الجمعة، 7 أكتوبر، 2016

كيف تُنقل خلايا التكاثر بين الكائنات الحية






      كيف تُنقل خلايا التكاثر بين الكائنات الحية على اليابسة. وكيف يتم اللقاء، بينها؟

عند النباتات (تلك التي يتم فيها إخصاب ذاتي وتلك التي يتم فيها إخصاب متبادل) تصل حبيبة اللقاح، ولها غطاء غير نفاذ للماء من المتوك الى الميسم. بعد أن تثبت حبيبة اللقاح تستعمل إحدى نويّاته لإخصاب البويضة المختبئة جيدا داخل المبيض.
عند الزواحف، الطيور والثدييات الاخصاب داخلي، خلايا التكاثر الذكرية تدخل الى جسم الانثى وهي غير معرضة للهواء الخارجي الجاف.
بعد الإخصاب يصان الجنين من الجفاف. وعند النباتات محميٌّ بواسطة أغطية البذور، عند الطيور يحفظ داخل بيضة تحتوي محلولا مائيا وهي ذات قشرة غير نفاذة للماء. وعند الثدييات فإنه يتطور داخل البيئة المائية في رحم أمه.

بعد أن وصفنا أشكال الملاءمة المميزة لكل الكائنات الحية التي تعيش على اليابسة، سنصف وبشكل منفرد أشكال الملاءمة عند النباتات والحيوانات.




 n  أشكال الملاءمة عند النباتات للحياة على اليابسة

    إستيعاب الماء

يتم إستيعاب الماء عن طريق الجذور. يستوعب الماء في أطراف الجذور التي تتواجد فيها ما يشبه "شعيرات" تسمى شعيرات ماصة. الشعيرات الماصة دقيقة جدا ومساحة سطحها كبيرة جدا بالنسبة لحجمها. وهكذا تزداد مساحة السطح الكلي للجذور. وعن طريق الشعيرات الماصة يتم إمتصاص الماء والمذابات. يوجد أحيانا لنباتات الصحراء شبكات جذور عميقة ومتشعبة، وهكذا يزداد حجم التربة التي يمتص النبات الماء منها



سؤال


عندما نفحص جذور نباتات نجد أن الشعيرات الماصة موجودة بالاساس في الاقسام الصغيرة والتي تنمو بسرعة عند الجذر. ماذا يمكن أن تكون أفضلية هذا الوضع للنبات ؟

المحافظة على الماء

مياه كثيرة تنتقل من الجذور عن طريق النبات كله وتتبخر للبيئة الخارجية بالاساس عن طريق الثغور في الاوراق. كمية الماء التي تُنقل في النبات أكبر بكثير بالنسبة لكمية الماء التي يستهلكها النبات في فعّالياته الكيميائية، لنقل المواد والمحافظة على



     ما سبب خسارة الماء الكبيرة في النباتات؟

الاجابة هي أن إستيعاب   الضروري لعملية التركيب الضوئي يتم عن طريق الثغور.


كل الوقت الذي تكون فيه الثغور مفتوحة، يستوعب  ، لكن في نفس الوقت ينطلق من خلالها بخار ماء كثير الى الهواء، والذي رطوبته منخفضة بالنسبة للرطوبة داخل الورقة.
عملية إنطلاق بخار الماء من الورقة يسمى نتح أي: يرافق عملية التركيب الضوئي خسارة ماء.

الأفضلية في مبنى الثغور  ونظام عملها هو أنه في أغلبية النباتات تقفل في الظلمة، عندما لا يكون ضوء لتنفيذ التركيب الضوئي، وهكذا تمنع خسارة ماء زائدة.
عدا ذلك، فأنها لا تقفل فقط في الظلمة، وانما في وضع نقص ماء في النبات أيضا. وعندما تقفل الثغور تمنع خسارة ماء، لكن في نفس الوقت يمنع دخول   ونسبة التركيب الضوئي تقل.

سؤال
مبنى الورقة عبارة عن حل وسط بين الملاءمة لتنفيذ التركيب الضوئي والملاءمة للمحافظة على موازنة ماء إيجابي.
فسر هذا القول.
خلال عملية التطور تطورت في النباتات أشكال ملاءمة مختلفة تمكنها من الحياة في بيئة جافة. أمثلة لأشكال ملاءمة كهذه:
1. ملاءمة دورة الحياة لتوافر الماء.
2. الملاءمة في المبنى (مورفولوجية).
3. أشكال ملاءمة فسيولوجية ـ بيوكيميائية.

1.  ملاءمة دورة الحياة لتوافر الماء
تبدأ دورة حياة نبات حولي ببذرة وتنتهي بانتاج جيل جديد من البذور ونشرها. دورة حياة يحدث فيها انبات البذور، النمو، الازهار، ونضوج الثمار كلها في زمن يتوفر فيه الماء بكثرة.  هذه هي إحدى الطرق لمواجهة النقص بالماء.
عند النباتات الحولية في البلاد، تبرز ظاهرة الانبات مع بداية موسم المطر وإكمال دورة الحياة حتى بداية الصيف.
يمكن النظر الى مجرى حياة نبات حولي وكأنها "تهرب" من مواجهة مصاعب الصيف الجاف. البذور صامدة جدا أمام الجفاف ويمكنها إجتياز الصيف بوضع سبات ومن ثم الاستيقاظ والانبات مع قدوم المطر في الخريف.

تأثير النقع بالماء على تفجر ثمار نبات (ّéٌï ًàëى)

زمن النقع
(بالدقائق)      % الثمار التي
 تفجرت
5
10
20
40
60
180   صفر
2
8
36
52
52


دورة الحياة القصيرة عند النباتات الحولية هي طريقة واحدة من طرق البقاء في المناطق التي يوجد فيها موسم جفاف. ظاهرة مماثلة موجودة أيضا عند النباتات المعمرة. النباتات ذوات البصيلات أو الدرنات تحت الأرضية، مثل البصيل أو العنصلان، يتم معظم النمو في الموسم الماطر. بينما يمر النبات بالموسم الجاف وكل أقسامه فوق الأرضية جافة وميتة. ما عدا عضو الخزن تحت الأرضي فإنه يحفظ للموسم القادم. ويحدث النمو في الخريف مع قدوم الموسم الماطر.


2.  ملاءمات في المبنى تساعد في توفير الماء
يوجد عند النباتات أشكال ملاءمة عديدة في مبنى الورقة والساق والتي تقلل من خسارة الماء.
أمثلة:
أ.  غطاء شمعي ( ÷هèé÷هىن) سميك: أوراق الخروب.
ب. ثغور منغرسة أو مغطاة بالشعيرات، مثال: الزيتون.
جـ. مساحة سطح أوراق صغيرة، أو تساقط أوراق في الصيف، مثلا: أوراق صيف وأوراق شتاء عند البلان ورتم الصحراء.
د.  اسطوانية الأوراق مثال صديق الرمال .



3. ملاءمات فسيولوجية ـ بيوكيميائية
نباتات CAM: تركيب ضوئي مع ثغور مقفلة.
كما قلنا، استيعاب   اللازم للتركيب الضوئي يمكن أن يحدث فقط عن طريق الثغور المفتوحة، لكن عن طريقها يخسر النبات كميات كبيرة من الماء. خسارة الماء في النتح يتأثر أيضا بالظروف الفيزيائية في البيئة ويزداد خلال ساعات الضوء عندما تكون درجة الحرارة عالية والرطوبة منخفضة. تقليل خسارة الماء عن طريق إقفال الثغور تؤدي أيضا الى تقليل نسبة التركيب الضوئي.
عند نباتات CAM تطورت نظام فسيولوجية ـ بيوكيميائية تعمل بالطريقة التالية: تُفتح الثغور في ساعات الليل، ويستوعب   عن طريقها في هذه الساعات، ثم يرتبط بعملية كيميائية بمركب خاص وهكذا يحفظ هناك.
عند فتح الثغور في الليل يتبخر الماء عن طريقها. لكن هذه الكمية أقل من الكمية التي كانت ستتبخر خلال ساعات اليوم (لماذا؟). خلال ساعات اليوم، وفي ساعات الضوء، لا تفتح الثغور، لكن عملية التركيب الضوئي تتم بمساعدة   الذي إستوعب وخزن في ساعات الليل وضوء الشمس.


مصدر الاسم CAM 
النظام  الذي  وصف هنا، موجود في بعض العائلات النباتية. وتنتشر بشكل خاص عند نباتات عائلة المخلدات ( Crassulaceae )  ومن هنا مصدر الاسم Crassulaceae Acid Metabolism وباختصار CAM .



عمل
(الصبر)  ِلّ, àنى, èلهّéْ, ِهّéْ, أمثلة لأنواع نباتات ذات نظام CAM وتنمو في البلاد.
1. رتبوا جدولا يلخص صفات اثنين من هذه النباتات.
خذوا بالحسبان مبنى الورقة، المبنى الداخلي التشريحي، منطقة النمو وغير ذلك
2. لخصوا أشكال ملاءمات عند هذه النباتات للحياة في بيئة فقيرة بالماء.

 n  ملائمات لتوفير الماء عند حيوانات اليابسة

الحيوانات تأخذ الماء وتخسر الماء. مصادر الماء وطرق خسارتها ملخصة في الجدول 1 ـ 1.


الجدول 1 ـ1: مصادر المياه وطرق خسارة الماء عند الحيوانات

الحصول على الماء (مصادر الماء)  طرق خسارة الماء
ــ  الشرب.
ــ  غذاء: فواكه وأجزاء نباتية أخرى، لحوم.
ــ  منتوجات الاكسدة (ماء أيضي)
         ــ  تبخر عن طريق سطح الجسم.
ــ  تبخر عن طريق أعضاء التنفس.
ــ  افراز ماء في البراز والبول.

عند الحيوانات كما هو عند النباتات، يوجد أنواع مختلفة من الملاءمات التي تساعد في توفير الماء. قسم منها قد وصف وسنشرح هنا نوعين إضافيين من الملاءمة:

1.  ملاءمة سلوكية
2.  ملاءمة فسيولوجية بيوكيميائية

1.ملاءمة سلوكية
خسارة ماء من سطح الجسم نتيجة التبخر يشكل مشكله جدية عند حيوانات جلدها الخارجي رطب مثل دودة الأرض أو الضفدع. كمية الماء المتبخرة عن طريق سطح الجسم كبيرة جدا، وتصل عند دودة الارض حتى  0.400ملغم (ملغم = 0100/1غم) من الماء في الساعة لكل سم2 من سطح الجسم، وعند الضفدع حتى  0.300 ملغم/ساعة/1سم2. تقلل دودة الارض والضفدع خسارة الماء بأن يعيشوا في أماكن مظلمة ورطبة ـ داخل التربة أو بين النباتات المتشابكة بجانب المجمعات المائية بحيث لا تكون معرضة للشمس.

2.  ملاءمة فسيولوجية بيوكيميائية
سنعرض هنا ثلاث ملاءمات فسيولوجية ـ بيوكيميائية:

أ.  إمتصاص رجعي للماء في الامعاء والكلية
قسم كبير من الماء المنقول في جهاز الهضم لا يفرز مع البراز وانما يعاد إمتصاصه عن طريق الامعاء الى الدم. بالاضافة الى ذلك قسم من الماء المرشح في الكلية (في منطقة تسمى ألتواء هنلي) يعاد إمتصاصه في الجسم ولا يفرز في البول.

ب. إفراز مواد زائدة نتروجينية صلبة
في بول الحيوانات تفرز أيضا مواد زائدة نيتروجينية مذابة به. مثل اليوريا، لكن إفراز بول كثير معناه أيضا خسارة ماء كبيرة.
عند الحشرات، الزواحف وطيور عديدة تفرز المواد الزائدة النتروجنية ليست على شكل يوريا مذابة في الماء، وإنما كحامض يوريك غير قابل للذوبان في الماء، ولذا لا يرافق إفرازه خسارة بالماء. إفراز مواد زائدة نتروجينية على شكل حامض يوريك، غير قابل للذوبان، هو نوع من الملاءمة يقلل من امكانية خسارة الماء عند الكائن الحي.

جـ. إستعمال ماء أيضي كمصدر للماء
عند أكسدة مواد عضوية في الغذاء، كما يحدث في التنفس الخلوي، يرتبط الاكسجين للهيدروجين ويتكون ماء (انظر المعادلة). هذا هو ماء أيضي.

    كم من الماء يتكون من أكسدة مواد عضوية في الغذاء؟

حول هذا يمكنك التعلم من المعطيات في الجدول 1 ـ 2.
جدول 1 ـ 2: كمية الماء المستخرجة عند أكسدة 1غم من المادة العضوية

مادة عضوية  ماء ينتج عند أكسدة 1غم مادة (بالغرامات)
زلال
نشا
دهن    0.39
0.56
1.07

الماء الأيضي هو مصدر ماء مهم للثدييات الصغيرة التي تعيش في الصحراء مثل اليربوع، والتي غذاؤها بالاساس بذور جافة.

دورة الماء
الماء هو أحد المواد المنتشرة في المجال الحيوي، ككل المواد الأخرى يمر الماء بشكل دوري بين المركبات المختلفة للجهاز  البيئي. بيِّن المركبات الاحيائية والمركبات الا احيائية.

حركة الماء الاساسية في دورة المياه هي :
1. تبخر ماء البحيرات، البحار والمحيطات بواسطة الطاقة الشمسية. وعملية النتح من نباتات اليابسة.
2. نقل مياه جويّة (كغيوم) من مكان الى آخر.
3. تسرب المياه الى التربة كرواسب (مطر، برد، ثلج).
4. جريان ماء من اليابسة الى البحر (تدفق من أعلى).

الطاقة الشمسية التي تبخر مياه المحيطات هي، "القوة المحركة" لدورة
الماء.
لقد تم جمع المادة من كتاب "فصول في علم البيئة"
من تاليف د. روت امير, مركز تدريس العلوم,
 الجامعة العبرية في القدس


ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق