كيف تحصل الكائنات الحية على الطاقة الطاقة هي مصدر النشاط الذي يقوم به الجسم في أي بيئة توجد فيها في أنظمة بيئية مختلفة، والتي تعد الموطن الأصلي للكائنات الحية. بشكل عام، تحتاج أشكال الطاقة التي يحتاجها الكائن الحي، مثل الطاقة الحركية لمساعدته على تحريك الكائنات الحية، إلى طاقة حركية، مثل النباتات، التي تبقى في مكانها، وسواء كانت الطاقة المطلوبة حركية أم غير حركية، فهي ضرورية بالنسبة لـ ويتطلب بقاء الكائن الحي مصادر ثابتة للحصول عليه، وفي مقالتنا اليوم سنتعرف على كيفية تلقي الكائنات للطاقة بعد أن درسنا مفهوم الطاقة ومصادرها. إضافة أساسية لذكر كل ما يتعلق بهذا الموضوع.
النظام البيئي
يُعرَّف النظام البيئي بأنه نظام تعيش فيه الكائنات الحية معًا بحيث تستجيب وتتأثر بهذه البيئة. يتكون النظام البيئي من عوامل بيولوجية مثل الحيوانات والنباتات والبكتيريا، أو عوامل غير حيوية مثل البيئة الفيزيائية والكيميائية التي تعيش فيها هذه الكائنات، ولكي يكون لدينا نظام بيئي، يجب أن يحتوي على هذه العوامل بالإضافة إلى مصادر مختلفة • الطاقة بحيث يمكنها التحرك وإنتاج الغذاء والقيام بجميع الأنشطة ما عدا الحيوية.
مفهوم الطاقة
تُعرَّف الطاقة في الكائنات الحية بأنها عملية معقدة يتطلبها أي جسم قادر على الحركة والعمل بحيث يمكن تحويلها إلى أشكال مختلفة، مثل الطاقة الحركية، التي تُستخدم في مواقف مختلفة لا حصر لها. إنه مظهر خارجي من مظاهر الطاقة. على سبيل المثال، يستخدم الناس كمية كبيرة من الطاقة أثناء التفكير وحتى أثناء النوم، وهذا شكل داخلي من الطاقة، بشكل عام، يمكننا القول أنه إذا لم تكن هناك طاقة، فهذا يعني أنه لا توجد كائنات حية.
كيف تحصل الكائنات الحية على الطاقة
تحصل الكائنات الحية على الطاقة من خلال عملية التمثيل الغذائي، وهي مجموعة من التفاعلات الكيميائية التي تطلق الطاقة للعمليات الخلوية. توفر الدهون والبروتينات والأحماض النووية الطاقة الكيميائية لهذه العمليات. بشكل عام، تعتمد الكائنات الحية على بعضها البعض في الغذاء. يتم التمثيل الضوئي للنباتات التي تشكل الهرم الغذائي للطعام، وهي بداية السلسلة الغذائية لجميع الكائنات الحية الأخرى.
الأيض
تسمى عملية التمثيل الغذائي في الكائنات الحية أيضًا عملية 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 في العديد من أشكال التمثيل الغذائي، مثل التنفس الخلوي، والتنفس الهوائي، والتنفس اللاهوائي.
تدفق الطاقة والتنفس الخلوي
عندما تنكسر الروابط الكيميائية المخزنة في الجلوكوز بعد عملية التمثيل الضوئي، تطلق الخلايا الطاقة المخزنة وتنتج ATP. تسمى العملية التي يتم من خلالها تكسير الجلوكوز وتشكيل ATP التنفس الخلوي. يقوم التنفس الخلوي والتمثيل الغذائي بتخزين وإطلاق الطاقة في الكائنات الحية عندما تقوم بإعادة تدوير الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض، وهذا ما يسمى تدفق الطاقة إلى الكائنات الحية.
الأكسدة والتنفس الهوائي
يُعرَّف التنفس الهوائي بأنه عملية تحويل الطاقة الكيميائية الحيوية للمغذيات إلى ATP في وجود الأكسجين. يحدث بشكل رئيسي في الميتوكوندريا لحقيقيات النوى، بينما يحدث التنفس في سيتوبلازم بدائيات النوى.
الأكسدة والتنفس اللاهوائي
هذا مشابه للتنفس الهوائي، ولكن مع وجود اختلاف طفيف في أنه لا يستخدم الأكسجين في عملية تحويل الطاقة، حيث أن العديد من بدائيات النوى وبعض حقيقيات النوى تستخدم جزيئات غير عضوية للتحكم في أكسدة مغذياتها أثناء التنفس اللاهوائي، ومستقبلات الإلكترون لـ يشمل التنفس اللاهوائي النترات والكبريتات وثاني أكسيد الكربون وعدة أيونات معدنية.
كيف تحصل الكائنات الحية على الطعام
تحصل الكائنات الحية على الغذاء بطريقتين رئيسيتين. جميع الكائنات الحية إما ذاتية التغذية، والتي تنتج الطعام بنفسها، أو كائنات غيرية التغذية، والتي تعتمد على الآخرين في الغذاء. وفقًا لذلك، تنقسم الكائنات الحية إلى الأنواع التالية
- الكائنات المنتجة تلك التي تنتج الغذاء من مواد غير عضوية، مثل النباتات، التي تستخدم ضوء الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون لإنتاج الغذاء الأساسي والطاقة.
- المستهلكون والمنتجون هم مجموعة من الكائنات الحية التي لا تستطيع إنتاج طعامها، وبالتالي يجب أن تأكل النباتات والحيوانات الأخرى للحصول على الطاقة، بما في ذلك جميع الحيوانات.
- محللات المواد الميتة مجموعة كبيرة من البكتيريا أو الحيوانات التي تتغذى على النباتات والحيوانات الميتة، والمخلفات أو بقايا الطعام، وحتى فضلات الحيوانات الأخرى.
ما المقصود بالسلسلة الغذائية والهرم الغذائي للكائنات الحية
تعتبر السلسلة الغذائية عاملاً حاسمًا في توزيع الطاقة الموجودة في الوقود الحيوي على الكائنات الحية التي يمثلها الغذاء. أما الهرم الغذائي فهو يبدأ بالكائنات المنتجة للغذاء التي توفر الغذاء لجميع الكائنات الحية الأخرى. نقطة البداية في الهرم الغذائي هي النباتات التي تمثل قاعدة الهرم، وكل الكائنات الحية تعتمد عليها في الغذاء. بما في ذلك الشخص الذي يمثل رأس الهرم الغذائي والسلسلة الغذائية ممثلة حسب الهرم الغذائي على النحو التالي
- تستخدم النباتات طاقة الشمس لتكوين مادة عضوية.
- يأكل المستهلكون الرئيسيون النباتات، تمامًا مثل الحيوانات التي تأكل النباتات.
- يأكل المستهلكون الأساسيون مستهلكين ثانويين تمامًا مثل غيرهم من آكلي اللحوم.
- يمثل الإنسان قمة الهرم الغذائي في هذه السلسلة حيث يأكل النباتات ولحوم الحيوانات.
المصدر الرئيسي للطاقة للكائنات الحية
الشمس هي المصدر الرئيسي للطاقة للكائنات الحية والأنظمة البيئية التي هي جزء منها. تعتمد إنتاج الكائنات الحية مثل النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء على ضوء الشمس لإنتاج مادة عضوية من ثاني أكسيد الكربون والماء. يؤسس هذا بداية تدفق الطاقة عبر جميع سلاسل الغذاء، وبالتالي نقل هذه الطاقة من كائن حي إلى كائن حي آخر.
إنتاج الطاقة من الشمس
تعتمد النباتات على التمثيل الضوئي للحصول على الطاقة من الشمس، وهو تفاعل ماص للحرارة. يتم امتصاص الضوء المطلوب بواسطة أصباغ خضراء تسمى الكلوروفيل، وهي وفيرة في الأوراق. في هذه العملية، تستخدم النباتات ضوء الشمس لإنتاج الجلوكوز من جزيئات غير عضوية بسيطة مثل ثاني أكسيد الكربون والماء.
تسخير طاقة الشمس
تستخدم النباتات طاقة الشمس لخلايا الوقود من خلال الجزيء الحامل للطاقة ATP، والذي تستخدمه الخلايا لتشغيل معظم العمليات الخلوية كمصدر للطاقة. يتم تصنيع ATP خلال النصف الأول من عملية التمثيل الضوئي ثم يتم استخدامه للطاقة في النصف الثاني من عملية التمثيل الضوئي عند إنتاج الجلوكوز.
ما مقدار الطاقة التي تستهلكها الكائنات الحية
يتم استهلاك الطاقة التي انبعثت في الأصل من الشمس، ولكن هذه الطاقة تتبدد أيضًا مع كل خطوة. تستهلك الحيوانات ما يصل إلى 90٪ من الطاقة في الطعام الذي تأكله في أنشطتها العادية، وهذا لا يترك سوى 10٪ من الطاقة الخام متاحة. للمستهلك التالي، فتقل كفاءة السلسلة الغذائية كلما تقدمت في الهرم الغذائي، وهذا ما يجعل الكائنات الحية تلجأ إلى تنويع مصادر الغذاء للحصول على المزيد من الطاقة، أو أنها تعتمد على الكائنات الحية لإنتاج الطاقة، مثل كنباتات، أو تناول كميات كبيرة من الطعام لتخزين أكبر قدر من الطاقة في الجسم على شكل دهون.
بهذا القدر من المعلومات وصلنا إلى نهاية مقالتنا بعنوان “كيف تحصل الكائنات الحية على الطاقة”، والتي تعلمنا فيها عن مفهوم النظم البيئية والطاقة وكيفية الحصول عليها والمصدر الرئيسي وكمية الطاقة اللازمة بواسطة كائن حي، بالإضافة إلى كل ما يثير اهتمام القراء حول هذا الموضوع.