مقر المبادلات الغازية التنفسية عند النباتات الخضراء للسنة الأولى متوسط

النبات الأخضر كائن حي مثل الإنسان والحيوان، يتنفس طوال حياته. غير أنه يقوم بعملية أخرى خاصة به هي التركيب الضوئي (التركيب اليخضوري). وهذا ما يجعل مبادلاته الغازية أكثر تعقيدا، فهي نوعان يجب التمييز بينهما بدقة. وفي كتاب السنة الأولى متوسط (الصفحة 79) يطرح الدرس سؤالا محوريا: أين تتم المبادلات الغازية التنفسية عند النباتات الخضراء؟ تعرض الصفحة الجواب مع التجارب التي تثبته.

نوعا المبادلات الغازية عند النبات

ولاحظ أن التنفس عند النبات يشبه تماما تنفس الإنسان: يمتص الأكسجين ويطرح ثاني أكسيد الكربون. والذي يغير الصورة هو أن النبات في الضوء يقوم بالعمليتين معا، فيمتص ثاني أكسيد الكربون في التركيب الضوئي بكمية أكبر مما يطرحه بالتنفس، فيبدو في الظاهر أنه «يتنفس ثاني أكسيد الكربون»، وهذا غير صحيح.

مقر المبادلات الغازية التنفسية

في الأوراق

الورقة هي أهم مقر. سطحها العلوي والسفلي مغطيان بـبشرة تحمل ثقوبا صغيرة جدا لا ترى بالعين المجردة تسمى الثغور. تنفتح الثغور وتنغلق بفضل خليتين حارستين، وعن طريقها يدخل الأكسجين ويخرج ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. وتتركز الثغور أكثر في السطح السفلي للورقة، لحمايتها من الشمس المباشرة والغبار.

في السيقان

على سيقان الأشجار الصغيرة فتحات تسمى العُدَيسات تمر منها الغازات. وقد تظهر كنقاط بنية على غصن حديث.

في الجذور

الجذور أعضاء حية أيضا، وهي تتنفس الأكسجين الموجود في فراغات التربة (الهواء المحبوس بين حبيباتها) عبر الشعيرات الماصة. ولذلك تموت نباتات كثيرة إذا غمرها الماء وملأ فراغات التربة، لأن الجذور تختنق.

في الثمار والبذور

حتى البذور المنقوعة والثمار تتنفس، وتنتج طاقة وحرارة. ومن أدلة ذلك أن كومة حبوب رطبة أو أوراق مكدسة ترتفع حرارتها.

الكشف عن ثاني أكسيد الكربون المطروح

التجربة 1: ماء الجير

الأدوات: ناقوس زجاجي، نبات أخضر (أو أجزاء منه)، كأس فيها ماء الجير الرائق، ورق ألمنيوم لتغطية النبات وحجب الضوء.

الخطوات:

1. نضع النبات داخل الناقوس مع كأس ماء الجير.
2. نغطي الناقوس بورق قاتم لمنع الضوء، حتى لا يقوم النبات بالتركيب الضوئي فيستهلك ثاني أكسيد الكربون.
3. نترك الجهاز ساعات.

الملاحظة: يتعكر ماء الجير ويصبح أبيض عكرا.

الاستنتاج: النبات يطرح ثاني أكسيد الكربون عند التنفس، لأن ماء الجير الرائق يتعكر بوجود هذا الغاز.

تجربة الشاهد

نكرر التجربة دون نبات: ماء الجير يبقى رائقا، وهذا يثبت أن التعكر سببه النبات وليس الهواء المحيط.

التجربة 2: بذور مبللة

نضع بذورا نابتة في قارورة محكمة الغلق، وبعد ساعات نغمس فيها شمعة مشتعلة فتنطفئ، لأن الأكسجين استهلك وحل محله غاز آخر. وهذا دليل أن البذور تمتص الأكسجين وتطرح غازا يطفئ اللهب.

لماذا نبقي التجارب في الظلام؟

في الضوء يقوم النبات بالتركيب الضوئي، فيمتص ثاني أكسيد الكربون الذي طرحه بالتنفس ويطرح الأكسجين. وبالتالي لا نكتشف ثاني أكسيد الكربون المطروح. فالظلام شرط لإظهار التنفس وحده.

كيف يعمل الثغر؟

الثغر فتحة بين خليتين حارستين على شكل حبتي فاصولياء. عندما تمتلئ الخليتان بالماء تنتفخ وتنفصلان فينفتح الثغر وتمر الغازات. وعندما يقل الماء في النبات (في الحر الشديد أو الجفاف) تذبلان وتلتصقان فينغلق الثغر لحفظ الماء. ولهذا نلاحظ أن نباتات المناطق الجافة ثغورها قليلة وصغيرة، أو غائرة تحت البشرة، لتقليل ضياع الماء.

تجربة مقارنة بين الليل والنهار

لو قسنا نسبة ثاني أكسيد الكربون في هواء غرفة مغلقة فيها نبات:

وبهذا نفهم أن التنفس لا يتوقف أبدا، لكنه يخفى في النهار تحت أثر التركيب الضوئي.

ملاحظات مهمة

• التنفس يحدث ليلا ونهارا أما التركيب الضوئي فنهارا فقط.
• في الليل يحل التنفس وحده، فيزيد ثاني أكسيد الكربون حول النبات، ولهذا لا ينصح بوضع نباتات كثيرة في غرفة النوم المغلقة.
• في النهار تفوق كمية الأكسجين المطروح كمية ما يستهلك، ولهذا تسمى الغابات «رئة الأرض».

الأهمية

• يستفيد المزارع من هذه المعرفة فيحرص على تهوية التربة وعدم إغراقها بالماء حتى لا تختنق جذور المحاصيل.

• التنفس يعطي النبات الطاقة التي يحتاجها للنمو والإزهار والإثمار.

• النباتات الخضراء تزود الجو بالأكسجين وتخفض ثاني أكسيد الكربون.
• حماية الغابات والمساحات الخضراء ضرورية لتوازن الهواء.

أسئلة للمراجعة

1. ما الفرق بين المبادلات اليخضورية والتنفسية؟ (جدول المقارنة أعلاه)
2. أين يتم التنفس في النبات؟ (الأوراق عبر الثغور، السيقان، الجذور)
3. علل: يوضع النبات في الظلام في تجربة الكشف عن ثاني أكسيد الكربون. (حتى لا يقوم بالتركيب الضوئي)
4. ماذا يحدث لماء الجير؟ ولماذا؟ (يتعكر لأن النبات طرح ثاني أكسيد الكربون)
5. لماذا تموت الجذور في التربة المغمورة؟ (لا تجد الأكسجين)

أخطاء شائعة

• القول إن النبات يتنفس ثاني أكسيد الكربون فقط في النهار.
• الخلط بين التنفس والتركيب الضوئي.
• نسيان تغطية الجهاز لحجب الضوء.
• اعتبار الثغور موجودة في الجذور، وهي في الأوراق والسيقان الخضراء.

نصائح

• اصنع جدول مقارنة تحفظه عن ظهر قلب فهو سؤال الامتحان الأول.
• ارسم مقطعا للورقة وعليه الثغر وخليتاه الحارستان.
• اربط كل تجربة بالغاز الذي تكشفه.

الشرح المصوّر

لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، تقدم الأستاذة نور الإيمان في فيديو «الدرس 21: مقر المبادلات الغازية التنفسية عند النباتات الخضراء، علوم طبيعية سنة أولى متوسط» هذا الدرس في نحو ثلاث وعشرين دقيقة.