دنياي ما

: 6H₂O + 6CO₂ ----------> C₆H₁₂O₆+ 6O₂

همانطور که د رمعادله بالا می بینید در فرایند فتوسنتز اکسیژن نیز تولید می شود که از اکسیژن آب تامین می شود.

مهم ترین هیدرات کربنی که در فتوسنتز تولید می شود گلوکز است . گلوکز توسط واکنش هایی که در سلو ل رخ می دهد به پروتئین و چربی تبدیل می شود.  

همانطور که هر فرایندی تحت تاثیر عواملی است که در آن فرایند نقش دارند ،فرایند فتوسنتز نیز تحت تاثیر میزان دی اکسید کربن جو ،شدت نور و دمای محیط است. شدت فتوسنتز با افزایش شدت نور افزایش می یابد.افزایش غلظت دی اکسید کربن تا حدی معین  باعث افزایش شدت فتوسنتز می شودبه طوری با افزایش بیش از حد غلظت دی اکسید کربن شدت فتوسنتز در یک نقطه ثابت می ماند.دردمای خاصی شدت فتوسنتز در حد ماکزیمم است اما با افزایش بیش از حد دما شدت فتوسنتز کاهش می یابد.

لازم است بدانید که شدت فتوسنتز در گیاه را از روی دی اکسید کربن جذب شده یا اکسیژن آزاد شده در واحد زمان می سنجند. 

گیاهان مواد مورد نیاز خود را از کجا تامین می کنند؟ 

 در واقع این سوال قبل ا زکشف فتوسنتز برای دانشمندان مطرح بوده که تلاش آن ها برا ی پاسخ به این سوال منجر به کشف این پدیده حیاتی شد.حالا هم می خواهم ا زنخستین تلاشی که توسط یکی از دانشمندان برای پاسخ به سوال مذکور صورت گرفته است به شما معرفی کنم .

با ون هلمونت وکار او بر روی نظریه خلق الساعه آشنا هستید.او این بار ایده زیر را مورد بررسی قرار داد.

" گیاهان مواد مورد نیاز خود را از خاک می گیرند."

آزمایش ون هلمونت:

مرحله اول: مقداری آب را آنقدر حرارت داد تا خشک شود.

مرحله دوم : 90کیلو گرم از خاک خشک شده را در بشکه ریخت و در آن قلمه بیدی را که وزنش 3.25گرم بود کاشت.

مرحله سوم : خاک را به مدت پنج سال با آب با ران آبیاری کرد.

مرحله چهارم : پس از پنج سال وزن قلمه بید را اندازه گرفت .وزن آن 76.90کیلوگرم بود.

مرحله پنجم: خاک بشکه را نیز بعد از پنج سال خشک کرد و سپس وزن کرد .از وزن آن فقط 56.6گرم کاسته شده بود.

او در طول 5 سال روی بشکه را با پوشش آهنی سوراخ داری پوشانده بود.

نتیجه : اگر وزن اولیه قلمه بید را از وزن پایانی کم کنیم اضافه وزن گیاه به دست می آیدکه برابر است با 74.65 کیلو گرم .او نتیجه گرفت که  این اضافه وزن از آب خالص حاصل شده است. 

ون هلمونت با انجام این آزمایش راه را برای شناخت فتوسنتز هموار ساخت .گرچه او در این آزمایش خطاهایی داشت و از آزمایش کنترل شده ای بهره نگرفت اما از آزمایش او می توان دریافت که آب بخش عمده ای از ماده مورد نیاز گیاه را تشکیل می دهد. 

همانطور که در بالا توضیح داده شده است مواد مورد نیاز گیاه  برای انجام فتوسنتز و تولید ماده آلی آب ،دی اکسید کربن و نور است گیاه آب را از طریق ریشه ، دی اکسید کربن را از طریق منافذ موجود در برگ ها و نور را از طریق بخش های رنگی (سبز)خود جذب می کند.

چه چیزی گیاهان را قاد رمی سازد تا فتوسنتز انجام دهند

آیا تاکنون به برگ های سبز گیاهان توجه کرده اید .آیا علت آن را ا زخود پرسیده اید . اگر شما علت آن را بدانید خوا هید فهمید که چرا گیاهان می توانند فتوسنتز کنند . رنگی که شما در یک موجود زنده مثل گیاه مشاهده می کنید دو علت دارد : 1) علت فیزیکی چون رنگ پدیده ای است فیزیکی و 2) علت زیستی یا بیولوژیکی چون رنگ یک موجود زنده را بررسی می کنیم .

علت فیزیکی:

همان طو رکه می دانید نور سفید (نو رخورشید ) از هفت رنگ تشکیل شده است .همان هفت رنگی که می توانید دررنگین کمان مشاهده کنید . وقتی شما یک جسم را به رنگ سبز می بینید دلیلش این است که پس ازبرخورد نور به جسم آن جسم رنگ سبز را منعکس کرده و چشم شما جسم را به رنگ سبز می بیند. بنابراین اگر شما گیاهان را به رنگ سبز می بینید دلیلش این است که آن ها نور سبز خورشید را منعکس می کنند.

علت زیستی:

با توجه به توضیحی که در علت فیزیکی دادم می توان نتیجه گرفت که در بخش های سبز گیاه باید ماده سبز رنگی باشد که رنگ سبز خورشید را منعکس کند.  

کلروفیل :

در درس دوم با اندامکی به نام کلروپلاست آشنا شدید. کلروپلاست در فرایند فتوسنتز نقش دارد. می دانید که  در فرایند فتوسنتز گیاه نور خورشید را به دام می اندازد بنابراین باید درون کلروپلاست چیزی وجود داشته باشد تا نور خورشید را به دام بیاندازد. در واقع هم همین طور است. درون کلروپلاست ماده ای که اصطلاحاً آن را رنگدانه می نامیم وجود دارد. رنگدانه های مختلفی داخل کلروپلاست وجود دارد اما رنگدانه ای که نقش اصلی و اساسی در فتوسنتز دارد و رنگ سبز گیاه را سبب می شود کلروفیل یا سبزینه نام دارد. کلروفیل آغاز کننده واکنش های فتوسنتزی است به طوریکه با جذب نور خورشید انرژی لازم را برای یک سری از واکنش هایی که در کلروپلاست اتفاق می افتد فراهم می کند. بنابر این با توجه به نقشی که برای کلروفیل مشخص کردیم بدون کلروفیل انجام فتوسنتز غیر ممکن است به همین دلیل بخشهایی از گیاه که کلروفیل ندارند فتوسنتز انجام نمی دهند. مثل بخشهای زیر زمینی گیاه ( ریشه گیاه ) که رنگ سفید آنها نشان می دهد که کلروفیل ندارند.

 برگهای گیاه از بخشهای دیگر آن سبزترند . زیرا سلولهای برگ کلروپلاست بیشتری نسبت به سلولهای دیگر دارند به همین دلیل برگها اندام اصلی فتوسنتز به حساب می آیند. البته لازم است که بدانید برگ ویژگی های دیگری نیز دارد که آن را به یک اندام اصلی فتوسنتز تبدیل می کند. برای درک این موضوع بهتر است که ساختار برگ را برای شما تشریح کنم.

ساختار برگ 

رو پوست:

با وجود تفاوتهایی که بین برگ گیاهان مختلف است ولی برگها ساختار تقریباً مشابهی دارند . هر برگ از چندین لایه سلولی تشکیل شده است .  به لایه سلولی که سطح برگ را می پوشاند رو پوست یا اپیدرم گویند . لایه سلولی که سطح زیرین برگ را می پوشاند روپوست زیرین یا پایینی و لایه سلولی که سطح بالا یی را می پوشاند رو پوست زبرین نام دارد. سلولهای رو پوست اکثر گیاهان کلروپلاست ندارند.

می دانید که برای انجام فتوسنتز ، گیاه از طریق برگها دی اکسیدکربن را جذب و اکسیژن را دفع می کند. بنابراین باید منافذی در سطح برگ ها وجود داشته باشد که ا ز طریق آن این گازها جذب و دفع شوند. برای ایجاد این منافذ بعضی از سلول های رو پوست تغییر شکل داده و شکل لوبیایی به خود گرفته اند. این سلولها طوری در مقابل یکدیگر قرار گرفته اند که  روزنه ای در سطح برگ به وجود می آورند به همین دلیل به این سلولها ، اصطلاحاً سلول های نگهبان روزنه می گوئیم. از طریق این روزنه ها گازهای فتوسنتزی مبادله می شوند. از آنجا که لازم نیست روزنه ها همیشه بازو یا بسته باشند سلول های نگهبان روزنه قادرند روزنه ها را باز یا بسته نگه دارند. این سلولها بر خلاف سایر سلول های رو پوست کلروپلاست دارند.

کوتین و کوتیکول :

سلولهای رو پوست دائماً در معرض عوامل فیزیکی مثل گرما ، سرما و عوامل زیستی مثل میکروبها هستند. برای حفاظت در مقابل این عوامل، سطحی از سلول های روپوست که در تماس با هوای بیرون قرار دارد توسط ماده ای  مومی پوشیده شده است به این ماده مومی کوتین و به لایه کوتینی روی روپوست کوتیکول گویند. ضخامت کوتیکول در گیاهان نواحی مختلف ، متفاوت است. مثلأ گیاهان نواحی گرم و خشک کوتیکول ضخیمی دارند. آیا می توانید علت آن را بیابید. با توجه به توضیح بالا می توانید به راحتی علت آن دریابید.

میانبرگ:

بخشی از برگ که بین روپوست بالایی وپایینی وجوددارد میانبرگ نام دارد. میانبرگ از چندین لایه سلولی تشکیل شده است. سلول های میانبرگ برخلاف اکثر سلولهای رو پوست کلروپلاست دارند.

برای انجام فتوسنتز برگ از کدام طریق آب مورد نیاز خود را تأمین می کند؟

در بخش میانبرگ، رگبرگ هایی وجود داردکه علاوه بر استحکام بخشیدن به برگ در انتقال مواد نقش دارند. این رگبرگ ها شامل مجراهایی است که اصطلاحاً آوند گویند. دو نوع آوند در رگبرگها وجود دارد. 1) آوند چوبی که در انتقال آب نقش دارد. 2) آوندآبکشی که محصولات فتوسنتزی را به سایر بخشهای گیاه مثل ساقه و ریشه می رساند.