البروكلوروكوكس

البناء الضوئي

البناء الضوئي (ويُسمى أيضاً التركيب الضوئي) هو العملية التي تحوّل بها النباتات الخضراء والطحالب والبكتيريا الزرقاء طاقةَ الضوء إلى طاقة كيميائية، إذ تستهلك ثاني أكسيد الكربون والماء لتنتج السكريات وتُطلق الأكسجين. وتجري العملية على مرحلتين مترابطتين: التفاعلات الضوئية في غشاء الثايلاكويد، حيث يُشطر الماء ويقود الضوء نقلَ الإلكترونات لإنتاج ATP وNADPH، ثم دورة كالفن–بنسون في السدى، حيث يثبّت إنزيم روبيسكو ثاني أكسيد الكربون في السكريات. والأكسجين المُنطلق مصدره الماء لا ثاني أكسيد الكربون — وهي مسألة حُسمت نهائياً عام 1941 بتجارب الماء الموسوم بنظير الأكسجين 18O. وتنقسم الكائنات القائمة بالبناء الضوئي إلى أشكال أكسجينية (النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء) وبكتيريا لاأكسجينية كالبكتيريا الكبريتية الخضراء والأرجوانية تستخدم كبريتيد الهيدروجين بدلاً من الماء. وتضيف النباتات البرية استراتيجيات إضافية — C3 وC4 (مسار هاتش–سلاك) وCAM — تختلف في طريقة إمداد روبيسكو بثاني أكسيد الكربون. ويحدد البناء الضوئي مقياس المحيط الحيوي: فصافي الإنتاج الأولي العالمي يُقدَّر بنحو 104.9 بيتاغرام من الكربون سنوياً، ويأتي نحو نصف إنتاج الأكسجين على الأرض من المحيط. أما أرقام الكفاءة فتختلف باختلاف التعريف: فالكفاءة النظرية القصوى لتحويل الطاقة الشمسية إلى كتلة حيوية تُقدَّر بنسبة 4.6% لمسار C3 و6% لمسار C4، بينما الكفاءات المتحققة في الحقول أدنى من ذلك بكثير.