النباتات ككل الكائنات الحية تتنفس ولكن بطريقتها الخاصة. ويتنفس النبات لنفس السبب الذي يجب على البشر والحيوانات التنفس من أجله – إنها تحتاج إلى الأكسجين لتحويل الطعام إلى طاقة. لتتعرف على آلية تنفس النبات وطرق فعالة لزيادة مستويات الأكسجين في الزراعة المائية ، تابع قراءة السطور التالية.
Instagram , Facebook , Twitter ,
كيف يتنفس النبات؟
يتضمن تنفس النبات تبادل الغازات، بما في ذلك الأكسجين، من خلال فتحات صغيرة على سطح الأوراق والسيقان. حيث يدخل الأكسجين وينتشر في الخلايا.
أثناء التنفس، تستهلك النباتات الأكسجين وتطلق ثاني أكسيد الكربون كمنتج ثانوي إلى الغلاف الجوي من خلال الثغور. يستخدم الأكسجين في عملية التنفس الخلوي لإنتاج الطاقة كيميائية حيوية على شكل ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات وهو جزيء الطاقة الرئيسية للخلايا). يتضمن تنفس النبات عدة عمليات، بما في ذلك تحلل السكر ودورة حمض الكربوكسيل (TCA) ونقل الإلكترون في الميتوكوندريا.
وبما أن النباتات لا تملك نظام يشبه الدورة الدموية لدينا ويوزع الاكسجين في كل أجزاء النبات. لذا فكل جزء من النبات له طريقة خاصة في التنفس.
تنفس الأوراق:
تتنفس الأوراق من خلال فتحات صغيرة تسمى الثغور، والتي توجد أساسًا على الجانب السفلي من سطح الورقة، حيث تكون مخفية عن أشعة الشمس القوية ومحمية من الغبار. وتتكون الثغور من خليتين، تسمى الخلايا الحارسة.
يتم تنظيم تبادل الغازات من خلال الثغور من خلال فتح وإغلاق خلايا متخصصة تسمى الخلايا الحامية. عندما تكون الخلايا الحامية منتفخة، تنفتح الثغور، مما يسمح بتبادل الغازات. يتأثر فتح وإغلاق الثغور بعوامل مختلفة، بما في ذلك شدة الضوء والرطوبة وحالة المياه للنبات.
تنفس السيقان الخشبية:
يتم تبادل الغازات في السيقان الخشبية من خلال فتحات صغيرة تسمى العديسات (lenticels). وهي مسام في لحاء السيقان الخشبية تسمح بتبادل الغازات بين الأنسجة الداخلية للساق والبيئة الخارجية.
يدخل الأكسجين الجذع من خلال العديسات، بينما يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون. عادة ما تكون العديسات أكثر وفرة في السيقان الأصغر سنًا ويمكن أن تختلف في الحجم والشكل والتوزيع اعتمادًا على أنواع النباتات.
يعتبر تبادل الغازات من خلال العديسات أمرًا مهمًا لتنفس الأنسجة الجذعية وإزالة المنتجات الثانوية الأيضية.
تنفس الجذور:
تتنفس الجذور من خلال عملية تسمى التنفس الجذري، والتي تنطوي على تبادل الغازات، وخاصة الأكسجين وثاني أكسيد الكربون، في أنسجة الجذر.
يحدث تبادل الغازات في الجذور من خلال فتحات صغيرة تسمى شعيرات الجذر، وهي امتدادات لخلايا البشرة الجذرية. حيث تمتص الشعيرات الجذرية الأكسجين من التربة المحيطة او الاكسجين المنحل في الماء. وهي عملية ضرورية لإنتاج الطاقة وعمليات التمثيل الغذائي التي تحدث في الخلايا الجذرية.
ويعد توافر الأكسجين في التربة أو في الأوساط الزراعية أمرًا بالغ الأهمية لتنفس الجذور، حيث إنه ضروري لتفكيك المركبات العضوية وإطلاق الطاقة.
يمكن أن يتأثر معدل تنفس الجذور بعوامل مختلفة، بما في ذلك مستويات الأكسجين في التربة ودرجة الحرارة والنشاط الأيضي للجذور. في التربة المشبعة بالمياه أو سيئة التهوية، حيث تكون مستويات الأكسجين منخفضة، يمكن أن يضعف تنفس الجذور، مما يؤدي إلى انخفاض وظيفة الجذر ونموه. لذا من المهم ان تكون التربة خفيفة وغير مضغوطة وعدم الافراط بالري حتى لا تختنق الجذور
تحتوي بعض الأنواع النباتية على هياكل متخصصة تسمى pneumatophores أو الجذور الهوائية التي تنمو فوق الماء أو سطح التربة لتعزيز تبادل الغازات في البيئات المحرومة من الأكسجين مثل أشجار المانغروف.
طرق فعالة لزيادة مستويات الأكسجين في الزراعة المائية:
في الزراعة المائية حيث تنمو النباتات في المياه. فإن جذور تتلقى الأكسجين المذاب في المحلول المغذي. يجب أن يحتوي الماء على ما يكفي من الأكسجين المذاب لتزويد جذور النباتات بالأكسجين. فما هي الطرق الفعالة لزيادة مستويات الأكسجين في الزراعة المائية؟
استخدام حجر الهواء (Air stone):
وهي من أكثر الطرق استخدامًا لأكسجة الماء في نظام الزراعة المائية. ويتم توصيل حجر الهواء بمضخة الهواء ليندفع الهواء عبر الحجر المسامي، الذي يقوم بدوره في تقسيم الهواء لفقاعات كبيرة وتنتشر ضمن المحلول المغذي.
استخدام ناشرات الهواء:
وهي تتألف من أنبوب قابل للانحناء به ثقوب تستخدم لزيادة مستويات الأكسجين في الأنظمة المائية. تعمل عن طريق إدخال الهواء إلى الماء مما يزيد من محتوى الأكسجين المذاب.
توفر الفقاعات الناتجة عن ناشرات الهواء مساحة سطحية كبيرة لتبادل الأكسجين، مما يسهل انتشار الأكسجين في الماء. ما يميزها عن حجر الهواء هي أن الثقوب الموجودة في ناشرات الهواء تنتج فقاعات أصغر مما يجعلها تبقى بالماء لفترة أطول.
احصل على حجر الاكسجين ومضخة الهواء وناشرات الهواء من متجر تقنيات الزراعة الحديثة حيث ستجد أفضل الانواع وبعدة خيارات.
نظام السحب التلقائي (automatic siphon):
ويستخدم لذلك الشفاطات أو السيفون الأوتوماتيكي المائي، وأكثر ما تستخدم في أنظمة المد والجزر. و هو الخيار الأكثر فعالية عندما تريد إدخال المزيد من الأكسجين المذاب في الماء. فعندما يصل مستوى الماء إلى نقطة معينة يبدأ الماء في النزول إلى أنبوب قائم. وعندما يمتلأ الانبوب تمامًا يبدأ الشفط ويمتص الماء بسرعة من قاع النمو ويخلق مجالًا للهواء.
فجوة الاكسجين (Oxygen Gap):
اكثر ما تستخدم في نظام NFT حيث توجد فجوة هوائية بين قاعدة النبات والمحلول المغذيات. تسمح المنطقة المعرضة للهواء للأكسجين بالاتصال بالجذور وتحسين صحة نباتاتك.
بيروكسيد الهيدروجين (Hydrogen Peroxide):
يمكن استخدام بيروكسيد الهيدروجين لزيادة مستويات الأكسجين في النظام المائي. فعند إضافة بيروكسيد الهيدروجين إلى الماء، فإنه يتحلل ويطلق غاز الأكسجين، مما يزيد من محتوى الأكسجين المذاب في الماء.
الزراعة الهوائية aeroponic systems :
حيث يتم تعليق الجذور في الهواء ويتم رشها دوريًا بمحلول غني بالمغذيات وذلك ضمن بيئة مغلقة وخاضعة للرقابة. تسمح هذه الطريقة بامتصاص المغذيات بكفاءة وتزويد الجذور بالأكسجين.
يمكن أن تساعد مراقبة وتعديل درجة حرارة محلول المغذيات في تحسين مستويات الأكسجين كتطبيق تقنية تبريد الجذور، حيث تحتوي المياه الدافئة على كمية أقل من الأكسجين المذاب.
بالإضافة إلى تعزيز حركة الهواء في المجموع الخضري للنبات. إذ إن توفير مسافات كافية بين النباتات وتجنب الاكتظاظ يعزز الأوكسجين بشكل أفضل.
واستعن بتقنيات الزراعة الحديثة لبناء أنظمة مائية توفر تنفس مثالي للنبات وتدعمك بكل ما تحتاجه من أجهزة ومستلزمات لتحصل على مزرعة مائية مثالية.