المبادلات الغازية التنفسية عند النبات الأخضر

المبادلات الغازية التنفسية عند النبات الأخضر

النباتات كغيرها من الكائنات الحية تنمو وتتكاثر وتتنفس، والتنفس هو عملية كيميائية تحدث فيها سلسلة من التفاعلات لإنتاج الطاقة اللازمة للكائنات الحية للبقاء، وفي هذه العملية ينتقل الهواء من المحيط الخارجي إلى داخل الكائن الحي عبر أنسجة وتركيبات خاصة، كما في الأنف متبوعًا بالرئتين في الإنسان والحيوان، حيث يأخذ الكائن الحي الأكسجين، ويخرج ثاني أكسيد الكربون .

تختلف النباتات عن غيرها من الكائنات الحية بعدم وجود عضو أو جهاز متخصص في عملية التنفس كما في الإنسان والحيوانات، إلا أنها تمتلك ما يسمى المسامات أو الثغور (بالإنجليزية: Stomata) والموجودة في الأوراق، وتمتلك أيضًا أنسجة مسامية أو عدسية (بالإنجليزية: Lenticels) توجد في ساق النبتة ، وهذه التراكيب هي المسؤولة عن عملية تبادل الغازات في النباتات.

طريقة تنفس النبات الأخضر

وفيما يلي تفصيل حول الطرق المختلفة لتنفس النبات الأخضر:

التنفس عبر ثغور الأوراق

تتنفس النباتات عبر جميع أجزائها من أوراق وساق وحتى جذور، وعملية التنفس في النبتة تتم بسرعة أبطأ منها في الإنسان والحيوان، حيث تقوم المسامات أو الثغور في الأوراق، والتي تتكون من خليتين حارستين متقابلتين ومتلاصقتين بالتباعد لإدخال الأكسجين عبرهما، فتبدوان في تلك اللحظة تمامًا كالكعك؛ حلقة في وسطها دائرة، فإذا دخل الغاز تتلاصقان من جديد وتغلق الحلقة.

الخلايا النباتية محاطة بجدار خلوي يوفر الحماية والدعم للخلية، فحين يضرب مؤثر ما الخلية النباتية كالضوء مثلًا، يزداد الضغط داخل الخلايا الحارسة في الثغور التنفسية للنبتة، فتُفتح للخارج بقوة، ويدخل الغاز للنبتة، ثم تُغلق ثانيةً وهكذا، تُفتح خلال التنفس فيدخل الأكسجين ويخرج بنفس اللحظة ثاني أكسيد الكربون ثم تنغلق، وهذه الميكانيكية كانت ولازالت مادة بحثية للعلماء.

التنفس عبر الساق

في حالة الساق في النباتات الصغيرة، فإن الهواء ينتشر عبر الثغور المسامية لأجزاء الخلية المختلفة للتنفس، وكذلك ثاني أكسيد الكربون الذي تم إطلاقه، فإنه ينتشر للثغور لتخرجه خارج النبتة، بينما تعتمد عملية التنفس في النباتات المرتفعة ذات السيقان الخشبية على تبادل الغازات عبر الأنسجة العدسية فيها.

التنفس عبر الجذر

أما في حالة الجذر، فإنه يمتص الأكسجين من الفراغات الموجودة في التربة ليستخدم لاحقًا لتوليد الطاقة اللازمة لنقل الأملاح والمواد العضوية لباقي أجزاء النبتة، وبما أن النبات لا يطلق سوى ثاني أكسيد الكربون ليلًا فإنه لا ينصح بالنوم تحت شجرة أو بالقرب من النباتات كي لا يتعرض الإنسان لخطر الاختناق بسبب كمية ثاني أكسيد الكربون الكبيرة الناتجة عن تنفس النبتة.

العوامل المؤثرة على تنفس النبات الأخضر

من أهم المؤثرات التي تؤثر في تنفس النبتة ما يأتي:

• درجة حرارة المحيط

كلما كان محيط النبتة أبرد كانت عملية التنفس للنبتة ذات كفاءة أعلى وأضرار أقل، خاصةً ليلًا حين لا تحدث عملية البناء الضوئي ، فالليل الحار يؤدي إلى زيادة في عملية التنفس، مما يؤدي إلى إجهاد النبتة، فتتأثر ثمارها ويتأثر نموها.

• نفاذية التربة ووجود المسامات بها

حيث يؤثر تنفس الجذور على نمو النبتة؛ فالتربة ذات المسامات تحوي أكسجين أكثر وبالتالي تتمكن الجذور من التنفس.

• كمية ماء الري

حيث تستطيع النبتة تنفس الأكسجين المذاب بالماء بجهد أكبر وكميات أقل من ذلك الموجود بالهواء مع الأخذ بعين الاعتبار درجة حرارة الوسط الذي تنمو به الجذور؛ فالحرارة المرتفعة تعني كمية أقل من الأكسجين المذاب، كما يجب تكرار الري بنسب تناسب النبتة لتجديد الماء بعد نفاذ الأكسجين المذاب منه.

التنفس وعملية البناء الضوئي

في عملية التنفس تأخذ النباتات الأكسجين من الجو في أي وقت من اليوم، ليتفاعل مع السكر الذي نتج من عملية البناء الضوئي نهارًا، لتحصل على الطاقة اللازمة لها للحياة كما في المعادلة الآتية:

(طاقة) C ₆ H ₁₂ O ₆ 6O₂ → 6CO₂  6H₂O 32 ATP

تعرف عملية البناء الضوئي بأنها عملية صنع الغذاء في النباتات، وتحدث نهارًا في أوراق وسيقان النباتات الخضراء، وفيها تأخذ النبتة ثاني أكسيد الكربون من الجو، وتعطي الأكسجين، ومن أهم الفروقات بين عمليتي التنفس والبناء الضوئي في النباتات ما يأتي: