הצמח, כמו כל יצור חי, נושם כל ימי חייו, קולט מהסביבה חמצן, ופולט אל הסביבה פחמן דו-חמצני
(CO2). בתהליך הנשימה הסוכר שנמצא בתאים מתפרק, והאנרגיה המשתחררת בעת הפירוק מאפשרת לגוף לגדול ולפעול.
אבל שלא כמו בעלי-החיים, הצמחים לא רק נושמים. תהליך ייחודי לצמחים הוא הפוטוסינתזה (הטמעה). בתהליך זה הצמח מייצר סוכר בעזרת אנרגיית האור, מים ופחמן דו-חמצני (CO2). בסופו של התהליך חמצן נפלט אל הסביבה.
אם כך, נשימה ופוטוסינתזה הם תהליכים שונים, המתרחשים בצמח זה לצד זה.
האם שניהם מתרחשים באותו הזמן? - הפעילו את ההדמיה שבראש הפרק ובדקו מה מתרחש בצמח ביום, ומה מתרחש בלילה.

אילו תהליכים מתקיימים בצמח בשעות היום (באור)?
הצמח אינו נושם ואינו מבצע פוטוסינתזה.
הצמח נושם אך אינו מבצע פוטוסינתזה.
הצמח אינו נושם אך מבצע פוטוסינתזה.
הצמח גם נושם וגם מבצע פוטוסינתזה.

אילו תהליכים מתקיימים בצמח בשעות הלילה (בחושך)?
הצמח אינו נושם ואינו מבצע פוטוסינתזה.
הצמח נושם אך אינו מבצע פוטוסינתזה.
הצמח אינו נושם אך מבצע פוטוסינתזה.
הצמח גם נושם וגם מבצע פוטוסינתזה.

כפי שראיתם, בתהליכי הנשימה והפוטוסינתזה הצמחים גם קולטים מהסביבה את הגזים חמצן ופחמן דו-חמצני וגם פולטים אותם אל הסביבה. האם, בסיכום כללי, שני התהליכים משפיעים על הרכב הגזים באטמוספרה? בדקו זאת בעזרת ההדמיה שבראש הפרק: השוו בשני חלקי היממה (ביום ובלילה) את כמויות הגזים שהצמחים קולטים מן הסביבה לכמויות הגזים שהם פולטים אל הסביבה.

כמויות החמצן בשעות היום (באור) - האם ביום יש הבדל בין הכמות שהצמח קולט (בנשימה) לבין הכמות שהוא פולט (בפוטוסינתזה)?
כמות החמצן הנפלטת שווה לכמות הנקלטת.
כמות החמצן הנפלטת היא כרבע מן הכמות הנקלטת.
כמות החמצן הנפלטת גדולה פי 4 מן הכמות הנקלטת.
הצמח רק קולט חמצן אך כלל אינו פולט חמצן.

קליטה ופליטה של חמצן בשעות הלילה (בחושך) - האם בלילה הצמח קולט חמצן ופולט חמצן?
הצמח גם קולט חמצן (בנשימה) וגם פולט חמצן.
הצמח רק קולט חמצן אך אינו פולט חמצן.
הצמח אינו קולט חמצן אלא רק פולט חמצן.
הצמח כלל אינו קולט חמצן וגם אינו פולט חמצן.

כמויות הפחמן הדו-חמצני (CO2) בשעות היום (באור) - האם ביום יש הבדל בין הכמות שהצמח קולט (בפוטוסינתזה) לבין הכמות שהוא פולט (בנשימה)?
הכמות הנקלטת שווה לכמות הנפלטת.
הכמות הנקלטת היא כרבע מן הכמות הנפלטת.
כמות הנקלטת גדולה פי 4 מן הכמות הנפלטת.
הצמח רק פולט CO2 אך כלל אינו קולט CO2.

קליטה ופליטה של פחמן דו-חמצני (CO2) בשעות הלילה (בחושך) - האם בלילה הצמח קולט CO2 ופולט CO2?
הצמח גם קולט CO2 וגם פולט CO2.
הצמח רק קולט CO2 אך אינו פולט CO2.
הצמח אינו קולט CO2 אלא רק פולט CO2.
הצמח כלל אינו קולט CO2 ואינו פולט CO2.


מדוע היערות מכונים הריאות הירוקות של עולם?
כי לעצי היער יש צורה המזכירה את הריאות שבגוף.
כי צבע הצמחים הוא ירוק, והם גם נושמים כל ימי חייהם.
כי הצמחים פולטים אל האוויר כמות גדולה של חמצן, שהוא חיוני לנשימה של כל היצורים החיים.
כי הצמחים פולטים אל האוויר כמות גדולה של CO2, שהוא חיוני לנשימה של כל היצורים החיים.



מה המקור לחמצן באטמוספרה של כדור-הארץ?
לפני שתקראו את המידע הבא, קחו נשימה עמוקה... כידוע לכם, בתהליך הנשימה אנחנו קולטים מן האוויר חמצן ופולטים אל האוויר פחמן דו-חמצני (CO2). סביר להניח שאתם יודעים גם מהו הרכב האטמוספרה של כדור-הארץ. האטמוספרה מכילה: כ- 80% חנקן, כ- 20% חמצן, כ- 0.037% פחמן דו-חמצני וכמויות זעירות של מעט גזים נוספים.

האם זה היה הרכב האטמוספרה, מאז ומעולם? - לא ולא!
חוקרים מצאו עדויות לכך שבעבר הרחוק הרכב האטמוספרה היה שונה, ושאחד ההבדלים הוא שלא היה בו... חמצן.

אם כך, מאין הגיע אל האוויר גז החמצן, אשר משמש את כולנו, כל היצורים החיים, לנשימה?
תהליך הפוטוסינתזה (הטמעה), המתרחש בצמחי היבשה ובאצות שבמים, הוא המקור לגז החמצן הנמצא היום באטמוספרה של כדור-הארץ. זכרו: בתהליך הפוטוסינתזה פחמן דו-חמצני (CO2) נקלט מהסביבה, וחמצן נפלט אל הסביבה.

על-פי התיאוריה המדעית המקובלת, האטמוספרה הקדומה של כדור-הארץ הייתה עשירה בפחמן דו-חמצני, אך הכילה רק כמויות מזעריות של חמצן. רק לאחר שנוצרו היצורים הראשונים שביצעו פוטוסינתזה (ופלטו חמצן אל הסביבה), התחיל החמצן להצטבר באוויר. ריכוזו באטמוספרה עלה בהדרגה, עד לריכוזו הנוכחי (כ- 20%).

החוקרים משערים שהיצורים הראשוניים שביצעו פוטוסינתזה בעידן הקדום, הם החיידקים הכחוליים . במשך הזמן, ככל שעלה ריכוז החמצן באטמוספרה, ירד בה ריכוז הפחמן הדו-חמצני. בהמשך, אל החיידקים הכחוליים הצטרפו גם אצות וגם צמחים, וכיום כל אלה מבצעים פוטוסינתזה בכדור-הארץ.


בתצלום מימין - נוף על כדור הארץ; משמאל - נוף על מאדים.

האם נוכל לנשום על... המאדים?
האטמוספרה של כוכב-הלכת מאדים דלילה. היא מורכבת בעיקר מפחמן דו-חמצני, ואין בה חמצן. האם יוכלו יצורים חיים לחיות שם? אנשי סוכנות החלל האמריקנית (NASA) התחילו לבחון את ההצעה לשלוח אנשים למאדים. האסטרונאוטים שיישלחו למאדים אמורים להקים שם תחנת-מחקר שתבדוק את האפשרות ליישב אנשים על כוכב הלכת הזה. לשם כך, הם מחפשים צמחים שיוכלו לחיות על מאדים.
מדוע חשוב לגדל צמחים בתחנת-המחקר על המאדים (שאולי תיבנה בעתיד)? ציינו לפחות שני יתרונות חשובים.


נשימה ופוטוסינתזה - מה הקשר בין שני התהליכים האלה? כיצד הם משלימים זה את זה? ובאילו מחזורי חומרים הם משולבים?

גררו (באמצעות העכבר) את התיבות המלאות אל התיבות הריקות, והשלימו את האיור שלפניכם.




לסיכום:
תהליך הפוטוסינתזה ותהליך הנשימה המתקיימים בצמחים, שונים לחלוטין זה מזה במובנים רבים, כגון:
1. תהליכי פירוק והרכבה של חומרים בתא:
בפוטוסינתזה חומרים אורגניים (סוכר) נוצרים בתאים מחומרים אנאורגניים, בעזרת אנרגיית האור. לעומת זאת, בנשימה חומרים אורגניים מתפרקים-מתחמצנים בתוך התאים.
2. אנרגיה המעורבת בשני התהליכים:
בפוטוסינתזה אנרגיית האור שהצמח קולט היא המאפשרת לצמח לייצר את הסוכר. לעומת זאת, בנשימה אנרגיה כימית משתחררת מן הסוכר המתפרק, ומשמשת לשאר הפעילות בתאים.
3. מועדי ההתרחשות של שני התהליכים:
הפוטוסינתזה מתרחשת רק בשעות היום (באור), ואילו הנשימה מתרחשת גם ביום וגם בלילה.
4. חומרי המוצא והתוצרים:
בפוטוסינתזה חומרי המוצא הם פחמן דו-חמצני (שהצמחים קולטים מן האוויר), ומים (שהצמחים קולטים בשורשיהם). התוצר הוא חומר אורגני - סוכר (גלוקוז), וכן עודפי חמצן שנפלטים אל הסביבה. לעומת זאת, בנשימה חומרי המוצא הם הסוכר (שנמצא בתאים) והחמצן (שנקלט בגוף ומגיע אל התאים), והתוצרים הם פחמן דו-חמצני ומים.
5. היצורים החיים, אשר שני התהליכים מתרחשים בהם:
הנשימה מתרחשת בכל היצורים החיים (כולל צמחים ובעלי-חיים), ואילו הפוטוסינתזה מתרחשת רק בצמחים, באצות ובחיידקים כחוליים.