المحاضرة 3 – التنفس في النباتات

مقدمة

تُعد عملية التبادل الغازي من العمليات الحيوية الأساسية التي تقوم بها النباتات للحفاظ على بقائها، حيث تتضمن دخول الأوكسجين وخروج ثاني أكسيد الكربون من وإلى أجزاء النبات المختلفة. تختلف طرق التبادل الغازي باختلاف نوع النبات وبنيته التشريحية وظروف البيئة المحيطة به.

أولًا: طرق التبادل الغازي في النباتات

تتميز النباتات بامتلاكها عدة أساليب لإنجاز عملية التبادل الغازي، تتناسب مع طبيعة وخطة بناء أجسامها. يمكن تلخيص هذه الأساليب في أربعة طرق رئيسية:

1. النباتات الوعائية

تكون جميع خلايا النباتات الوعائية الحيّة تقريبًا بتماس مباشر مع المحيط الخارجي، مما يسمح بدخول الأوكسجين مباشرة إلى الخلايا بآليات مختلفة، من دون الحاجة إلى أنظمة نقل معقدة.

2. الانتقال عبر الماء والتربة

في بعض النباتات، يذوب الأوكسجين في الماء الموجود في التربة، ثم:

• ينتقل إلى الصفائح المنخلية.
• ومن هناك يُنقل عبر الأنابيب المنخلية إلى أجزاء النبات المختلفة مثل الساق والجذور.

3. السيقان الخضراء والثغور

تمتلك بعض النباتات ذات السيقان الخضراء ثغورًا تساعدها على استخلاص الأوكسجين. كما يُستفاد من الأوكسجين الناتج من عملية البناء الضوئي داخل الأنسجة الخضراء.

4. النباتات المعمرة (السيقان الخشبية)

في النباتات ذات السيقان المعمرة، تحل العديسات محل الثغور بعد أن تتمزق البشرة نتيجة النمو الثانوي، فتُصبح العديسات مسؤولة عن نقل الغازات من وإلى داخل النبات.

ثانيًا: التراكيب المسؤولة عن التبادل الغازي

هناك تراكيب محددة تلعب دورًا مهمًا في عملية التبادل الغازي، منها:

● الثغور (Stomata)

• توجد في الأوراق.
• قابلة للفتح والغلق.
• تسمح بدخول الأوكسجين وخروج ثاني أكسيد الكربون.
• الأوكسجين الداخل ينتشر عبر الفسح الهوائية، ثم يذوب في الماء ويُحمل إلى داخل النبات.

● العديسات (Lenticels)

• توجد في السيقان المعمرة.
• مفتوحة بشكل دائم.
• يدخل الأوكسجين عبرها إلى أوعية الخشب، ويذوب في الماء لينتقل إلى الأوراق أو الجذور حسب الحاجة.

ثالثًا: مقارنة بين التنفس والبناء الضوئي في النباتات

سؤال:
❓ قارن بين التنفس والبناء الضوئي في النباتات.
✅ الجواب:

• يحدث التنفس ليلًا ونهارًا، ويستهلك الأوكسجين ويُنتج ثاني أكسيد الكربون.
• يحدث البناء الضوئي نهارًا فقط، ويستهلك ثاني أكسيد الكربون ويُنتج الأوكسجين.

رابعًا: آلية التبادل الغازي في النباتات المائية

النباتات المائية لها طريقتان رئيسيتان للحصول على الأوكسجين:

1. عن طريق الجذور:
   • يدخل الأوكسجين المذاب في الماء إلى الجذور.
   • ينتقل بعدها إلى باقي أجزاء النبات عبر الأنابيب المنخلية.
2. عبر سطوح السيقان المعرضة للهواء:
   • تقوم السيقان بامتصاص الأوكسجين مباشرة من الهواء، خاصة الأجزاء القريبة من السطح.

سؤال:
❓ كيف يتم التبادل الغازي في النباتات المائية؟
✅ الجواب:

• يتم التبادل الغازي عن طريق الجذور بامتصاص الأوكسجين المذاب في الماء، أو من خلال السطوح المعرضة للهواء.

خامسًا: دور الأنسجة الناقلة في نقل الأوكسجين

● اللحاء:

• ينقل المواد الغذائية من الأوراق إلى باقي أجزاء النبات.
• يعمل باتجاه واحد (من أعلى لأسفل).

● الخشب:

• ينقل الماء والأملاح من التربة إلى الساق والأوراق.
• يحمل الأوكسجين المذاب في الماء إلى أجزاء النبات العليا.

ملاحظة: قد يذوب الأوكسجين في:

• ماء الخشب، ويُحمل إلى الأوراق.
• أو في الأنابيب المنخلية، ويُعاد نقله إلى الجذور.

سادسًا: استنتاجات مهمة

• التبادل الغازي عملية مستمرة تؤدي إلى المحافظة على حياة الخلية النباتية.
• البناء الضوئي لا يُلغي الحاجة إلى التنفس، بل يتمم دورًا مشتركًا في التوازن الغازي داخل النبات.
• تراكيب مثل الثغور والعديسات هي مفتاح عملية التبادل الغازي.
• النبات يعتمد على طرق متعددة للتنفس بحسب البيئة المحيطة (يابسة، ماء، سيقان خشبية أو خضراء).

أهم الأسئلة الوزارية المفترضة (اختبارية)

1. ما التراكيب التي تلعب دورًا في التبادل الغازي في النباتات؟

• الثغور في الأوراق.
• العديسات في السيقان المعمرة.
• الأنابيب المنخلية وأوعية الخشب.

2. ما الفرق بين التنفس والبناء الضوئي في النبات؟

• التنفس يحدث ليلًا ونهارًا، ويستهلك الأوكسجين.
• البناء الضوئي يحدث نهارًا فقط، ويُنتج الأوكسجين.

3. كيف يتم التبادل الغازي في النباتات المائية؟

• عبر الجذور من خلال الأوكسجين المذاب في الماء.
• عبر السطوح المعرضة للهواء الخارجي.

خاتمة

بهذا نكون قد شرحنا بالتفصيل آليات التبادل الغازي في النباتات مع توضيح التراكيب المهمة، والفرق بين البناء الضوئي والتنفس، وطرق تكيّف النباتات المائية. هذه العمليات تلعب دورًا حيويًا في الحفاظ على الاتزان الغازي والوظائف الحيوية داخل النبات، مما يضمن استمراره في الحياة وتفاعله مع البيئة المحيطة.