ما هو التنفس و أنواعه و هل تتنفس النباتات ؟

التنفس (أو التنفس الخارجي) هو عملية حيوية يتبادل فيها الكائنات الحية الغازات مع البيئة ، مما يسمح للأكسجين بدخول الجسم وطرد ثاني أكسيد الكربون في البيئة .

هذه العملية ضرورية لحياة الكائنات الهوائية ، لأنها تمنحهم الأكسجين اللازم للحفاظ على استمرار عملية التمثيل الغذائي . ومع ذلك ، يمكن إجراؤها من خلال آليات مختلفة جدًا ، اعتمادًا على موطن كل كائن حي.

التنفس هو المرحلة الأولية والملموسة من عملية فسيولوجية أكثر تعقيدًا ، تُعرف باسم التنفس الداخلي أو التنفس الخلوي ، حيث يتم توزيع الأكسجين المأخوذ من البيئة على خلايا الجسم للمضي قدمًا في أكسدة بعض السكريات (الجلوكوز) والحصول عليها في المقابل للطاقة الكيميائية ، على شكل جزيئات أدينوزين ثلاثي الفوسفات ( ATP ) المفيدة.

تكمل كلتا العمليتين (التنفس الخارجي والتنفس الخلوي) بعضهما البعض ، ولكن لا ينبغي الخلط بينهما. أدناه سنرى أنواع التنفس الموجودة لكل من هاتين الدائرتين لالتقاط واستخدام الغازات الحيوية.

أنواع التنفس الداخلي

بادئ ذي بدء ، يمكن أن يحدث التنف س الخلوي أو التنف س الداخلي بطريقتين مختلفتين ، اعتمادًا على ما إذا كانت الخلايا تستخدم الأكسجين أو عناصر أخرى لتحفيز عمليات التمثيل الغذائي التي تحصل منها على الطاقة اللازمة للبقاء والنمو والتكاثر. وبالتالي ، يتم التمييز بين:

• التنفس الهوائي ، الذي يستخدم ، كما قلنا من قبل ، الأكسجين المأخوذ من البيئة لأكسدة الجلوكوز أو السكريات المماثلة الأخرى. هذه العملية مربحة للغاية من حيث الطاقة (تنتج العديد من جزيئات ATP) ، لكنها لا تنتج الماء وثاني أكسيد الكربون. يتم التخلص من هذا الأخير من خلال التنف س الخارجي ، لأنه سام في الجسم. الحيوانات والنباتات ومعظم الفطريات والكائنات الحية الدقيقة ( الطلائعيات ) تتنفس بهذه الطريقة.
• التنفس اللاهوائي ، الذي لا يستخدم الأكسجين ، ولكنه يستخدم بدلاً من ذلك النيتروجين أو الغازات الأخرى ، المكتسبة على شكل نترات أو كبريتات من البيئة. هذه الآلية ليست منتجة مثل الت نفس الهوائي ، وتنتج مواد مختلفة مثل الكبريتيدات أو النتريت أو الميثان. وهي سمة من سمات بعض البكتيريا والخمائر ( الفطريات ) ، التي تعيش في مناطق قليلة أو معدومة وجود نباتي والأكسجين.

أنواع التنفس الخارجي

من جانبه ، يتم تصنيف التن فس الخارجي وفقًا لنوع الإجراء الميكانيكي المستخدم لالتقاط الغازات من البيئة ، وبالتالي يختلف إذا كان الكائن الحي من الموائل الأرضية أو المائية. وبالتالي يمكننا التمييز بين:

• التنفس الرئوي ، أي ما يتم من خلال الرئتين ، والأعضاء المتخصصة للحياة الأرضية ، مثل تلك التي لدينا نحن البشر . يتكون من التقاط الأكسجين المذاب في الغلاف الجوي ، مما يجعله يدخل الجسم من خلال آلية فراغ ، مماثلة لتلك الموجودة في المنفاخ أو مضخات الشفط. عند الاستنشاق ، تتواجد كتلة الغازات في الهواءيدخل من خلال الأنف (أو ما يعادله من الحيوانات) ومن خلال القصبة الهوائية يصل إلى الرئتين. في الداخل ، يمر عبر القصبات الهوائية إلى الحويصلات الرئوية ، وهي هياكل تشبه الكيس ترشح الأكسجين

مما يسمح له بدخول مجرى الدم. هناك ، يتم جمع ثاني أكسيد الكربون لاتخاذ المسار المعاكس ، أثناء الزفير ، ويتم طرده أخيرًا من الجسم عبر الأنف أو الفم.

• التنفس الخيشومي ، كما يشير اسمه ، هو التن فس من خلال الخياشيم ، وهي أعضاء تتكيف مع الحياة تحت الماء ، مثل تلك التي تمتلكها الأسماك. المبدأ مطابق لمبدأ التن فس الرئوي ، باستثناء أنه يحدث في الماء: تمرر الحيوانات هذا السائل عبر هذه الأعضاء على شكل صفائح ، مليئة بخلايا الدم الحمراء الجاهزة لالتقاط الأكسجين وإطلاق ثاني أكسيد الكربون.
• تنفس القصبة الهوائية ، وهو التنف س الذي يتطلب القصبة الهوائية ، أي القنوات أو القنوات المفتوحة التي يمكن للهواء من خلالها أن يدخل الجسم.

هذا النوع من الهياكل هو نموذجي للحيوانات اللافقارية ، مثل الحشرات ، وعادة ما توجد موزعة في جميع أنحاء الجسم

وبلغت ذروتها في فتحات تسمى الفتحات التنفسية. عندما تفتح الفتحات ، يدخل الهواء الجسم ويذوب الأكسجين في سائل القصبة الهوائية المتخصص

بينما يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى خارج الجسم. في وقت لاحق ، تمتص الأنسجة هذا السائل الغني بالأكسجين ويمكن إعادة فتح الفتحات التنفسية لإعادة العملية.

• التنفس الجلدي ، والذي يحدث من خلال طبقات جلد الكائن الحي (على وجه التحديد البشرة). إنه نموذجي للحيوانات الحلقية وشوكيات الجلد ، وهي حيوانات بدائية ، تتمتع بجلود ناعمة تحاول الحفاظ عليها رطبة باستمرار ؛ ولكن أيضًا لمعظم الزواحف والبرمائيات ، والتي تجمعها مع التنف س الرئوي أو الخياشيم (في مراحلها الحيوية الأولى).

يحدث التن فس الجلدي من خلال أنسجة الجسم عالية الأوعية الدموية

أي الغنية بفروع مجرى الدم ، والتي يحدث من خلالها تبادل الغازات مباشرة مع البيئة.

هل تتنفس النباتات أيضًا؟

النباتات كائنات ذاتية التغذية ، قادرة على إنتاج طعامها من خلال عملية معقدة تسمى التمثيل الضوئي ، حيث تستخدم الماء وثاني أكسيد الكربون وأشعة الشمس لتخليق السكريات العضوية الغنية بالطاقة الكيميائية . تستهلك هذه العملية ثاني أكسيد ^{الكربون} وتطلق الأكسجين في البيئة ، لذلك يمكن اعتبارها آلية معاكسة ومكملة للتنفس.

ومع ذلك ، تستفيد النباتات أيضًا من التنفس. خلاف ذلك ، خلال الليل ، فإن غياب الشمس سيقتل النباتات.

لذلك ، تتنفس النباتات الليلية بنفس الطريقة التي يتنفس بها البشر : نفس الثغور والعدس التي تسمح لثاني أكسيد ^{الكربون}

بدخول الجسم أثناء النهار ، وتلتقط الأكسجين في الليل وتستخدمه لأكسدة السكريات والحصول على الطاقة.