به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از وبگاه سای‌تِک‌دِیلی، تنفس معمولاً یک فرایند غیرارادی تلقی می‌شود، اما در واقع یک سازوکار (مکانیسم) پیچیده است. در حال حاضر، زیست‌شناسان در تلاش هستند تا شناخت عمیق‌تری از پیچیدگی‌های تنفس در گیاهان به‌دست آورند؛ زیرا این موضوع پیامدهای مهمی برای تأمین نیازهای غذایی آینده جهان دارد.
محققان یک مسیر مولکولی را کشف کردند که گیاهان برای کنترل دریافت دی‌اکسیدکربن از آن استفاده می‌کنند.
تیم پژوهشی دانشگاه کالیفرنیا سن‌دیگو در آمریکا با همکاری دانشمندانی از کشورهای اِستونی و فنلاند و با حمایت مالی بنیاد ملی علوم آمریکا، بر این باورند که با استفاده از این سازوکار، می‌توان بازدهی مصرف آب و میزان دریافت کربن گیاهان را افزایش داد که با توجه به افزایش سطح دی‌اکسیدکربن در جَو اهمیت فراوانی دارد. با توجه به این موضوع، تیم پژوهشی در حال بررسی راه‌هایی برای استفاده از یافته‌های خود در زمینه طراحی ابزارهایی برای کشاورزان است.
گیاهان دی‌اکسیدکربن و آب را جذب می‌کنند و سپس از نور برای تبدیل آن‌ها به مواد مغذی لازم برای رشد استفاده می‌کنند؛ این فرایند، اکسیژن منتشر می‌کند که انسان و حیوانات برای تنفس از آن استفاده می‌کنند. این خلاصه اساس فتوسنتز است. اما فتوسنتز دقیقاً چه می‌کند؟
این فرایند زیر میکروسکوپ کمی واضح تر می‌شود. در برخی از گیاهان در قسمت زیرین برگ‌ها و در برخی دیگر از گیاهان در قسمت‌های دیگر، منافذ کوچکی به نام روزنه وجود دارد. در هر برگ هزاران روزنه وجود دارد که بسته به نوع گیاهان متفاوت است. جفت‌هایی از سلول‌ها در کناره‌های منافذ روزنه وجود دارند که مانند دروازه‌های یک قلعه کوچک و به سلول‌های نگهبان معروف هستند و منافذ مرکزی خود را برای جذب دی‌اکسیدکربن باز می‌کنند.
هنگامی که روزنه‌ها باز هستند، داخل گیاه در معرض عناصر قرار می‌گیرد و هوای اطراف، آب گیاه را از بین می‌برد که ممکن است گیاه را خشک کند؛ بنابراین، گیاهان باید با کنترل مدت بازماندن روزنه‌ها، میزان دریافت دی‌اکسیدکربن را با از دست دادن بخار آب متعادل کنند.
با تغییر اقلیم، هم غلظت دی‌اکسیدکربن جَو و هم دما افزایش می‌یابد و بر تعادل بین ورودی دی‌اکسیدکربن و بخار آب از دست‌رفته از طریق روزنه‌ها تأثیر می‌گذارد. اگر گیاهان، به‌ویژه محصولاتی مانند گندم، برنج و ذرت نتوانند تعادل جدیدی ایجاد کنند، خطر خشک‌شدن آن‌ها را تهدید خواهد کرد؛ در نتیجه، کشاورزان محصول ارزشمندشان را از دست خواهند داد و افراد بیشتری در سراسر جهان در معرض گرسنگی قرار می‌گیرند.
براساس مطالعات، حتی با وجود پیشرفت در کشاورزی، بهره‌وری کشاورزی جهانی در ۶۰ سال گذشته هنوز ۲۱ درصد کمتر از آن چیزی است که بدون تغییرات اقلیمی می‌توانست باشد.
مدت‌ها است که دانشمندان درباره روزنه‌ها و موضوع تعادل بین دریافت دی‌اکسیدکربن و از دست‌دادن آب می‌دانند. چیزی که آن‌ها تاکنون نمی‌دانستند این بود که گیاهان چگونه دی‌اکسیدکربن را حس می‌کنند و به روزنه‌ها علامت می‌دهند که در واکنش به تغییر سطح دی‌اکسیدکربن باز و بسته شوند. دانستن این موضوع، آن‌ها را قادر می‌سازد تا این علامت‌ها را ویرایش کنند تا گیاهان بتوانند تعادل مناسبی میان دریافت دی‌اکسیدکربن در مقابل از دست‌دادن آب ایجاد کنند و دانشمندان و پرورش‌دهندگان گیاهان را قادر می‌سازد محصولاتی تولید کنند که برای محیط زیست آینده به اندازه کافی قدرتمند باشند.