كيف تحصل الكائنات الحية على الطاقة؟ الطاقة هي مصدر الأنشطة التي يقوم بها الكائن الحي في أي بيئة يحدث فيها في الأنظمة البيئية المختلفة التي تعتبر الموطن الأصلي للكائنات الحية. وبشكل عام تتنوع أشكال الطاقة التي يحتاجها الكائن الحي، مثل الطاقة الحركية التي تساعده على الحركة. ومع ذلك، ليست كل الكائنات الحية تحتاج إلى طاقة حركية، مثل النباتات التي تبقى في مكانها، سواء كانت الطاقة المطلوبة حركية أو غير حركية، فهي مهمة لبقاء الكائن الحي وتتطلب مصادر دائمة للحصول عليها. في مقالتنا اليوم: موقع مرجعي وسنتعرف على كيفية حصول الكائنات على الطاقة بعد التعرف على مفهوم الطاقة ومصادرها الأساسية، بالإضافة إلى ذكر كل ما يتعلق بهذا الموضوع.
النظام البيئي
يُعرّف النظام البيئي بأنه النظام الذي تعيش فيه الكائنات الحية معًا بحيث تستجيب لهذه البيئة وتتأثر بها. هذا المصطلح شامل وغير محدود. ويمكن أن تشمل الأنظمة البيئية الكبيرة مثل الصحاري والمحيطات، وكذلك الأنظمة الصغيرة مثل الأشجار أو بركة المياه الصغيرة أو أي مكان يحتوي على موطن لكائن حي. يتكون النظام البيئي من عوامل حيوية مثل الحيوانات والنباتات والبكتيريا، أو عوامل غير حيوية مثل البيئة الفيزيائية والكيميائية التي تحدث فيها. وإذا أردنا أن يكون لدينا نظام بيئي يجب أن يحتوي على هذه العوامل بالإضافة إلى مصادر الطاقة المختلفة حتى تتمكن من الحركة وصنع الغذاء والقيام بجميع الأنشطة الحيوية الأخرى.(1)
أنظر أيضا: طرق الحصول على الطاقة في العتائق غير ذاتية التغذية
مفهم الطاقة
تعرف الطاقة في الكائنات الحية بأنها العملية المعقدة التي يحتاجها كل جسم قادر على الحركة والنشاط حتى يمكن تحويلها إلى أشكال مختلفة، مثل الطاقة الحركية، والتي تستخدم في عدد لا يحصى من الحالات المختلفة، لأنها ضرورية للعمل الجاد. وممارسة الرياضة. وهذا مظهر خارجي للطاقة، فمثلاً يستخدم الإنسان كمية كبيرة من الطاقة أثناء التفكير وحتى أثناء النوم، وهذا بشكل عام شكل داخلي للطاقة. يمكنك القول أنه إذا كانت الطاقة غير موجودة، فهذا يعني أن الكائنات الحية غير موجودة.(1)
كيف تحصل الكائنات الحية على الطاقة؟
تحصل الكائنات الحية على الطاقة من خلال عملية التمثيل الغذائي، وهي سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تطلق الطاقة للعمليات الخلوية. تحتاج جميع الكائنات الحية إلى الطاقة لتنمو وتتكاثر وتحافظ على بنيتها وتستجيب لغذاء بيئاتها المختلفة لتجديد الطاقة، كما يقوم استقلابها بتكسير الكربوهيدرات. توفر الدهون والبروتينات والأحماض النووية الطاقة الكيميائية لهذه العمليات. بشكل عام، تعتمد الكائنات الحية على بعضها البعض في الغذاء، حيث تقوم النباتات التي تشكل قاعدة الهرم الغذائي بعملية التمثيل الضوئي للحصول على الغذاء، وتشكل هي نفسها بداية السلسلة الغذائية لجميع الكائنات الحية الأخرى.(2)
الاسْتِقْلاب
تسمى عملية التمثيل الغذائي في الكائنات الحية أيضًا بعملية التمثيل الغذائي، وهي العملية التي تسمح للكائنات الحية بتحويل الطاقة الكيميائية المخزنة في الجزيئات إلى طاقة يمكن استخدامها في العمليات الخلوية. بشكل عام، تستخرج الكائنات الحية الطاقة من خلال أشكال مختلفة من التمثيل الغذائي. مثل التنفس الخلوي والتنفس الهوائي واللاهوائي.
تدفق الطاقة والتنفس الخلوي
عندما تنكسر الروابط الكيميائية المخزنة في الجلوكوز بعد عملية التمثيل الضوئي، تطلق الخلايا الطاقة المخزنة وتصنع ATP. تسمى عملية تحطيم الجلوكوز وصنع ATP بالتنفس الخلوي ويقوم التمثيل الغذائي بتخزين وإطلاق الطاقة للكائنات الحية. وهم يعملون أيضًا على إعادة تدوير الأكسجين. ويسمى هذا في الغلاف الجوي للأرض بتدفق الطاقة إلى الكائنات الحية.
الأكسدة والتنفس الهوائي
يتم تعريف التنفس الهوائي على أنه العملية التي يتم من خلالها تحويل الطاقة الكيميائية الحيوية في العناصر الغذائية إلى ATP في وجود الأكسجين. تفقد العناصر الغذائية التي يتم تفكيكها عن طريق التنفس الخلوي الإلكترونات خلال هذه العملية ويقال إنها تتأكسد. يتم تنفيذ هذه العملية باستخدام الأكسجين للمساعدة في دفع أكسدة العناصر الغذائية، والتي تحدث عادة في الميتوكوندريا في حقيقيات النوى، بينما يحدث التنفس في سيتوبلازم بدائيات النوى.
الأكسدة والتنفس اللاهوائي
وهو مشابه للتنفس الهوائي، ولكن مع اختلاف بسيط وهو عدم استخدام الأكسجين في تحويل الطاقة، حيث تستخدم العديد من بدائيات النوى وبعض حقيقيات النوى جزيءًا غير عضوي لدفع أكسدة عناصرها الغذائية في عملية التنفس اللاهوائي لتشمل نترات التنفس اللاهوائي والكبريتات. وثاني أكسيد الكربون وأيونات المعادن المختلفة.
كيف تحصل الكائنات الحية على غذائها؟
تحصل الكائنات الحية على غذائها بطريقتين. جميع الكائنات الحية هي كائنات ذاتية التغذية تصنع غذائها بنفسها، أو كائنات غيرية التغذية تعتمد على الآخرين للحصول على الغذاء. ولذلك تصنف الكائنات الحية إلى الأنواع التالية:(2)
- الكائنات المنتجة: أولئك الذين يصنعون طعامهم من مواد غير عضوية، مثل النباتات، يستخدمون ضوء الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون لإنتاج الغذاء والطاقة اللازمة.
- استهلاك وإنتاج الكائنات الحية: هي مجموعة من الكائنات الحية التي لا تستطيع صنع غذائها بنفسها ولذلك يجب عليها أن تأكل النباتات والحيوانات الأخرى لإنتاج الطاقة، وهذا يشمل جميع الحيوانات.
- محللات المادة الميتة: وهي مجموعة واسعة تشمل أيضًا البكتيريا أو الحيوانات التي تتغذى على النباتات والحيوانات الميتة، أو فتات أو بقايا الطعام، وحتى براز الحيوانات الأخرى.
ما المقصود بالسلسلة الغذائية والهرم الغذائي للكائنات الحية؟
تعتبر السلسلة الغذائية هي العامل الحاسم في توزيع الطاقة الموجودة في الوقود الحيوي على الكائنات الحية المتمثلة في الغذاء. أما الهرم الغذائي فيبدأ بالكائنات المنتجة للغذاء والتي توفر الغذاء لجميع الكائنات الأخرى وهي النباتات التي تمثل قاعدة الهرم وتعتمد عليها جميع الكائنات الحية في غذائها. ومنهم الإنسان الذي يمثل رأس السلسلة الغذائية، ويظهر ذلك حسب الهرم الغذائي على النحو التالي:(2)
- تستخدم النباتات الطاقة من الشمس لتكوين مادة عضوية.
- يتم تناول النباتات من قبل المستهلكين الأساسيين، مثل الحيوانات التي تأكل النباتات.
- يتم أكل المستهلكين الأساسيين من قبل المستهلكين الثانويين، مثل الحيوانات آكلة اللحوم الأخرى.
- ويمثل الإنسان قمة الهرم الغذائي في هذه السلسلة، لأنه يأكل النباتات ولحوم الحيوانات.
المصدر الرئيسي للطاقة في الكائنات الحية
تمثل الشمس المصدر الرئيسي للطاقة للكائنات الحية والأنظمة البيئية التي تشكل جزءًا منها. إنتاج الكائنات الحية مثل النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء تحصل على الطاقة من ضوء الشمس لإنتاج المواد العضوية من ثاني أكسيد الكربون والماء، وتتدفق الطاقة عبر جميع السلاسل الغذائية، وهكذا تنتقل هذه الطاقة من كائن حي إلى كائن حي آخر.(3)
إنتاج الطاقة من الشمس
تعتمد النباتات على عملية التمثيل الضوئي لإنتاج الطاقة من الشمس، وهو تفاعل ماص للحرارة. يتم امتصاصها بواسطة أصباغ خضراء تسمى الكلوروفيل، والتي تتواجد بكثرة في ماء الأوراق بمساعدة ضوء الشمس.
استخدام الطاقة من الشمس
تستخدم النباتات الطاقة المستمدة من الشمس لتزويد الخلايا بالوقود من خلال الجزيء الحامل للطاقة ATP، والذي تستخدمه الخلايا لتنفيذ معظم العمليات الخلوية كمصدر للطاقة. يتم تصنيع ATP خلال النصف الأول من عملية التمثيل الضوئي ثم يستخدم للحصول على الطاقة خلال النصف الأول من عملية التمثيل الضوئي والنصف الثاني من عملية التمثيل الضوئي عندما يتم تصنيع الجلوكوز.
أنظر أيضا: ما هو شكل الطاقة في الغذاء؟
ما مقدار الطاقة التي تستخدمها الكائنات الحية؟
يتم استهلاك الطاقة المنبعثة أصلاً من الشمس، لكن هذه الطاقة تتبدد أيضًا مع كل خطوة. تستخدم الحيوانات ما يصل إلى 90% من الطاقة الموجودة في الطعام الذي تتناوله خلال أنشطتها العادية، مما يجعل الطاقة متاحة للمستهلك التالي، مما يقلل من كفاءة السلسلة الغذائية. ومع صعود الهرم الغذائي، فإن هذا هو السبب الذي يجعل الكائنات الحية تلجأ إلى تنويع مصادر الغذاء للحصول على المزيد من الطاقة، أو الاعتماد على الكائنات المنتجة للطاقة مثل. النباتات أو تناول كميات كبيرة من الطعام لتخزين معظم الطاقة على شكل دهون في الجسم.(3)
وبهذا الكم من المعلومات نصل إلى نهاية مقالتنا بعنوان كيف تحصل الكائنات الحية على الطاقة؟ تعرفنا من خلاله على مفهوم النظم البيئية والطاقة وكيفية الحصول عليها ومصدرها الرئيسي وكم يحتاج الكائن الحي من الطاقة، بالإضافة إلى كل ما يريد القراء معرفته حول هذا الموضوع.
(علامات للترجمة)المصدر الرئيسي للطاقة في الكائنات الحية