اهمیت فتوسنتز در گیاهان سبز

اهمیت فتوسنتز در گیاهان سبز

از

محمد فتاحی

بهار 1403

تعریف لغوی  فتوسنتز:

         Photosynthesis    =  فتوسنتز، فتو به معنی نور و سنتز  به معنی تجزیه و تحلیل ، ترکیب  دو یا چند جزء ، با هم بودن یا برخورد نورخورشید با برگ گیاهان(ترکیب نور با کلروفیل در برگ )

 شکل شماره 1 فرایند فتوسنتز درگیاهان سبز را نشان می دهند.

تعاریف ساده فتوسنتز:

1 – فتوسنتز عبارت است ازفرایندی که گیاهان سبز با استفاده از نورخورشید مواد غذایی خود را تهیه می نمایند.

2 –  فتوسنتز عبارت است از فرایندی که در گیاهان سبز ، انرژی نورانی را به انرژی شیمیایی تبدیل می نمایند.

3 – فتوسنتز یک فرایند شیمیایی بسیار مهم است که توسط همه گیاهان سبز برای تولید غذا انجام میگیرد.

4 –فتوسنتز فرایندی بیولوژیکی است که طی آن یک گیاه  از دی اکسید کربن هوا و آبی که از زمین و نورخوورشید، برای تولید غذا و تولید اکسیژن استفاده می نمایند.

5 –  فرایند شیمیایی که در گیاهان سبز ، جلبکها و برخی از انواع  باکتریها هنگام قرار گرفتن در معرض نور خورشید اتفاق می افتد. در طول مراحل فتوسنتز آب ودی اکسید کربن با یکدیگر ترکیب می شوند و کربوهیدراتها( قند) را تشکیل میدهند و اکسیژن تولید می شود.

 

 

 اهمیت فتوسنتز :

فتوسنتز: اساس  زندگی بر روی کره زمین است.

فتوسنتز:منبع نهایی تقریبا  تمام انرژی مورد استفاده در همه گیاهان سبز است.

بدون فتوسنتز : زندگی بر روی کره زمین امکان پذیر نخواهد بود.                شکل شماره 2 برگ  سبز گیاهان در  طبیعت در برابر نورخورشید

 گیاهان : اساس اکوسیستمهای زمینی هستند.

فتوسنتز:  منبع اصلی انرژی ،غذا و اکسیژن

• فتوسنتز برای ادامه حیات موجودات روی کره زمین حیاتی است. بدون فتوسنتز نه تنها  هیچ گیاه سبزی ، بلکه هیچ جانوری روی کره زمین وجود نخواهد داشت .
• در فرایند فتوسنتز انرژی و اکسیژن تولید می شوند و همه موجودات روی کره زمین برای زنده ماندن نیاز به انرژی دارند و همه جانوران بجز انرژی به اکسیژنی که تولید میگردد، نیاز دارند.

1. فتوسنتز برای تامین فرایندهای متابولیک اساسی است.
2. فتوسنتز سنتز مولکولهای آلی پیچیده را ترویج می کند. محصول اصلی فتوسنتز گلوگز است، این فرایند می تواند منجر به تشکیل سایر ترکیبات الی شود.
3. فتوسنتز ترکیبات آلی را برای انسان و سایر موجودات زنده فراهم می کنند.
4. نیازهای انرژی گیاهان از طریق فتوسنتز براورده می شود.
5. فتوسنتزباعث افزایش غلظت اکسیژن در جو میگردد.
6. فتوسنتز دی اکسید کربن در جو را حذف می نمایند.
7. فتوسنتز به گیاهان اجازه میدهدتا سلولز و نشاسته بسازند.
8. فتوسنتز نقش کلیدی در تولید سوخت فسیلی ایفا می نمایند.
9. منابع اصلی مواد غذایی در تمامی شبکه های غذایی و زنجیره های غذایی توسط گیاهان سبز فراهم میگردند.
10. تمامی محصولات غذایی گیاهی که ما از انها تغذیه می نماییم محصولات فتوسنتزی هستند ، بدون گیاهان سبز ما انسانها نمی توانیم ، حتی دارای یک سالاد خوب باشیم.
11. کاشت بیشتر جنگلها و گیاهان سبز ، تنها راهی است که ما انسانهامی توانیم علاوه بر کاهش تولید در کاهش گازهای گلخانه ای انجام دهیم.
12. مردم و حیوانات انرژی خود را از عذاهایی که میخورند مانند میوه ها،سبزیها و سایر مواد عذایی دریافت می کنند . اما گیاهان انرژی خود را ازطریق فتوسنتز فراهم می نمایند.

مهمترین عوامل مورد نیاز برای فتوسنتز:

نور خورشید ، آب ، دی اکسید کربن و کلروفیل ( کلروفیل ماده سبز رنگ گیاهان  است که در برگها وجود دارد. ). گیاهان اب را از خاک و دی اکسید کربن را از هوا می گیرند.

 آغاز فتوسنتز :

فتوسنتز زمانی شروع میگردد که کلروفیل انرژی خورشید را جدب نمایند. گیاهان از این فرایند اکسیژن  و موادمغذی به نام قند را تولید می نمایند و  نهایتا انرژی لازم برای رشد و تولید ( چوب ، میوه …) گیاهان را فراهم می نمایند.

کلرو پلاست :

در سلولهای گیاهی  قسمت هایی به نام کلروپلاست وجود دارند که حاوی کلروفیل هستند  و تمام مراحل فتوسنتز در داخل کلرو پلاست ها انجام میگیرد.

 

 

 

شکل شماره 3  ساختمان سلول با اجزای مختلف آن

موجودات زنده به دو طبقه بزرگ جانوران و گیاهان  تقسیم میگردند . جانوران محل ثابتی برای تامین غذای خود را ندارند ،  آنها مواد غذایی خود را از گیاهان و جانوران دیگر فراهم می کنند.  بنابراین نیاز به فتوسنتز ندارند. در مقابل گیاهان مکان ثابتی برای زندگی کردن دارند ، قادر به جرکت و تهیه مواد غذایی آماده شده مانند جانوران نیستند ، بنابراین خودشان باید غذا را فراهم نمایند. این عمل در طی فرایندی به نام فتوسنتز انجام میگیرد.

مهمترین عوامل لازم برای اجرای عمل فتوسنتز در گیاهان عبارتند از:

• نورخورشید 2 – دی اکسید کربن 3 – آب 4 – برگ سبز گیاهان ، برگ سبز گیاهان در واقع کارخانه های سازنده مواد غذایی گیاهان  هستند.

 معادله فتوسنتز:

فتوسنتز در داخل کلروپلاست ها که اجسام کوچکی در داخل سلول های گیاهی هستند انجام می شود. در شکل زیر معادله آن نشان داده شده است.  این معادله نشان می دهد ، دهد   که واکنش دهنده ها ( اب و دی اکسید کربن ) و محصولات تنفس هوازی و فتوسنتز( گلوگز و اکسیژن ) متضاد هستند.

تنفس هوازی از اکسیژن استفاده می کند و دی اکسید کربن تولید می کند

فتوسنتز از دی اکسید کربن استفاده می کند و اکسیژن تولید می کند

گیاهان همیشه تنفس می کنند، چه تاریک باشد و چه روشن. آنها فقط زمانی که در نور هستند فتوسنتز انجام می دهند.

شکل شماره 4  معادله فتوسنتز

سلول های گیاهی مانند سلول های حیوانی تنفس می کنند.اگر تنفسشان قطع شود، می میرند.

به یاد داشته باشید که تنفس در تمام سلول‌های زنده اتفاق می‌افتد و راهی است که انرژی از گلوکز آزاد می‌شود .

فتوسنتز برای حیوانات از جمله انسان بسیار مهم است زیرا:

بدون فتوسنتز ما غذا نخواهیم داشت،  چون انرژی خورشید را به انرژی شیمیایی برای زنجیره های غذایی تبدیل می کند.

فتوسنتز سطح اکسیژن و دی اکسید کربن موجود در جو را متعادل نگه می دارد و بدون آن ما خیلی سریع اکسیژن را تمام می کنیم.

فتوسنتز برای گیاه بسیار مهم است زیرا غذا را برای گیاهان فراهم می کنند.

مقداری از گلوکز بلافاصله استفاده می شود تا به گیاه در فرآیند تنفس انرژی بدهد.

مقداری از گلوکز به نشاسته تبدیل می شود و در تمام قسمت های گیاه ذخیره می شود. در صورت نیاز، دوباره به گلوکز تبدیل می شود.

در شکل شماره 5 کلرو پلاست می بینید آنها حاوی  ماده سبز رنگی  به نام کلروفیل هستند ، در برخورد نور خورشید به برگهای سبز این کلروفیل  است  که عمل فتوسنتز را انجام میدهد . را بصورت دانه های رنگین می بینید ، اشکل آن در گیاهان مختلف ، متفاوت است.

 

                                                     شکل شماره 5  شکل  کلروپلاست ها درجلبکها

انطباق برگها با فتوسنتز :

در بیشتر گیاهان فتوسنتز در برگها اتفاق می افتد. برگها طوری سازگار شده اند که فتوسنتز به طور موثر انجام می شود.

یک برگ معمولاً سطح زیادی دارد، به طوری که می تواند نور زیادی را جذب کند. سطح بالایی آن توسط یک کوتیکول مومی مانند از دست دادن آب، بیماری و آسیب آب و هوا محافظت می شود که مانع از ورود نور به برگ نمی شود.

در شکل شماره  6 ساختمان برگ شده برگ درختان ، نحوه  تابش نور خورشید به سطح برگ و جذب آن توسط لایه پالیز در داخل برگ  و تبادل گازها از طریق استوما یا روزنه های زیر برگ را نشان می دهد .

 

.

شکل شماره  6 سطح رویی برگ محل دریافت نورخورشید و سطح زیرین آن محل تبادل گازها

قسمت بالایی برگ محل تابش نور است و دارای سلول های زیادی به نام سلول های پالیزید است. این دارای کلروپلاست های زیادی است و کلروفیل زیادی برای به دام انداختن نور تا حد امکان دارد. شکل آن شبیه یک جعبه بلند است که به بسته بندی آنها کمک می کند.

قسمت پایینی برگ یک لایه اسفنجی با سلول های شل است. بین سلول های این لایه “فضاهای هوا” وجود دارد،کمی شبیه یک اسفنج. اینها به گازها اجازه می دهند از طریق برگ پخش شوند. روزنه ها به دی اکسید کربن اجازه ورود به برگ را می دهند و اجازه می دهند اکسیژن تولید شده در فتوسنتز به راحتی از برگ خارج شود. در بسیاری از گیاهان روزنه ها در روز باز و در شب بسته هستند.

 آب :                                                                                               

آب مورد نیاز برای فتوسنتز از طریق ریشه جذب می شود و از طریق لوله ها به برگ منتقل می شود.

ریشه ها دارای نوعی سلول به نام سلول مویی ریشه هستند. اینها از ریشه به داخل خاک بیرون می آیند و دارای سطح بزرگ و دیواره های نازکی هستند. این اجازه می دهد تا آب به راحتی به داخل آنها نفوذ میکند. توجه داشته باشید که سلول های ریشه حاوی کلروپلاست  نیستند.

                         شکل شماره 7  نحوه جذب آب  توسط ریشه ها در خاک

فتوسنتز در نور روشن:

هم فتوسنتز و هم تنفس  در نور روشن اتفاق می افتند، اما سرعت فتوسنتز بیشتر از سرعت تنفس است، بنابراین دی اکسید کربن بیشتری در برگ و اکسیژن خارج می شود.

هنگام غروب که شدت نور کم است، سرعت فتوسنتز و تنفس برابر است. تبادل خالص دی اکسید کربن و اکسیژن وجود ندارد.

وقتی سرعت فتوسنتز بیشتر از سرعت تنفس باشد، افزایش گلوکز وجود دارد.

گیاهانی که در زمستان برگ های خود را از دست می دهند، مواد غذایی تولید شده در تابستان را با فتوسنتز ذخیره می کنند. آنها به اندازه کافی غذا ذخیره می کنند تا در زمستان دوام بیاورند و ذخایر انرژی را برای رشد جدید در بهار فراهم کنند. به آنها گیاهان برگریز می گویند.

 منابع مورد استفاده :

1. فرهنگلهای بریتیش ،کمبریج، کام ، وبسترو گروه بیولوژی ناشنال جئوگرافیک است.
2. والریا فرانکو فرانکلین 2021 فتوسنتز در گیاهان
3. هاگمانن و بائووی ، 2017 ، دایرالمعارف علوم کاربردی گیاهی
4. مریم گودزوادزه، 2022 ،دلایل اصلی فتوسنتز
5. بیل کوک ، 2013، نقش مهم فتوسنتز ، دانشگاه میشیگان
6. بخش بیولوژی شبکه بی بی سی
7. دایره المعارف بریتانیکا