বিষয়ের ভূমিকা
আমরা কেন শ্বাস নিই? এই সহজ কিন্তু অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নটির উত্তর লুকিয়ে রয়েছে জীববিজ্ঞানের এক অনন্য প্রক্রিয়া—শ্বসন (Respiration)-এর মধ্যে। প্রতিটি জীবন্ত প্রাণী, তা সে বিশাল আকারের নীল তিমি হোক কিংবা খালি চোখে না দেখা যাওয়া অতি ক্ষুদ্র ব্যাকটেরিয়া, বেঁচে থাকার জন্য প্রতিনিয়ত শক্তি বা এনার্জির প্রয়োজন বোধ করে। আমাদের শরীরের প্রতিটি কোষ (cell) কাজ করার জন্য শক্তি কোথা থেকে পায়? আমরা যে খাবার খাই, সেই খাবার থেকে এই শক্তি মুক্ত করাই হলো শ্বসন প্রক্রিয়ার মূল উদ্দেশ্য।
এনসিইআরটি (NCERT) সপ্তম শ্রেণির বিজ্ঞান পাঠ্যসূচির দশম অধ্যায় অর্থাৎ 'জীবে শ্বসন' (Respiration in Organisms) আমাদের শরীরের ভেতরে ঘটে চলা এই জটিল ও বিস্ময়কর জৈব-রাসায়নিক প্রক্রিয়াটি অত্যন্ত সহজভাবে বুঝতে সাহায্য করে। এই ব্লগে আমরা শ্বসন প্রক্রিয়া কী, এর প্রকারভেদ, মানবদেহে শ্বসন পদ্ধতি এবং অন্যান্য প্রাণীদের শ্বাসক্রিয়া নিয়ে গভীর ও বিস্তারিত আলোচনা করব যা পরীক্ষা এবং সাধারণ জ্ঞান উভয়ের জন্যই সমান উপযোগী।
মূল ধারণাগুলির বিস্তারিত ব্যাখ্যা
১. শ্বসন কী এবং কেন এটি প্রয়োজনীয়?
আমরা প্রতিদিন নানা কাজ করি, যেমন—হাঁটা, দৌড়ানো, পড়াশোনা করা, কথা বলা, এমনকি ঘুমানোর সময়ও আমাদের শরীর শক্তি খরচ করে। এই সমস্ত শক্তির মূল উৎস হলো আমরা যে খাবার খাই তা। তবে খাবার খেলেই সরাসরি শক্তি পাওয়া যায় না। খাবার হজম হওয়ার পর তা সরল উপাদান অর্থাৎ গ্লুকোজে রূপান্তরিত হয় এবং রক্তপ্রবাহের মাধ্যমে শরীরের প্রতিটি কোষে পৌঁছায়।
কোষের ভেতর এই গ্লুকোজ ভেঙে শক্তি উৎপন্ন করার যে প্রক্রিয়া, তাকে কোষীয় শ্বসন (Cellular Respiration) বলা হয়। আমরা যখন শ্বাস গ্রহণের মাধ্যমে অক্সিজেন শরীরের ভেতরে নিয়ে যাই, সেই অক্সিজেন কোষে গিয়ে গ্লুকোজকে ভাঙতে সাহায্য করে এবং এর ফলে উপজাত দ্রব্য বা বাই-প্রোডাক্ট হিসেবে কার্বন ডাই অক্সাইড ও জল তৈরি হয় এবং প্রচুর শক্তি মুক্ত হয়।
২. শ্বসনের প্রকারভেদ (Types of Respiration)
অক্সিজেনের উপস্থিতির ওপর ভিত্তি করে কোষীয় শ্বসনকে প্রধানত দুটি ভাগে ভাগ করা যায়:
- সবাত শ্বসন (Aerobic Respiration): যখন অক্সিজেনের উপস্থিতিতে গ্লুকোজ সম্পূর্ণভাবে ভেঙে কার্বন ডাই অক্সাইড, জল এবং শক্তি উৎপন্ন করে, তখন তাকে সবাত শ্বসন বলে। অধিকাংশ উচ্চশ্রেণির জীব (যেমন—মানুষ, পাখি, গরু, আম গাছ ইত্যাদি) সবাত শ্বসন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে শক্তি অর্জন করে।
বিক্রিয়া: গ্লুকোজ + অক্সিজেন → কার্বন ডাই অক্সাইড + জল + শক্তি (প্রচুর পরিমাণে) - অবাত শ্বসন (Anaerobic Respiration): যখন অক্সিজেনের অনুপস্থিতিতে গ্লুকোজ আংশিকভাবে ভেঙে শক্তি উৎপন্ন করে, তখন তাকে অবাত শ্বসন বলে। কিছু অণুজীব যেমন—ইস্ট (Yeast) এবং কিছু নির্দিষ্ট পরজীবী অক্সিজেনের সাহায্য ছাড়াই শ্বসন চালাতে পারে।
বিক্রিয়া (ইস্টের ক্ষেত্রে): গ্লুকোজ (অক্সিজেন ছাড়া) → অ্যালকোহল (ইথানল) + কার্বন ডাই অক্সাইড + শক্তি (কম পরিমাণে)
৩. মানবদেহে পেশিকোষে অবাত শ্বসন এবং পেশিতে ক্র্যাম্প বা টান ধরা
আপনি কি কখনো খেয়াল করেছেন যে দীর্ঘক্ষণ কঠোর পরিশ্রম বা দ্রুত দৌড়ানোর পরে আমাদের পায়ে বা হাতে প্রচণ্ড ব্যথা বা ক্র্যাম্প হয়? এর কারণও কিন্তু অবাত শ্বসন।
যখন আমরা ভারী কাজ বা ব্যায়াম করি, তখন আমাদের পেশিকোষে প্রচুর শক্তির প্রয়োজন হয়। কিন্তু সেই তুলনায় ফুসফুস পর্যাপ্ত অক্সিজেন সরবরাহ করতে পারে না। এই সাময়িক অক্সিজেনের ঘাটতি মেটাতে আমাদের পেশিকোষে অক্সিজেনের অনুপস্থিতিতে গ্লুকোজের আংশিক ভাঙন ঘটে। এর ফলে কার্বন ডাই অক্সাইড উৎপন্ন না হয়ে ল্যাকটিক অ্যাসিড (Lactic Acid) তৈরি হয়। এই ল্যাকটিক অ্যাসিড পেশিতে জমা হওয়ার কারণেই তীব্র ব্যথার অনুভূতি বা ক্র্যাম্পের সৃষ্টি হয়। হালকা গরম জলের সেঁক বা মালিশ করলে রক্ত চলাচল বৃদ্ধি পায় এবং ল্যাকটিক অ্যাসিড পুনরায় ভেঙে কার্বন ডাই অক্সাইড ও জলে পরিণত হলে ব্যথা দূর হয়।
৪. শ্বাসক্রিয়া (Breathing) কী?
সাধারণ মানুষ অনেক সময় 'শ্বাসক্রিয়া' (Breathing) এবং 'শ্বসন' (Respiration)-কে একই মনে করে, কিন্তু এদের মধ্যে সূক্ষ্ম তফাত রয়েছে। শ্বাসক্রিয়া হলো একটি ভৌত বা যান্ত্রিক প্রক্রিয়া, যেখানে শুধুমাত্র গ্যাসীয় আদান-প্রদান ঘটে। এর দুটি প্রধান ধাপ রয়েছে:
- প্রশ্বাস (Inhalation): বায়ুমণ্ডল থেকে অক্সিজেন সমৃদ্ধ বায়ু ফুসফুসে গ্রহণ করার প্রক্রিয়াকে প্রশ্বাস বলে।
- নিঃশ্বাস (Exhalation): ফুসফুস থেকে কার্বন ডাই অক্সাইড সমৃদ্ধ বায়ু বাইরে বের করে দেওয়ার প্রক্রিয়াকে নিঃশ্বাস বলে।
শ্বাসগ্রহণের হার (Breathing Rate): একজন সুস্থ প্রাপ্তবয়স্ক মানুষ স্বাভাবিক অবস্থায় প্রতি মিনিটে গড়ে ১৫ থেকে ১৮ বার শ্বাস নেয় এবং ছাড়ে। ভারী কাজের সময় এই হার বৃদ্ধি পেয়ে প্রতি মিনিটে ২৫ বার বা তার বেশি হতে পারে। কারণ কাজের সময় দেহের অতিরিক্ত শক্তির চাহিদার জন্য দ্রুত অক্সিজেনের প্রয়োজন হয়।
৫. আমরা কীভাবে শ্বাস নিই? (Human Respiratory System)
মানুষের শ্বসনতন্ত্র অত্যন্ত সুসংগঠিত। শ্বাস গ্রহণের পুরো পথটি নিচে বিশদভাবে বর্ণনা করা হলো:
- নাসারন্ধ্র ও নাসাগহ্বর (Nostrils and Nasal Cavity): আমরা যখন নাক দিয়ে হাওয়া নিই, তখন তা নাসারন্ধ্রের মাধ্যমে নাসাগহ্বরে প্রবেশ করে। নাসাগহ্বরে থাকা সূক্ষ্ম রোম এবং মিউকাস (শ্লেষ্মা) ধূলিকণা ও জীবাণু আটকে বাতাস পরিষ্কার করে।
- শ্বাসনালী (Trachea/Windpipe): নাসাগহ্বর থেকে বাতাস শ্বাসনালীর মাধ্যমে নিচের দিকে নেমে যায়।
- ফুসফুস (Lungs): বক্ষগহ্বরে (Chest Cavity) দুটি ফুসফুস থাকে, যা পাঁজর (Ribs) দিয়ে সুরক্ষিত থাকে। বক্ষগহ্বরের নিচে একটি বড় পেশীবহুল পর্দা থাকে যাকে মধ্যচ্ছদা (Diaphragm) বলে।
শ্বাস নেওয়ার পদ্ধতি:
- শ্বাস গ্রহণের সময় (Inhalation): আমাদের পাঁজর উপরের ও বাইরের দিকে সরে যায় এবং মধ্যচ্ছদা নিচে নেমে যায়। এর ফলে বক্ষগহ্বরের আয়তন বেড়ে যায় এবং ফুসফুসে চাপ কমে যাওয়ায় বাতাস বাইরের থেকে দ্রুত ফুসফুসের ভেতরে প্রবেশ করে।
- শ্বাস ত্যাগের সময় (Exhalation): পাঁজর আবার নিজের আগের জায়গায় ফিরে আসে এবং মধ্যচ্ছদা উপরের দিকে উঠে ধনুকের মতো বেঁকে যায়। এতে বক্ষগহ্বরের আয়তন কমে যায় এবং ফুসফুসের বাতাস চাপে বাইরে বেরিয়ে যায়।
৬. অন্যান্য প্রাণীদের শ্বসন পদ্ধতি (Respiration in Other Animals)
মানুষের মতো সমস্ত প্রাণীর ফুসফুস থাকে না। বিভিন্ন পরিবেশের সাথে খাপ খাইয়ে নিতে প্রাণীদের দেহে বিভিন্ন শ্বসন অঙ্গ তৈরি হয়েছে:
- আরশোলা ও অন্যান্য পতঙ্গ (Cockroaches and Insects): এদের দেহে ফুসফুস থাকে না। এদের শরীরের পার্শ্বদেশে ছোট ছোট ছিদ্র থাকে, যাদের শ্বাসছিদ্র (Spiracles) বলে। এই ছিদ্রগুলো শরীরের ভেতরে জালের মতো ছড়িয়ে থাকা এক নলতন্ত্রের সাথে যুক্ত থাকে, যাকে শ্বাসনালী বা ট্রাকিয়া (Trachea) বলে। এই ব্যবস্থার মাধ্যমেই এদের শরীরে সরাসরি গ্যাসীয় বিনিময় ঘটে।
- কেঁচো (Earthworm): কেঁচো তাদের নরম ও ভেজা ত্বক (Skin)-এর মাধ্যমে শ্বাসকার্য চালায়। এদের ত্বকে রক্তবাহী জালিকা খুব কাছে থাকে, যার ফলে বাতাস থেকে অক্সিজেন সহজেই রক্তে মিশে যেতে পারে।
- ব্যাঙ (Frog): ব্যাঙের মানুষের মতো একজোড়া ফুসফুস থাকে। তবে জলের নিচে বা ভিজে জায়গায় থাকলে তারা তাদের ভেজা ও পিছল ত্বকের মাধ্যমেও শ্বাস নিতে পারে।
- জলজ প্রাণী বা মাছ (Fish): মাছ জলের নিচে দ্রবীভূত অক্সিজেন গ্রহণ করার জন্য এক বিশেষ অঙ্গ ব্যবহার করে, যাকে ফুলকা বা গিলস (Gills) বলে। ফুলকা রক্তনালী সমৃদ্ধ এক ধরণের অভিক্ষেপ, যা জল থেকে অক্সিজেন শোষণ করতে এবং কার্বন ডাই অক্সাইড বাইরে বের করে দিতে সাহায্য করে।
৭. উদ্ভিদের শ্বসন (Respiration in Plants)
প্রাণীদের মতো উদ্ভিদেরও বেঁচে থাকার জন্য শক্তি এবং শ্বসন প্রক্রিয়ার প্রয়োজন হয়। উদ্ভিদও বায়ুমণ্ডল থেকে অক্সিজেন গ্রহণ করে এবং কার্বন ডাই অক্সাইড বর্জন করে।
- পত্ররন্ধ্র (Stomata): উদ্ভিদের পাতায় ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র ছিদ্র থাকে, যাদের পত্ররন্ধ্র বলা হয়। এর মাধ্যমেই প্রধানত পাতার গ্যাসীয় আদান-প্রদান ঘটে।
- মূলের শ্বসন: উদ্ভিদের শিকড় বা মূল মাটির নিচে থাকলেও তার অক্সিজেন প্রয়োজন হয়। মাটির কণার মধ্যবর্তী ফাঁকা জায়গায় যে বাতাস আটকে থাকে, মূলরোম (Root hairs) সেই বাতাস থেকে ব্যাপন প্রক্রিয়ায় অক্সিজেন গ্রহণ করে। মাটির টবে অতিরিক্ত জল জমলে সেই ফাঁকা স্থান জল দিয়ে বন্ধ হয়ে যায়, ফলে শিকড় অক্সিজেন পায় না এবং গাছটি মরে যেতে পারে।
প্রশ্নোত্তর (Q&A)
প্রশ্ন ১: সবাত শ্বসন ও অবাত শ্বসনের মধ্যে প্রধান তিনটি পার্থক্য লিখুন।
উত্তর: সবাত ও অবাত শ্বসনের তিনটি মূল পার্থক্য হলো:
১. সবাত শ্বসন অক্সিজেনের উপস্থিতিতে ঘটে, কিন্তু অবাত শ্বসন অক্সিজেনের অনুপস্থিতিতে ঘটে।
২. সবাত শ্বসনে গ্লুকোজ সম্পূর্ণভাবে জারিত হয়ে কার্বন ডাই অক্সাইড ও জল উৎপন্ন করে। অন্যদিকে অবাত শ্বসনে গ্লুকোজ আংশিক জারিত হয়ে অ্যালকোহল বা ল্যাকটিক অ্যাসিড উৎপন্ন করে।
৩. সবাত শ্বসনে অনেক বেশি পরিমাণ শক্তি উৎপন্ন হয়, যেখানে অবাত শ্বসনে তুলনামূলকভাবে অত্যন্ত কম শক্তি উৎপন্ন হয়।
প্রশ্ন ২: আমরা যখন জোরে জোরে দৌড়াই বা ভারী ব্যায়াম করি, তখন আমাদের ঘন ঘন শ্বাস নেওয়ার কারণ কী?
উত্তর: ভারী ব্যায়ামের সময় আমাদের পেশিকোষে অতিরিক্ত শক্তির প্রয়োজন হয়। এই শক্তির চাহিদা মেটাতে কোষগুলিতে বেশি পরিমাণ গ্লুকোজ ভাঙার প্রয়োজন পড়ে, যার জন্য প্রচুর অক্সিজেনের দরকার হয়। সেই অক্সিজেনের দ্রুত সরবরাহ নিশ্চিত করতেই আমাদের শ্বাস-প্রশ্বাসের গতি অনেক বেড়ে যায় এবং আমরা জোরে জোরে হাঁপাতে থাকি।
প্রশ্ন ৩: ইস্ট কী এবং মানব জীবনে এর একটি গুরুত্বপূর্ণ ব্যবহার লেখুন।
উত্তর: ইস্ট হলো একপ্রকার এককোশী ছত্রাক বা অণুজীব, যা অক্সিজেনের অনুপস্থিতিতে বেঁচে থাকতে পারে। ইস্ট অবাত শ্বসনের মাধ্যমে গ্লুকোজ ভেঙে ইথাইল অ্যালকোহল এবং কার্বন ডাই অক্সাইড গ্যাস উৎপন্ন করে। এর ফলে ময়দা বা আটার খামির ফুলে ওঠে। এই বৈশিষ্ট্যের জন্য পাউরুটি, কেক এবং মদ তৈরিতে ইস্ট ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
প্রশ্ন ৪: টবের গাছে অতিরিক্ত জল দিলে গাছটি কেন নষ্ট হয়ে বা মারা যেতে পারে?
উত্তর: উদ্ভিদের মূল মাটির কণার ফাঁকে থাকা বাতাস থেকে শ্বসনের জন্য প্রয়োজনীয় অক্সিজেন গ্রহণ করে। টবে অতিরিক্ত জল জমলে মাটির ফাঁকা স্থানগুলো জল দিয়ে পূর্ণ হয়ে যায়, ফলে বাতাস বের হয়ে যায়। এর ফলে মূল বা শিকড় পর্যাপ্ত অক্সিজেন পায় না এবং শ্বসন বন্ধ হয়ে শিকড় পচে যায়। যার কারণে গাছটি ক্রমশ ঝিমিয়ে পড়ে এবং মারা যায়।
সারসংক্ষেপ
- জীবন রক্ষাকারী প্রক্রিয়া: শ্বসন প্রতিটি জীবের বেঁচে থাকার জন্য একটি অপরিহার্য জৈবিক প্রক্রিয়া। এটি খাদ্য থেকে শক্তি মুক্ত করে।
- কোষীয় শ্বসন: কোষের স্তরে ঘটা এই প্রক্রিয়া দুই প্রকার—সবাত (অক্সিজেন সহ) এবং অবাত (অক্সিজেন ছাড়া)।
- ল্যাকটিক অ্যাসিডের প্রভাব: মানুষের পেশিকোষে অক্সিজেনের সাময়িক অভাব হলে অবাত শ্বসন ঘটে এবং ল্যাকটিক অ্যাসিড জমার কারণে পেশিতে টান ধরে।
- শ্বসনতন্ত্রের ভূমিকা: মানুষের শ্বাসকার্যে ফুসফুস, পাঁজর এবং মধ্যচ্ছদা (Diaphragm) সমন্বিতভাবে কাজ করে বাতাস আদান-প্রদান করতে সাহায্য করে।
- প্রাণীজগতের বৈচিত্র্য: মাছ ফুলকা দিয়ে, কেঁচো তার ত্বক দিয়ে, আরশোলা ট্রাকিয়া বা শ্বাসনালী দিয়ে শ্বাস নেয়।
- উদ্ভিদের শ্বসন: উদ্ভিদও পাতার পত্ররন্ধ্র এবং শিকড়ের মূলরোমের মাধ্যমে অবিরাম শ্বসন চালিয়ে শক্তি তৈরি করে।
