گیاهان برای بقا و رشد خود به نور خورشید نیاز دارند زیرا نور منبع اصلی انرژی برای فرآیند فتوسنتز و تأمین انرژی حیات (تولید غذا در گیاه) است.
گیاهان موجوداتی شگفتانگیز هستند که برعکس حیوانات و انسانها، امکان حرکت برای یافتن غذا را ندارند. طبیعت این محدودیت را با یک مکانیزم داخلی فوقالعاده جبران کرده است؛ توانایی تولید غذا در محل استقرار خود. کلید اصلی این کارخانه تولید انرژی، در پرتوهای درخشان نور خورشید نهفته است. بدون وجود این منبع انرژی بیپایان، زنجیره حیات در کره زمین به سرعت از هم میپاشد.
فتوسنتز؛ کارخانه غذاسازی گیاهان با انرژی خورشید
گیاهان برخلاف موجودات مصرفکننده، نمیتوانند مواد غذایی آماده را از محیط اطراف خود ببلعند، بلکه باید با استفاده از پرتوهای خورشیدی، مواد اولیه و ساده محیطی را به انرژی شیمیایی قابل استفاده و ذخیرهسازی تبدیل نمایند.
در این چرخه پیچیده که فتوسنتز نام دارد، برگهای گیاه به کمک نور خورشید، گاز دیاکسید کربن را از هوا و آب را از طریق ریشهها از اعماق خاک جذب میکنند. ساختار سلولی برگ این مواد را با هم ترکیب کرده و آنها را به قند (گلوکز) و گاز اکسیژن تبدیل مینماید. فرمول ساده این فرآیند به صورت ترکیب گاز دیاکسید کربن با آب در حضور پرتوهای خورشید و رنگدانه کلروفیل تعریف میشود که محصول نهایی آن گلوکز برای ساختار خود گیاه و اکسیژن برای تنفس سایر جانداران است.
گلوکز تولید شده در اصل به عنوان سوخت اصلی سلولها جهت تقسیم سلولی، ساخت بافتهای جدید، استحکام ریشهها و ساقهها و در نهایت تولید گل و میوه مورد استفاده قرار میگیرد.
نکته مهم: بخش عمدهای از اکسیژنی که در اتمسفر زمین وجود دارد و ما برای نفس کشیدن به آن وابسته هستیم، محصول جانبی همین کارخانههای کوچک فتوسنتز در برگ گیاهان و جلبکها است.
نقش کلروفیل؛ پنلهای خورشیدی جادویی در برگها
برای اینکه نور خورشید قابل استفاده باشد، گیاه به یک سیستم گیرنده نیاز دارد. کلروفیل یا همان سبزینه، رنگدانهای جادویی در اندامکهای کلروپلاست سلول گیاهی است که دقیقاً مانند پنلهای خورشیدی پیشرفته وظیفه به دام انداختن فوتونهای نور را بر عهده دارد.
این رنگدانهها به طور ویژه طول موجهای خاصی از نور خورشید (به ویژه طیفهای آبی و قرمز) را برای فرآیند غذاسازی جذب کرده و نور طیف سبز را بازتاب میدهند. به همین دلیل است که چشم ما برگ بیشتر گیاهان را به رنگ سبز شاداب مشاهده میکند.
بدون وجود نور کافی، پیشمادههای شیمیایی کلروفیل در سلولها فعال نمیشوند. در نتیجه گیاه توانایی ساختن این رنگدانه حیاتی را از دست میدهد که اولین نشانه ظاهری آن، رنگپریدگی و متمایل شدن برگها به سمت زردی است.
علت زرد و ضعیف شدن ساقه گیاهان در تاریکی چیست؟
هنگامی که یک گیاه در محیطی کاملاً کمنور یا تاریک قرار میگیرد، فرم رشد آن به شدت تغییر میکند. این تغییر ناشی از یک اختلال فیزیولوژیک و در عین حال مکانیزم دفاعی به نام پدیده اتیولاسیون (Etiolation) یا همان علفی شدن ساقه است.
در وضعیت اتیولاسیون، هورمون گیاهی به نام اکسین در نوک ساقه تجمع یافته و چون نوری وجود ندارد تا آن را تجزیه کند، این هورمون موجب طویل شدن سریع، غیرعادی و سلولهای ساقه میشود. گیاه این کار را انجام میدهد تا به صورت فرضی قد خود را بلندتر کند و به منبع نور احتمالی در لایههای بالاتر برسد.
به دلیل عدم انجام فتوسنتز صحیح و تولید نشدن کلروفیل در این شرایط، ساقه و برگها رنگ سبز خود را از دست داده و زرد یا سفید میشوند. از سوی دیگر چون دیوارههای سلولی به دلیل نبود انرژی کافی نازک میمانند، بافتهای مستحکم چوبی شکل نمیگیرند و ساقه شدیداً باریک، شکننده، طویل و ضعیف میشود که توانایی تحمل وزن خود گیاه را هم نخواهد داشت.
تنظیم چرخههای زیستی و رفتارهای حرکتی با نور
نور خورشید برای گیاهان صرفاً یک منبع تغذیه و ماده اولیه آشپزی نیست، بلکه به عنوان یک محرک محیطی هوشمند و سیگنال حیاتی برای تنظیم دقیق رفتارهای زیستی در طول فصول مختلف عمل میکند.
واکنشهای حرکتی و فصلی گیاه به نور:
یک ایده ساده برای آزمایش: اگر دو گیاه کاملاً یکسان را انتخاب کنید و یکی را پشت پنجره پرنور و دیگری را داخل یک جعبه تاریک بگذارید، پس از یک هفته خواهید دید که گیاه درون جعبه، ساقهای بلند، باریک و زرد پیدا کرده که تشنه یک ذره نور است، در حالی که گیاه اول سبز و پهن باقی مانده است.
جمعبندی: نور خورشید حکم سوخت اصلی را برای موتور حیات گیاهان دارد. بدون این انرژی، امکان تبدیل آب و گاز دیاکسید کربن به مواد قندی وجود ندارد و در نتیجه رشد ساختاری، تولید اکسیژن و بقای گیاه به طور کامل متوقف خواهد شد.
نظرات