ما هو الكائن الحي الذي له القدرة على التركيب الضوئي؟

أول ما نقول "التركيب الضوئي" يتبادر إلى أذهاننا النباتات وعملية التمثيل الضوئي فيه وأصباغ الكلوروفيل، وكيف أنّها كائنات تستطيع الحصول على المواد المغذّية دون الإعتماد على أي كائن آخر.

لكن هناك أيضاً بعض الحيوانات التي تستطيع القيام بالتركيب الضوئي، مثل حلزون البحر الذي يشبه شكل النبات حيث يملك ورقة بلون أخضر غامق تشبة ورقة النبات ، ويقوم بعملية التركيب الضوئي من خلال العضيات الخلوية والمورّثات المسؤولة عن التركيب الضوئي وهي "الـكلوروبلاست". بالإضافة إلى حيوانات أخرى تقوم بعملية التركيب الضوئي: 

إذاً النباتات وبعض البكتيريا وبعض الكائنات الأولية، تقوم بعملية التركيب الضوئي، حيث تستخدم الطاقة من ضوء الشمس لإنتاج السكر.

التمثيل الضوئي في النباتات:

النباتات هي الكائنات الحية الوحيدة التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي التي لها أوراق (وبالتأكيد ليس كل النباتات لها أوراق). قد يُنظر إلى الورقة على أنها مجمّع شمسي ممتلئ بخلايا التمثيل الضوئي. تدخل المواد الخام لعملية التمثيل الضوئي والماء وثاني أكسيد الكربون إلى خلايا الورقة، ونواتج التمثيل الضوئي والسكر والأكسجين تغادر الورقة.

يدخل الماء إلى الجذر وينتقل إلى الأوراق من خلال الخلايا النباتية المتخصصة المعروفة باسم نسيج الخشب.
يجب أن تحمي نباتات الأرض من الجفاف وبالتالي فقد طورت هياكل متخصصة تُعرف باسم (الثغور) وذلك للسماح للغاز بدخول الورقة ومغادرتها. لا يمكن لثاني أكسيد الكربون المرور عبر الطبقة الشمعية الواقية التي تغطي الورقة (بشرة)، ولكن يمكن أن يدخل الورقة من خلال فتحة (الثغرة) المحاطة بخليتي حراسة. وبنفس الطريقة، فإن الأكسجين الناتج أثناء عملية التمثيل الضوئي يمكن أن يخرج فقط من الورقة من خلال الثغور المفتوحة. وبينما تتحرك هذه الغازات بين داخل وخارج الورقة، يتم أيضاً فقد قدر كبير من الماء. مثال على ذلك، ستفقد أشجار كوتون وود 100 جالون من الماء في الساعة خلال أيام الصحراء الحارة. يدخل ثاني أكسيد الكربون في ذاتية التغذية أحادية الخلية والمائية من خلال عدم وجود هياكل متخصصة.

صبغة الكلوروفيل،

الصباغ هو أي مادة تمتص الضوء. يأتي لون الصبغة من الأطوال الموجية للضوء المنعكس (تلك التي لا تمتص).

الكلوروفيل، الصبغة الخضراء الشائعة في جميع خلايا التمثيل الضوئي، تمتص جميع الأطوال الموجية للضوء المرئي ما عدا اللون الأخضر، وهو ما يعكسه لكي تكتشفه أعيننا. حيث تمتص الأصباغ السوداء كل الأطوال الموجية التي تصطدم بها. وتعكس الأصباغ البيضاء / الألوان الفاتحة كل (أو تقريباً) كل الطاقة التي تصيبهم. تمتلك الأصباغ أطياف الامتصاص الخاصة بها، وهي نمط امتصاص صبغة معينة.

الكلوروفيل جزيء معقد، تحدث العديد من التعديلات على الكلوروفيل بين النباتات وكائنات التمثيل الضوئي الأخرى، وتحتوي جميع الكائنات الحية الضوئية (النباتات، وبعض البروتستانات، والبكتيريا الطليعية، والبكتيريا الزرقاء) على الكلوروفيل "أ". تمتص الأصباغ الملحقة الطاقة التي لا يمتصها الكلوروفيل. يمتص الكلوروفيل أ طاقته من الأطوال الموجية البنفسجي والأزرق والبرتقالي المحمر والأحمر، والقليل من الأطوال الموجية المتوسطة (أخضر - أصفر - برتقالي).

تمتص الكاروتينات والكلوروفيل ب بعض الطاقة في الطول الموجي الأخضر.
ولكن، لماذا لا يوجد الكثير في الأطوال الموجية البرتقالية والصفراء؟
- تمتص كل من الكلوروفيل أيضاً الطرف البرتقالي والأحمر من الطيف (بأطوال موجية أطول وطاقة أقل). قد يكون سبب ذلك هو أصول كائنات التمثيل الضوئي في البحر. الأطوال الموجية الأقصر (مع المزيد من الطاقة) لا تخترق عمق 5 أمتار في مياه البحر. قد تكون القدرة على امتصاص بعض الطاقة من الأطوال الموجية الأطول (وبالتالي الأكثر اختراقًا) ميزة لطحالب التمثيل الضوئي المبكرة التي لم تكن قادرة على التواجد في المنطقة (الضوئية) العليا للبحر طوال الوقت.




المراجع:

[1]- https://www2.estrellamountain.edu/faculty/farabee/biobk/biobookps.html
[2]- https://www.syr-res.com/article/1694.html
[3]- https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/autotroph/