البناء الضوئي ⁦C3⁩ و⁦C4⁩ و⁦CAM⁩ – التنفس الضوئي

ماذا تعرض

يستطيع إنزيم ⁦Rubisco⁩، الذي يثبّت ⁦CO₂⁩ في دورة كالفن، أن يتفاعل أيضًا مع ⁦O₂⁩، فيفقد النبات جزءًا من الكربون الذي ثبّته. هذا هو التنفس الضوئي، ويزداد في الحر وعندما يقل ⁦CO₂⁩ حول الإنزيم. تثبّت نباتات ⁦C4⁩ مثل الذرة ⁦CO₂⁩ أولًا بإنزيم ⁦PEP⁩ كربوكسيليز في خلايا النسيج المتوسط، ثم تحرره قرب ⁦Rubisco⁩ في خلايا غمد الحزمة، فلا تكاد تتنفس ضوئيًا. أما نباتات ⁦CAM⁩ مثل الأناناس فتفتح ثغورها ليلًا وتخزن ⁦CO₂⁩ في صورة حمض الماليك، فتوفّر الماء. الأرقام من نموذج تعليمي، لا من قياسات صنف معيّن.

طريقة الاستخدام

في «قارن ⁦C3⁩ و⁦C4⁩» اسحب الضوء و⁦CO₂⁩ ودرجة الحرارة، واختر المحور ⁦x⁩ للرسم البياني، ثم اضغط «تسجيل». في «داخل الورقة» اختر ورقة الذرة ⁦(C4)⁩ أو القمح ⁦(C3)⁩، وتابع الخطوات، ثم اضغط «عُدّ ⁦200⁩ تفاعل». في «نبات ⁦CAM⁩» اضبط درجتي حرارة النهار والليل، ثم اضغط «شغّل يومًا».

المعاملات القابلة للتغيير

• الشاشة قارن ⁦C3⁩ و⁦C4⁩, داخل الورقة, نبات ⁦CAM⁩
• الضوء (نسبة من ضوء الشمس الكامل) ⁦0–100 %⁩
• تركيز ⁦CO₂⁩ في الهواء ⁦0–1000 ppm⁩
• درجة حرارة الورقة ⁦0–50 °C⁩
• المحور ⁦x⁩ للرسم البياني ⁦CO₂⁩, الضوء, درجة الحرارة
• الورقة المعروضة من الداخل الذرة ⁦(C4)⁩, القمح ⁦(C3)⁩
• أعلى درجة حرارة في النهار ⁦20–45 °C⁩
• أدنى درجة حرارة في الليل ⁦5–30 °C⁩

أسئلة للاستكشاف

1. فوق أي درجة حرارة تثبّت الذرة ⁦CO₂⁩ أسرع من القمح، ولماذا؟
2. لماذا تكون نقطة تعويض ⁦CO₂⁩ في الذرة أقل بكثير منها في القمح؟
3. متى يفتح الأناناس ثغوره ليوفّر الماء، وما الثمن الذي يدفعه مقابل ذلك؟