
یکی از مهمترین و شگفتانگیزترین فرایندهایی که در طبیعت اتفاق میافتد، فتوسنتز یا همان ساختن مواد غذایی به کمک نور خورشید است. این فرایند زیربنای زندگی روی کره زمین است، چون بدون آن نه تنها گیاهان نمیتوانند رشد کنند، بلکه حیوانات و انسانها نیز منبعی برای غذا و اکسیژن نخواهند داشت.
فتوسنتز چیست؟
فتوسنتز فرآیندی است که در آن گیاهان سبز، جلبکها و برخی باکتریها، با استفاده از انرژی نور خورشید، آب و دیاکسید کربن (CO₂)، کربوهیدرات هایی مانند گلوکز را تولید میکنند. در این فرایند، اکسیژن (O₂) نیز به عنوان محصول جانبی آزاد میشود. این واکنش در اندامکهایی به نام کلروپلاست در برگها و سایر بخشهای سبز گیاه انجام میشود. رنگ سبز برگها نیز به دلیل وجود رنگدانهای به نام کلروفیل است که نور خورشید را جذب میکند.
واکنش کلی فتوسنتز به زبان ساده
فرمول کلی فتوسنتز را میتوان اینگونه خلاصه کرد:
گلوکز (C₆H₁₂O₆) + اکسیژن (O₂)→نور + آب (H₂O) + دیاکسید کربن (CO₂)
یعنی گیاه با گرفتن نور و جذب آب از ریشه و دیاکسید کربن از طریق روزنههای برگ، قندی به نام گلوکز تولید میکنند که علاوه بر مصرف داخل گیاه، به صورت نشاسته نیز ذخیره میگردد. در این فرآیند اکسیژن وارد هوا میشود.
مراحل اصلی فتوسنتز
1. مرحله نوری: در این مرحله، نور خورشید جذب کلروفیل شده و باعث تولید دو مادهی پرانرژی ATP و NADPH میشود. این مرحله در غشاء تیلاکوئیدها در کلروپلاست اتفاق میافتد و با تجزیه آب همراه است که منجر به آزاد شدن اکسیژن میشود.
2. مرحله تاریکی یا تثبیت کربن: در این مرحله که در استروما (مایع درون کلروپلاست) انجام میشود، ATP و NADPH حاصل از مرحله قبل برای تبدیل دیاکسید کربن به گلوکز استفاده میشوند. این مرحله وابسته به آنزیمهایی مانند رابیسکو است.
فتوسنتز چه اهمیتی دارد؟
تأمین غذا: همه گیاهان برای رشد به فتوسنتز نیاز دارند. بدون فتوسنتز، گیاه نمیتواند انرژی لازم برای ساخت برگ، ساقه، میوه و دانه را تأمین کند.
تأمین اکسیژن: اکسیژنی که ما تنفس میکنیم، محصول فرعی فتوسنتز است.
پایه زنجیره غذایی: همه حیوانات، چه گوشتخوار و چه گیاهخوار، مستقیم یا غیرمستقیم وابسته به فتوسنتز هستند.
کاهش دیاکسید کربن: فتوسنتز یکی از مهمترین راههای کاهش گازهای گلخانهای در جو زمین است.
عوامل مؤثر بر فتوسنتز

نور: شدت و مدت تابش نور تأثیر زیادی بر فتوسنتز دارد. گیاهان در شرایط نور کم، فتوسنتز ضعیفی دارند. در گلخانهها گاهی از نور مصنوعی برای بهبود فتوسنتز استفاده میشود.
آب: کمبود آب باعث بسته شدن روزنههای برگ و در نتیجه کاهش جذب CO₂ میشود.
دما: هر گیاه دمای بهینهای برای فتوسنتز دارد. دمای زیاد یا کم، فعالیت آنزیمها را مختل میکند.
مقدار دیاکسید کربن: افزایش CO₂ معمولاً باعث افزایش سرعت فتوسنتز میشود تا حدی که عامل محدودکننده دیگری مانند نور یا دما وارد عمل شود.
سلامت برگها و تغذیه مناسب: کمبود عناصر غذایی مانند نیتروژن، منیزیم، آهن یا منگنز که در ساخت کلروفیل یا انتقال انرژی نقش دارند، میتواند فتوسنتز را کاهش دهد.
فتوسنتز در گیاهان خاص (C3 و C4)

اکثر گیاهان زراعی مانند گندم، برنج، سیبزمینی و لوبیا، گیاهان C3 هستند. این گیاهان در آبوهوای معتدل بهترین عملکرد را دارند. اما برخی گیاهان مانند ذرت، نیشکر، سورگوم و ارزن که در مناطق گرمتر رشد میکنند، گیاهان C4 نامیده میشوند. این گیاهان فرایند ویژهای برای جذب بهتر CO₂ دارند که باعث میشود حتی در گرما و خشکی، فتوسنتز آنها با کارایی بالا انجام شود.
نتیجهگیری
برای هر کشاورز، درک اهمیت فتوسنتز به عنوان موتور رشد گیاه بسیار ضروری است. اگر گیاه نور کافی نداشته باشد، برگها دچار زردی شوند یا تغذیه نامتعادل داشته باشد، توانایی آن برای فتوسنتز کاهش مییابد و در نتیجه محصول کم میشود. با رعایت نکاتی مانند تأمین نور مناسب، مدیریت صحیح آبیاری، کوددهی متعادل و کنترل بیماریهای برگی، میتوان فتوسنتز گیاه را تقویت کرده و عملکرد را افزایش داد.