كيف تتنفس الأشجار التي تفقد أوراقها في فصل الخريف ؟
للاجابة على السؤال يجب إدراك الفرق بين عمليتين: تمثيل ثاني أكسيد الكربون، والتنفس.
- التنفس هو عملية تتفق مع خروج ثاني أكسيد الكربون. تتنفس كل خلية حية طوال فترة حياتها. وفي الواقع تحتاج الخلايا إلى طاقة للنمو والعيش. وتنتج الخلايا طاقتها بطرد بعض الجزيئات. تحتوى هذه الجزيئات على كربون وأكسيجين يخرج في صورة ثاني أكسيد الكربون.
- تمثيل ثاني أكسيد الكربون: عندما تتعرض أوراق النباتات للضوء فهي تمتص ثاني أكسيد الكربون وتطرد الأكسيجين . لكنها تتنفس مثل كل أعضاء النبات. و عندما تتعرض الأوراق للضوء عملية امتصاص ثاني أكسيد الكربون أكبر من طرده داخل الأوراق يتحول ثاني أكسيد الكربون الممتص إلى سكريات تستخدم سريعا لنمو النبات أو توضع بخزانات لتستخدم فيما بعد.
- ماذا يحدث في الليل؟ لا يمتص النبات ثاني أكسيد الكربون لعدم وجود الضوء ولكنها تستمر في التنفس باستخدام جزء من السكريات التي صنعتها في النهار.
- ماذا يحدث في الشتاء؟ تظهر بعض النباتات مثل الأشجار في الشتاء ولكن بدون أوراق وتبقى حية باستخدام مخزونها التي صنعته في الصيف.
تستمر الأشجار ذات الأوراق النافضة في التنفس حتى في الشتاء. كيف يتم ذلك؟ كيف نوضحه؟ مع شجرة ذات أوراق نافضة أي شجرة خارجية يمكن توضيح إيجاد غاز كربوني وذلك عند إحاطتها بكيس من البلاستيك (كيس قمامة منفوخ على سبيل المثال)، ونضع بجانبها طبقاً صغيراً من ماء الجير الذي يتعكر بعد عدة أيام.
للتأكد من انتاج هذه الشجرة للغاز الكربوني الذي عكر ماء الجير، يجب وضع كيس آخر كدليل يحتوي على نفس الكمية من التربة في نفس الوعاء مع وعاء ماء جير أيضا. تتنفس كل الخلايا الحية للنبات بلا انقطاع (دوما) تبعا لدرجة الحرارة تقريبا. تتنفس في الشتاء عند سقوط الأوراق من خلال توزيع بسيط يسمح بدخول الأكسيجين من القشرة وخروج ثاني أكسيد الكربون من نفس المكان. فيما يتعلق بالجذور لا نجد تغييراً في الشتاء والصيف ومن هنا تأتي أهمية تهوية التربة وتجنب الري الذي يتسبب في غرق الجذور واختناقها. تشتد درجة الحرارة في بعض المواسم بالشتاء ونري تنفس الأعضاء الأكثر تواريا للجذع (خلايا الخشب، جزء من الخشب يسمى "شكير"). في حالة الدفء المفاجئ تتم عملية التنفس بصعوبة بسبب انخفاض نسبة التبادلات من خلال توصيل النسغ. ترجع التبادلات الغازية التنفسية والتبادلات الغازية في فصل الصيف إلى التمثيل الضوئي، وتتطابق مع إنتاج الأكسيجين في النهار واستهلاكه في الليل. إنه من المهم تهوية حجرة تحتوي على العديد من النباتات لأن الزهرة تتنفس ليلا فقط . نتائج أخري لهذه الملحوظة: توجد غابة تسمى ابتدائية (غابة عذراء) تنتج مقداراً من الأكسيجين حيث يؤدي انحدار كل المواد العضوية (أوراق وفروع ميتة) إلى استهلاك مقدار من الأكسيجين لم ينتج في أثناء عملية التمثيل الضوئي لهذه المادة. لا يمكن تشبيه الغابات الأولية برئة كوكب ما ونجد توازناً بين التبادلات على المستوى العام. يستهلك في المقابل حريق الغابة، اشتعال المخزون المتحجر (كربون بترول) الأكسيجين وينتج ثاني أكسيد الكربون مشجعا للاحتباس الحراري .