فتوسنتز: برگ چطور غذا می‌سازد

یک دانهٔ سیب را در گلدانی می‌کاری. چند سال بعد درختی چند صد کیلویی همان‌جا ایستاده است. این همه چوب و برگ و میوه از کجا آمد؟ بیشتر بچه‌ها می‌گویند «از خاک». اما اگر خاک گلدان را پیش از کاشتن و پس از بزرگ‌شدن درخت وزن کنی، می‌بینی خاک تقریباً همان‌قدر مانده و فقط چند صد گرم کم شده است. پس بدنهٔ درخت از چه ساخته شده است؟ پاسخ عجیب است: بیشترِ وزن درخت از هوا آمده است.

برگ، آشپزخانهٔ گیاه

هر برگ سبز یک آشپزخانهٔ بسیار کوچک است. در این آشپزخانه چهار چیز لازم داریم:

• آب که ریشه از خاک می‌گیرد و ساقه آن را تا برگ بالا می‌برد.
• گاز کربن‌دی‌اکسید که از سوراخ‌های بسیار ریز پشت برگ، یعنی روزنه‌ها، از هوا وارد می‌شود.
• نور خورشید که انرژی این کار را می‌دهد.
• سبزینه (کلروفیل)، همان مادهٔ سبزی که نور را می‌گیرد و رنگ برگ از اوست.

حاصل کار این آشپزخانه دو چیز است: قند که غذای خود گیاه است، و اکسیژن که از روزنه‌ها بیرون می‌رود. به این کار فتوسنتز می‌گویند؛ واژه‌ای که یعنی «ساختن با نور».

۶ مولکول کربن‌دی‌اکسید + ۶ مولکول آب + نور خورشید ← ۱ مولکول قند + ۶ مولکول اکسیژن

حالا معمای اول حل می‌شود: کربنِ چوب درخت از گاز کربن‌دی‌اکسیدِ هوا گرفته شده است، نه از خاک. گیاه هوا را می‌گیرد و آن را به چوب تبدیل می‌کند.

روزنه‌ها فقط راه ورود گاز نیستند؛ از همان‌جا بخار آب هم بیرون می‌رود. برای همین گیاه در ظهر گرم تابستان روزنه‌هایش را می‌بندد تا آب از دست ندهد، و درست همان لحظه ورود کربن‌دی‌اکسید هم کم می‌شود.

گیاه هم نفس می‌کشد

خیلی‌ها گمان می‌کنند گیاه فقط اکسیژن می‌دهد. اما گیاه هم مانند ما تنفس می‌کند: بخشی از قندی را که ساخته می‌سوزاند تا انرژی زندگی‌اش را به دست آورد. تنفس شبانه‌روز ادامه دارد، ولی فتوسنتز تنها وقتی انجام می‌شود که نور باشد. رشد گیاه به رشد خالص بستگی دارد؛ یعنی فتوسنتز منهای تنفس. اگر چند روز پشت هم ابری و تاریک باشد، گیاه بیشتر از آنکه بسازد می‌سوزاند و لاغر می‌شود.

یک حساب ساده

در شبیه‌ساز، شدت نور را روی ۸۰ و کربن‌دی‌اکسید را روی ۶۰۰ بگذار. نرخ فتوسنتز حدود ۷۶ درصدِ بیشینه می‌شود و برگ در هر ساعت نزدیک ۳۲ میلی‌لیتر اکسیژن می‌سازد. حالا با هم حساب کنیم:

1. روز آفتابی را ۸ ساعت در نظر بگیر.
2. اکسیژن یک روز: ۳۲ ضرب‌در ۸ برابر ۲۵۶ میلی‌لیتر می‌شود.
3. یک بطری کوچک آب حدود ۲۵۰ میلی‌لیتر است؛ پس همین یک برگ در روز نزدیک یک بطری اکسیژن می‌سازد.
4. یک درخت بزرگ ده‌ها هزار برگ دارد. اگر ۲۰٬۰۰۰ برگ داشته باشد، روزانه حدود ۵٬۱۲۰ لیتر اکسیژن می‌سازد.

چرا این درس مهم است

هر لقمه‌ای که می‌خوری، از نان و برنج تا گوشت و شیر، در اصل از قندی آمده که یک برگ سبز از نور خورشید ساخته است؛ گاو علف می‌خورد و ما شیرش را می‌نوشیم. هوایی هم که نفس می‌کشی همین‌جا ساخته شده است. حتی زغال‌سنگ و نفت چیزی جز انرژی خورشید نیستند که میلیون‌ها سال پیش در برگ گیاهان به دام افتاد. برای همین کاشتن یک درخت و نگه‌داشتن جنگل، کاری بسیار بزرگ‌تر از زیباکردن شهر است.