كيف يتم تخزين الطاقة الشمسية في النباتات شرح عملي

كيف يتم تخزين الطاقة الشمسية في النباتات؟ أحد الأسئلة الأساسية التي يحاول الإنسان فهمها والإجابة عليها برؤية أن النباتات تتصدر السلسلة الغذائية.

تعد الشمس أو الطاقة الشمسية المصدر الأكثر وفرة للطاقة لدينا ، حيث يبلغ عمرها حوالي 4.6 مليار سنة ، مع 5 مليارات سنة أخرى من وقود الهيدروجين لحرقها في حياتها.

الطاقة الشمسية ، الطاقة التي تشارك في كل استجابة أخرى تقريبًا تحدث على وجه الأرض. لا يمكن المبالغة في استخدامات الطاقة الشمسية.

من توفير ضوء الشمس لبقاء الإنسان ، وإضاءة تسخين المصابيح الكهربائية لدينا وحتى تبريد الأرض وسطح الماء ، يمكننا أيضًا تحويلها إلى كهرباء لتشغيل أي شيء من المعسكرات إلى منازل الضواحي إلى المتاجر ، إلى العمليات الصناعية وأيضًا العامل الرئيسي في التمثيل الضوئي ليحدث.

في الآونة الأخيرة ، كان هناك استخدام إضافي للإنسان بما في ذلك استخدام الطاقة الشمسية كطاقة متجددة للكهرباء وتشغيل الطاقة الأخرى. أحد الاستخدامات التمهيدية للطاقة الشمسية في النظام الشمسي هو استخدام الطاقة الشمسية في نمو النباتات من خلال العملية التي يمكن أن نسميها التمثيل الضوئي.

إذن للإجابة على سؤال كيف يتم تخزين الطاقة الشمسية في النباتات؟ يمكننا ببساطة الافتراض بالقول إن الطاقة الشمسية مخزنة في النباتات من خلال عملية تعرف باسم التمثيل الضوئي. سيتعين عليك القراءة لإثبات ما إذا كانت فرضيتنا صحيحة أم خاطئة.

جدول المحتويات

لماذا تخزن النباتات الطاقة الشمسية؟

النباتات هي المنتجون لدينا في السلسلة الغذائية وأثناء عملية التمثيل الضوئي - العملية التي تنتج بها النباتات الغذاء ، تحبس النباتات الطاقة الضوئية بأوراقها. تساعد هذه الطاقة المحاصرة في نمو النبات.

كما أنهم يستخدمون طاقة الشمس لتحويل الماء وثاني أكسيد الكربون إلى سكر يسمى الجلوكوز.

تستخدم النباتات الجلوكوز للحصول على الطاقة ولصنع مواد أخرى مثل السليلوز والنشا. يستخدم السليلوز لبناء جدران الخلايا. يتم تخزين النشا في البذور وأجزاء النبات الأخرى كمصدر للغذاء. هذا هو السبب في أن بعض الأطعمة التي نأكلها ، مثل الأرز والحبوب ، مليئة بالنشا.

يتم تخزين الباقي ثم نقله إلى المستهلك عند استهلاكه من قبل نبات أو حيوان أو إنسان آخر. وهذا يعني أن الطاقة المخزنة أثناء عملية التمثيل الضوئي تبدأ في تدفق الطاقة والكربون إلى أسفل السلسلة الغذائية.

مرة أخرى ، يمكننا التفكير في مصدر الأكسجين الذي نستنشقه. 20٪ من الأكسجين الذي نتنفسه يأتي من النباتات. لا يتم تصنيف البقية على الرغم من أنها لا تزال تخضع لعملية التمثيل الضوئي على أنها نباتات. هذه هي العوالق النباتية الصغيرة أو المجهرية الموجودة في المحيطات.

هل تقوم جميع المصانع بتخزين الطاقة الشمسية؟

نعم. تخزن جميع النباتات الطاقة الشمسية مثل الطاقة الشمسية وهو ما يتطلب بقاءها. التمثيل الضوئي الذي يجيب على السؤال "كيف يتم تخزين الطاقة الشمسية في النباتات؟" ضرورية لبقاء النباتات ونموها ، لذلك ، لكي تعيش النباتات ، فإنها بحاجة إلى تخزين الطاقة الشمسية.

كيف يتم تخزين الطاقة الشمسية في النباتات؟

من الشائع أن يتحدث الجميع عن الطاقة الشمسية في مسابقات أخرى مثل استخدام الطاقة الشمسية كمصدر للطاقة المتجددة لإنتاج الكهرباء ، ولكن دعنا نرى كيف يتم تخزين الطاقة الشمسية في النباتات؟

جزء الطيف الكهرومغناطيسي للطاقة الشمسية الذي يتم تخزينه واستخدامه بواسطة النباتات من أجل التمثيل الضوئي أثناء العمليات الكيميائية والفيزيائية الأخرى في النباتات هو شريحة صغيرة من طيف الضوء المرئي.

الآن ، كيف تلتقط النباتات هذا الضوء من خلال جزيئات الصباغ مثل الكلوروفيل أ الذي يمتص البنفسجي الأزرق والقصب ، ويعكس اللون الأخضر ، والكلوروفيل ب الذي يمتص الأزرق والبرتقالي ويعكس اللون الأخضر والأصباغ الأخرى مثل بيتا كاروتين التي تعطي النباتات مثل الجزر. لون.

وفقًا لأطياف الامتصاص للأصباغ المختلفة ، سترى أنها تصل ذروتها جميعًا في أماكن مختلفة مما يسمح لكائنات التمثيل الضوئي بأن تكون فعالة جدًا في التقاط أطوال موجية مختلفة ، ولكن معظم أصباغ التمثيل الضوئي لها امتصاص منخفض في المنطقة الخضراء من الطول الموجي ( 500-600).

لذلك ، لا تستخدم النباتات الضوء الأخضر بكفاءة عالية على الإطلاق وهذا هو السبب في أن اللون الأخضر ينتقل وينعكس وهذا هو السبب في أن النباتات تظهر باللون الأخضر أو دعنا نقول أن هذا هو السبب في أن الكلوروفيل له اللون الأخضر.

يتم تخزين الطاقة الشمسية في النباتات من خلال ما نعرفه ببساطة بالبناء الضوئي.

الآن ، لإثبات أن الطاقة الشمسية ضرورية لعملية التمثيل الضوئي ، سوف نتبع مثالًا عمليًا.

المواد المطلوبة

نبات صحي محفوظ بوعاء
مشاهدة الزجاج
أنبوب اختبار
كوبين من الماء
محلول اليود
كحول
أوراق سوداء
موقد بنسن
ملقط
حامل ثلاثي القوائم مع سلك شاش
إسقاط

معالجة

خذ نباتًا صحيًا محفوظًا بوعاء واحتفظ به في غرفة مظلمة لمدة 24 ساعة ،
بعد 24 ساعة غطي إحدى أوراقها من الجانبين العلوي والسفلي بقطع ورق أسود ،
ضع النبات في ضوء الشمس لمدة 3 إلى 4 ساعات ،
بعد 3 إلى 4 ساعات ، قطف الورقة التي غطتها بقطع الورق الأسود وقم بإزالة القطع الورقية السوداء عليها ،
اغلي الورقة في الماء لقتله ،
بعد غلي الورقة في الماء ، اغليها مرة أخرى في الكحول ،
عند الانتهاء ، اغسل الورقة بالماء البارد وضعها في كأس الساعة ،
الآن ، صب بعض قطرات من محلول اليود عليها

ملاحظة

يتحول لون الورقة التي تعرضت لأشعة الشمس إلى اللون الأزرق ، ولا يوجد تغيير في اللون في الجزء المتبقي

وفي الختام

هذا يدل على أن ضوء الشمس ضروري لعملية التمثيل الضوئي.

الآن ، ما هو التمثيل الضوئي؟

هذه هي العملية التي تسمح للحياة كلها بالعيش ، والتأثيرات لن تكون مناسبة لتنفيذ أي عملية تنطوي على طاقة دون حمل الطاقة الكيميائية المخزنة بواسطة كائنات التمثيل الضوئي في السكريات. ومع ذلك ، فإن العملية الواقعية لعملية التمثيل الضوئي معقدة.

يحدث التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء للنباتات. فقط مليمتر مربع من الورقة يحتوي على البلاستيدات الخضراء! تعتبر البلاستيدات الخضراء مسؤولة عن لون النباتات وتحتوي على ألوان خضراء من الكلوروفيل بالإضافة إلى ألوان كاروتينويد حمراء أو برتقالية أو صفراء.

نظرًا لأن هذه الألوان لا يمكنها سوى امتصاص الطاقة الضوئية ذات اللون المحدد ، فإن ألوان الكلوروفيل الخضراء تمتص اللون الأزرق الأكثر أهمية لأشعة الشمس البنفسجية وتعكس اللون الأخضر ، بينما تمتص الألوان الكاروتينية أشعة الشمس الخضراء الأقل أهمية وتعكس اللون الأصفر أو الأحمر.

هل تعلم أن هذا هو السبب في حقيقة أن النباتات تغير ألوانها خلال المواسم المختلفة؟ عندما لا تكون الشمس قوية في منطقة في فصل الخريف أو الربيع ، لا يمكن للكلوروفيل الأخضر استخدام الضوء الأقل أهمية ، لذلك تعود النباتات إلى استخدام ألوان الكاروتين لإطالة عملية التمثيل الضوئي حتى الشتاء.

تتولى ألوان الكاروتين ذات الألوان المختلفة وتولّد النباتات ذات اللون الأحمر والبرتقالي والأصفر اللامع. تعمل مجموعة من ألوان الكلوروفيل والكاروتين معًا وتشكل "مجمع هوائي". أول هذه المجمعات هو نظام الصور 2 ، الذي يحتوي على ألوان عديدة متصلة بمركز استجابة.

تصبح هذه الألوان غير مستقرة عندما تضربها فوتونات من الشمس. كما أنهم ينقلون الخلل إلى مركز استجابة. في مركز الاستجابة ، يتلقى التصحيح المعروف باسم pheophytin عدم التوازن ويتعين عليه التخلي عن بعض الإلكترونات ، والتي تنتقل إلى سلسلة من الاستجابات المعروفة باسم سلسلة نقل الإلكترون.

خلال وقت النقل ، تحل الإلكترونات من جزيئات H2O محل الإلكترونات المفقودة للفيوفيتين ويتم أخذها عن طريق فصل ذرة الأكسجين عن ذرات الهيدروجين.

يتم إطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي ويتم وضع الهيدروجين في مكان مؤقت. يعتبر الهيدروجين في هذه البقعة المؤقتة جزءًا مهمًا حقًا من عملية التمثيل الضوئي التي سنحصل عليها بعد قليل.

تؤدي سلسلة نقل الإلكترون في النهاية إلى تفريغ الإلكترونات الزائدة عن الحاجة المأخوذة من فيوفيتين إلى "مجمع هوائي" بديل يسمى نظام الصور 1 يعمل بشكل مشابه لنظام ضوئي آخر ولكنه يزود هذه الإلكترونات المتخلفة بالطاقة في مركز الاستجابة بدلاً من ذلك.

تُستخدم الإلكترونات في صنع NADPH ، والذي يلعب دورًا مهمًا في صنع السكر.

أولاً ، دعنا نعود إلى وضع الهيدروجين في مكان مؤقت. تحتوي البقعة المؤقتة على العديد من ذرات الهيدروجين هذه ، والتي تريد الذهاب إلى منطقة أقل تركيزًا فيها. وهكذا ، فإن البلاستيدات الخضراء تسمح فقط للهيدروجين بالتحرك من خلال ثقب صغير إلى الخارج به مضخة متصلة به.

تولد حركة عبور الهيدروجين طاقة على شكل ATP ، على غرار الطريقة التي تستخدم بها السدود الكهرومائية المياه المتدفقة من خلالها لتدوير مولدات الطاقة.

تحتوي جزيئات ATP على ذرات كبيرة لا تحب أن تكون بجوار بعضها البعض وتدفع بعضها البعض باستمرار ، لذلك يمكن للخلايا استخدام طاقة الذرات التي تطير بعيدًا عن بعضها البعض عندما تنكسر جزيئات ATP للحصول على الطاقة.

لكن ATP ليس مستقرًا حقًا ، لذلك تأخذ النباتات ثاني أكسيد الكربون وتستخدم NADPH من نظام الصور 2 لتحويل الطاقة إلى سكريات ، والتي تحتوي أيضًا على ذرات تدفع بعضها البعض إلى أسفل. يخزن تصنيع السكر هذا طاقة الشمس ويسمح بحدوث حياة بيولوجية بالكامل.

لذا ، في المرة القادمة التي تحرق فيها قطعة من الخشب أو تأكل بعض السباغيتي ، تذكر أنك تستخدم الطاقة المخزنة من الشمس.

الأسئلة الشائعة

أين يتم تخزين الطاقة الشمسية في عملية التمثيل الضوئي؟

يعد التمثيل الضوئي مسارًا كيميائيًا حيويًا معقدًا للغاية يتضمن عدة تفاعلات كيميائية.

ولكن في النهاية يحول الطاقة الضوئية والماء وثاني أكسيد الكربون إلى سكر وأكسجين يتم إطلاقهما في الغلاف الجوي ويتم أيضًا معالجة السكريات المخزنة على هيئة جلوكوز وسكروز ونشا ، ويتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع ريبوز 1,5 ثنائي الفوسفات وهو إنزيم الروبيكو.

في النهاية ، يصنع جليسيرالديهيد -3 فوسفات من دورة كالفين وبهذا يمكن تحويل السكريات إلى جلوكوز أو سكروز أو تخزينها كبوليمرات من السكر تسمى النشا. تمر بعض السكريات عبر خطوات تحلل السكر حيث تدخل دورة TCA والفسفرة المؤكسدة لتكوين كمية كبيرة من ATP في النهاية والتي تُستخدم في الخلية لمسارات أخرى مختلفة.

لذلك ، يتم تحويل الطاقة التي تأتي من الطاقة الضوئية إلى سكريات وأكسجين حيث يتم تخزين هذه السكريات في أنواع مختلفة واستخدامها في المسارات اللاحقة التي تحتاجها الخلية للنمو والبقاء.

توصيات

بروفيدنس أمايتشي

محرر at البيئة | Providenceamaechi0@gmail.com | + المشاركات

دعاة حماية البيئة عن ظهر قلب. كاتب محتوى رئيسي في EnvironmentGo.
أسعى لتثقيف الجمهور حول البيئة ومشاكلها.
لقد كان الأمر دائمًا متعلقًا بالطبيعة ، يجب أن نحميها لا أن ندمرها.