اثر هوا بر رشد گیاهان و تنفس سلولی

اثر هوا بر رشد گیاهان و تنفس سلولی

هوا چیست و چه اجزایی دارد؟

هوا مخلوطی از گازهای مختلف است که کرهٔ زمین را احاطه کرده است. این گازها برای زندگی گیاهان، مانند سوختی برای یک موتور، ضروری هستند. دو جزء بسیار مهم هوا برای گیاهان، دی‌اکسید کربن و اکسیژن هستند.

فتوسنتز: آشپیزخانهٔ گیاه با دی‌اکسید کربن

فتوسنتز^۴ مهم‌ترین فرآیندی است که در آن گیاهان از انرژی نور خورشید، آب و دی‌اکسید کربن هوا استفاده می‌کنند تا غذای خود (قند) را بسازند. این فرآیند اساساً در برگ‌های گیاه و در اندامکی به نام کلروپلاست^۵ که حاوی رنگدانهٔ سبز کلروفیل^۶ است، انجام می‌شود. معادلهٔ ساده‌شدهٔ فتوسنتز به این صورت است:

همان‌طور که می‌بینید، دی‌اکسید کربن یک مادهٔ اولیه است. اگر مقدار این گاز در هوا کم باشد، سرعت فتوسنتز کاهش می‌یابد و رشد گیاه کند می‌شود. برای مثال، در گلخانه‌ها گاهی با سوزاندن سوخت‌های خاص یا تزریق دی‌اکسید کربن، غلظت این گاز را افزایش می‌دهند تا محصولات سریع‌تر و بهتر رشد کنند. گیاهانی مانند ذرت و نیشکر که فتوسنتز بسیار کارآمدی دارند، به غلظت‌های بالاتر دی‌اکسید کربن پاسخ بهتری می‌دهند.

تنفس سلولی: موتور انرژی‌ساز گیاه

گیاهان نیز مانند حیوانات برای زنده ماندن و انجام فعالیت‌های خود (مانند جذب مواد معدنی، تقسیم سلولی و رشد ریشه) به انرژی نیاز دارند. این انرژی از طریق فرآیندی به نام تنفس سلولی^۱ تأمین می‌شود. در این فرآیند، قند تولیدشده در فتوسنتز، با کمک اکسیژن شکسته می‌شود و انرژی آزاد می‌کند. تنفس سلولی برخلاف فتوسنتز، هم در روز و هم در شب و در تمام بخش‌های گیاه (ریشه، ساقه، برگ) انجام می‌شود. معادلهٔ کلی تنفس سلولی معکوس فتوسنتز است:

اگر خاک گیاه بیش از حد فشرده و غرقاب شود، اکسیژن کافی به ریشه‌ها نمی‌رسد. در این حالت، تنفس سلولی در ریشه مختل شده و گیاه پژمرده می‌شود و ممکن است بمیرد. به همین دلیل است که زهکشی مناسب خاک بسیار مهم است.

تأثیر باد بر سلامت و شکل گیاهان

باد، که همان حرکت هواست، اثرات فیزیکی مهمی بر گیاهان دارد. بادهای ملایم می‌توانند مفید باشند:

• تقویت ساقه: گیاهانی که در معرض باد ملایم رشد می‌کنند، ساقه‌های کوتاه‌تر و قوی‌تری دارند.
• تجدید هوا: باد لایه‌های هوای راکد اطراف برگ‌ها را کنار می‌زند و باعث می‌شود دی‌اکسید کربن تازه برای فتوسنتز در دسترس برگ قرار گیرد.
• گرده‌افشانی: در بسیاری از گیاهان مانند ذرت و گندم، باد عامل اصلی انتقال گرده است.

اما بادهای شدید و طوفان می‌توانند باعث شکستگی شاخه‌ها، پاره شدن برگ‌ها و افزایش تعرق^۷ (از دست دادن آب از طریق برگ) شوند که به گیاه آسیب می‌زند. درختان جنگل‌های کنار دریا اغلب شکل خاص و کجی دارند که نتیجهٔ وزش دائمی باد از یک سمت است.

آلودگی هوا: تهدیدی نامرئی برای زندگی گیاهان

مواد مضر موجود در هوای آلوده می‌توانند به طرق مختلف به گیاهان آسیب برسانند. این آسیب‌ها می‌توانند مستقیم یا غیرمستقیم باشند.

گیاهانی مانند گندم، سویا و کاج به آلودگی هوا بسیار حساس هستند. از طرفی، برخی گیاهان مانند پیچک و زبان‌گنجشک می‌توانند تا حدی آلاینده‌های هوا را جذب کرده و به پالایش آن کمک کنند.

کاربرد عملی: از گلخانه تا جنگل کاری

درک رابطهٔ هوا و گیاهان در کشاورزی مدرن و حفاظت از محیط زیست کاربردهای فراوانی دارد. کشاورزان با ایجاد تهویهٔ مناسب در گلخانه‌ها، هم دما را کنترل می‌کنند و هم دی‌اکسید کربن مورد نیاز گیاه را تأمین می‌نمایند. در جنگل‌کاری، نهال‌ها را در مناطقی می‌کارند که از بادهای شدید در امان باشند. در شهرها، کاشت درختان مناسب می‌تواند به کاهش اثرات آلودگی هوا کمک کند. یک آزمایش ساده برای مشاهدهٔ تنفس در گیاهان این است: چند برگ تازه را داخل یک بطری شفاف پر از هوا در تاریکی قرار دهید. پس از یک روز، اگر یک شمع روشن را به داخل بطری ببرید، خاموش می‌شود؛ زیرا برگ‌ها در تاریکی فقط تنفس کرده و اکسیژن هوا را مصرف و دی‌اکسید کربن تولید کرده‌اند.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

^۱ تنفس سلولی (Cellular Respiration): فرآیند شکستن مولکول‌های قند در حضور اکسیژن برای تولید انرژی.
^۲ دی‌اکسید کربن (Carbon Dioxide): گازی که گیاهان در فرآیند فتوسنتز مصرف می‌کنند.
^۳ اکسیژن (Oxygen): گازی که گیاهان در فرآیند تنفس سلولی مصرف و در فتوسنتز تولید می‌کنند.
^۴ فتوسنتز (Photosynthesis): فرآیند ساخت غذا (قند) توسط گیاهان با استفاده از نور، آب و دی‌اکسید کربن.
^۵ کلروپلاست (Chloroplast): اندامک موجود در سلول‌های گیاهی که فتوسنتز در آن انجام می‌شود.
^۶ کلروفیل (Chlorophyll): رنگدانهٔ سبزی که نور خورشید را برای فتوسنتز جذب می‌کند.
^۷ تعرق (Transpiration): فرآیند از دست دادن آب از طریق روزنه‌های برگ.