اختلاف عملية البناء الضوئي عن التنفس

تطلق النباتات الأكسجين الذي هو نتاج ثانوي لعملية التمثيل الضوئي ، ونحن نتنفس الأكسجين حتى تتمكن خلايانا من إجراء التنفس الخلوي وتوليد ATP. الفرق بين البناء الضوئي والتنفس الخلوي فكلاهما تفاعلان بيولوجيان في البيئة يكملان بعضهما البعض. كلاهما ردود فعل متشابهة تحدث بطريقة معينة. في عملية التنفس ، ينتج الأكسجين والجلوكوز الماء وثاني أكسيد الكربون ، بينما ينتج ثاني أكسيد الكربون والماء الجلوكوز والأكسجين أثناء عملية التمثيل الضوئي. [1]

عملية التنفس في النبات

• تتضمن عملية التنفس في النباتات جزء من وظائف اجزاء النبات وفيها تستخدم النباتات السكريات المنتجة أثناء التمثيل الضوئي بالإضافة إلى الأكسجين لإنتاج الطاقة لنمو النبات. من نواح كثيرة ، التنفس هو عكس عملية التمثيل الضوئي. في البيئة الطبيعية ، تنتج النباتات طعامها للبقاء على قيد الحياة.
• يستخدمون ثاني أكسيد الكربون (CO2) من البيئة لإنتاج السكريات والأكسجين (O2) ، والتي يمكن استخدامها لاحقًا كمصدر للطاقة. بينما يحدث التمثيل الضوئي في الأوراق والسيقان فقط ، يحدث التنفس في أوراق وسيقان وجذور النبات. يتم تمثيل عملية التنفس على النحو التالي:
  • C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 32 ATP (طاقة)
• كما هو الحال مع عملية التمثيل الضوئي ، تحصل النباتات على الأكسجين من الهواء عبر الثغور. يحدث التنفس في الميتوكوندريا في الخلية بوجود الأكسجين ، وهو ما يسمى “التنفس الهوائي”. يوجد في النباتات نوعان من التنفس: التنفس الداكن والتنفس الضوئي. النوع الأول يحدث في وجود أو عدم وجود الضوء ، بينما يحدث النوع الثاني حصريًا في وجود الضوء. [2]

عملية التنفس عند الإنسان

التنفس: تُعرف عملية إطلاق الطاقة عن طريق أكسدة الطعام بالتنفس. تتضمن عملية التنفس دخول الهواء المؤكسج إلى الخلايا لتكسير الطعام وإطلاق الطاقة.
آلية التنفس:

• يتم سحب الهواء إلى الجسم من خلال فتحتي الأنف.
•  يمر الهواء من التجويف الأنفي إلى البلعوم ، مما يؤدي إلى القصبة الهوائية ، من خلال شق يسمى المزمار.
• تنقسم القصبة الهوائية إلى أسفل الرقبة وتنقسم إلى قصبتين تؤديان إلى الرئتين وتنقسمان إلى شعيبات أصغر. أصغر القصيبات تنتهي في الحويصلات الهوائية.
•  جدران الحويصلات الهوائية رقيقة ومغطاة بالشعيرات الدموية لتسهيل تبادل الغازات في الرئتين.
• في الحويصلات الهوائية ، يتم تبادل الغازات ، ويتم استبدال ثاني أكسيد الكربون من الدم بـ O2 ويتم إزالة ثاني أكسيد الكربون من الجسم.
• في البشر ، من أجل عملية التنفس ، يتم سحب الهواء إلى الرئتين عن طريق عملية التنفس.
• عندما يستنشق الفرد ، يتحرك الحجاب الحاجز لأسفل ، ويتمدد تجويف الصدر ويسحب الهواء الغني بالأكسجين إلى الرئتين. عندما يزفر الفرد ، يرتاح الحجاب الحاجز ويعود تجويف الصدر إلى وضعه المريح ويخرج الهواء الغني بثاني أكسيد الكربون من الجسم. [3]

العوامل المؤثرة على عملية التنفس في النبات

• دور درجة حرارة الهواء: يحدث تنفس النبات لمدة 24 ساعة في اليوم ، ولكن التنفس الليلي يكون أكثر وضوحًا منذ توقف عملية البناء الضوئي . خلال الليل ، من المهم جدًا أن تكون درجة الحرارة أكثر برودة من النهار لأن النباتات يمكن أن تتعرض للإجهاد. تخيل عداء في سباق الماراثون. العداء يتنفس بمعدلات أعلى من الشخص الذي يقف ساكناً ؛ لذلك ، معدل تنفس العداء أعلى وتزداد درجة حرارة الجسم. ينطبق نفس المبدأ على النباتات ، حيث تزداد درجة الحرارة ليلاً ويزداد معدل التنفس وبالتالي تزداد درجة الحرارة. قد يؤدي هذا الإجراء إلى تلف الأزهار وضعف نمو النبات.
• تحتاج الجذور إلى الأكسجين: كما ذكرنا سابقًا ، الجذور تتنفس أيضًا! تتمثل إحدى وظائف الركيزة في العمل كموقع لتبادل الهواء بين منطقة الجذر والغلاف الجوي. بعبارة أخرى ، تتنفس الجذور الأكسجين كما نفعل نحن. النباتات المختلفة لها متطلبات أكسجين مختلفة لأنظمتها الجذرية. على سبيل المثال ، يتطلب نظام جذر البوينسيتيا الكثير من الأكسجين ، لذلك من الأفضل استخدام ركيزة ذات مسامية هواء عالية ، بينما يمكن للهوستا أن تعيش جيدًا في طبقة سفلية ذات قدرة عالية على الاحتفاظ بالماء. تتمثل آلية الدفاع للنباتات التي تعيش تحت ظروف غارقة في الماء أو شديدة الجفاف في إنماء جذور هوائية من الساق فوق تاج الجذر مباشرة ؛ ومع ذلك ، يجب أن تكون الرطوبة النسبية المحيطة مرتفعة للحفاظ على نمو الجذر خارج الركيزة. من المهم أن يحتوي وسط النمو على ما يكفي من الأكسجين حتى تعمل جذور النبات بشكل صحيح.
• الظروف المثالية لمنطقة الجذر: المفتاح لنمو النبات المثالي هو الحفاظ على بيئة منطقة الجذر المثلى دون التضحية بالموارد المالية. هل تعلم أن الجذور يمكن أن تأخذ الأكسجين من الماء من أجل التنفس ، وإن لم يكن بنفس القدر من الهواء؟ لذلك ، من المهم سقي النباتات حتى تحصل على بعض العصارة حيث سيؤدي ذلك إلى طرد الهواء الراكد القديم واستبداله بالأكسجين النقي. عامل آخر يجب مراعاته هو درجة حرارة الركيزة. مع زيادة درجة الحرارة في منطقة الجذر ، ينخفض ​​تركيز الأكسجين في الماء.
• أهمية الهواء في الركائز العضوية: يعتبر تنفس الجذر أكثر أهمية في الإنتاج العضوي لأن منطقة الجذر مليئة بالكائنات الحية الدقيقة الطبيعية المسؤولة عن تحويل العناصر الغذائية العضوية إلى أيونات قابلة للاستخدام. تتطلب هذه الكائنات الدقيقة الأكسجين لأنها تعمل وتتنفس أيضًا ، لذلك يجب أن تحافظ الركيزة على كمية كافية من الأكسجين لكل من الجذور والكائنات الحية الدقيقة. لذلك ، من الجيد اختيار وسط نمو عالي المسامية واستخدام حاويات أعمق ، لأنها ستجف جيدًا بعد الري ، تاركة وراءها خزانًا جيدًا للهواء.

التنفس الضوئي في النباتات

• التمثيل الضوئي هو العملية التي تستخدم بها النباتات الضوء لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى سكريات تغذي النبات. حسنًا ، خلال عملية التنفس الضوئي ، تستخدم النباتات الطاقة الضوئية لاستهلاك الأكسجين وإطلاق ثاني أكسيد الكربون والماء.
• يُبطل التنفس الضوئي جزءًا من اكتمال عملية التمثيل الضوئي. في ظل الظروف الجوية الحالية ، تفقد النباتات حوالي خمسة وعشرين بالمائة من الطاقة التي تلتقطها من خلال عملية التمثيل الضوئي حتى التنفس الضوئي.
• إحدى الفرضيات هي أن التنفس الضوئي كان له دور في التطور المبكر ، عندما كان هناك المزيد من ثاني أكسيد الكربون في الهواء. تفسير آخر هو أن النباتات تستخدم التنفس الضوئي لإبطاء عملية التمثيل الضوئي في ظل ظروف معينة مرهقة ، مثل الضوء الشديد ، بحيث لا يتلف جهاز التمثيل الضوئي.
• نظرًا لكل الغموض الذي يحيط بهذه العملية ، بدأ بعض العلماء في العمل على هندسة نباتات المحاصيل وراثيًا لتقليل التنفس الضوئي. لكن إحدى الدراسات تشير إلى أن التنفس الضوئي مهم بالفعل للنباتات بعد كل شيء.
• أظهر الباحثون في جامعة كاليفورنيا في ديفيس أن التنفس الضوئي يمكّن النبات من تحويل النيتروجين غير العضوي إلى شكل من أشكال النترات اللازمة لنمو النبات. يساعد هذا في تفسير سبب صعوبة نمو النباتات في ظروف منخفضة الأكسجين وثاني أكسيد الكربون ، مما يثبط التنفس الضوئي. [4]
•   اثار الاحتباس الحراري في عملية البناء الضوئي يقال ان الثمثيل الضوئي يساعد في تقليل الاحتباس الحراري عن طريق أخذ ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي ، وبالتالي تقليل تركيز ثاني أكسيد الكربون وتقليل تأثير الاحتباس الحراري. تقوم العملية أيضًا بإطلاق الأكسجين مرة أخرى في الغلاف الجوي ، مما يقلل مرة أخرى من تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، ثم يستخدم النبات الكربون للنمو ، وعزل الكربون حتى يحترق النبات ، أو يموت ويتحلل. [5]