اکسیژن گیاهان
گیاهان منابع مهمی برای حفظ پایدار اکسیژن در طبیعت هستند. هر گیاه در طول عمر خود در فرآیند فتوسنتز ، دی اکسید کربن قابل توجهی را جذب و تبدیل به چوب مینماید و در کنار این تولید، اکسیژن قابل توجهی نیز تولید میکند.
| گونه درخت |
تولید اکسیژن (کیلوگرم در سال) |
یادداشت |
|---|---|---|
| بلوط Oak (Quercus) | 230-120 کیلوگرم | بزرگ با شاخ و برگ انبوه |
| افرا Maple (Acer) | 150-100 کیلوگرم | رشد سریع – برگ پهن |
| کاج Pine (Pinus) | 80-50 کیلوگرم | مخروطی ، نرخ فتوسنتز پایین |
| اکالیپتوس Eucalyptus | 250-200 کیلوگرم | رشد سریع ، برگهای متراکم |
| درخت بانیان-انجیر بنگالی – Banyan (Ficus benghalensis) | 300-200 کیلوگرم | سایبان بزرگ ، نرخ تنفس بالا |
| آزاد – چریش Neem (Azadirachta indica) | 200-180 کیلوگرم | ویژگیهای طبی و تولید اکسیژن زیاد |
| انجیر معابد – Peepal (Ficus religiosa) | 250-200 کیلوگرم | در بسیاری از فرهنگها برای تولید بالای اکسیژن مورد توجه است. |
| انبه Mango (Mangifera indica) | 180-150 کیلوگرم | میوه دهی – سایبان |
| بامبو Bamboo (Bambusoideae) | 120-100 کیلوگرم | رشد سریع ، جذب زیاد و مؤثر CO2 |
| ساج Teak (Tectona grandis) | 80-50 کیلوگرم | رشد کند و چوب سخت ومحکم |
عواملی که روی تولید اکسیژن توسط درختان اثر میگذارند.
عوامل گوناگونی بر تولید اکسیژن توسط درختان اثر گذارند. به برخی از آنها در زیر اشاره میکنیم.
- اندازه و سن درخت – درختان مسنتر و بزرگتر اکسیژن بیشتری تولید میکنند.
- سطح برگ – درختانی با برگهای پهن (مانند افرا، بلوط) اکسیژن بیشتری تولید میکنند.
- نرخ رشد – گونههای سریع الرشد مانند اکالیپتوس و بامبو میتوانند در طول زمان اکسیژن بیشتری تولید کنند.
- درختان همیشه سبز در مقابل درختان برگریز – درختان برگریز ممکن است به صورت فصلی اکسیژن بیشتری تولید کنند، در حالی که درختان همیشه سبز در تمام طول سال اکسیژن تولید میکنند.
- عوامل محیطی – نور خورشید، سطح CO₂ و آب و هوا بر فتوسنتز و تولید اکسیژن تأثیر میگذارند.
تولید اکسیژن توسط گیاهان آپارتمانی
جدول زیر ، میزان تقریبی تولید اکسیژن گیاهان آپارتمانی رایج در هر روز را نشان میدهد. از آنجایی که گیاهان آپارتمانی از درختان کوچکتر هستند، تولید اکسیژن آنها کمتر است، اما همچنان در تصفیه هوا و تأمین اکسیژن تازه نقش دارند.
- هر یک کیلوگرم اکسیژن 699.79 لیتر حجم دارد یا به عبارت دیگر هر یک متر مکعب اکسیژن 1.429 کیلوگرم وزن دارد.
| گونه گیاه | تولید اکسیژن (گرم در روز) |
یادداشت |
|---|---|---|
| نخل اریکا Areca Palm (Dypsis lutescens) | 1.4-1.2 گرم | یکی از بهترین تولید کنندههای اکسیژن در محیط داخلی |
| سانسوریا Snake Plant (Sansevieria trifasciata) | 0.2-0.14 گرم | تولید اکسیژن حتی در شب (گیاه CAM) |
| لیلی صلح Peace Lily (Spathiphyllum) | 0.7-0.4 گرم | جذب توکسین و افزایش رطوبت محیط |
| آلوئه ورا Aloe Vera (Aloe barbadensis) | 0.4-0.3 گرم | تولید اکسیژن در شب و تصفیه هوا |
| گیاه پول یا پیتوس – Money Plant (Epipremnum aureum) | 0.85-0.7 گرم | مقاوم ، جذب دی اکسید کربن و توکسین |
| گل گندمی Spider Plant (Chlorophytum comosum) | 0.7-0.6 گرم | بهرهوری بالا در فتوسنتز |
| گل لاستیکی – Rubber Plant (Ficus elastica) | 1.0-0.6 گرم | برگهای بزرگ و جذب بیشتر Co2 و انتشار بیشتر اکسیژن |
| نخل شامادورا Bamboo Palm (Chamaedorea seifrizii) | 1.3-1.1 گرم | اکسیژن ساز خوب و جذب توکسین |
| سرخس بوستون Bamboo (Bambusoideae) | 1.0-0.8 گرم | تعرق زیاد ، افزایش رطوبت |
| گل ژربرا Gerbera Daisy (Gerbera jamesonii) | 0.7-0.4 گرم | آزادسازی اکسیژن در شب ، مناسب برای اتاق خواب |
عواملی که روی تولید اکسیژن توسط گیاهان اثر میگذارند.
- اندازه گیاه و سطح برگ – گیاهان بزرگتر با برگهای بیشتر، اکسیژن بیشتری تولید میکنند.
- قرار گرفتن در معرض نور – نور خورشید بیشتر = فتوسنتز بالاتر = اکسیژن بیشتر.
- نوع فتوسنتز – برخی از گیاهان (مانند گیاهان ماری و آلوئه ورا) متابولیسم اسید کراسولاسه (CAM) را انجام میدهند، به این معنی که حتی در شب نیز اکسیژن تولید میکنند.
- سطح CO₂ و جریان هوا – سطح CO₂ بالاتر در فضای داخلی میتواند فتوسنتز را افزایش دهد، اما تهویه نامناسب ممکن است توزیع اکسیژن را محدود کند.
مطالعه موردی جذب دی اکسید کربن
درخت کیوی
میزان جذب CO₂ و تولید اکسیژن توسط درخت کیوی (Actinidia deliciosa) به سن، اندازه و شرایط محیطی آن بستگی دارد. با این حال، مقادیر تقریبی بر اساس فیزیولوژی عمومی درخت و مطالعات روی درختان میوهدار عبارتند از:
- جذب CO₂ توسط درخت کیوی
یک تاک کیوی (KIWI VINE) بالغ (تقریباً 7 تا 10 ساله) در شرایط مطلوب، سالانه 10 تا 20 کیلوگرم CO₂ جذب میکند.
تاکهای کیوی دارای برگهای پهن با راندمان فتوسنتزی بالا هستند که آنها را در جذب CO₂ مؤثر میکند.
جذب واقعی بر اساس نور خورشید، در دسترس بودن آب و شرایط خاک متفاوت است.
- تولید اکسیژن توسط درخت کیوی
یک درخت کیوی بالغ به طور متوسط سالانه 7 تا 15 کیلوگرم اکسیژن تولید میکند.
از آنجایی که گیاهان کیوی به جای درختان بزرگ، بالارونده (تاک) climbers (vines) هستند، تولید اکسیژن آنها کمتر از درختان بزرگ سایبان canopy است.
میزان تولید اکسیژن مستقیماً با جذب CO₂ مرتبط است زیرا اکسیژن به عنوان محصول جانبی فتوسنتز آزاد میشود.
درخت پرتقال
درخت پرتقال (Citrus sinensis)، مانند سایر درختان میوه، CO₂ را از طریق فتوسنتز جذب کرده و اکسیژن آزاد میکند. مقدار دقیق آن به سن، اندازه، سلامت و شرایط محیطی درخت بستگی دارد.
- جذب CO₂ توسط درخت پرتقال
یک درخت پرتقال بالغ (10+ ساله) تقریباً 20 تا 50 کیلوگرم CO₂ در سال در شرایط مطلوب جذب میکند.
میزان جذب بر اساس نور خورشید، دسترسی به آب و مواد مغذی خاک متفاوت است.
درختان جوان CO₂ کمتری جذب میکنند، معمولاً 5 تا 15 کیلوگرم در سال.
- تولید اکسیژن توسط درخت پرتقال
یک درخت پرتقال بالغ سالانه 15 تا 40 کیلوگرم اکسیژن به عنوان محصول جانبی فتوسنتز تولید میکند.
از آنجایی که درختان پرتقال دارای شاخ و برگهای متراکم و پهن هستند، در تولید اکسیژن کارآمد هستند.
میزان دقیق تولید به عواملی مانند سطح برگ و چرخههای رشد فصلی بستگی دارد.
مقایسه با سایر درختان:
| نوع درخت | جذب CO2 (کیلوگرم در سال) | تولید اکسیژن (کیلوگرم در سال) |
|---|---|---|
| تاک کیوی (Actinidia deliciosa) | 20-10 کیلوگرم | 15-7 کیلوگرم |
| درخت پرتقال (Citrus sinensis) | 50-20 کیلوگرم | 40-15 کیلوگرم |
| درخت انبه (Mangifera indica) | 100-50 کیلوگرم | 20-15 کیلوگرم |
| درخت بلوط (Quercus sp.) | 100-50 کیلوگرم | 230-120 کیلوگرم |
مصرف اکسیژن – معیاری برای مقایسه
بیایید بر اساس فیزیولوژی و علوم تنفسی آن را تجزیه و تحلیل کنیم.
۱. مصرف اکسیژن توسط یک انسان
یک فرد بالغ به طور متوسط در حالت استراحت حدود ۱۲ تا ۲۰ بار در دقیقه نفس میکشد و در هر نفس حدود ۰.۵ لیتر هوا جابجا میکند.
این معادل حدود ۶ تا ۱۰ لیتر هوا در دقیقه است.
از آنجایی که هوا حدود ۲۱٪ اکسیژن دارد، اکسیژن واقعی جذب شده بسیار کمتر است زیرا تمام O₂ استنشاق شده جذب نمیشود.
به طور متوسط، یک فرد بالغ در حال استراحت حدود موارد زیر را جذب میکند:
حدود ۲۵۰ میلیلیتر O₂ در دقیقه
≈ ۳۶۰ لیتر O₂ در روز (حدود ۰.۵ کیلوگرم یا ۵۰۰ گرم اکسیژن)
۲. دی اکسید کربن آزاد شده توسط یک انسان
بدن اکسیژن را به انرژی تبدیل میکند و CO₂ را به عنوان گاز زائد تولید میکند.
نسبت تبادل تنفسی (RER) معمولاً حدود ۰.۸ است (به این معنی که به ازای هر ۱۰ مولکول O₂ مصرف شده، ۸ مولکول CO₂ آزاد میشود).
به طور متوسط، یک فرد بالغ در حال استراحت حدود:
- حدود ۲۰۰ میلیلیتر CO₂ در دقیقه
- حدود ۲۸۸ لیتر CO₂ در روز (حدود ۰.۵ تا ۱ کیلوگرم، بسته به فعالیت و رژیم غذایی) بازدم میکند.
| Parameter | Value |
|---|---|
| O₂ Absorbed | ~360 liters ≈ 0.5 kg |
| CO₂ Released | ~288 liters ≈ 0.5–1.0 kg |
| Breaths Taken | ~20,000–25,000 |
با ورزش، هم مصرف اکسیژن و هم تولید CO₂ میتواند ۳ تا ۱۰ برابر افزایش یابد.
در اینجا یک مقایسه واضح و سرراست (Back-of-the-envelop) با استفاده از فیزیولوژی استاندارد و دامنههای معمول گیاهان ارائه شده است.
یک فرد به چه مقدار اکسیژن نیاز دارد؟
- یک فرد بالغ در حالت استراحت: حدود ۰.۵ کیلوگرم O₂ در روز ⇒ حدود ۱۸۲.۵ کیلوگرم O₂ در سال.
- CO₂ آزاد شده ≈ (۰.۸ × O₂ مصرف شده) با در نظر گرفتن وزن ملکولی (مول) (RER ≈ ۰.۸)، که حدود ۰.۹ تا ۱.۰ کیلوگرم CO₂ در روز (حدود ۳۳۰ تا ۳۶۵ کیلوگرم در سال) است، بسته به رژیم غذایی/فعالیت.
این مقدار به چند درخت نیاز دارد؟
این مقدار تا حد زیادی به گونه، اندازه، آب و هوا و سطح برگ بستگی دارد. تبدیل خروجی اکسیژن درخت به جذب CO₂ از نسبت استوکیومتری ۴۴/۳۲ = ۱.۳۷۵ استفاده میکند (۱ مول CO₂ ثابت، ۱ مول O₂ آزاد میکند).
تصویر کلی(درخت بالغ سایه کامل/درخت جنگلی)
- تولید خالص معمول O₂ (سالانه): حدود ۸۰ تا ۱۲۰ کیلوگرم O₂ در سال
- تعداد درختان مورد نیاز برای هر نفر:
- ۸۰ کیلوگرم → حدود ۲.۳ درخت به ازای هر نفر
- ۱۲۰ کیلوگرم → حدود ۱.۵ درخت به ازای هر نفر
- CO₂ ضمنی تثبیت شده به ازای هر درخت: ۸۰ تا ۱۲۰ کیلوگرم O₂ ⇒ ۱۱۰ تا ۱۶۵ کیلوگرم CO₂ در سال.
مثالهایی از میوهها که قبلاً به آنها اشاره کردید.
- درخت پرتقال (Citrus sinensis): حدود ۱۵ تا ۴۰ کیلوگرم O₂ در سال
- تعداد درختان مورد نیاز به ازای هر نفر: حدود ۵ تا ۱۲ درخت پرتقال
- CO₂ تثبیت شده به ازای هر درخت: حدود ۲۱ تا ۵۵ کیلوگرم CO₂ در سال.
- تاک کیوی (Actinidia deliciosa): حدود ۷ تا ۱۵ کیلوگرم اکسیژن در سال
- تعداد تاک مورد نیاز برای هر نفر: حدود ۱۲ تا ۲۶ تاک کیوی
- CO₂ ثابت برای هر تاک: حدود ۱۰ تا ۲۱ کیلوگرم CO₂ در سال.
نکات و هشدارها
- اینها تخمینهای درجهای order-of-magnitude estimates هستند. مقادیر واقعی با توجه به سطح برگ، خورشید، آب، طول فصل، هرس و اینکه آیا فقط فصل رشد یا خالص سالانه (فتوسنتز منهای تنفس گیاه) را در نظر بگیرید، تغییر میکنند.
- درختان عمدتاً در نور روز و ماههای رشد، O₂ تولید میکنند؛ اعداد سالانه این موضوع را تعدیل میکنند.
- جو به خوبی مخلوط است – درختان اکسیژن خود را به افراد خاصی “اختصاص نمیدهند”، اما محاسبات برای مقیاس مفید است.
