المرجع الموثوق للقارئ العربي

كيف تحصل المخلوقات الحية على الطاقة

كتابة : اسماعيل منصور

كيف تحصل المخلوقات الحية على الطاقة فالطاقة هي مصدر الأنشطة التي يقوم بها الكائن الحي في أي بيئة تواجد فيها في النظم البيئية المختلفة التي تعتبر الموطن الأصلي للكائنات الحية وبشكل عام تختلف أشكال الطاقة التي يحتاجها الكائن الحي مثل الطاقة الحركية التي تساعده على التنقل ومع ذلك ليس كل الكائنات بحاجة إلى الطاقة الحركية مثل النباتات التي تبقى ثابتة في مكانها وسواء كانت الطاقة المطلوبة حركية أو غير حركية فهي مهمة لبقاء الكائن الحي وتحتاج إلى مصادر دائمة للحصول عليها، وفي مقالنا اليوم عبر موقع المرجع سوف نتعرف على كيفية حصول المخلوقات على الطاقة بعد نتعرف على مفهوم الطاقة ومصادرها الأساسية إضافة إلى ذكر كل ما يخص هذا الموضوع.

النظام البيئي

يعرف النظام البيئي على أنه المنظومة التي تعيش فيها الكائنات الحية مجتمعة بحيث تكون مستجيبة لهذه البيئة ومتأثرة بها، وهذا المصطلح شامل وغير محدود فقد تضم النظم البيئية الكبيرة مثل الصحراء والمحيطات وقد تضم النظم الصغيرة منها كالأشجار أو بركة ماء صغيرة أو أي مكان يشمل الموطن للكائن الحي، ويتكون النظام البيئي العوامل الحيوية مثل الحيوانات والنباتات و البكتيريا أو العوامل الغير حيوية مثل البيئة الفيزيائية والكيميائية التي تعيش فيها هذه الكائنات، وحتى يكون لدينا نظام بيئي يجب أن يحتوي على هذه العوامل إضافة إلى مصادر الطاقة المختلفة حتى تتمكن من الحركة وصنع الغذاء والقيام بكافة الأنشطة الحيوية الأخرى.[1]

شاهد أيضًا: طرق الحصول على الطاقة في البدائيات غير ذاتية التغذية

مفهوم الطاقة

تعرف الطاقة في المخلوقات الحية  على أنها العملية المعقدة التي يحتاجها أي جسم قابل للحركة والنشاط بحيث يمكن تحويلها إلى أشكال مختلفة مثل الطاقة الحركية والتي يتم استخدامها في أوضاع مختلفة لا حصر لها، فكل مهمة تقوم بها الكائنات الحية تتطلب طاقة فهي مطلوبة لأداء الأعمال الشاقة والتمارين الرياضية وهذه مظهر خارجي للطاقة، فالبشر مثلاً يستخدمون قدرًا كبيرًا من الطاقة أثناء التفكير وحتى أثناء النوم وهذا شكل داخلي للطاقة وبشكل عام يمكن القول أنه إن لم توجد الطاقة فهذا يعني لا وجود للكائنات الحية.[1]

كيف تحصل المخلوقات الحية على الطاقة

تحصل المخلوقات الحية على الطاقة من خلال عملية التمثيل الغذائي وهو مجموعة من التفاعلات الكيميائية التي تطلق الطاقة للعمليات الخلوية فجميع الكائنات الحية تحتاج إلى الطاقة لتنمو وتتكاثر وتحافظ على هياكلها وتستجيب لبيئاتها المختلفة، ومن الناحية العملية تستهلك الحيوانات الطعام لتجديد الطاقة ويقوم التمثيل الغذائي الخاص بهم بتفكيك الكربوهيدرات والدهون والبروتينات والأحماض النووية لتوفير الطاقة الكيميائية لهذه العمليات، وبشكل عام تعتمد الكائنات الحية على بعضها في الغذاء حيث تقوم النباتات التي تشكل قاعدة الهرم الغذائي بالتمثيل الضوئي لتحصل على الغذاء وهي بذاتها بداية السلسلة الغذائية لكل الكائنات الحية الأخرى.[2]

التمثيل الغذائي

تسمى عملية التمثيل الغذائي في الكائنات الحية بالأيض أيضاً وهي العملية التي تسمح للكائنات الحية في تحويل الطاقة الكيميائية المخزنة في الجزيئات إلى طاقة يمكن استخدامها في العمليات الخلوية، وبشكل عام تقوم الكائنات الحية باستخراج الطاقة بعدة أشكال من عملية التمثيل الغذائي مثل التنفس الخلوي والتنفس الهوائي واللاهوائي.

تدفق الطاقة والتنفس الخلوي

عند كسر الروابط الكيميائية المخزنة في الجلوكوز بعد عملية التمثيل الضوئي، تطلق الخلايا الطاقة المخزنة وتصنع ATP وتسمى العملية التي يتم فيها تكسير الجلوكوز وتصنيع ATP التنفس الخلوي، وتعمل عمليتي التنفس الخلوي والتمثيل الغذائي على تخزين الطاقة وإطلاقها في الكائنات الحية كما أنها تعمل على إعادة تدوير الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض وهذا ما يسمى تدفق الطاقة إلى الكائنات الحية.

الأكسدة والتنفس الهوائي

يعرف التنفس الهوائي على أنه عملية تحويل الطاقة الكيميائية الحيوية في المغذيات إلى ATP في ظل وجود الأكسجين، حيث أن المواد الغذائية التي تتفكك من خلال التنفس الخلوي تفقد الإلكترونات طوال هذه العملية ويقال إنها تتأكسد، وتتم هذه العملية باستخدام الأكسجين للمساعدة في دفع أكسدة العناصر الغذائية والذي يحدث غالباً داخل الميتوكوندريا في حقيقيات النوى بينما يحدث التنفس داخل سيتوبلازم بدائيات النوى.

الأكسدة والتنفس اللاهوائي

وهو كالتنفس الهوائي ولكن بفرق بسيط عنه أنه لا يستخدم الأكسجين في عملية تحويل الطاقة، حيث أنه تستخدم العديد من بدائيات النوى وعدد قليل من حقيقيات النوى جزيء غير عضوي لدفع أكسدة مغذياتها في عملية التنفس اللاهوائي، وتشمل متقبلات الإلكترون للتنفس اللاهوائي النترات والكبريتات وثاني أكسيد الكربون وعدة أيونات معدنية.

كيف تحصل الكائنات الحية على غذائها

تحصل الكائنات الحية على غذائها بطريقتين رئيسيتين فالكائنات الحية جميعها إما ذاتية التغذية تصنع غذائها بنفسها أو غيرية التغذية تعتمد على غيرها لتحصل على الغذاء، ويتم تصنيف الكائنات الحية وفقاً لذلك إلى الأنواع التالية:[2]

  •  الكائنات المنتجة: الذين يصنعون الطعام من مادة غير عضوية مثل النباتات التي تستخدم ضوء الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون لإنتاج الغذاء والطاقة اللازمة.
  • الكائنات المستهلكة والمنتجة: وهم مجموعة من الكائنات الحية الغير قادرين على صنع طعامهم بأنفسهم وبالتالي يجب عليهم تناول النباتات والحيوانات الأخرى لإنتاج الطاقة وهذا يشمل كل الحيوانات.
  • محلِّلات المواد الميتة: وهي مجموعة واسعة تضم البكتيريا أو الحيوانات التي تتغذى على النباتات والحيوانات الميتة والفتات أو بقايا الطعام وحتى من فضلات الحيوانات الأخرى.

ما المقصود بالسلسلة الغذائية والهرم الغذائي للكائنات الحية

السلسلة الغذائية هي العامل الحاسم في توزيع الطاقة المتواجدة في الوقود الحيوي للكائنات الحية المتمثل بالغذاء، وأما الهرم الغذائي فيبدأ من الكائنات الحية المنتجة للغذاء والتي تؤمن الغذاء لكافة الكائنات الأخرى ونقطة البداية في الهرم الغذائي هي النباتات التي تمثل قاعدة الهرم وتعتمد كل الكائنات الحية عليها في الغذاء بما في ذلك الإنسان الذي يمثل رأس الهرم الغذائي، ويتم تمثيل السلسلة الغذائية وفق الهرم الغذائي كالتالي:[2]

  • تستخدم النباتات الطاقة من الشمس لتكوين مادة عضوية.
  • يتم أكل النباتات من قبل المستهلكين الأساسيين مثل الحيوانات التي تأكل النباتات.
  • يتم أكل المستهلكين الأساسيين من قبل مستهلكين ثانويين مثل الحيوانات الأخرى التي تتغذى على اللحوم.
  • يمثل الإنسان رأس الهرم الغذائي في هذه السلسلة كونه يأكل النباتات واللحوم من الحيوانات.

المصدر الرئيسي للطاقة في المخلوقات الحية

تمثل الشمس المصدر الرئيسي للطاقة في المخلوقات الحية والنظم البيئية التي هي جزء منها حيث أن الكائنات الحية المنتجة مثل النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء تستمد الطاقة من أشعة الشمس لإنتاج المواد العضوية من ثاني أكسيد الكربون والماء وهذا ما يؤسس بداية تدفق الطاقة عبر جميع السلاسل الغذائية وبذلك تنتقل هذه الطاقة من كائن حي إلى كائن حي آخر.[3]

إنتاج الطاقة من الشمس

تعتمد النباتات على التمثيل الضوئي لإنتاج الطاقة من الشمس وهو تفاعل ماص للحرارة ويتم امتصاص الضوء المطلوب بواسطة الصبغيات الخضراء التي تسمى الكلوروفيل المتواجدة بكثرة في الأوراق، وبهذه العملية تنتج النباتات الجلوكوز من جزيئات غير عضوية بسيطة مثل ثاني أكسيد الكربون والماء بمساعدة ضوء الشمس.

استخدام الطاقة من الشمس

تستخدم النباتات الطاقة من الشمس لتغذية الخلايا عن طريق الجزيء ATP الحامل للطاقة الذي تستخدمه الخلايا لتشغيل معظم العمليات الخلوية كمصدر للطاقة، ويتم تصنيع ATP خلال النصف الأول من عملية التمثيل الضوئي ثم يتم استخدامه للحصول على الطاقة خلال النصف الثاني من عملية التمثيل الضوئي عندما يتم تصنيع الجلوكوز.

شاهد أيضًا: ما شكل الطاقة التي في الطعام

ما مقدار الطاقة التي تستهلكها المخلوقات الحية

يتم استهلاك الطاقة التي انبعثت في الأصل من الشمس ولكن هذه الطاقة تتبدد أيضًا مع كل خطوة فالحيوانات تستهلك ما يصل إلى 90٪ من الطاقة الموجودة في الأطعمة التي تتناولها في أنشطتها العادية وهذا يترك فقط 10٪ من الطاقة الأصلية متاحة للمستهلك التالي ولذلك تنخفض كفاءة السلسلة الغذائية كلما تقدمت في الهرم الغذائي، وهذا ما يجعل الكائنات الحية تلجأ إلى تنويع مصادر الغذاء لتحصل على الطاقة الأكبر أو أنها تعتمد على الكائنات المنتجة للطاقة مثل النباتات أو أكل كميات كبيرة من الطعام لتخزين أكبر كمية من الطاقة كدهون داخل الجسم.[3]

وبهذا القدر من المعلومات نصل إلى نهاية مقالنا الذي كان بعنوان كيف تحصل المخلوقات الحية على الطاقة والذي تعرفنا من خلاله على مفهوم النظم البيئية والطاقة وكيف يتم الحصول عليها والمصدر الرئيسي لها وما مقدار الطاقة التي يحتاجها الكائن الحي إضافة كل ما يهم القراء معرفته حول هذا الموضوع.

المراجع

  1. britannica.com , ecosystem , 21/10/2021
  2. courses.lumenlearning.com , Energy in Living Systems , 21/10/2021
  3. cleanet.org , Biological processes depend on energy flow through the Earth system. , 21/10/2021

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *