كيف تتنفس النباتات المائية وهي تحت الماء؟

الخلاصة السريعة

تحتاج النباتات المائية إلى الأكسجين للتنفس، رغم قدرتها على إنتاجه في البناء الضوئي. وتختلف طرق وصول الغازات بحسب كون الأجزاء مغمورة أو مكشوفة للهواء. ^{[1] [2]}

• التنفس يحرر طاقة السكر؛ والبناء الضوئي يصنع مادة عضوية باستخدام الضوء. ^[1]
• تتبادل الأجزاء المغمورة غازات مع الماء، لكن انتشار الغازات فيه أبطأ من الهواء. ^[2]
• في بعض النباتات الطافية، يصل الهواء عبر النسيج الهوائي إلى الجذمور والجذور. ^[3]
• التنفس يستمر ليلًا، ويختلف إمداد الأكسجين بين الأنواع والظروف. ^[2]

التنفس والبناء الضوئي: عمليتان مختلفتان

في التنفس الهوائي تستخدم الخلايا الأكسجين لتحرير الطاقة من السكريات، وتنتج ماءً وثاني أكسيد الكربون. أما البناء الضوئي فيستخدم الضوء لصنع السكريات. قد تحدث العمليتان معًا نهارًا؛ فإنتاج النبات للأكسجين لا يعني أن خلاياه توقفت عن استهلاكه. ^[1]

تبادل الغازات في النباتات المغمورة

تصل الغازات إلى الأجزاء المغمورة من الوسط المحيط عبر الانتشار. ويجعل بطء انتشارها في الماء هذا التبادل أصعب من الهواء. تساعد الأوراق الرقيقة في بعض النباتات على تقصير المسار، لكن التكيفات تختلف؛ ولا يلزم أن تشبه كل ورقة مغمورة الأخرى. ^[2]

الأوراق الطافية والأنسجة الهوائية

توضح دراسات الزنابق المائية أن الثغور على سطح الأوراق المواجه للهواء ترتبط بفراغات داخلية، يمتد عبرها نقل الغازات إلى الجذمور والجذور في الرواسب. وتسمى الأنسجة ذات الفراغات الهوائية الواسعة أيرنشيمية. ويعرض الرسم هذا الطريق داخل النبات. ^[3]

هذا مثال لمسار داخلي في نبات ذي أوراق طافية، وليس وصفًا موحدًا لكل نبات مائي. تختلف مساهمة الانتشار وتدفق الهواء بين الأنواع، وقد يدخل الهواء من أوراق ويخرج عبر أخرى. ^[3]

ماذا يحدث ليلًا؟

عند غياب الضوء يتوقف مصدر الأكسجين الناتج عن البناء الضوئي، بينما يستمر التنفس. وقد يأتي الأكسجين من الماء أو عبر مسارات داخلية من الأجزاء المكشوفة. وتتأثر كفايته بالنوع والبيئة؛ لذا لا يكفي وجود نبات في حوض ماء للحكم بأن الأكسجين سيظل مرتفعًا طوال الليل. ^[2]

يقارن الرسم بين سطح مغمور يتبادل الغاز مع الماء، ومسار داخل نبات يحمل ورقة فوق السطح. اقرأ موضع السهم ووسيطه أولًا؛ فهناك فرق بين مصدر الغاز والطريق الذي يسلكه إلى الخلايا.