الوحدة الثانية :

الطاقة في النظم البيئية البحرية

التمثيل الضوئي

الأهداف :

2 - 2 يصف عملية التمثيل الضوئي باستخدام المعادلة الكيميائية اللفظية والرمزية كالآتي :

1 - 2يذكر أن عملية التمثيل الضوئي هي سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تستخدمها جميع المنتجات البحرية تقريبا لتثبيت الكربون

أكسجين + جلوكوز ماء + ثاني أكسيد الكربون

ضوء

كلوروفيل

6Co2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

ضوء

كلوروفيل

3 - 2 يصف دور صبغات البلاستيدات الخضراء (كلوروفيل a والصبغات المساعدة ) في امتصاص الضوء من البلاستيدات الخضراء

6 - 2يفسر أطياف الامتصاص لصبغات البلاستيدات الخضراء و أطياف النشاط لعملية التمثيل الضوئي .

5 - 2 يصف الضوء الأبيض بأنه يتكون من مجموعة من الألوان لكل منها طول موجة مختلف .

4 - 2 يصف تقنية الكروماتجرافيا ويستخدمها لفصل وتحديد صبغات البلاستيدات الخضراء (ينبغي الإشارة إلى قيم Rf) .

9 – 2 يصف تأثير طول الموجة والتعكر على اختراق الضوء لأعماق مختلفة .

8 - 2 يعرف المصطلحات : طول الموجة وشدة الضوء واختراق الضوء .

10 - 2 يصف العلاقة بين وجود صبغات مساعدة بما في ذلك الزانثوفيل والفيكوبيلين في الكائنات الحية البحرية المنتجة واختراق أطوال موجات مختلفة من الضوء .

7 – 2 يصف تأثير طول موجه الضوء على معدل عملية التمثيل الضوئي .

التمثيل الضوئي :

هو سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تستخدمها جميع المنتجات البحرية تقريبا لتثبيت الكربون .

المعادلة اللفظية لعملية التمثيل الضوئي :

المعادلة الرمزية لعملية التمثيل الضوئي :

أكسجين + جلوكوز ماء + ثاني أكسيد الكربون

ضوء

كلوروفيل

6Co2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

ضوء

كلوروفيل

البلاستيدات الخضراء :

هي العضية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي .

يوجد داخل البلاستيدات الخضراء شبكة واسعة من الأغشية تسمى الثايلاكويدات

تحتوي هذه الأغشية على مناطق متراصة تسمى جرانا والتي تحتوي على الصبغات الضوئية

وتمتص أغشية الثايلاكويدات طاقة الضوء وتضمن الشبكة الواسعة تعرض مساحة سطحية كبيرة للضوء .

الثايلاكويدات

ورق الكروماتوجرافيا

ورق الكروماتوجرافيا :

يتم في هذه التقنية استخلاص الصبغات من المنتجات واذابتها في مذيب ثم يوضع المستخلص على أحد طرفي شريط ورق الكروماتوجرافيا ويوضع هذا الطرف في كمية من المذيب .

عندما يتحرك المذيب صاعداً على الورق تذوب الصبغات ويتم حملها مع المذيب

تتحرك الصبغات الأكثر قابلية للذوبان بشكل أسرع وبالتالي تقطع مسافة أطول على الشريط الورقي

حساب قيم Rf :

هي المسافة التي تقطعها المادة على ورق الكروماتوجرافيا مقسومة على المسافة التي قطعها مقدمة المذيب .

معادلة Rf :

Rf =

المسافة التي قطعتها الصبغة

المسافة التي قطعها المذيب

كيفية الحساب :

نستخدم المسطرة لقياس المسافة التي قطعها المذيب من نقطة الأصل ثم قياس المسافة التي قطعها مركز كل بقعة من الصبغة .

الامتصاص وأطياف النشاط :

قياس معدل التمثيل الضوئي للنباتات المائية :

يمكن ذلك بسهولة حيث أنها تطلق فقاعات أكسجين بمعدل يعتمد على معدل التمثيل الضوئي

آلية قياس معدل التمثيل الضوئي للنباتات المائية :

• تعريض النبات لأطوال موجية مختلفة من الضوء .
• يدفع الأكسجين مكبس الحقن إلى مسافة يمكن قياسها .
• كلما زاد معدل التمثيل الضوئي كان إنتاج الأكسجين أسرع .

علاقة الموطن البيئي بالطول الموجي :

ترتبط الصبغات الموجودة في أنواع مختلفة من الكائنات المنتجة البحرية بعمق المياه التي تعيش فيها

حيث تخترق أطوال الموجات المختلفة للضوء أعماقاً مختلفة في الماء فبالتالي فإن أطوال موجات الضوء المتوافرة لكائنات بحرية معينة تعتمد على عمق موطنه البيئي الذي يعيش فيه .

شدة الضوء : هو مقياس قوة أو سطوع الضوء .

اختراق الضوء : هو العمق الذي يمكن للضوء أن يخترق فيه مادة معينة .

طول موجة الضوء :

• اختراق الضوء هو مقياس لمدى اختراق الضوء للماء ويوضح الشكل السابق أقصى أعماق تخترقها أطوال الموجات المختلفة للضوء وأن جميع أطوال موجات الضوء تخترق أعماق مياه المحيطات المفتوحة الصافية ( الأقل عكارة ) لمسافات أبعد مقارنة بالمياه الساحلية المعكرة .

• نلاحظ أن الضوء الازرق يصل الى المناطق الأكثر عمقا من المحيط بحد أقصى 200m في حين يخترق الضوء الأحمر مسافات أقل عمقا ويتم امتصاصه في أول 10m تحصل على الضوء من المناطق الزرقاء والخضراء فقط من الطيف .
• يمتص كل من كلوروفيل (a)، وكلوروفيل (b) والكاروتينويدات كميات ضئيلة جداً من الضوء من المنطقة الخضراء من الطيف مما قد يسبب مشكلة .
• تعتمد الطحالب الموجودة في هذه الأعماق على صبغات مساعدة أخرى لامتصاص الضوء . تحتوي الطحالب البنية على نسبة أكبر من الزانثوفيل وتحتوي الطحالب الحمراء على صبغات تسمى فيكوبيلينات ولها نوعان رئيسيان هما فيكواريترين وفيكوسيانين .

تعكر الماء :

سبب التعكر هو وجود كمية كبيرة من الرواسب أو الجسيمات أو حتى الكائنات الحية مثل العوالق في الماء وهي تقلل من اختراق الضوء للماء لأنها تقلل من شدة الضوء وسطوعه .

قرص سيكي :

• وهو قرص دائري أبيض اللون من المعدن أو البلاستيك يبلغ قطره 30cm تقريبا يكون مربوط بحبل ويتم انزاله في الماء حتى يصبح غير مرئي
• يسجل طول الحبل ثم يتم رفع القرص ليقاس طول الحبل عندما يصبح القرص مرئيا .
• ثم يحسب متوسط المسافة باستخدام القيمتين

أداة تستخدم لقياس اختراق الضوء