كيف تحصل المخلوقات الحية على الطاقة

النظام البيئي الذي يتعين على الكائنات الحية العيش فيه ضمن البيئة المحيطة يسمى النظام البيئي، وهو يتكون من وحدة بيئية متكاملة تشمل عددا من المكونات الحية التي تتفاعل بشكل مؤثر مع مكونات غير حية مختلفة، ويعمل بنظام دقيق ومنظم ومتوازن يضمن استمرارية الحياة. وتحتاج الكائنات الحية إلى الطاقة للقيام بالعمليات الحيوية المختلفة داخل أجسامها، كمثال

الكائنات الحية تختلف في نقطة كمية الطاقة التي تحتاجها للنمو والإنتاج، وبالتالي فهي تتميز بالتنوع. يوجد نوعان من الكائنات الحية: المستهلكة والمنتجة، وهذا يؤدي إلى تباين في استهلاك الطاقة وإنتاجها على مستويات مختلفة، ويطلق عليه “هرم الطاقة” علميا

حصول الكائنات الحية على الطاقة

في الهرم الطاقي، تكون النباتات في القاعدة، والتي تصنع غذاءها بنفسها باستخدام الطاقة الشمسية والماء وغاز ثاني أكسيد الكربون في عملية البناء الضوئي، والتي يتم فيها دخول جزيئات ثاني أكسيد الكربون في المسامات في الأوراق وتتحد مع جزيئات الماء

يجب وجود الطاقة المستمدة من أشعة الشمس ليتم اتحاد الكربون مع الماء في عملية مثالية، حيث يقوم الكلوروفيل بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية لتحويل الماء وغاز ثاني أكسيد الكربون إلى سكريات بسيطة وغاز أكسجين، وتتم توزيع السكريات البسيطة في الأوعية بأرجاء النبات لتوفير حالة من النمو والاستمرارية للنباتات، ويتم إطلاق غاز الأكسجين في الهواء الجوي

عندما تتغذى الكائنات الأولية على النباتات، فإنها تحصل على 10٪ فقط من إجمالي الطاقة التي حصلت عليها النباتات أثناء إنتاج الطعام والبناء الضوئي، بينما تحصل الكائنات المستهلكة الأولى أو المستهلكة على الطاقة من مصادرين وهما الشمس والغذاء

تستطيع الخلايا استخدام الطاقة التي تحصل عليها من الغذاء لإتمام عمليات بناء وتجديد الخلايا والسعي لتعويض ما يتلف منها، لتمكين الجسم من القيام بالحركات التي يحتاجها. وتكتمل دورة الغذاء بوجود مستهلك ثانوي يستهلك الطاقة التي حصل عليها مستهلك أول، ويوفر طاقة إضافية للجسم من مصادر مثل الغذاء والطاقة الشمسية

عندما نتحدث عن الإنسان، نجد أنه يحصل على الطاقة من مصادر غذائية مختلفة مثل الحيوانات والنباتات، وبذلك يتكون دورة الغذاء بشكل كامل. يمكننا توزيع الطاقة بشكل متوازن بين مكونات دورة الغذاء. يحتاج الإنسان إلى حوالي 2000 سعرة حرارية يوميا للقيام بالعمليات الحيوية، والطاقة الزائدة يتم تخزينها على شكل دهون في الجسم للحالات الطارئة.

مصادر الطاقة

تقسم الطاقة في الطبيعة إلى:

– طاقة متجددة : هي الطاقة المتجددة المستمرة مثل طاقة الرياح والشمس وتحرك التيارات المائية، وتسمى أيضا الطاقة النظيفة، لأنها لا تترك مخلفات ضارة أو نفايات تؤثر على البيئة

-الطاقة غير المتجددة :  تلك الكمية الهائلة من الطاقة التي استغرقت ملايين السنين لتكون متاحة، وعند نفاد مخزونها المتاح، فإنها تنفد من مصادرها نهائيا، ومثال على ذلك الصخور الزيتية والنفط ومصادر أخرى للطاقة

الطاقة الشمسية

تُعَدُّ الطاقة الشمسية واحدةً من أهم مسببات الحياة على الأرض، فهي تتكوَّن من حرارة وضوء وإشعاعات كهرومغناطيسية مختلفة، وهذه الطاقة تولد بفعل تفاعلات هائلة في عالم الطاقة النووية التي تحدث داخل قلب الشمس، وتنتج الطاقة الشمسية التي يحتاجها الحياة على الأرض .

تصل الطاقة الشمسية إلى الأرض بكميات مناسبة للحفاظ على الحياة البشرية عليها، ويعود هذا إلى الله سبحانه وتعالى الذي حافظ على التوازن في كوكب الأرض لتحقيق هذا الهدف. فالطاقة الشمسية ليست كبيرة بما يكفي لتدمير الحياة بسبب الحر الشديد والأشعة الضارة، ولكنها ليست قليلة بما يكفي لتجمد الكائنات الحية على سطح الأرض

استخدام الحيوانات والنباتات للطاقة الشمسية

تتطلب جميع النباتات الطاقة التي تأتي من الشمس لإتمام عملية البناء الضوئي وتحفيز نموها وتكوين الغذاء، حيث تشمل العملية العديد من التفاعلات الحيوية التي تحدث على أوراق النبات، وتحتوي الأوراق على صبغة الكلوروفيل الأخضر اللازمة لإتمام البناء الضوئي بشكل كامل

إذ تقوم الأوراق بامتصاص الضوء الذي يسقط من الشمس، والجذور الأخرى تقوم بامتصاص الماء من التربة بحيث ينتقل الماء من التربة إلى الأوراق بواسطة تلك الجذور، ويحصل النبات على غاز ثاني أكسيد الكربون من المحيط المحيط به، وتتوفر إنزيمات خاصة بكل ورقة من أوراق النبات. تتفاعل تلك الإنزيمات بصورة عالية مع بعضها البعض لتكوين السكر الجلوكوز وغاز الأكسجين والماء. وبذلك يصبح النبات جاهزا ليكون غذاءا للحيوانات التي تستمد طاقتها منه