر طوال دورة حياة النبات. يعتمد معدل التمثيل الضوئي في النباتات على مدى توفر هذه العناصر الثلاثة. إن قوة الضوء المتاحة للمصنع ، وتركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، وكمية المياه المتاحة للمصنع يمكن أن تشجع جميعها أو تبطئ عملية التمثيل الضوئي. يجب أن يكون هناك مزيج مثالي من هذه العناصر الأساسية الثلاثة حتى يحدث التفاعل الكيميائي لعملية التمثيل الضوئي. بدون التوازن الصحيح ، قد يتباطأ التمثيل الضوئي ، أو يتوقف تمامًا.
ضوء
تؤثر قوة الضوء المتاحة للنبات على عملية التمثيل الضوئي. يمكن أن تتم مرحلة التمثيل الضوئي التي تعتمد على الضوء فقط عندما يكون هناك ما يكفي من الضوء المتاح للنبات لامتصاصه. عندما لا يكون هناك ما يكفي من الضوء ، لا يمكن للأصباغ مثل الكلوروفيل أن تمتص ما يكفي من الطاقة الضوئية لإنشاء أدينوسين ثلاثي الفوسفات ، المعروف أيضًا باسم ATP. ATP هو مادة كيميائية يستخدمها النبات لتخزين الطاقة ، وهو عنصر ضروري في المرحلة الثانية من عملية التمثيل الضوئي ، والتي تسمى المرحلة المستقلة للضوء. لهذا السبب ، في حين أن عملية التمثيل الضوئي لا يمكن أن تبدأ إلا خلال النهار ، بمجرد إنشاء ATP ، يمكن أن تكتمل العملية في أي وقت بوجود الكمية المناسبة من الماء وثاني أكسيد الكربون.
ثاني أكسيد الكربون والماء
يتطلب التمثيل الضوئي كمية معينة من ثاني أكسيد الكربون حتى ينجح. كمية ثاني أكسيد الكربون المتوفرة في الغلاف الجوي تقل في المرتفعات ، مما يبطئ عملية التمثيل الضوئي. في المرتفعات المرتفعة للغاية ، يمكن لنقص ثاني أكسيد الكربون أن يمنع العملية بالكامل. بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون ، يحتاج النبات أيضًا إلى ماء للتفاعل الكيميائي الذي ينتج السكر. كل جزيء من السكر التي ينتجها النبات يتطلب ستة جزيئات من الماء. توفر جزيئات الماء الهيدروجين ، تاركة الأكسجين المتبقي كمنتج نفايات. إذا لم تكن كمية المياه المتاحة كافية لإكمال العملية ، فإن التركيب الضوئي يتوقف حتى يتوفر المزيد من المياه.
إطار زمني
على الرغم من أن معدل التمثيل الضوئي يختلف بين الأنواع النباتية والعوامل البيئية ، فمن الممكن تحديد المعدل الدقيق للتمثيل الضوئي لنبات معين. في تجربة أجريت في جامعة كولورادو ، تم اختبار معدل التمثيل الضوئي الذي حققته أوراق الأشجار المتساقطة. في هذه التجربة ، تم تحديد أن الأوراق المختبرة عالجت 44.14 جزء في المليون (أجزاء لكل مليون) من غاز ثاني أكسيد الكربون في كل دقيقة من عملية التمثيل الضوئي لكل غرام من سطح الورقة.
