الصف األول الثانوي
منهاج موهبة اإلضافي المتقدم
األحيـاء
كتاب الطالب ُ
تم تطوير مادة منهاج موهبة الإ�ضافي المتقدم لت�ستعمل في المدار�س المن�ضوية في مبادرة موهبة لل�شراكة مع المدار�س.
حقوق الن�شر محفوظة لم�ؤ�س�سة الملك عبد العزيز ورجاله للموهبة والإبداع �شارع تركي بن عبدالعزيز الأول �صندوق بريد 300820الريا�ض ،11372المملكة العربية ال�سعودية www.mawhiba.org.sa - الإ�شارة الواردة في هذا الكتاب �إلى ت�صنيف �آير للأداء المعرفي المتقدم مطبوعة بت�صريح من البروف�سور ديبورا �آير ،مالك جميع الحقوق المتعلقة بهذا الت�صنيف.
املحتويات
كيفية ا�ستعمال هذا الكتاب الوحدة الأوىل :درا�سة احلياة حـول هـذه الوحـدة الن�شاط الأول :ا�ستخدام املجهر الإلكرتو ين الن�شاط الثاين :امل�ساحة ال�سطحية الن�شاط الثالث :حبوب اللقاح والتلقيح
5 6 7 8 10 11
الوحدة الثانية :تنوع احلياة وت�صنيفها حـول هـذه الوحـدة الن�شاط الأول :الت�صنيف والفطريات الن�شاط الثاين :الأطراف خما�سية الأ�صابع الن�شاط الثالث :علم الت�صنيف واملفاتيح الدالة الن�شاط الرابع :النوع
13 14 14 15 17 19
الوحدة الثالثة :البكترييا حـول هـذه الوحـدة الن�شاط الأول� :أبعاد خاليا البكترييا الن�شاط الثاين :ح�ساب �أعداد اخلاليا الن�شاط الثالث :التخفيف املت�سل�سل الن�شاط الرابع� :أبعاد خاليا خمتلفة الن�شاط اخلام�س :الطاعون الن�شاط ال�ساد�س :البكترييا املحبة للحرارة الن�شاط ال�سابع :ا�ستخال�ص املعادن الن�شاط الثامن :التكافل والبكترييا الن�شاط التا�سع :طاقة من الف�ضالت احليوانية الن�شاط العا�رش :البكترييا – جيدة �أم �سيئة؟
21 22 23 23 24 25 26 27 27 28 30 31
الوحدة الرابعة :الطالئعيات حـول هـذه الوحـدة الن�شاط الأول :الطحالب وعملية البناء ال�ضوئي الن�شاط الثاين :الطحالب والبيئة الن�شاط الثالث :مر�ض النوم الن�شاط الرابع :توزيع املالريا الن�شاط اخلام�س :حتليل بياين ملر�ض املالريا الن�شاط ال�ساد�س :عالجات املالريا ومقاومتها
32 33 33 34 35 36 37 39
الوحدة اخلام�سة :النباتات حـول هـذه الوحـدة الن�شاط الأول :النباتات كمزود للأك�سجني الن�شاط الثاين :النباتات كغذاء الن�شاط الثاين :النباتات ك�ألياف الن�شاط الرابع :النباتات تدافع عن نف�سها الن�شاط اخلام�س :النباتات كنكهات ومواد حافظة
42 43 43 45 47 48 49
الوحدة ال�ساد�سة :ق�ضايا بيئية حـول هـذه الوحـدة امل�رشوع الأول :ت�أثري املطر احلم�ضي يف املحا�صيل امل�رشوع الثاين :مكانة حدائق احليوان يف عاملنا املعا�رص امل�رشوع الثالث� :إعادة تدوير النفايات
52 53 51 55 56
الوحدة ال�سابعة :الإنلفونزا حـول هـذه الوحـدة
58 59
كيفية ا�ستعمال هذا الكتاب متقدما ،ولهذا ف�إنها �سوف تتحدى قدراتك متعلما الغر�ض من الأن�شطة المت�ضمنة في هذا الكتاب هو م�ساعدتك على �أن ت�صبح ً ً وتحفزك على القيام ب�أ�شياء عدة ،ومنها على �سبيل المثال: • ا�ستخدام المهارات التي تعلمتها في درو�سك الأخرى بحيث تطبق مهاراتك على م�شاكل وم�سائل جديدة �أو غير م�ألوفة • التميز باالبداع والمرونة عند القيام بحل هذه الم�شاكل والم�سائل • المثابرة في تنفيذ المهام ،مع تجريب طرق عمل بديلة �إذا لم يحالفك التوفيق من �أول مرة • تطوير مهارات التفكير واال�ستدالل • �شرح نتائج عملك وا�ستنتاجاتك للآخرين لم�ساعدتهم على الفهم والإبداع. لكي ي�صبح طلبة المدار�س الم�شاركة في م�شروع موهبة متعلمين متقدمين ،ف�إن هذه الأن�شطة تركز على �ست قيم واتجاهات و�سمات �أ�سا�سية تعزز هذا النوع من التعلم والتفكير .وهي:
اال�ستق�صاء
�سوف ينمي طلبة مدار�س �شراكة موهبة روح اال�ستق�صاء .و�سيكونوا راغبين في التعلم الذاتي ونا�شطين فيه وتواقين �إليه. و�ستظهر عليهم �سمات المبادرة والتفكير الم�ستقل وتحدي االفترا�ضات وطلب البرهان على الم�س ّلمات والتوكيدات .و�سينظمون م�سيرة تعلمهم بفعالية ،منتقلين من ا�ستيعاب المعارف و�إتقان الخطوات العملية �إلى تطوير وجهات النظر ال�شخ�صية والحلول الفردية.
املجازفة
�سوف ينمي طلبة مدار�س �شراكة موهبة روح المجازفة .و�سيظهرون الثقة بالنف�س ،ويتناولون الأفكار والظواهر الجديدة عليهم بالتجربة والنقد ،ويقدمون على التخمين وطرح الفر�ضيات ،ولن يزعجهم العمل في ظل ظروف جديدة عليهم .و�سوف يرجئون التو�صل �إلى اال�ستنتاجات قبل ن�ضوجها في �أذهانهم ،ويتحملون نق�ص اليقين الم�ؤقت.
الإبداع
�سوف ينمي طلبة مدار�س �شراكة موهبة روح الإبداع واالبتكار .و�سي�صبحوا متفتحو العقول ومرنون في طريقة تفكيرهم ،مع �إظهار اال�ستعداد لالبتكار و�إيجاد حلول متعددة للم�شاكل والمواقف .مع التحلي بالقدرة على تكييف �أ�ساليب عملهم لتتالءم مع مثارا للده�شة ودلي ًال على الإ�صالة ومتمي ًزا ب�أ�سلوبهم ال�شخ�صي الخا�ص. الظروف .و�سوف يغدو عملهم ً
املثابرة
�سوف ينمي طلبة مدار�س �شراكة موهبة روح المثابرة .ولن تثبط العقبات وال�صعوبات من عزائمهم ،بل �سي�صرون على موا�صلة بذل الجهود .و�سوف يبرهنون على تميزهم بالت�أني في العمل وااللتزام بالأ�سلوب المنهجي المنظم ،ولن يكلوا �إلى �أن يحققوا النتائج المرجوة ب�أعلى م�ستويات الجودة والدقة الممكنة.
التعاون
�سوف ينمي طلبة مدار�س �شراكة موهبة روح التعاون والعمل الجماعي .و�سي�سعون للح�صول على المالحظات والتعليقات على عملهم ،والإدالء ب�آرائهم و�أفكارهم بو�ضوح واخت�صار مع الإ�صغاء �إلى وجهات نظر الآخرين و�أفكارهم ،و�سيتمتعوا بالقدرة على العمل الجماعي واال�ستعداد له ،مع ت�أدية �أدوار متنوعة �ضمن فرق العمل والتمكن من تقييم �أفكارهم و�إ�سهاماتهم.
االهتمام باملجتمع
�سوف ينمي طلبة مدار�س �شراكة موهبة روح االهتمام بالمجتمع .ففي حين يكونوا مدفوعين بالطموح ال�شخ�صي والرغبة في قويا ب�أهمية الإ�سهامات التي يقدمونها للمجتمع تحقي ًقا لم�صلحة الوطن أي�ضا � تحقيق النجاح ،ف�إنهم �سيمتلكون � ً إح�سا�سا ً ً ن�صيبا من �أنف�سهم .و�سيكونوا مثا ًال للمواطن ال�صالح المتعاطف مع الم�صلحة الجماعية لمحيطه االجتماعي، ومنفعة َمن هم �أقل ً المدرك لأوجه التباين والت�شابه بين الأفراد وال�شعوب ،والواعي بتراثه الثقافي والتراث الثقافي للآخرين ،كما �سيكون الطلبة متجاوبين مع الق�ضايا الأخالقية التي تثار في �سياق درا�ساتهم.
ت�سجيل عملك
�سوف يح�صل طلبة المدار�س المن�ضوية في مبادرة موهبة لل�شراكة مع المدار�س على دفتر ي�سجلون فيه جميع الأعمال المتعلقة بهذا الكتاب ،ليتوفر لهم �سجل متكامل عن تح�صيلهم و�إنجازهم في هذا المادة ،ويواكب اكت�ساب وتطوير المهارات وال�سمات التي تجعل منهم متعلمين متقدمين.
الوحدة الأولى درا�سة الحياة
حـول هـذه الوحـدة الأهداف التعلّمية للوحدة
• •
• • • •
ي�ستك�شف �أوجه الت�شابه واالختالف بين ا�ستخدام المجهر الإلكتروني والمجهر ال�ضوئي المركب. يو�ضح كيف �أ�سهم ا�ستخدام المجهر الإلكتروني في تطور معرفتنا في علم الأحياء وغيره من فروع العلوم ّ والهند�سة. ي�ستك�شف العالقة بين تركيب ورقة النبات والموطن البيئي. يطبق تقنيات التخمين لح�ساب م�ساحة �سطح نباتات مختلفة. يتق�صى تركيب حبوب اللقاح ووظيفتها. ي�ستك�شف طرائق مختلفة من التلقيح ،ويربط التراكيب المختلفة لحبوب اللقاح بها.
�سي�ستك�شف الطالب في هذه الوحدة كيف �أ�سهم ا�ستخدام المجهر الإلكتروني بتطور معرفتنا في علم الأحياء وغيره من ويطبقون تقنيات التخمين لح�ساب م�ساحة �سطح فروع العلوم والهند�سة� .سيتعرفون وظيفة �أوراق النبات وتفرعها، ّ نباتات مختلفة ،وينهون الوحدة بدرا�سة حبوب اللقاح والتلقيح.
7
درا�سة الحياة
الن�شاط الأول Pascal Goetgheluck / Science Photo Library
ا�ستخدام المجهر الإلكتروني يعتبر �إعداد عينات للدرا�سة با�ستخدام والمجهر الإلكتروني معقدة وت�ستغرق وقت ًا طوي ًال .ما هي الخطوات التي يجب �إتباعها قبل النظر �إلى العينات والتقاط �صورها؟ هل من المحتمل �أن ت�ؤدي هذه الخطوات �إلى م�شاكل في تف�سير ال�صور؟ تعرف على المجاهر الإلكترونية المختلفة ّ وا�ستعماالتها.
و�سمي قبل �ألف �سنة تم اختراع �أول جهاز لم�ساعدة الب�صرُ ، في حينها "حجر القراءة" .فهو كان عبارة عن كرة زجاجية تكبر الكلمات عند و�ضعها على ورقة مكتوبة� .إال �أنه بد�أ ّ الفح�ص المجهري حق ًا منذ اختراع المجهر الب�سيط. تعرف على م�ساهمات العالمان "هووك" و"فان ليووينهوك" ّ في القرن ال�سابع ع�شر.
�أدناه �صورتان الكترونيتان لخلية حيوانية وخلية نباتية.
تبين فيه �أوجه الت�شابه واالختالف في بنية هاتان ال�صورتان� .أبحث كيف ي�ساهم كل جزء لحياة وعمل �أر�سم جدول ّ الخلية. 8
مجهر متحد الب�ؤر يعد المجهر متحد الب�ؤر واحداً من �أحدث �أنواع المجاهر. ّ �أبحث في كيفية عمل هذا المجهر ومزايا ا�ستخداماته .يمكنك تحميل ال�صور من الحا�سوب لطائفة وا�سعة من الخاليا والأن�سجة .فقد عمل ال�سيد "جم ها�سلووف" في ق�سم علوم النبات في جامعة كمبردج ،العديد من ال�صور المتاحة مجان ًا للأغرا�ض التعليمية .ت�ستطيع تحميل هذه ال�صور من �صفحة "جم" في الموقع االلكتروني للجامعة: ( ،www.plantsci.cam.ac.ukثم انقر على ‘.)’research تبين هذه ال�صورة الأوعية الخ�شبية ل�شجرة تنين مدغ�شقر .وكثيراً ما ّ ت�ستعمل هذه الأ�شجار للزينة في البيوت والمكاتب� .أُخذت ال�صورة بوا�سطة مجهر متحد الب�ؤر.
9
الن�شاط الثاني الم�ساحة ال�سطحية انظر �إلى نبات مثل �شجرة �صغيرة لها �أوراق .ما تعتقد �سيكون مجموع الم�ساحة ال�سطحية لكافة الأوراق؟ ما مدى �أهمية ذلك للنبات؟ ما يحدث داخل �أوراق النباتات الخ�ضراء؟ كيف ت�ستطيع تخمين مجموع الم�ساحة ال�سطحية لكافة الأوراق؟ م�ساعدة! كل ما تحتاجه بع�ض �أوراق النبات وورق ر�سم بياني وقلم و�آلة حا�سبة.
التح ّكم بدرجة الحرارة
ت�ستطيع الحيوانات التح ّكم بدرجة حرارة �أج�سامها با�ستخدام طرق متعددة .الطريقة ال�سهلة الأولى االنتقال من المنطقة المعر�ضة لل�شم�س نحو الظل .تتجنب بع�ض الحيوانات ال�شم�س تمام ًا بخروجها فقط في الليل (مثل ف�أر ال�صحراء). لكن النباتات ال ت�ستطيع عمل ذلك فهي محددة في مكانها ب�سبب هيكلها الجذري .كيف ت�ستطيع النباتات التح ّكم بدرجة حرارتها الداخلية؟ من المتوقع �أن الأوراق المعر�ضة لل�شم�س �سوف ت�شتد حرارتها .ف ّكر في عملية الحرارة الكامنة للتبخر. �أجمع بع�ض الأوراق من نبته تختارها .من المف�ضل انتقاء �شجرة �صغيرة �أو �شجيرة لت�سهيل عملية الح�ساب .كم ورقة �ستحتاج؟ ما الوحدة التي �ستختارها للتعبير عن نتيجتك؟ �إذا كانت نتيجتك كبيرة و�صعبة الت�صور في مخيلتك� ،ضعها كمربع على الأر�ض. ت ّكيفت عديد من النباتات بالعي�ش في مناخ جاف .ويطلق عليهم ب�أ�سم "زيروفايت�س" �أو النبات ال�صحراوي .مثل �ساللة ال�صبار في �أمريكا ال�شمالية والجنوبية .وهناك �أمثلة عديدة للنباتات الريانة ال�صحراوية في المملكة .معظمها لها �أوراق �صغيرة جداً �أو بدون �أوراق .كيف ت�ستطيع هذه النباتات بالعي�ش و�أداء نف�س المهام كالنباتات الورقية؟
نبات "هيورنيا" من جبال الفيفاء قرب جازان
10
نبات "الكنارية الفربيون"
الن�شاط الثالث حبوب اللقاح والتلقيح ئبر �إلى المي�سم .تحدث هذه العملية �أحيان ًا ب�ضمن الزهرة �أثناء التكاثر الجن�سي في النباتات ،تنتقل حبوب اللقاح من ال ِم َ نف�سها( ،التلقيح الذاتي) .في الأحيان الأخرى تنتقل حبوب اللقاح من زهرة لأخرى (التلقيح التهجيني) كيف يحدث التلقيح التهجيني؟ ما هي الطرق التي ت�سمح لحبوب اللقاح بالتنقل من زهرة لأخرى؟ ئبر �إلى المي�سم؟ �أنظر �إلى �صور النباتات الزهرية �أدناه .هل تعطيك فكرة عن كيفية انتقال حبوب اللقاح من ال ِم َ
الذرة
عباد ال�شم�س
البتولة (�سلفر بير�ش)
�أجمع �أو �أنظر �إلى �أزهار مختلفة عديدة .تجد �أدناه بع�ض ال�صور لم�ساعدتك .هل ت�ستطيع معرفة �أي منها تحتاج �إلى مل ّقح لجمع �أو نقل حبوب التلقيح لنف�سه .ما هي مزايا الأزهار التي تجذب المل ّقح؟
فنجان الذهب – "�سوالندرا ماك�سيما"
زهرة ال�شيخوخي " -ا�ستروفايتم �سينال�س"
"�سيداريا نيدال�س"
11
ئبرات لتطلق حبوب اللقاح) .جففها لليلة كاملة حرك ال ِم َ �أجمع بع�ض من حبوب التلقيح �أو ِم َ ئبرات من �أزهار مختلفة ( ّ في مكان دافئ� .أ�ضف قطرة ماء ثم �أمزج الخليط� .أنقل هذا المع ّلق على �شريحة مجهر� ،أن�شره و�أتركه ليجف� .أ�ضف قطرة �ساخنة من محلول �صبغة الفيو�سين على حبوب اللقاح الجافة ،ثم �ضع غطاء فوقها� .أتركها لت�ستقر لب�ضعة دقائق .راقب حبوب اللقاح تحت مجهر �ضوئي مركب .يتغير لون حبوب اللقاح �إلى الوردي �أو البنف�سجي في�سل ر�ؤيتها .هل �أن �شكل حبوب اللقاح تدل على نوع التلقيح الذي �سيحدث في الأزهار التي اخترتها؟ بع�ض �ألأمثلة عن حبوب اللقاح الم�شبعة بمحلول من �صبغة الفيو�سين
قهوة عربية – قهوة
"زيا ميز" – ذرة حلوة
"جو�سيبيم هير�سيوتم – قطن
ي ّلقح بع�ض من الأزهار بوا�سطة مخلوق معين مثل الخفا�ش �أو طير الطنان. �أبحث في مخلوق واحد و�أو�صف مزايا الزهرة واللقاح الم�ؤدية �إلى هذه العملية .ما �ستكون النتائج عند انخفا�ض عدد الملقحات؟ ما هو م�سبب حدوث ذلك؟
تح ّدى نف�سك �أبحث و�أ�شرح كيف �أن المجهر االلكتروني �ساهم في فهمنا لهيكل الخلية.
مراجعة الوحدة والت�أمل فيها • •
12
• • •
هل �أن كافة النباتات �صديقة للبيئة؟ �أعط ثالثة �أمثلة عن كيفية ا�ستخدام المجهر االلكتروني في مجاالت مختلفة تمام ًا ،في العلوم والتقنية والهند�سة �أبحث و�أ�شرح العالقة بين الحركة البراونية وحبوب اللقاح هل �أن كافة حبوب اللقاح ت�سبب حمى الق�ش (ح�سا�سية الأنف)؟ ما هي الإ�ستراتيجية التي تتبعها مختلف النباتات لتجنب التلقيح الذاتي؟
الوحدة الثانية تنوع الحياة وت�صنيفها
13 13
حـول هـذه الوحـدة الأهداف التعلّمية للوحدة • • • • • •
ويو�ضح دور الفطريات في الت�سبب بالأمرا�ض ،و�إعادة التدوير ،و�إنتاج الطعام والدواء. يحدد ّ ي�صف كيف اكت�شفت الم�ضادات الحيوية وت�أثيرها في الجراحة ومعالجة الأمرا�ض. ي�صف نظام ت�صنيف المملكة الحيوانية وال�صفات الرئي�سة ل�شعبها. الت�شعب وي�ستخدمه. ت�صنيفيا ثنائي مفتاحا يكون ً ّ ً ّ عرف م�صطلح "النوع". ُي ّ يو�ضح كيف �أدى التزاوج االنتقائي �إلى التنوع في النوع الواحد ،ويعطي �أمثلة على ذلك.
�ستدر�س في هذه الوحدة عن مختلف جوانب تباين وت�صنيف الكائنات الحية� .سوف تبد�أ با�ستك�شاف كيف ت�ص ّنف الفطريات وكيف من الممكن �أن ت�سبب �أمرا�ض ،ولكنها ت�ساهم كذلك في عملية التدوير و �إنتاج المواد الغذائية والأدوية. �سوف تنظر كذلك على الحيوانات ذات الأطراف خما�سية الأ�صابع من �ضمن المجموعات الفقرية كدليل تطوري لأ�صل بيولوجي م�شترك .وفي الأخير �سوف ت�ستك�شف عن تاريخ الت�صنيف ،وت�صنيف "لينايان" وكيفية دعم المفاتيح لتعريف (تحديد هوية) الكائنات الحية.
تنوع الحياة وت�صنيفها
الن�شاط الأول الت�صنيف والفطريات منذ زمن بعيد عمل العلماء المهتمون بت�صنيف المجموعة الحية، بت�صنيف الفطريات والنباتات ك�صنف واحد .لماذا فعلوا ذلك باعتقادك؟ ما هي ال�سمات الم�شتركة بينهما؟ ما هي ال�سمات المختلفة بينهما؟ يمكنك ر�سم جدول لإظهار ذلك. تعتبر الفطريات مجموعة من الكائنات الحية البالغة الأهمية .بع�ضها طفيلي ي�سبب �أمرا�ض ،وبع�ضها رمام م�سئول على تحلل المواد و�إعادة التدوير .ق�سم منها يعي�ش حولنا ويوفر طعام و�شراب ،والبع�ض الأخر هو م�صدر مهم للأدوية� .أبحث في بع�ض الأمثلة عن كافة الأنواع هذه.
14
انظر كيف تم ت�صنيف مملكة الفطريات في وقتنا الحا�ضر .كثير من الفطريات المتعددة الخاليا تنتج هياكل مت�شابهة جداً .حيث ينبتوا من بوغ لإنتاج خيوط فطرية "هيفي" والتي تنمو ب�شكل كتلة ت�سمى افطورة .عند �إنتاجهم – فقط -لثمرة بوغية (هذا هو الجزء الذي يظهر فوق �سطح الأر�ض بالعادة) من الم�ستطاع تمييز �أوجه الت�شابه �أو االختالف بينهم.ومع تطور البيولوجيا الجزيئية الحديثة ،تجري �إعادة كتابة ت�صنيفهم با�ستخدام معلومات ت�سل�سل الحم�ض النووي .هل يحدث هذا في مملكة الفطر؟
فطريات القو�س و"تود�ستوولز"
الفطر العادي هو من �أجنا�س الفطريات الزراعية المعروفة ال�صالحة للأكل .غير �أن النا�س �ألعديمي الخبرة الذين يح�صدون الفطر من المناطق البرية ،يخلطوا في �أكثر الأحيان بين الفطر العادي والفطر من �أجنا�س "الأمانيت" .وهذا قد يعر�ض الحياة للخطر .عديد من "الأمانيت" ذات �سموم عالية ،مثل "الأمانيت" "فاالويدي�س" (كب�سولة الموت) .و�سميت ّ كذلك لأن فطر واحد يكفي لقتل �إن�سان" .الأمانيت�س" يحتوي على "اماتوك�سينز" و "فالوتوك�سينز" وهي ببتيات دورية �سامة .بمجرد امت�صا�صها في الأمعاء تتعلق على خاليا الكبد والكلى وتمزق غ�شاء الخاليا .لذلك فمن المحتمل �أن يموت �أحداً �أذا �أكل فطر واحد من ذلك ال�صنف بمر�ض ف�شل الكبد والكلى. فمن المهم �أن يكن للإن�سان المقدرة على التمييز بين الفطر ال�صالح للأكل و "الأمانيت" ال�سامة .تت�شابه �أ�شكالهم ولكن ي�ستطيع الخبير بالتفريق بينهم .و�إحدى الو�سائل ال�سهلة للتفريق هي �أخذ ب�صمة بوغية .وهذه طريقة �شائعة ت�ستخدم للتعرف على الفطر الكبير المنتج للأثمار البوغية. ق�ص �ساق الفطر الزراعي ال�شائع (يتوفر في �أ�سواق الأطعمة) و�ضعه على ورقة بي�ضاء بين ع�شية و�ضحاها .وفي ال�صباح �سيتكون على الورقة ب�صمة بوغية من ال�سطح ال�سفلي لر�أ�س الفطر� .أذا كان لديك الفطر الزراعي� ،ستكون الب�صمة البوغية �سوداء .الفطر من �أجنا�س "الأمانيت" له بوغية بي�ضاء ،وبذلك يعطي ب�صمة بوغية بي�ضاء. تق�صي العالقة بين الفطريات و العالم الك�ساندر فلمنغ و الأدوية. تمثل العالقة هذه م�ؤ�شراً مهم ًا بمعالجة �أمرا�ض النا�س والحيوانات. ب�إمكانك البحث كيف �أ�صبحت الكائنات الم�سببة للإمرا�ض مقاومة للعالج و ما تقوم به �شركات الأدوية. ب�صمة بوغية للفطر
الن�شاط الثاني الأطراف خما�سية الأ�صابع من الأغرا�ض الرئي�سية للت�صنيف هي معرفة كيف تت�صل الكائنات ببع�ضها البع�ض .ينظر العلماء �إلى الهياكل المتناظرة والتي تقترح ب�أن الكائنات انحدرت من �أ�صل م�شترك .على �سبيل المثال ،كافة الحيوانات المف�صلية لها هيكل خارجي من "الكيتين" .لكن في نف�س الوقت تجد �أن الكائنات الوحيدة الأخرى التي لها "الكيتين" هي الفطريات ( هل ينبغي �أن تجمع الفطريات بقرب �شعبة الحيوانات المف�صلية؟) .تقترح هذه الظاهرة �أنه عندما ت�ش ّكل الهيكل �أو ًال ،ن�ش�أت بعد ذلك ّ مجموعة كبيرة من �أ�شكال حية مختلفة .وفي الواقع ف�إن المجموعة المف�صلية تعتبر �أكبر مجموعة حيوانية -بحدود المليون نوع ،وهذا يم ّثل 75بالمائة من كافة الحيوانات الحية المعروفة.
نظراً لوجود هياكل مت�شابهة ،ين�ش�أ كثيراً من االرتباك بهذا الخ�صو�ص .عيون الثدييات والإخطبوط مت�شابهة تمام ًا ،بينما لي�س هناك عالقة جينية بينهما �أي (الثدييات و الرخويات). �أبحث عن ر�سم تخطيطي لهذين النوعين من العيون ،ثم ع ّلق على �أوجه الت�شابه واالختالف بينهما.
Barbara Strnadova / Science Photo Library
�أنظر �إلى فئات المف�صليات المختلفة .ما هو يحد الحيوانات التي لها هيكل العامل الذي ُ خارجي؟
�أمثلة على الفئتين ال�شائعتين من الحيوانات المف�صلية – الح�شرات والحيوانات الق�شرية 15
هناك هياكل متجان�سة داخل مجموعة الفقريات :الأطراف خما�سية الأ�صابع .كافة الحيوانات الفقرية لها تلك الأطراف ولكن ب�أ�شكال مختلفة .ويو�ضح ذلك جيداّ بالحيوانات الثديية المختلفة الأ�صناف.انظر �إلى �أطراف الحيوانات الخم�سة لون عظم واحد في كل من الر�سومات التي التالية� .أر�سم خط ًا يبد�أ من الطرف �إلى الوظيفة التي يقوم بها ذلك الطرف .ثم ّ تعتقد �أنه هو العظم نف�سه في كل طرف.
running الرك�ض
الطريان flying
ال�سباحة
احلفر
swimming
digging
القب�ض
grasping
ال�ساللة الجملية توجد �ستة �أنواع حيوانات في ال�ساللة الجملية (الجمال) .يعي�ش الجمل العربي (الوحيد ال�سنام) في �شمال �أفريقيا والجزيرة العربية ،بينما يعي�ش الجمل ذو ال�سنامين في �آ�سيا� .أما الآخرين مثل الغوناق و الفكونة و الالمة و االلبكة فتجدها في �أمريكا الجنوبية (يظن بع�ض العلماء �أن الحيوانين الآخرين يعودان �إلى نف�س ال�ساللة) .من ما يثير االهتمام في هذا المجال نجد �أن الأ�صل الم�شترك لهذه الحيوانات يعود �إلى �شمال �أمريكا.
الجمل ذو ال�سنامين
االلبكة
الالمة
ولون مواقع الجمال المتنوعة المذكورة� .أقترح بع�ض �أبحث في ال�سمات الم�شتركة لل�ساللة الجملية� .أر�سم خريطة للعالم ّ �أ�سباب غياب ال�ساللة الجملية في �شمال �أمريكا .كيف و�صلت الجمال في وقتنا الحا�ضر من �شمال �أمريكا �إلى �آ�سيا و�شمال �أفريقيا؟ 16
الن�شاط الثالث الفرز في مجموعات ويعتقد "تاك�سونومي" هو علم درا�سة الت�صنيف .حاول العلماء البيولوجيين في ت�صنيف الكائنات الحية منذ �أمد بعيدُ . �أن الفيل�سوف الإغريقي ا�سطوطالي�س كان واحداً من �أوائل المهتمين في ت�صنيف الكائنات في مجموعات ُت�سمى اليوم "ال�صنوفة". Maria Platt-Evans / Science Photo Library
لماذا من المهم ت�صنيف الكائنات الحية في مجموعات؟ ف ّكر كيف �أنك �أو والديك يجمعون الأ�شياء مع بع�ض .في مطبخ البيت ،هل �أن جميع المواد الغذائية تجدها في خزانة واحدة �أم هناك نوع من النظام المختلف؟ ت�صور مقدار �صعوبة انتقاء كتاب تعتبر المكتبة مثال جيد لنظام الت�صنيفّ . �إذا انعدم وجود �أي نظام في المكتبة وقد تم �صف الكتب على الرفوف ب�شكل ع�شوائي� .أذهب �إلى مكتبة المدر�سة و�أكت�شف كيف ُ�صنفت الكتب. عا�ش واحد من �أ�شهر و�أهم علماء الت�صنيف قبل � 300سنة .وهو "كارل ويعرف ب�أ�سمه الالتيني كارلو�س لينيو�س)� .أبحث ما هي فون لينيه" ( ُ م�ساهماته المهمة في علم الت�صنيف التي مازالت ت�ستخدم في وقتنا الحا�ضر. "كارل فون لينيه"
الت�صنيف في مجموعات لهذه المهمة عليك اختيار م�ستلزمات منزلية (الأزرار �أو ما �شابه ذلك) ،كي�س من الفول ال�سوداني (داخل ق�شرته) ومجموعة من �أوراق الأ�شجار.
�أجمع الأزرار ح�سب �أي خ�صائ�ص تقترح باختيارها. �أجمع الفول ال�سوداني ح�سب �شكله الخارجي وخ�صائ�صه .ثم اك�سر الق�شرة وانظر في الخ�صائ�ص الداخلية. �أجمع الأوراق ح�سب الهيكل والخ�صائ�ص� .أذا اخترت خ�صائ�ص مختلفة لجمعهم ،هل �ستح�صل على نتيجة مختلفة؟
17
لماذا من الأ�سهل ت�صنيف المواد الغير حية بمجموعات مقارنة ب�أوراق ال�شجرة؟ من المحتمل �أنك قد وجدت اختالف في الفول ال�سوداني والق�شور ،ولكن الكل يعود �إلى نف�س ف�صيلة الجوز (ارا�شيز هايبوجايا -هايبوجايا تعني �أن الجوز يتكون تحت الأر�ض).
�أنظمة الت�صنيف ت�سمح �أنظمة الت�صنيف للعلماء البيولوجيين بتحديد الكائنات المت�شابهة ولكنها عائدة �إلى �أنواع مختلفة من النباتات والحيوانات .ت�ستخدم مفاتيح للتعرف على كائن غير معروف و�إعطائه ا�سم وجن�س .ت�ستخدم المفاتيح �سل�سلة من �أ�سئلة تعذر القيام بذلك ،قد يكون الكائن مرتبطة للنظر على خ�صائ�ص معينة يعقبها متابعة مفتاح �إلى �أن يكتمل التعريف� .إذا ّ تم اكت�شافه م�ؤخراً وبذلك يجب تغيير المفتاح لكي ُي�أخذ كل �شيء بنظر االعتبار .من �أف�ضل المفاتيح هي المفاتيح الثنائية التفرع� ،أي �أن لكل �س�ؤال يعطى جوابين بديلين فقط� .أي ال يوجد جواب بين – بين. يبين ال�شكل �أدناه مفتاح ب�سيط للفقريات.
1
يوجد �شعر ..................................ثدييات ال يوجد �شعر � .............................أذهب �إىل 2
2 3
يتنف�س بالرئة� ............................أذهب �إىل 4 يتنف�س باخلي�شوم � ....................أذهب �إىل 5
4 5 18
يوجد ري�ش .................................طيور ال يوجد ري�ش� .............................أذهب �إىل 3
جاف ،ب�رشة ق�رشية ..................زواحف رطب ،ب�رشة غري ق�رشية ..........برمائيات
زعانف وهيكل غ�رضويف......... ����� �( Chondrichthyesأ�سماك غ�رضوفية) زعانف وهيكل عظمي .............. ����� �( Osteichthyesأ�سماك عظمية)
الن�شاط الرابع النوع نتكلم نحن عن وجود �أكثر من مليون نوع حيواني يعي�ش في وقتنا الحا�ضر .ما معنى كلمة "النوع"؟ كيف يمكننا تعريف ما يجعل ال�شيء "نوع"؟ من التعاريف ال�شائعة للنوع هي " مجموعة من �أفراد لها ت�شابه ملحوظ ولها القدرة على التزاوج وتوليد ذرية خ�صبة" .هل هذا التعريف يفي بالغر�ض؟ هل ت�ستطيع التفكير بتعريف �أف�ضل؟ تعرف على �أمثلة من �أنواع الحيوانات التي في ّ مقدورها التزاوج ولكنها تو ّلد ن�سل عقيم .لماذا يكون الن�سل عقيم؟
البغل :ذرية من ذكر الحمار و�أنثى الح�صان
قد يكون ذلك التعريف ٍ واف بالغر�ض للكائنات الحية .ولكنه ال ي�ساعدنا التعريف عند التعامل مع االحفوريات �أو مع مجرد عينة نباتية لورقة �شجر .ما هي المعلومات �أو الكائنات التي تب ّقى منها فقط الهيكل العظمي �أو الجلد� ،أو حتى ّ الخ�صائ�ص الأخرى التي من الممكن ا�ستخدامها؟
الدنغو اال�سترالي
الذئب
ابن �آوى الأ�سود
كلب الراعي الألماني
هناك �أع�ضاء عديدة من ال�ساللة الكلبية (الكلب) مثل ذئاب �أمريكا ال�شمالية و�آ�سيا ،وابن �آوى في �أفريقيا والدنغو في تعرف على الأنواع المختلفة وار�سم توزعيها على خارطة العالم .ت�ستطيع الكالب الأليفة التزاوج مع كل �أع�ضاء ا�سترالياّ . الأجنا�س الكلبية هذه و�إنتاج ذرية خ�صبة .هل يعني ذلك �أنهم من نف�س النوع� ،أم علينا تعديل تعريف الأنواع؟
19
تتزاوج النباتات بين الأنواع المت�شابهة الأجنا�س لإنتاج نباتات متنوعة. فالقمح يعتبر كمثال لمح�صول متعدد النوع في الأ�صل. �أبحث في عملية تهجين القمح ،وال�سبب في �أهمية ذلك للعلماء والمزارعين .ما هي الخ�صائ�ص التي قد تكون متوفرة في نوعين مختلفين من النبات ،وعند دمجهما بنوع واحد �سن�ستفيد من ذلك؟
تح ّدى نف�سك يف�ضل العلماء المختلفون �أنظمة ت�صنيف المملكة .6 ،5 ،4 ،3 ،2 ّ لماذا يختلف العلماء �أحيان ًا ،ولماذا يختلفون بخ�صو�ص عدد ت�صنيف الممالك؟
مراجعة الوحدة والت�أمل فيها • • • • •
20
�أبحث في م�ستعمرات البكتيريا و وحيدة الخلية .ما هي ال�صفات الم�شتركة بينهم ،وما هي �أ�صنافهم وعملية تكيفهم؟ ّ لماذا يجب للأطباء و�أطباء الأ�سنان تقليل �إعطاء الم�ضادات الحيوية للمر�ضى؟ ما هي الأدلة الأخرى المتوفرة للأ�صل الم�شترك للفقريات؟ ما هي �أنظمة الت�صنيف التي كانت موجودة قبل الفترة التي جاء فيها العالم "لينيو�س"؟ ما هو "ليجر" -هجين الأ�سد والنمرة؟ ولماذا هو حيوان عقيم؟
الوحدة الثالثة البكتيريــا
21 6
حـول هـذه الوحـدة الأهداف التعلّمية للوحدة
بع�ضا. • ي�ستك�شف الأبعاد الن�سبية لخاليا مختلفة ن�سبة �إلى ر�أ�س القلم ولبع�ضها ً الحاجة �إلى �أعداد معينة من الخاليا في �سياق طبي. يفهمأول • الن�شاط ال البكتيرية عملية تقنيات تعداد الخاليا با�ستخدام تخفيف ال�صبغة. الخاليا على يتعرف �• أبعا ُد ّ ويطبق ما تعلمه على الأوبئة المعا�صرة. • يبحث في الداللة التاريخية لوباء الطاعون ّ • يقارن بين ت�أثير ارتفاع درجات الحرارة في البكتيريا المحبة للحرارة والخاليا الب�شرية. يو�ضح كيف يمكن ا�ستخال�ص المعادن النادرة با�ستخدام البكتيريا. • ّ • ي�صف �أمثلة عن عالقات التكافل بين البكتيريا ومخلوقات حية �أخرى. • ي�صف عملية ت�صنيع الغاز الحيوي با�ستخدام البكتيريا. • يت�أمل في �أمثلة من البكتيريا المفيدة. تركز هذه الوحدة على خاليا البكتيريا وخاليا في المخلوقات الحية .عليك مراعاة الحجوم الن�سبية لخاليا البكتيريا والخاليا المخلوقات الحية .عر�ض كيفية �إمكان تعداد البكتيريا با�ستخدام تقنيات التخفيف ،وكيف ُي�ستخدم عداد خاليا الدم الحمراء .مراعاة كيفية انت�شار عدوى الوباء من المنظور التاريخي والمعا�صر قبل �أن تت�أمل في البكتيريا كمخلوقات حية مفيدة.
22
البكتيريا
الن�شاط الأول
�أبعا ُد الخاليا البكتيرية كانت معرفة النا�س قليلة عن تركيب البكتيريا والفيرو�سات �إلى �أن اُخترع المجهر ال�ضوئي المركب والمجهر الإلكتروني. ا�ستفادت الب�شرية من البكتيريا لقرون عدة من غير �أن تدرك ذلك .فعودة الأمالح المعدنية �إلى الترب ِة من ومع ذلك فقد َ الحية المجهرية الأخرى. خالل عمليتي ال َت َح ُّللِ والتركيب �سوف لن تحدث بدون البكتيريا وغيرها من المخلوقات ّ ويقدر وجود 10باليين ( )10 × 109من الخاليا البكتيرية في كل جرام �أَو �سنتيمتر مكعب واحد ِم َن الترب ِة .والبكتيريا جدا �إذ يتراوح قطرها بين 0.5و 10ميكرونات. �صغيرة ً •اح�سب عدد البكتيريا التي يمكن �أن توجد متال�صقة على امتداد �سنتيمتر واحد من الم�سطرة. مكعب واحد؟ •ما عدد البكتيريا الذي يملأ ً مكعبا طول �ضلعه �سنتيمتر ّ •ما مدى دقة الرقم عن وجود بليون خلية بكتيريا في جرام واحد من التربة؟ توجد البكتيريا في كل مكان على �سطح الأر�ض ،با�ستثناء البيئات �شديدة البرودة مثل القارة المتجمدة الجنوبية والأماكن عاليِة االرتفاع كجبال الهماليا
كيف تف�سر �سبب عدم وجود بكتيريا في القارة المتجمدة الجنوبية �أو في جبال الهماليا؟
الن�شاط الثاني ح�ساب �أعدا ِد الخاليا
تحتوي الم�ستعمرات البكتيرية على عدد كبير من الخاليا بحيث ا�ستخدم العلماء تقنية أمرا بالغ ال�صعوبة .وقد َ يكون �إح�صا�ؤها � ً ُتعرف با�سم التخفيف المت�سل�سل ،و�شريحة مجهرية خا�صة عداد خاليا الدم الحمراء ( haemocytometerت�سمى ت�سمى ّ عد خاليا الدم الحمراء) لتكوين فكرة كذلك لأنها ت�ستخدم في ِّ وجد في م�ستعمرة بكتيرية� ،أو دقيقة عن عدد الخاليا التي ُت َ محلول معلق. عداد خاليا الدم الحمراء وكيف يعمل .لماذا تعرف كيف يبدو ّ ّ يهتم الأطباء بمعرفة عدد خاليا الدم الحمراء في دم ال�شخ�ص؟ ولماذا يحتاجون �أحيان ًا �إلى معرفة عدد البكتيريا في م�ستعمرة �أو محلول معلق؟
م�ستعمرات بكتيرية نامية على طبق �أجار 23
الن�شاط الثالث التخفيف المت�سل�سل يقلل التخفيف المت�سل�سل عدد الخاليا في المحلول المعلق في �سل�سلة من المراحل .وبهذه الطريقة ي�سهل ح�ساب عدد م�ستخدما �صبغة طعام �أو حبر. سال على النحو التالي، الخاليا في المحلول المعلق الأ�صلي� .أج ِر تخفي ًفا مت�سل� ً ً 1
9
1
9
1
1
9
9
0.0001
0.001
0.01
0.1
00110 110000
0110 11000
.110 1100
110
1
افتر�ض في هذه التجربة �أن التركيز الذي بد�أت به ل�صبغة الطعام �أو الحبر هو 100مل /جزيء غرامي (تركيز المحلول الكامل القوة). ورقمها من � 1إلى .5 • �ضع 9مل من ماء ال�صنبور في كل �أنبوب من �أنابيب الغليان ال�ستة، ِّ ثم امزج. • �ضع 1مل من ال�صبغة �أو الحبر في الأنبوبّ 1 كرر هذه العملية بو�ضع 1مل من الأنبوب 2في الأنبوب 3 • خذ 1مل من الأنبوب 1و�ضعه في الأنبوب 2وامزجّ . و 1مل من الأنبوب 3في الأنبوب 4وهكذا. �إذا كان الأنبوب 1يحتوي على 10مل /جزيء غرامي من المحلول ،فما التراكيز في الأنابيب الأخرى؟ �سترى �أنه وا�صلت عمليات التخفيف المت�سل�سل ،فما حتى في حالة التراكيز المنخف�ضة للغاية ،ما زال يوجد بع�ض اللون� .إذا َ درجة انخفا�ض التركيز التي عليك الو�صول �إليها قبل �أن يتال�شى اللون؟ لو كان هناك 10ماليين خلية بكتيرية في الأنبوب الأ�صلي (�أنبوب ال�صبغة �أو الحبر( ،فكم يوجد في الأنبوب 5؟ ما عدد الأنابيب التي تحتاجها قبل �أن ينع ِدم وجود البكتيريا؟ عداد خاليا الدم الحمراء والتخفيف با�ستخدام محلول معلق من خاليا غير معروفة ،كيف يمكنك الآن ا�ستخدام ّ المت�سل�سل لتحديد عدد الخاليا في المحلول؟
24
الن�شاط الرابع �أبعاد خاليا مختلفة في ما يلي �أنواع خاليا من مخلوقات حية مختلفة.
خاليا دم حمراء ب�شرية
بوي�ضة ب�شرية
خلية عمادية في ورقة نبات
طحلب كلوريال
فطيرة الخميرة
Claude Nuridsany & Marie Perennou/Science Photo Library
بكتيريا �ستربتوكوك�س
بكتيريا �ستافيلوكوك�س
بكتيريا اي�شير�شي
Andrew Syred/Science Photo Library
جد �أبعاد كل خلية .ما �أوجه الت�شابه واالختالف بين الخاليا؟ كيف ي�ؤثر ذلك في حجمها؟ مربعا طول �ضلعه � 1سم .كم خلية من كل نوع من �أنواع الخاليا ُيمكن و�ضعها في هذا المربع؟ ار�سم على ورقة ً 25
الن�شاط الخام�س الطاعون الطاعون يميل النا�س �إلى اعتبار "الطاعون" مر�ض قديم وهو ال�سبب في "الموت الأ�سود" الذي اجتاح �أوروبا و�آ�سيا من 752 - 729هـ1351 - 1328 /م .مع ذلك ،ف� ّإن المر�ض ما يزال يوجد حتى اليوم على الرغم من التقدم في المجال الطبي الذي �أ�سهم في التقليل من عدد الوفيات �إلى حد كبير. ّ اِنت�شر الطاعون الرئوي في الأعوام الأخيرة في منطقة زيكيتان Ziketanفي ال�صين ،وت�سبب في وفاة �شخ�صين ،كما ُو ِ�ضعت مدينة عدد �سكانها 10000ن�سمة ب�أكملها في الحجر ال�صحي .وفي �صيف عام 2009م طلبت الحكومة الليبية م�سئو ًال من منظمة ال�صحة العالمية WHOال�ستق�صاء انت�شار محتمل للمر�ض بالقرب من طبرق ،وهي َم ِدي َنة ذات ميناء بحري قريبة من الحدود الم�صرية .وقد �سجلت ثالث ع�شرة حالة ،قد تكون مرتبطة بتزايد �أعداد الجرذان. تو ِّف ُر منظمة ال�صحة العالمية معلومات عن الحاالت المعدية. الم�سجلة ،و ُت ِع ُّد خرائط عالمية و�إقليمية ووطنية للأمرا�ض ُ ّ كما و� ّأن "مركز ال�سيطرة على الأمرا�ض" قد و ّثق معلومات تف�صيلية عن مر�ض الطاعون -ت�ستند الخريطة �أدناه �إلى معلومات م�أخوذة من موقع المركز على �شبكة الإنترنت. انت�شار الطاعون يف العامل 1419هـ1998 ،م
�سجلت فيها حاالت طاعون عند الإن�سان 1419 – 1390 ،هـ 1998 – 1970 /م. بلدان ِّ بلدان �سجلِّت فيها حاالت طاعون عند احليوانات.
الد ْب ِل ّي؟ ما الفروق بين ك ٍّل من الطاعون الرئوي وطاعون �إنتان الدم والطاعون َ •ما البكتيريا التي ت�سبب الطاعون؟ •ما �أعرا�ض الأنواع المختلفة من الطاعون؟ •كيف تتعامل ال�سلطات ال�صحية مع انت�شار وباء الطاعون �أو غيره من الأوبئة؟ •كيف يمكن �أن ت�ؤثر و�سائط النقل الحديثة في انتقال المر�ض؟ •ما دور التلقيح �ضد الطاعون في ال�سيطرة عليه؟ ملخ�صا بنتائج بحثك ،وان�شره في مجلة الحائط في مدر�ستك. اكتب ً 26
الن�شاط ال�ساد�س للح َر َار ِة الم ِّحبة َ البكتيريا ُ
للح َر َار ِة Thermophilicالبقاء على قيد الحياة في معظم البيئات، للح َر َار ِة ت�ستطيع البكتيريا المحبة َ الم ِّحبة َ البكتيريا ُ حتى في الينابيع ال�ساخنة التي ت�صل درجة الحرارة فيها �إلى 80مئوية .على �سبيل المثال ،توجد البكتيريا من النوع Thermus aquaticusفي الينابيع ال�ساخنة في �أنحاء العالم كله .وتمثل البكتيريا Thermus aquaticusم�صدر �إنزيم تاك ُ DNAبو ِلي ِميريز ،Taq DNA polymeraseوهو �إنزيم حيوي في �إنجاز تفاعل بوليميريز المت�سل�سل PCR في علم الأحياء الجزيئي. •�إذا و�ضعنا بع�ض الخاليا الب�شرية في درجة حرارة تتجاوز 70درجة مئوية ،فماذا يمكن �أن يحدث داخل الخاليا؟ •كيف ت�ستطيع البكتيريا Thermus aquaticusالبقاء على قيد الحياة في الينابيع ال�ساخنة؟ عد تفاعل بوليميريز بالغ الأهمية في مجال علم الأحياء الجزيئي؟ •لماذا ُي ّ عد �إنزيم تاك ُ DNAبو ِلي ِميريز بالغ الأهمية لتفاعل بوليميريز المت�سل�سل؟ •لماذا ُي ّ Dr Tim Evans/Science Photo Library
Peter Menzel/Science Photo Library
ت�ضاعف تاك DNAبوليميريز
عالم الأحياء الدقيقة الأميركي توم بروك ،الذي اكت�شف البكتيريا ،Thermus aquaticus ي�أخذ عينة من نبع حار
ح�صل العالم كاري بي مولي�س ( Kary B. Mullisولد في 1363هـ 1944 /م) على جائزة نوبل للكيمياء لعام 1414هـ 1993/م الكت�شافه تفاعل بوليميريز المت�سل�سلُ .زر موقع جائزة نوبل Nobel Prizeعلى الإنترنت ،واقر�أ عن عمل هذا العالم. اكتب مقا ًال يو�ضح �أهمية عمل مولي�س عن تفاعل بوليميريز المت�سل�سل.
الن�شاط ال�سابع ا�ستخال�ص المعادن توجد بكتيريا Thiobacillus ferrooxidansفي نفايات المعدن الخام وتبقى على قيد الحياة في الظروف الحم�ضية المظلمة ،وهي تعتمد على البناء الكيميائي في تغذيتها ،ويمكنها �أك�سدة كبريتيد النحا�س �إلى كبريتات ،والحديديك �إلى َحديدوز. •كيف يمكن �أن يكون هذان التفاعالن مفيدين؟ •ماذا يعني قولنا :مخلوق حي يعتمد على البناء الكيميائي في تغذيته؟ •كيف يح�صل هذا المخلوق على الطاقة لبقائه؟ •ابحث في التعدين البكتيري.
27
بكتيريا للمعالجة الأحيائية تلوث مناطق وا�سعة من الأرا�ضي ُت�ص ّنع المتفجرات لال�ستخدامات الع�سكرية وال�صناعية على حد �سواء ،مما �أدى �إلى ُّ ولما كانت تكاليف التخل�ص من هذه المخلفات هائلة ،ف� ّإن بمخلفات ت�صنيعها وتخزينها وا�ستخدامها والتخل�ص منهاّ . المعالجة الأحيائية با�ستخدام البكتيريا يمكن �أن تكون مفيدة للغاية. وقد ُوجد في الأعوام الأخيرة � ّأن لدى العديد من �أنواع البكتيريا ن�شاط الإنزيم المختزل لمجموعة النترو ،مما يجعلها قادرة على تحطيم متفجرات مثل مادة تي �إن تي � TNTأو الديناميت ( - 6 ،4 ،2ثالث نيترو التولوين). •ما التركيب الكيميائي لمادة تي �إن تي؟ بقوة؟ •لماذا َّ تتفجر هذه المادة َّ •لماذا ال تتحلل تلقائي ًا؟ ت�أمل العديد من ال�شركات �أن توفر التكنولوجيا الحيوية والمعالجة الجينية �إمكانية تكوين �سالالت جديدة من البكتيريا للم�ساعدة في ح ّل هذه الم�شكلة. ا�ستخدم الإنترنت للبحث في هذا المو�ضوع. تتو�صل �إليها لتقدمه �إلى الجهات الر�سمية تقريرا عن النتائج التي اكتب ّ ً ذات العالقة بالق�ضايا البيئية .اِ�ستخدم برنامج عر�ض على حا�سوبك لإعداد التقرير.
الن�شاط الثامن التكافل والبكتيريا تثبيت النتروجين حو ُل �إلى نترات عن طريق �إن تثبيت النتروجين هي عملية حيوية تتمثل في تحويل غاز النتروجين الخامل �إلى �أمونيا ُت َّ بكتيريا التربة .والنترات م�صدر مهم للنتروجين الذي تحتاجه النباتات؛ لذا ف�إن لهذه العملية �أهمية خا�صة للمزارعين.
ت�ستطيع بع�ض �أنواع البكتيريا تحويل النتروجين �إلى �أمونيا ،ومن ذلك �أنواع الجن�س رايزوبيوم Rhizobiumالتي تعي�ش في التربة .عندما تنبت بذور النباتات مركبا البقولية تفرز ال�شعيرات الجذرية ً يجذب بكتيريا رايزوبيوم .وتدخل هذه وتكو ُن البكتيريا الجذور؛ حيث تت�ضاعف ّ قدا غير منتظمة ال�شكل هناك. ُع ً
28
Hugh Spencer/Science Photo Library
�صناعيا من خالل عملية يتم تكوين الأمونيا ً طبيعيا هابر ،Haberويتكون بع�ضها الآخر ً عن طريق التفريغ الكهربائي في البرق.
العقد على جذور نبات البازال
تحول البكتيريا النتروجين �إلى �أمونيا با�ستخدام �إنزيم ِن ْت ُروجينيز .Nitrogenaseثم تتحد الأمونيا بالحمو�ض الع�ضوية ِّ حمو�ضا �أمينية .و�إنزيم ِن ْت ُروجينيز ح�سا�س جداً للأك�سجين .ولمنع تلف الإنزيم تفرز جذور النباتات البقولية لتكون ً ّ بروتين ليغيموغلوبين leghaemoglobinالذي يحيط بالبكتيريا ويحميها. في نهاية ف�صل النمو ،وعندما تموت البقوليات ،تتحلل العقد ثم تطلق البكتيريا والمركبات المحتوية على النتروجين. •ما البقوليات؟ اكتب قائمة ب�أمثلة عن المحا�صيل الزراعية. •ما المجموعة الرئي�سة من الجزيئات الكبيرة التي تتكون من الحمو�ض الأمينية؟ •ما وظيفة الهيموغلوبين في ج�سم الإن�سان؟ قارنها بوظيفة ليغيموغلوبين. غالبا ما تكون العقد ملونة لوجود ليغيموغلوبين .بالتفكير في لون الهيموغلوبين ،ما تتو ّقع ان يكون لون • ً الليغيموغلوبين. •ماذا ي�ستفيد المزارعون من انطالق البكتيريا والمركبات المحتوية على النتروجين؟ •ما �أهمية البقوليات في الدورة الزراعية؟ تقريرا عن �أهمية البقوليات للمزارعين. اكتب ً تكون العقد َ�ص ِّمم تجربة ّ تكون العقد الجذرية لنبات بقولي .ماذا �ستحتاج؟ ما الذي يجب �أن ت�ستخدمه ل�ضمان ّ تو�ضح ّ الجذرية؟
المخلوقات الحية المتكافلة Alexis Rosenfeld/Science Photo Library
�أتاحت التطورات التكنولوجية الحديثة للعلماء ا�ستك�شاف ن�سبيا من المحيط الحيوي .فقد �أ�صبحوا مجاالت غير معروفة ً قادرين على درا�سة قاع البحر على عمق �أكبر من ذي قبل با�ستخدام َمركبات يتم التحكم فيها عن ُبعد غالبا على الميثان �أو الكبريتيد من تت�سرب ال�سوائل المحتوية ً أي�ضا في هذه الأعماق مخلوقات ال�شقوق في قاع البحر. وتوجد � ً َ أنواعا حية متخ�ص�صة ً جدا .وقد وجد العلماء على نحو خا�ص � ً من المحار تعي�ش معي�شة تكافلية مع البكتيريا. قدم المحار الع�ضلية في قاع البحر؛ حيث تمت�ص كبريتيد ت ّثبت ُ حمل كبريتيد تكونه البكتيريا هناُ . وي َ الهيدروجين الذي ّ الهيدروجين في دم المحار �إلى خيا�شيمه؛ حيث تعي�ش البكتيريا التكافلية .وت�ستخ ِدم هذه البكتيريا الطاقة المخزنة في روابط كبريتيد الهيدروجين وثاني �أك�سيد الكربون المذاب ل�صنع ال�سكر ،الذي يح�صل المحار بدوره على بع�ض منه. ُ التحكم فيها عن ُبعد ت�ستك�شف غوا�صة يتم ّ قاع البحر
اِبحث عن مزيد من عالقات تكافل ت�شترك فيها البكتيريا (على �سبيل المثال، النمل الأبي�ض ،والمن ،وحبار هاواي) .ابحث عن �أمثلة خا�صة غير عادية.
�أكوام النمل الأبي�ض في ا�ستراليا 29
الن�شاط التا�سع طاقة من الف�ضالت الحيوانية يوجد اهتمام كبير في �أنحاء كثيرة من العالم ب�إنتاج الطاقة من الف�ضالت الحيوانية على �شكل غاز الميثان؛ فقطيع تقريبا. البراز في كل يوم .يوجد في العالم اليوم بليون بقرة مكون من 30ر� ًأ�سا من الأبقار ينتج ط ًنا ً واحدا من ُ ً ّ و�سنويا؟ يوميا ً •ما مقدار الف�ضالت من هذه ً •لماذا لم تطمر الأر�ض تحت جبالِ الف�ضالت الحيواني ِة؟ حاليا؟ •ماذا َي ْح ُ دث لهذه الف�ضالت ً المتكون؟ •ماذا يحدث لغاز الميثان ّ •ما �أثر هذا الغاز في ظاهرة االحتبا�س الحراري؟ من �ضمن البلدان التي �أقامت مولدات تعمل بالغاز الحيوي هي المملكة المتحدة و�ألمانيا والهند.
م�صنع تجهيز غاز الميثان تخيل انك مخترع تهتم بم�صادر الطاقة البديلة المتجددة ،وترغب في ت�صميم محطة معالجة ال�ستخراج غاز الميثان من ّ الف�ضالت الحيوانية. •ابحث في المخلوقات الحية المختلفة التي تح ّلل الروث. •من معلوماتك عن عملية التحلل ،ما العوامل التي �ستحتاج لأخذها بنظر االعتبار؟ •كيف �ستح�صل على الف�ضالت الحيوانية لم�صنعك؟ •كيف �ستجمع غاز الميثان الناتج؟ •كيف يمكنك تحويل هذا الغاز �إلى كهرباء؟ م�صغرا لإثبات جدوى خططك. تجريبيا م�شروعا �صمم ً ً • ِّ ً وقدم ت�صميم لم�صنع تجهيز غاز الميثان. •�أنتج ّ قدم م�شروعك التجريبي والت�صميم الكامل كما لو كنت ِّ ماليا. داعمة جهات إلى � �ستقدمهما ً كيف يرتبط هذا العمل مع االحترار العالمي وحرق الوقود االحفوري؟
محطة غاز طبيعي 30
الن�شاط العا�شر البكتيريا -جيدة �أم �سيئة؟ تعلمت الب�شرية الإفادة من العديد من �أنواع البكتيريا بطريقة �إيجابية، ويوجد في البيئة �أعداد هائلة من البكتيريا المفيدة والنافعة. �ستخدم البكتيريا في ت�صنيع اللبن والجبن؟ • كيف ُت َ • ما الدور الذي تلعبه البكتيريا في �إعادة تدوير المواد الع�ضوية الميتة؟ • ما الدور الذي تلعبه في دورات المعادن؟ أمرا�ضا للإن�سان والحيوانات و�أن �سبب � ً ومع ذلكُ ،يمكن للبكتيريا � ً أي�ضا �أن ُت ِّ ُتت ِلف الأغذية و ُت ِ أ�ضرارا بالمحا�صيل الزراعية. لحق � ً A. Dowsett, Health Protection Agency/Science Photo Library
بكتيريا Mycobacterium tuberculosis
بكتيريا murium Salmonella typhi
بكتيريا Bacillus anthracis
•ما الأمرا�ض التي ت�سببها هذه البكتيريا؟ •وما �أعرا�ضها؟ •وكيف تنت�شر؟ •وكيف يمكن معالجتها؟ أنواعا مختلفة من البكتيريا التي ت�ؤثر في حياة الإن�سان بطرق متنوعة .ناق�ش ذلك مع َ در�ست في الأن�شطة ال�سابقة � ً �ض في المدر�سة. مل�صق �شكل على إليه � تتو�صلون ما م قد �سيئة؟". أم � جيدة "البكتيريا العنوان في وابحث زمالئك يع ْر ُ ِّ ُ
تح ّدى نف�سك هل يجب على �شركات الدواء بذل جهد �أكبر في اكت�شاف م�ضادات حيوية جديدة؟ و�إذا وجدت هذه الم�ضادات ،فكيف يجب �أن ُت�ستخدم؟
مراجعة الوحدة والت�أمل فيها •ما داللة وباء الإنفلونزا الإ�سبانية بين عامي 1918و1920م؟ وما عالقتها ب�إنفلونزا الطيور المعا�صرة؟ •هل تعتمد �سال�سل الغذاء جميعها على النباتات الخ�ضراء؟ •هل يمكن �أن توجد حياة على الأر�ض من غير البكتيريا؟ 31
الوحدة الرابعة الطالئعيات
28 32
16
حـول هـذه الوحـدة ّالتعل tinu sللوحدة iht tuمية ob A الأهداف
. •يعيد �إجراء �أبحاث العالم �إنغلمان في عملية البناء ال�ضوئي وي�ستك�شف ا�ستنتاجاته . ويف�سرهاpleurococcus •ي�ستك�شف بيانات عن توزيع طحلب الن�شاط الأول .أثيراته وانتقاله ومقاومته •يبحث sevit�cوتejالنوم bo gمر�ض ninraأ�سباب el tin� في Uالخاليا البكتيرية �أبعا ُد حول • snoisulcnoc sih .بها erolpإ�صابة xe dnل a اsمعدالت isehtnyso tohpبيانات otni hcل ra ّلeويح ser s،وتوزيعها ’nnamlegn،المالريا E etaerce�سبب r oT ي�ستك�شف • succocoruelp fo noitubirtsid e.أمرا�ض ht tuoلb اaمكافحة atad teفي rpreالطبيعية tni dna eالعالجات rolpxe oTأهمية • �
1 ytivitcA ssenkcis gnipeels fo lortnoc dna noissimsnart ,stceffe ,sesuac eht hcraeser oT • pu depparw llA
•�شرح
setar noitcefni tuoba atad esylana dna noitubirtsid sti ,airalam fo esuac eht erolpxe oT • ،أعمال �إنغلمان � �سي�ستك�شف الطالب.تركز هذه الوحدة على الطالئعيات وبالأخ�ص على الطحالب والأوليات المتطفلة • .esaesid gnitabطحلب moc nحول i seideثانوية mer larبيانات utan fo اeأي�ض cna� cويحللون t nialpxe� وoTاكت�شافاته ويح ّللون وي�ستنتجون، ويف�سرونهاpleurococcus ً fiingis eh،أهميتها ويت�أملون، �سيدر�س الطالب بعد ذلك ت�أثيرات الأوليات المتطفلة من خالل مر�ض النوم والمالريا.الظروف المنا�سبة لها krow eht erolpxe lliw uoY .aozotorp citisarap dna eagla no sisahpm e eht ل htاiw stsitorpفي noالطبيعية sesucof العالجات tinu sihT في �أهمية .أمرا�ض مقاومة
yradnoces terpretni dna esylana osla lliw uoY .ecnacfiingis rieht dna sgnidnfi sih esylana dna nnamlegnE fo citisarap fo stceffe eht yduts neht uoY .snoitidnoc derreferp sti snoisulcnoc ward ,succocoruelp tuoba atad ni seidemer larutan fo ecnacfiingis eht redisnoc dna airalam dna ssenkcis gnipeels fo txetnoc eht ni stsitorp .esaesid gnitabmoc
الطالئعيات
stsitorP
الن�شاط الأول
yrarbiL otohP ecneicS/uonnereP eiraM & ynasdiruN edualC
Claude Nuridsany & Marie Perennou/Science Photo Library
ytivوعملية itcA الطحالب ال�ضوئي1البناء sisehال�شبيهة tnysoالطالئعيات tohp dna على eagأمثلة lA � الطحالب وال�سبيروجيرا.بالنبات si ar،الخ�ضراء ygoripS .sالطحالب tsitorp ekلق�سم il-tnalpيتبع fo sالطحالب elpmaxe eمن ra eنوع aglASpirogyra على ,)eagخلية la neeكل rg( تحتوي atyhpor.طويلة olhC noخيوط isivid eفي ht fخالياه o rebmeبانتظام m a يت�صف hcaE .sا�ستخدم tnemalfi ،�شهيرة gnol ni tتجربة nemegفي nar.ال�شكل ra sti ybحلزونية desiretcخ�ضراء arahc بال�ستيدة .tsalporolhc larips a sniatnoc llec Theodor Engelmann عالم النبات الألماني ثيودور �إنغلمان rodoعملية ehT tsمركز inatobهي nam reG eht البال�ستيدات ,tnemirepxe sأن maf a لnال�سبيروجيرا I الخ�ضراء ّ u�oإثبات taht etartsnomed ot arygoripS desu nnamlegnE .البناء ال�ضوئي .sisehtnysotohp fo etis eht erew stsalporolhc
ال�سبيروجيرا – الحظ المظهر الحلزوني larips الخ�ضراء eht eton –للبال�ستيدات arygoripS stsalporolhc eht fo ecnaraeppa
تتجمع البكتيريا:مالحظة airetcabأقرب ehtل:اnالمناطق oitavresفي bo snoige.الخ�ضراء r eht ni eللبال�ستيدات talumucca
dn،اuمركب es nnaمm1881 1881 عام / HAفي 89إنغلمان 21 nI � ا�ستخدم ً opmoاc�ضوئي ً a pu اtمجهر ً S gninialetngoncE/ e,DdهـiAls1298 .retaw ni arygorip a htiw epocsorcim �إليهاmأ�ضاف على uiretc�وab.ماء elitoقطرة m ehفي t fo �سبيروجيرا sllec emos d eddتحتوي a eH و�شريحة ، Pseudomonas المتحركة البكتيريا sdeen ti( eborea etagilbo na si hcihw ,sanomoduesPبع�ض خاليا eht إلى kra� d(تحتاج eht nI .إجبارية )eripser �oهوائية t negyxبكتيريا o وهي .retaw eht ni elibommi erew airetcab الظالم .no tفي hgilالبكتيريا eht denruكانت t nehtوقد nna.)للتنف�س mlegnE الأك�سجين
ثم �أ�شعل �إنغلمان.غير قادرة على الحركة في الماء eht ni nigeb dluow ssecorp tahW • .ال�ضوء si thgil eht nehw sllec arygoripS
tsalporolhc eht tseraen
ينتج:اال�ستنتاج
negyxo :ُ noisulcnoc الأك�سجين بو�ساطة eht yb decudorp si eh.الخ�ضراء t si sihT .tالبال�ستيدات salporolhc sisehtحدوث nysotoموقع hp foوهي etis عملية
.البناء ال�ضوئي
33 33
thgil etihw
?no denrut
•ما العملية التي �ستبد�أ في خاليا ال�سبيروجيرا ?decudorp eb dluow ecnatsbus tahW • عند �إ�شعال ال�ضوء؟ �ستنتج؟ •ما eht no evah siht dluow tceffe taالتي hW المادة • ? s a n o m o d u e s P ؟Pseudomonas •ما ت�أثير هذا في بكتيريا
700
600
400
500
معدل تو�سع �إنغلمان في هذا العمل با�ستخدام مجهر ّ ّ يحتوي على من�شور؛ حيث �شطر ال�ضوء �إلى �ألوان الطيف ووجهها �إلى ال�شريحة المجهرية. المرئي المختلفة ّ تحر ُك باتجاه الم ْن َج ِذ ُب ً المخلوق الحي ُ هوائيا هو الذي َي ّ بعيدا عنهماِ . الح ِظ النتائج في أو � أك�سجين الهواء �أو ال ً الر�سم التو�ضيحي .كيف تف�سرها؟ ّ ابحث عن �إنغلمان و�إ�سهاماته في فهمنا لعملية البناء ال�ضو ِئ ّي .قد يمكنك م�شاهدة �شرائح مجهرية لل�سبيروجيرا، َ �صورا رقمية لها لإثراء عملك. التقط ً
الن�شاط الثاني الطحالب والبيئة جدا من الطحالب غير المتحركة التي تتبع �إلى ق�سم الطحالب الخ�ضراء. جن�سا �شائعا ً ً تمثل طحالب ً Pleurococcus غالبا على ويمكن ا�ستخدامها لتو�ضيح الظروف البيئية التي تف�ضلها هذه المخلوقات الحية ب�سيطة التركيب .وهي تعي�ش ً جذوع الأ�شجار.
طحالب Pleurococcusعلى �شجرة
طحالب Pleurococcusتحت المجهر
ثم قا�سوا كثافة طحالب أفقيا حول جذع �شجرة ينت�صب في تجربة على هذه الطحالب ،ربط العلماء ً ً خيطا � ً ُ عمودياّ ، أكوابا Pleurococcusالموجودة على ق�شرة ال�شجرة التي تتباعد بحدود �10سم عن بع�ضها وعلى امتداد الخيط .ثم َربطوا � ً ِ مقطوعا ليكون بمثابة �أخدود يمتد من ق�شرة بال�ستكيا بالخيط على م�سافات منتظمة ،وا�ستخدموا وعاء من البال�ستيك ً ً ال�شجرة �إلى داخل الأكواب.
34
بعد فترة من �سقوط الأمطارُ ،جمع ماء المطر المن�ساب الذي يحتوي على طحالب Pleurococcusمن الوعاء المقطوع. يو�ضح الجدول التالي البيانات الم�ستقاة من اال�ستق�صائين:
10
20
30
40
50
60
70
80
130 120 110 100 90
Pleurococcus
1
1
3
4
5
4
2
5
4
4
1
0
0
0
0
3
4
4
4
1
7
7
3
1
1
1
مو�ضحا: عبر عن هذه البيانات بر�سمين بيانيين بالأعمدة ً ّ تبعا لمكانها حول الجذع. •كثافة الطحالب ً تبعا للمكان حول الجذع •كمية المطر المن�ساب ً
كيف يمكنك تقدير كثافة الطحالب في الأماكن المختلفة حول الجذع؟ ماذا ت�ستنتج من الر�سمين البيانيين عن الظروف البيئية التي تف�ضلها طحالب Pleurococcus؟
الن�شاط الثالث مر�ض النوم من الأوليات المتطفلة المهمة تريبانو�سوما ( Trypanosoma gambienseالذي يتبع ل�شعبة ال�سوطيات �سبب "مر�ض النوم" للحيوانات والإن�سان. ) Zoomastigophoraوهو ُي ّ
Michael Abbey/Science Photo Library
A. Crump, TDR, World Heath Organisation/Science Photo Library
�شخ�ص يعاني من مر�ض النوم
التريبانو�سوما في الدم
ابحث عن �أعرا�ض مر�ض النوم وكيفية انت�شاره. أعرا�ضا للمر�ض ،وبدل ذلك ف�إنها ن�سبيا � ً يمكن للحيوانات الإفريقية الأ�صلية مثل الظباء التقاط الطفيل ،لكنها ال تظهر ً تعمل ب�صفتها م�ضيفة للطفيل. •كيف ت�ؤدي معي�شة الطفيل في الظباء �إلى �صعوبة ال�سيطرة على المر�ض؟ •لماذا ت�صعب تربية الحيوانات الأليفة كالما�شية في المناطق التي توجد فيها حيوانات برية؟ •ما ت�أثير هذا المر�ض في اقت�صاديات المنطقة؟ فكر في ال�سكان وحيواناتهم. مو�ضحا فيه �أعرا�ض مر�ض النوم وانت�شاره وت�أثيراته. تقريرا عن النتائج التي �سوف تتو�صل �إليها، اكتب ً ً
35
الن�شاط الرابع توزيع المالريا المالريا مر�ض ي�سببه المخلوق الأولي المتطفل بالزموديوم . Plasmodium ي�سبب البالزموديوم المر�ض والوفاة في العديد من �أنحاء العالم. وهو ينتقل في لعاب البعو�ضة عندما تلدغ الإن�سان لتتغذى على دمه ،فينقل المر�ض من �شخ�ص �إلى �آخر. Cecil H. Fox/Science Photo Library
تنت�شر المالريا بو�ساطة �أربعة �أنواع مختلفة من البالزموديوم (تتبع ل�شعبة �أبيكومبلك�سا .)Apicomplexa •ما �أ�سماء هذه الأنواع الأربعة؟ •هل ت�شترك هذه الأنواع جميعها في �أعرا�ض المر�ض ودورة الحياة؟ •�إذا وجدت اختالفات ،فما �سببها؟ •ما �أنواع البعو�ض الناقلة للطفيليات؟ •لماذا �أن �إناث البعو�ض فقط تنقل هذه المالريا؟
طفيليات البالزموديوم Plasmodium
تو�ضح خريطة منظمة ال�صحة العالمية التالية توزيع المالريا في �أنحاء العالم.
داخل خاليا الدم الحمراء
انت�شار المالريا في العالم، 1429هـ2008 /م
ما العوامل المرتبطة بهذا التوزيع؟ ف ِّكر في :المناخ ،و�سهولة العدوىَ ،وو�سائل النقل ،وعدد ال�سكان في مختلف المناطق. ناق�ش �أفكارك مع �أفراد مجموعتك ،واعر�ضها على �شكل مل�صق �أو على �شكل تقديمي لل�صف. 36
الن�شاط الخام�س تحليل بيانات عن المالريا يو�ضح الر�سم البياني التالي حاالت المالريا في منطقة �إقليم �شرق المتو�سط خالل الفترة 1427-1417هـ -1997/ 2006م. اململكة العربية ال�سعودية املغرب ُعمان �إيران �سوريا
0.01
0.8
عدد احلاالت لكل 1000ن�سمة (املغرب و�سوريا)
0.006
0.6
0.004
0.4
0.002
0.2
عدد احلاالت لكل 1000ن�سمة وعمان و�إيران) (اململكة العربية ال�سعودية ُ
0.008
1
0
0 2005 2006
2003 2004
2001 2002
2000
1997 1998 1999
جدا. للوهلة الأولى ،تبدو الأرقام منخف�ضة ً تقريبا. افتر�ض � ّأن �سكان المملكة العربية ال�سعودية على وجه التقريب 25مليون ن�سمة ً •ماذا كان معدل الإ�صابة بالمالريا في المملكة العربية ال�سعودية في عام1427هـ 2006 /م ،مقارنة بالعام 1420هـ1999/م؟ ِ حاالت المالريا؟ •ما الذي �سبب هذا التغير في عد ِد
الدول ذات العبء المرتفع ت�صنف منظمة ال�صحة العالمية بع�ض الدول با�سم دول "العبء المرتفع" لمكافحة الم�سجلة� ،أم المالريا .ما ر�أيك في هذا الم�صطلح؟ هل يعزى ذلك فقط �إلى عدد الحاالت ّ ب�سبب وجود عوامل �أخرى مهمة؟ ت�ضم الدول الأفريقية التي تو�صف ب�أنها ذات العبء المرتفع ك ًال من �إثيوبيا، وغانا ،ومالي ،والنيجرّ � .إن بيانات هذه الدول متاحة في تقرير المالريا العالمي لعام أرقاما عن عدد حاالت الإ�صابة 2008م .اُنظر �إلى هذا التقرير بتف�صيل �أكثر ،وحدد � ً بالمالريا ،والوفيات التي �أُبلغ عنها في دول من قارات مختلفة.
37
في �إثيوبيا كانت ذروة عدد حاالت المالريا في عام 1425هـ2004 /م؛ حيث و�صل �إلى 200حالة لكل �ألف من ال�سكان في الحاالت التي تم الإبالغ عنها.
الحياة بجوار نهر في �إثيوبيا •ما عدد الأ�شخا�ص الذين تمثلهم هذه الن�سبة؟ كرر ذلك مع الدول الأخرى التي اخترتها. الوفيات؟ •ما عدد ّ
•لماذا توجد ن�سب مرتفعة في بع�ض الدول ولي�س جميعها؟ •تتزايد حاالت الإ�صابة بمر�ض المالريا في بع�ض الدول بالرغم من محاوالت العالج ومكافحة الح�شرات .ما �أ�سباب ذلك؟
م�شكلة المالريا في �أفريقيا تقريبا بال�سيارة �إلى ال�شمال من العا�صمة لو�ساكا .تبدو القرية تظهر هذه ال�صورة قرية في زامبيا ،تقع على بعد �ساعتين ً جدا ،ومع ذلك يوجد ارتفاع في معدالت الإ�صابة بالمالريا في القرية. جافة ً
موجودا �أو �أن يح�صل هناك وال نراه في ال�صورة لكي ت�صبح المالريا م�شكلة؟ ما الذي يجب �أن يكون ً اكتب مقالة لمجلة الحائط في المدر�سة� ،أو لإحدى ال�صحف ت�صف فيها م�شكلة المالريا في �أفريقيا اليوم .ا�ستخدم ال�صور لإثراء مقالتك. 38
الن�شاط ال�ساد�س عالجات المالريا والمقاومة اكت�شاف الكينين في عام 1048هـ1638 /م �أ�صيبت كونت�س ت�شينكون ،Chinchonزوجة نائب الملك الإ�سباني في بيرو بوعكة �صحية عالجا كان ي�ستخدمه جربوا بمر�ض المالريا ،وقد ا�ست�شار زوجها ً َ طبيب البالط الذي اقترح وهو في حالة ي�أ�س� ،أن ُي ّ ال�سكان الأ�صليون في جبال الأنديز ،على نطاق وا�سع ،وهو لحاء �شجرة الكينا .quinquinaوقد ُ�شفيت هذه ال�سيدة وتكريما لل�سيدة�ُ ،س ِّمي جن�س هذه ال�شجرة با�سم ،Cinchonaوالمادة الفعالة فيها با�سم كينين بعد تناولها العالج. ً .quinineوقد �أخذت هذه ال�سيدة لحاء ال�شجرة �إلى �إ�سبانيا ،ومنذ ذلك الحين بد�أ ا�ستخدام الكينين في عالج حاالت المالريا في �أوروبا. ثم �أ�صبح للأ�سف ،وعلى مر ال�سنين �أ�صبحت �أنواع البالزموديوم الم�سببة للمالريا مقاومة ال�ستخدام الكينين .ومن َّ المركب �أقل فاعلية كعالج .ومنذ بداية الثمانينيات من القرن الما�ضي كان عقار كلوروكوين Chloroquineهو الأكثر أي�ضا .ومن �أحدث التطورات ا�ستخداما ،وعلى نطاق وا�سع .لكن التقارير �أخذت ت�شير �إلى مقاومة البالزموديوم لهذا العقار � ً ً في عالج المالريا ا�ستخدام العقار �أرتمي�سينين .artemisinin Scott Bauer/US Department of Agriculture/Science Photo Library
اكت�شاف عقار �أرتمي�سينين بد�أت ق�صة �أرتمي�سينين في ال�صين في �أواخر عام 1380هـ 1960 /م. بد�أت الحكومة ال�صينية في درا�سة النباتات الم�ستخدمة في الطب ال�صيني التقليدي بهدف �إيجاد عقار جديد م�ضاد للمالريا .وكانت ُع ْ�شبة Artemisia annuaواحدة من مئات الأنواع المذكورة في د�ستور الأدوية ال�صينية للنظر فيها .ووفقا لهذا الد�ستور ،ف� ّإن النبات برد في طبيعته وي�ستخدم لعالج حاالت "ارتفاع درجة حرارة الج�سم". ُم ِّ وقد �أورد التقرير الأول عن ا�ستخدام هذا النبات ،الذي ن�شر في عام 1004هـ 1596 /م ،فائدته في معالجة نوبات الحرارة والق�شعريرة المرتبطة بمر�ض الحمى المتقطعة. ووف ًقا لد�ساتير الأَ ْدو َِية القديمة ،تو�ضع حزمة واحدة من �أوراق النبات التي ُجمعت في الربيع �أو ال�صيف في الماء ال�ساخن ،و ُت�سحق بيد الهاون عرف الآن � ّأن المادة الفعالة �أرتمي�سينين تكون �أكثر تركي ًزا في الزيت. ال�ستخال�ص زيوتهاُ . وي َ
Artemisia annua
لم يالحظ العلماء ال�صينيون � ّأية ت�أثيرات مفيدة عندما كونوا م�ستخل�صات الماء ال�ساخن من هذا النبات ،لكن ّ الم�ستخل�صات الباردة �أظهرت فعالية م�شجعة .ولم يم�ض ويحلل. وقت طويل قبل �أن ُيعزل �أرتمي�سينين ُ
عقاقير �صينية تقليدية
39
وعندما اختبر الم�ستخل�ص على �أفراد الجي�ش ال�صيني الم�صابين بالمالريا� ،أظهر نتائج ممتازة في المر�ضى جميعهم تماما في معالجة المالريا ً تقريبا .ولم تظهر � ّأية �آثار جانبية وا�ضحة .والأهم من ذلك� ،أن �أرتمي�سينين كان فعا ًال ً المقاومة للكلوروكوين. •ما م�صادر العقارين؟ وكيف اكت�شفا؟ •لماذا اتجه العلماء �إلى العقاقير التقليدية في بحثهم عن �أدوية جديدة؟ •ما الأدلة على فعالية هذه العقاقير؟ •اذكر �أدوية �أخرى تم تطويرها من عالجات تقليدية؟ مقاوما للعقاقير �أحيا ًنا؟ •لماذا ي�صبح البالزموديوم Plasmodium ً
ن�سبيا ،مثل الغابات المطرية في المواَطن �أو البيئات النباتية الطبيعية غير المعروفة ً •ما �أهمية المحافظة على َ أمرا�ض كالمالريا؟ مكافحة � ٍ
البحث عن عقاقير جديدة لقد تم تطوير كينين و�أرتمي�سينين من مواد طبيعية ،لكن �شركات الأدوية تنفق اليوم مبالغ طائلة في البحث عن عقاقير جديدة .يجادل بع�ض النا�س في �أنه ال ُيبذل جهد ٍ كاف لمكافحة �أمرا�ض مثل المالريا والتي ت�ؤثر ب�صورة رئي�سة في الدول الفقيرة ،في حين تنفق �أموال �أكثر لتطوير �أدوية لمعالجة �أمرا�ض الدول الغنية. •هل َيجِ ُب �إجراء الأبحاث في مجال العقاقير الجديدة من ِقبل �شركات القطاع الخا�ص� ،أم من خالل تمويل الم�ؤ�س�سات الحكومية لهذه الأبحاث؟ يمر بها العقار الجديد قبل �أن ي�صبح �آم ًنا كدواء للنا�س؟ •ما المراحل التي يجب �أن ّ
تتردد �شركات الأدوية في �إنفاق �أموال كثيرة لتطوير عقاقير م�ضادة للمالريا؟ •لماذا ّ عالجا �أف�ضل للمالريا؟ •هل �سيكون اللقاح ً
•لماذا ال توجد لقاحات �ضد البالزموديوم؟
40
تح ّدى نف�سك اعتمادا على تنوعها الحيوي واحتمالية اكت�شاف عالجات طبيعية في كون ق�ضية لحماية الغابات اال�ستوائية المطيرة ً ّ الم�ستقبل.
مراجعة الوحدة والت�أمل فيها �سببها الأوليات ،وما ت�أثيراتها؟ •ما بع�ض الأمرا�ض الأخرى التي ُت ّ •لو كان مر�ض النوم والمالريا �شائعين في �أوروبا و�أميركا ال�شمالية ،فكيف يحتمل �أن تكون �أ�ساليب المعالجة �أف�ضل؟ الجن�سيا ،فكيف �سيكون تطورها؟ •لو كانت الطالئعيات تتكاثر ً •�أي بيانات �أكثر فائدة في مقاومة المر�ض؟ وما �أهميتها؟
41
الوحدة الخام�سة النباتات
38 42 5
حـول هـذه الوحـدة
الأهداف التعلّمية للوحدة
تفهم الدور الحيوي للنباتات في الحفاظ على غالف جوي م�ستقر. • ّ يقدر الم�شكالت التي يواجهها المجتمع المعا�صر؛ فيما يتعلق ب�إنتاج المحا�صيل. • ّ يتعرف كيف ي�ستخدم الإن�سان النباتات في �صنع الثياب. • ّ يتعرف كيف تدافع النباتات عن نف�سها �ضد االفترا�س ،وكيف ي�ستفيد الطب الحديث من ذلك. • ّ •يعرف كيف �أ�سهمت منتجات النباتات في التجارة على مر التاريخ.
النباتات
الن�شاط الأول النباتات كمزود للأك�سجين تحول النباتات قد تكون عملية البناء ال�ضوئي في النباتات العملية الأهم على كوكب الأر�ض .فمن خالل البناء ال�ضوئيّ ، المركبات غير الع�ضوية الب�سيطة وثاني �أك�سيد الكربون والماء �إلى مركب ع�ضوي وهو الجلوكوز ،مطلقة الأك�سجين كناتج تزود هذه العملية الإن�سان والحيوانات بالغذاء والأك�سجين ال�ضروريين للحياة. ثانوي .وبذلك ّ
ماذا �سيحدث دون وجود عملية البناء ال�ضوئي؟ فكر في الأ�سئلة التالية: •�إلى متى تعتقد �أننا �سنظل �أحياء �إذا توقفت النباتات فج�أة عن القيام بعملية البناء ال�ضوئي؟ •كيف ح�سبت ذلك؟ وما المتغيرات التي �ستحتاج �إليها في ح�ساباتك؟ •هل �ستختفي �أ�شكال الحياة كافة؟ •و�أيها �سيبقى على الأغلب ،ولماذا؟
43
تقريبا� .إذا علمت �أن نبتة اح�سب ا�ستهالكك اليومي من الأك�سجين ،بافترا�ض �أنك ت�أخذ مع كل �شهيق � 500سم 3من الهواء ً تقريبا خالل دقيقة واحدة ،عند تعر�ضها �إلى م�صدر �ضوئي "كابومبا" المائية طولها � 10سم ،تنتج � 1سم 3من الأك�سجين ً قوي ،فكم نبتة كابومبا تحتاج �إليها لتوفير حاجتك اليومية من الأك�سجين؟
ا�ستيطان القمر
يمكنك القراءة حول مركز المحيط الحيوي 2على الموقع الإلكتروني )www.b2science.org/index.html( :وم�شاهدة ت�سجيالت بالفيديو عن الحياة فيه على مدى �سنتين .فما الم�شكالت التي تعتقد �أنها قد تبرز في �أثناء فترة العزلة الطويلة داخل المبنى؟ يهتم العلماء خا�صة بفكرة بناء محطة ف�ضائية على �سطح القمر. فما فائدة ذلك للإن�سان؟ وما المزايا المحتملة لل�سفر في الف�ضاء بين الأر�ض والقمر؟
Claude Nuridsany & Marie Perennou/Science Photo Library
قبل � 20سنة فقط� ،أُقيم في والية �أريزونا الأميركية مركز بحث �أُطلق عليه ا�سم المحيط الحيوي ،)Biosphere 2( 2كانت مهمته الرئي�سة تطوير التكنولوجيا ال�ضرورية لإقامة محطة ذاتيا .وفي الفترة بين �سنتي 1411هـ1991 /م ف�ضائية مكتفية ً و1414هـ1994 /مُ ،و�ضع متطوعون داخل مبنى زجاجي مغلق لتعرف مدى قدرتهم على البقاء. لمدة �سنتينّ ،
�شهيرا يمثل المحيط الحيوي 2اليوم ً مركزا ً لل�سياح ومركز �أبحاث بم�ستوى متقدم.
َي ّعد من �أولى الم�شكالت على القمر عدم توفر الأك�سجين ال�ضروري للتنف�س. •كيف ترتبط الأبحاث في المحيط الحيوي 2بهذه الم�شكلة؟ •ما ن�سبة الأك�سجين في هواء ال�شهيق مقارنة بهواء الزفير؟ بناء �شبي ًها �صمم نظاما لإنتاج الأك�سجين على القمر .وافتر�ض �أن ً ً ّ رواد الف�ضاء .تتم ّثل مهمتك بالمحيط الحيوي 2قد ُبني ليعي�ش فيه ّ في تطوير نظام لإنتاج الأك�سجين ب�شكل ثابت .وقد يفيدك النموذج الذي ا�ستخدم في www.bioquest.orgفي ذلك .و�ستحتاج أي�ضا �إلى التفكير في م�صدر �آخر لثاني �أك�سيد الكربون حتى � ً ت�ستطيع النباتات القيام بعملية البناء ال�ضوئي .وهل يكفي هواء زفير رواد الف�ضاء في هذا البناء لتوفير مقادير كافية من ثاني �أك�سيد الكربون للنباتات؟ يبحث العلماء في بالد بيرو ،عن �أحد �أ�صناف بطاطا الأنديز رواد الف�ضاء في �أثناء رحالتهم التخاذه م�صدرا محتم ًال لغذاء ّ ً الف�ضائية .فهو يت�صف بارتفاع ن�سبة الفيتامينات فيه و�سهولة زراعته .ف�أي �أنواع �أخرى من النباتات ي�سهل تنميتها في محطة مهما؟ ف�ضائية توفر م�صدرا غذائ ًيا ً ً
44
الن�شاط الثاني النباتات كغذاء في العالم المعا�صر ،يمكن تناول �أنواع طعام من مختلف �أنحاء العالم .لكن في القرون الما�ضية ،كان معظم الطعام يتوفر في �أماكن قريبة من مناطق بيعه وتناوله -وخا�صة الطعام الطازج ،والذي كان يبد�أ في التحلل لو احتفظ به لفترة طويلة .ونتيجة لذلك ،كان النا�س يتناولون الفاكهة والخ�ضراوات في موا�سمها. وكانت الب�ضائع القيمة للغاية فقط تنقل لم�سافات طويلة -و�أ�شهر مثال على ذلك خطوط التجارة البرية للتوابل .فلماذا تعتقد �أن التوابل والملح كانا مو�ضع تقدير كبير؟ معظم التوابل اليوم �أرخ�ص بكثير مما كانت عليه في الما�ضي ،على الرغم من �أن الملح كان ذات يوم ذا قيمة عالية ن�سبيا؟ �إن كان الأمر كذلك ،فلماذا؟ كالذهب؟ هل ال يزال يوجد توابل مرتفعة الثمن ً
ات�سع انت�شار تجارة الغذاء مع تح�سن و�سائل المو�صالت .واليوم يمكن للنا�س في العديد من البلدان الغنية �شراء �أغذية لم تكن متوفرة لهم في الما�ضي؛ ب�سبب انتهاء مو�سمها �أو لعدم زراعتها في بلدانهم .وينقل الغذاء اليوم بف�ضل الطائرات المبردة وال�سفن �إلى جميع �أنحاء العالم. وال�شاحنات ّ غير �أن هناك ثم ًنا تدفعه البيئة مقابل ذلك .فكل نوع من �أنواع الموا�صالت يحتاج �إلى وقود (الوقود الأحفوري عادة)، �ضررا بال ًغا للبيئة. كما �أن ّ الملوثات الناتجة عن بع�ض �أنواع البرادات تلحق ً
45
الكلفة البيئية لنقل الغذاء اجمع بع�ض مل�صقات الأغذية ،مما يوجد عادة على �أغلفة عبوات الطعام. وكون جدو ًال ب�أعمدة تحمل العناوين "ا�سم الغذاء"" ،بلد المن�ش�أ"" ،الم�سافة المقطوعة بالكيلومترات" و"نقاط ال�ضرر" ّ ( 100كلم= نقطة واحدة). وقدر الم�سافة التي قطعها حتى ي�صل �إلى المملكة العربية ال�سعودية، وحدد على خريطة العالم ،من�ش�أ الغذاء لكل مل�صقّ ، ّ جراء ذلك. البيئية الكلفة عن فكرة ال�ضرر" "نقاط عمود ويعطيك الجدول. ملء في نتائجك ا م�ستخدم ً ّ ف�أي الأغذية �ألحقت �أق�صى درجة من ال�ضرر بالبيئة؟
اجمع معلومات عن الكلفة البيئية الن�سبية لنقل الغذاء عبر البحر والجو.
ف�ساد الأغذية مكوناتها وقيمتها الغذائية حتى يمكن نقلها �آالف هل ت�ؤثر المعالجات والعمليات التي تخ�ضع لها الأغذية في ّ الكيلومترات؟ ولماذا؟ ليتحمل ي�ستغرق نقل الغذاء عبر البحر وق ًتا طوي ًال .لذا ُيقطف العديد من �أنواع الفاكهة ،كالموز مث ًال ،قبل موعد ن�ضجه، ّ الرحلة البحرية الطويلة .فكيف ي�ؤثر هذا الإجراء في نكهة الفاكهة عند و�صولها �إلى وجهتها؟ �صمم بح ًثا لمعرفة �إذا كان مذاق الطعام �سي�صبح �أف�ضل �أو �أ�سو�أ �أو �سيظل كما هو عند نقله م�سافات طويلة. ّ
ا�ستك�شاف المزايا والعيوب م�ستندا في ابحث في مزايا وعيوب تناول الأغذية في غير مو�سمها على مدى العام. ً تقديم معلوماتك �إلى دليل ،ال مجرد ر�أي فح�سب .ويمكنك الح�صول على معلومات عن الزراعة و�إنتاج الغذاء في الدول المختلفة من الموقع الإلكتروني لمنظمة الأغذية والزراعة الدولية.)http://faostat.fao.org( : •كيف ت�ساعد �أ�سواق المحا�صيل المزارعين في الدول النامية؟ •كيف ت�ؤثر �أ�سواق المحا�صيل العالمية ب�صورة �سلبية على مزارعي الدول النامية؟ •هل نحتاج ح ًقا �إلى توفير �أغذية قد انتهى مو�سمها على مدار العام؟ اعر�ض حالة تدعم نقل الغذاء العالمي �أو تعار�ضه .يمكنك مناق�شة المو�ضوع في مجموعات� ،أو ا�ستماعك وزمال�ؤك �إلى بع�ضا. �آراء بع�ضكم ً 46
الن�شاط الثالث النباتات ك�ألياف توفر العديد من �أنواع النباتات مواد ل�صنع �ألياف للأقم�شة .وبع�ض المواد ناعمة ومالئمة للثياب كالقطن والكتان (حتى المواد الم�أخوذة من الموز والأنانا�س يمكن ن�سجها لتتحول �إلى �ألياف للثياب) .وبع�ضها الآخر خ�شن ومالئم �أكثر ل�صنع الحبال والأ�شرعة ،مثل �ألياف نباتات ال�سيزال ،وجوز الهند .حتى الألياف "عالية التقنية" كالليكرا ف�إنها ُت�شتق من ُل ّب الخ�شب. والقطن هو �أهم المحا�صيل في هذا المجال ،حيث �إنه م�صدر ن�صف �ألياف تقريبا الم�ستخدمة في �صنع المالب�س ،ومنتجات الأقم�شة الأخرى. العالم ً تحتوي النباتات كافة على ال�سليلوز في جدران خالياها .فما الخ�صائ�ص مالئما ل�صنع الألياف .وما تركيبه؟ التي يتمتع بها ال�سليلوز ،وتجعله ً ما تركيب ال�سليلوز؟
كرة قطن
ا�ستك�شاف قوة الألياف �صمم تجربة الختبار قوة �ألياف القطن وال�صوف ومجموعة من الألياف ّ ال�صناعية. تكون �ألياف القنب �أقوى وهي مب ّللة مقارنة بقوتها وهي جافة .فهل ينطبق هذا الأمر على القطن والألياف الأخرى؟ اعر�ض نتائجك في تقرير بعنوان" :قوة الألياف".
الألياف والعلوم الجنائية م�ستخدما ابحث في تحليل الألياف – كفرع من عمل ال�شرطة الجنائي- ً الإنترنت .وا�ستخدم المجهر ال�ضوئي المركب لدرا�سة تركيب �ألياف مختلفة من الإن�سان والحيوانات ،والنباتات. محددة �أثبت فيها تحليل الألياف كون مل�ص ًقا ي�صف ب�إيجاز ق�ضية جنائية ّ ثم ِّ �أهميته. باحث جنائي يح�صل على عينات من قمي�ص لتحليلها
47
الن�شاط الرابع النباتات تدافع عن نف�سها ُحكم على الفيل�سوف �سقراط في عهد الإغريق بالموت ،ب�سبب �آرائه المتطرفة �ضد الدولة ،ب�أن ي�شرب فنجا ًنا من �شراب نبات ال�شوكران .وبعد فترة ق�صيرة من بدء مفعول ال�سم فقد ال�شعور ب�ساقيه وانت�شر ال�شعور بالخدر في �أنحاء ج�سمه .ثم حدثت الوفاة عندما توقف قلبه عن النب�ض.
البحث في النباتات ال�سامة ال�شوكران؟ وكيف ي�ؤثر في الج�سم؟ وهل يوجد له ترياق؟ ما م�صدر َّ �إن العديد من ال�سموم التي تنتجها النباتات نواتج ثانوية لعمليات الأي�ض .فماذا يعني الم�صطلح؟ النباتات التالية جميعها �سامة:
أقونيطن) ( Aconitum napellusالبي�ش �أو ال ُ ( Antiaris toxicariaالأوبا�س) ( Datura stramoniumالداتورا) ( Digital purpureaالديجيتالي�س �أو الك�شاتبين) ( Nerium oleanderالدفلى) ( Ricinus communisالخروع) ( Strychnos nux-vomicaجوز القيء �أو الرقع) ( Physostigma venenosumالفيزو�ستيفمين او لوبيه كالبار)
الديجيتالي�س Digital is purpurea والدفلى Nerium oleander
ابحث في �شكل هذه النباتات وم�صدرها وال�سموم التي تحتوي عليها. اكت�شف كيف ا�ستخدمها النا�س على مر التاريخ. ت�شتمل كل من هذه النباتات على �أجزاء �شديدة ال�سمية للإن�سان والحيوانات ،لكن بع�ضها عوائل للمخلوقات �آكلة الت�سمم؟ كالعث .فكيف تتفادى هذه المخلوقات الح�شرات ّ ّ �إن كان با�ستطاعة هذه النباتات محاربة االفترا�س ،فلماذا ال تت�سم باالنت�شار؟ عالجيا .اكت�شف �أي النباتات �أعاله كيميائيا �أو تعديله ،فقد يمكن الإفادة منه و�إن كان بالإمكان تخفيف العن�صر الفاعل ً ً قديما �أو اليوم في الدواء. قد ا�ستخدم ً
48
ما الطرق الأخرى التي تدافع بها النباتات عن نف�سها؟ طورت العديد من النباتات على مر الع�صور ا�ستراتيجيات لحماية نف�سها .فما الآليات التي ت�ستخدمها النباتات التالية؟ ّ Euphorbia fractiflexa Toxicodendron radicans Urtica dioica
تنتمي نباتات � Toxicodendronإلى ف�صيلة ال�سماقيات .وكذلك ،Curatellifolium Anacardiumو ،Mangifera indicaفهي �أع�ضاء في الف�صيلة نف�سها .فما �أهمية هذين النباتين للإن�سان؟ وما الخا�صية التي ي�شتركان فيها مع Toxicodendron؟ اكتب مقالة بعنوان "النباتات تدافع عن نف�سها" م�ستعي ًنا بما عرفته من معلومات في هذا الن�شاط.
Urtica dioica
الن�شاط الخام�س النباتات كنكهات ومواد حافظة تقريبا من الأع�شاب والتوابل كل عام .وقبل مئات ال�سنين ،كان ي�ستهلك ال�شخ�ص العادي في الدول المتقدمة اليوم 1كجم ً العديد من التوابل الموجودة اليوم نادرة �أو باهظة الثمن وال ي�ستطيع عامة النا�س �شراءها. وعلى الرغم من ذلك ،يعود ا�ستخدام التوابل �إلى �آالف ال�سنين .ففي الديانات القديمة ،كان النا�س يحرقون الأخ�شاب العطرية والراتنجية كالبخور مث ًال .وفي م�صر القديمة ،كان �أفراد العائلة المالكة بعد موتهم ُيحفظون كموميات ب�إزالة �أع�ضائهم الداخلية ،وو�ضع مواد كال�صمغ الراتنجي في تجويف الج�سم .وال تزال ممار�سة حرق البخور ومواد النباتات العطرية الأخرى ُت�ستخدم ب�شكل وا�سع في العديد من الح�ضارات ،ومن �ضمنها المملكة العربية ال�سعودية.
التوابل في الما�ضي والحا�ضر يمكن الح�صول على البخور من م�صادر عدة منها �شجرة Boswellia sacraونبات .Commiphora abyssinicaفما الإ�سمان ال�شائعان لهذين النباتين؟ وما الأجزاء الم�ستخدمة منهما في �صنع البخور؟
49
ما الأهمية التاريخية لهذه النباتات في الح�ضارة ال�سعودية؟ ربما يكون �أول م�شروع لجمع النباتات ،ذلك الذي �أطلقته الملكة تقريبا� .إذ �أر�سلت حملة الم�صرية حت�شب�سوت قبل � 3500سنة ً ا�ستك�شافية �إلى �ساحل �إفريقيا ال�شرقي امتدت حتى المحيط الهندي. وكان من �ضمن الأ�شياء التي عادت بها الحملة �شجرة Boswellia ،sacraوقد ُزرعت 31عينة منها على امتداد منطقة �أعالي النيل في م�صر. •ا�ستك�شف الموطن الأ�صلي ل�شجرة جوزة الطيب ،وكب�ش القرنفل، والقرفة والهيل.
Commiphora abyssinica
•�أي �أجزاء تلك النباتات ُتح�صد و ُتتخذ كتوابل؟ •كيف ُت�ستخدم اليوم؟ عموما لحفظ الطعام قبل معرفة التبريد .وقد وجد منذ ذلك الحين �أن للكثير منها كانت التوابل والأع�شاب ت�ستخدم ً خ�صائ�ص م�ضادة للبكتيريا �أو الفطريات.
الخ�صائ�ص الم�ضادة للبكتيريا والفطريات اكت�شف العالم �ألك�سندر فلمنغ �أول م�ضاد حيوي – البن�سلين -حين �أف�سدت الفطريات ا�ستنبات بكتيري في بيئة �آجار. وا�ستنتج فلمنغ من مالحظته عدم نمو البكتيريا بوجود الفطر� .أي �أن للفطريات خ�صائ�ص م�ضادة للبكتيريا. �صمم تجربة الختبار ما �إذا كان للأع�شاب وللتوابل خ�صائ�ص م�ضادة للبكتيريا �أو للفطريات .ونفذ ا�ستق�صاءك ّ تقريرا عن نتائجك اكتب ثم رقمية، ا �صور ا م�ستخدم النتائج ن ودو والتوابل. أع�شاب ل ا من متنوعة مجموعة با�ستخدام ً ِّ ً ً مقترحا تغييرات يمكنك القيام بها لتح�سين عملك. ً
المر ّكبات المتطايرة ُ
وغالبا ما تكون ُتربينية. تعمل المواد الكيميائية عمل المواد الحافظة في العديد من النباتات ،وهي مركبات متطايرة ً فما التركيب الكيميائي للتربينات؟ توجد هذه المركبات في زوائد خيطية trichomesعلى �أوراق النباتات و�سيقانها .وت�ستخدم الزوائد الحادة منها في الدفاع عن النبات �ضد االفترا�س ،على حين يحتوي غيرها على زيوت متطايرة .ف�إذا ع�صرت �أوراق ثمرة الطماطم مث ًال �أو �ساقها ،تنفجر الزوائد وتنطلق منها الزيوت المتطايرة. عددا من الأوراق المختلفة ،خا�صة تلك التي تت�صف بروائح اجمع ً مميزة .وادر�س الزوائد الخيطية با�ستخدام مجهر �ضوئي مركب، �صورا رقمية لها. والتقط ً •هل تبدو مت�شابهة؟ �أم �أن لها تراكيب متنوعة؟ •ما وظيفة الزيوت المتطايرة؟ •كيف تقدم دلي ًال على �أفكارك؟ اعر�ض �صورك على مل�صق و�صف �أهمية الزوائد الخيطية في كل حالة. 50
زوائد خيطية في الطماطم.
تح ّدى نف�سك در�ست في هذه الوحدة بع�ض الطرق المهمة التي ي�ستخدم فيها الإن�سان النباتات ويعتمد عليها .وعلى �أية حال ،ف�إن تنوع النباتات يتراجع با�ستمرار مع تدمير الغابات المطرية ،ب�سبب قطع �أ�شجارها وتوفير الأر�ض للما�شية. م�ستخدما البيانات التي بحثت فيها في هذه الوحدة. �صمم حالة للحفاظ على التنوع الحيوي ً ّ
مراجعة الوحدة والت�أمل فيها •ف ّكر فيما يلي ،حال �إكمال درا�سة هذه الوحدة: •ما محددات البحث في ا�ستيطان القمر التي واجهت م�شروع المحيط الحيوي 2؟ •ما الطريقة الأقل كلفة لنقل الغذاء؟ •ما المحددات التي �أعاقت �أي ا�ستق�صاءات �أجريتها؟ �ساما �أم ال؟ •كيف �ستختبر �إذا كان نبات غير معروف ً •ما عالقة عملك التجريبي با�ستخدام الأع�شاب والتوابل في الطب؟ •ع ّلق على العبارة" :يمكن للنباتات �أن تعي�ش دون الإن�سان ،لكن ال يمكن للإن�سان �أن يحيا دون النباتات".
51
الوحدة ال�ساد�سة ق�ضايا بيئية
48 52 15
حـول هـذه الوحـدة ُت�سلِّط هذه الوحدة ال�ضوء على البيئة. غالبا ما يتعار�ض الن�شاط الإن�ساني مع الطبيعة ،غير �أنه ينبغي �أن يتفوق مجمل النتائج الإيجابية لما نقوم به ً عك�سيا على الإن�سان وغالبا ف�إن الأعمال التي يقوم بها بع�ض الأ�شخا�ص في دولة ما ،ت�ؤثر على الجوانب ال�سلبية. ً ً والحيوانات والنباتات في دول �أخرى .فعلى �سبيل المثال ،ال ي�ؤثر قطع الغابات المطرية على ال�سكان المحليين فقط ،بل تغير المناخ -وهذه ق�ضية لها �أبعاد عالمية. ربما ي�ساهم � ً أي�ضا في ّ تقدم هذه الوحدة ثالثة اقتراحات لم�شاريع يمكنك التفكير في تنفيذها، مو�ضوعا للدرا�سة على المدى الطويل: واتخاذها ً •ت�أثير المطر الحم�ضي في المحا�صيل. •مكانة حدائق الحيوان في عالمنا المعا�صر. •تدوير النفايات الع�ضوية. واحدا فقط من هذه الم�شاريع الثالثة. ويتعين عليك �أن تختار ً حقيقيا .لذا توا�صل مع �أ�شخا�ص �آخرين في م�ؤ�س�سات عالما ً تهدف هذه الوحدة �إلى �أن تتعلم حل الم�شكلة بو�صفك ً �أكاديمية �أو حكومية محلية �أو وطنية �أو �صناعية؛ يمكنهم م�ساعدتك على تطوير م�شروعك .واغتنم الفر�ص المتاحة لن�شر ما تتو�صل �إليه والح�صول على مردود ر�أي الآخرين عنه. دون تفا�صيل عملك، يحتفظ العلماء عادة ب�سجل يوميات �شبيه بالمفكرة اليومية ،يت�ضمن تفا�صيل عما يعملونه .لذا ّ واحتفظ بها في ملف للم�شروع (�إلكتروني �أو على ورقة �أو مزيج من االثنين) .على �أن يحتوي هذا الملف على: •مفكرة بالأن�شطة المتعلقة بالم�شروع كافة. •مجاالت البحث قيد الدرا�سة. •مراحل تطور العمل التطبيقي. •التعديالت التي �أجريتها في �ضوء خبرتك. •تقريرك وعر�ضك التقديمي النهائيين.
53
ق�ضايا بيئية
الم�شروع الأول ت�أثير المطر الحم�ضي في المحا�صيل الملوثات ،ومنها يواجه المزارعون في العديد من الدول تهديد التلوث .فالم�صانع والمجمعات ال�صناعية تطلق العديد من ّ منتجا حم�ض الكبريتيك .ويخ�شى المزارعون والم�سئولون عن غاز ثاني �أك�سيد الكبريت ،الذي يتحلل في مياه الأمطار ً حماية الغابات �أن ت�صبح التربة حم�ضية مع هطول الأمطار ،مما �سي�ؤثر في المحا�صيل والأ�شجار.
� ّأدى الدخان المنبعث من هذه المداخن �إلى تكوين المطر الحم�ضي و� َّأثر في نمو الأ�شجار. و�ضح الت�أثيرات من خالل اختبارات تتمثل مهمتك في تق�صي ت�أثير المطر الحم�ضي في النباتات وكتابة تقرير حول ذلكّ . م�ستخدما �آلة ت�صوير رقمية .وا�ستخدم النباتات التي تنبت وتنمو ب�سرعة ليمكنك الح�صول على و�سجل النتائج علميةِّ ، ً بيانات �أكثر .كيف يمكنك محاكاة المطر الحم�ضي؟ وكيف �ستقي�س ت�أثيراته في البيئة؟ قد يكون من المفيد زيارة المواقع الإلكترونية لأق�سام علم النبات في الجامعات والم�ؤ�س�سات ذات الخبرة في هذا المجال. ماذا يمكن لمزارع �أن يفعل ليتحا�شى �أي �ضرر ناجم؟ وكيف يمكنك تو�ضيح ذلك عن طريق المزيد من االختبارات العلمية؟ بناء على نتائجك يمكن �أن يفيد المزارعين والم�شرفين على الحدائق والغابات. اكتب تقريرا ً ً
54
الم�شروع الثاني مكانة حدائق الحيوان في عالمنا المعا�صر وجدت حدائق الحيوان منذ �أكثر من � 2000سنة ،منذ احتفظ حكام م�صر بالحيوانات. وكانت حدائق الحيوان ،حتى وقت قريب مكا ًنا للمتعة العامة، حيث ُي�صطحب �إليها الأطفال في �أثناء فترات العطلة المدر�سية. �إال �أن بع�ض حدائق الحيوان اليوم تطبق برامج تكثير لإنقاذ الأنواع المهددة باالنقرا�ض ،ولإعادة توطين تلك الحيوانات كثيرا من في مواطنها الطبيعية .ويك ّلف هذا النوع من البرامج ً تحمل هذه الأعباء؟ ولماذا ال ندع الأموال .فهل ينبغي علينا ّ تلك الحيوانات تنقر�ض؟ تتم ّثل مهمتك في تق�صي مو�ضوع احتجاز الحيوانات .فعلى �سبيل المثال: عمرا �أطول من مثيالتها •هل تعي�ش الحيوانات في الأ�سر ً في الطبيعية؟ •هل يختلف �سلوكها عن مثيالتها في الطبيعة؟ •هل توجد في المملكة العربية ال�سعودية برامج تكثير المهددة باالنقرا�ض؟ لأنواع الحيوانات ّ
هل يجب علينا االحتفاظ بالحيوانات في الأ�سر؟
حاول �أن تجد حقائق علمية م�ؤكدة عن الحيوانات في الأ�سر؛ بد ًال من تقديمها على �أنها مجرد ر�أي .وللح�صول على معلومات مفيدة عن المحمية الوطنية الأولى في المملكة العربية ال�سعودية ،ارجع �إلى الموقع الإلكتروني: www.arabianwildlife.com /archive/vol2.2/resrv.htm
م�ستخدما مهارات تقنية المعلومات واالت�صاالت لتقديم تقريرا عن مكانة حدائق الحيوان في عالمنا المعا�صر، اكتب ً ً عر�ض تو�ضيحي عن المو�ضوع.
55
الم�شروع الثالث �إعادة تدوير النفايات عند �إر�سال النفايات الع�ضوية �إلى مكب النفايات ،تدفن تحت طبقات من النفايات الأخرى .وفي �ضوء توفر القليل من الأك�سجين ،تتحلل النفايات منتجة غاز الميثان؛ وقد ينفجر هذا الغاز المحتجز م�ش ّك ًال خطورة على المكان. �سنويا� -أي ما يعادل 1.4كجم لكل وفي الوقت الحالي تنتج المملكة العربية ال�سعودية 16مليون طن من النفايات ً �شخ�ص كل يوم ،جزء منها نفايات ع�ضوية. تتمثل مهمتك في ا�ستك�شاف ما يحدث للنفايات الع�ضوية عند تحللها. ا�ستك�شف مقدار النفايات الع�ضوية التي ُتطرح من مدر�ستك ومنزلك .وهل لل�سلطات المحلية في بلدك �آلية للتعامل مع الميثان في النفايات المتحللة في مواقع جمع النفايات؟
غطاء �رشيط
م�ستخدما قارورة �صمم "عمود �سماد" ً ال�ستق�صاء تح ّلل النفايات الع�ضويةّ ، بال�ستيكية �سعتها لتران ،و ت�أكد من وجود ما يكفي من الفتحات في جوانب العمود لدخول الهواء.
فتحات تهوية
أنواعا مختلفة من المواد الع�ضوية القابلة للتحلل في العمود ،وراقب �ضع � ً التغيرات التي تحدث. ّ
�رشيط متا�س
هل ي�ؤدي حجم المادة �إلى �أي تغيير؟ وهل ي�ؤثر كونها رطبة� ،أو جافة؟ اجمع �أي �سوائل تظهر في قاع القارورة. �سمادا؟ كيف يمكنك معرفة � ْإن كان لهذه ال�سوائل �أية قيمة التخاذها ً
منزلق �شبكة
جرب تكوين عدة �أعمدة �سماد ،حتى تتمكن من مالحظة �أثر المتغيرات ّ المختلفة. ابد�أ بحثك ،بزيارة المواقع الإلكترونية التالية:
www.arabenvironment.net/archive/2008/2/466624.html
www.recexpo.com/exhibition_overview.php?id=130
و�ضمنه �أية بيانات جمعتها عن التعامل مع النفايات في المملكة العربية تقريرا ت�صف فيه تحلل النفايات، ثم اكتب ّ ً ال�سعودية.
56
تح ّدى نف�سك يلقي كل من م�شاريع هذه الوحدة ال�ضوء على الو�سائل التي ي�ؤثر بها الإن�سان ب�صورة �سلبية على العالم. قدم من خالل بحثك وقراءتك بع�ض الأمثلة على ت�أثير الإن�سان الإيجابي على البيئة في ال�سنوات الخم�سين الما�ضية. ّ
مراجعة الوحدة والت�أمل فيها ف ّكر فيما يلي ،حال �إكمال درا�سة هذه الوحدة: •كيف عملت بمفردك ،وا�ستخدمت مهارات الدرا�سة الذاتية في هذه الوحدة؟ •كيف �أظهرت قدرتك الإبداعية في ت�صميم العمل التجريبي وتحليله؟ •ماذا اكت�شفت عن �أ�سلوب عمل العلماء الحقيقيين في البحث ،و � /أو ال�صناعة؟ •كيف يرتبط تق�صيك بالحياة العملية؟ تح�سنت مهاراتك في مجال التعاون والتوا�صل؟ •كيف ّ
57
الوحدة ال�سابعة الإنلفـونـزا
54 58 21
حـول هـذه الوحـدة الإنفلونزا المو�سمية مر�ض فيرو�سي يظهر كل �سنة بالمعدل نف�سه ويغير فيرو�س المر�ض من تكوينه ب�شكل ً تقريبا في معظم الدولّ . اكا ينت�شر في �أنحاء العالم كافة مر�ضا ف ّت ً دوري ،مما جعل الإنفلونزا ً وباء .وقد كان �أخطر انت�شار لهذا المر�ض عام 1336هـ – حتى �أ�صبح ً (1918م)� ،إ ْذ نجم عنه وفيات فاقت ما نجم عن الحرب العالمية الأولى (� 20إلى 40مليون �إن�سان). ركز في هذه الوحدة على كيفية تغير فيرو�س الإنفلونزا وما يمكن و�س ُت ّ للحد من ت�أثير الوباء .لإكمال هذه الوحدة� ،ستحتاج به القيام للدول ّ �إلى االعتماد على كل من مهاراتك العلمية ومهارات تقنية المعلومات واالت�صاالت.
فيرو�س �إنفلونزا الخنازير H1N1
هذه وحدة �إلكترونية ،و�سيوفر معلمك المزيد من التوجيهات للتعامل معها.
مراجعة الوحدة والت�أمل فيها •ف ّكر فيما يلي ،حال �إكمال درا�سة هذه الوحدة: •هل يمكن �أن ينطبق نموذجك التقني التفاعلي على �أمرا�ض معدية �أخرى؟ فيرو�سا �آخر يتغير •هل يمكن تعديل نموذجك ليالئم انت�شار فيرو�س نق�ص المناعة المكت�سبة – الأيدز� ،أو ً تركيبه با�ستمرار؟ •هل يمكن �أن تنطبق المعلومات المتعلقة بالإنفلونزا على فيرو�س الأيدز؟ •كيف عملت بمفردك ،وا�ستخدمت مهارات الدرا�سة الذاتية في هذه الوحدة؟ تح�سنت مهاراتك في مجال التعاون والتوا�صل؟ •كيف ّ
59
بوابة موهبة اإللكترونية شاركنا التجربة واكتشف عالم بوابة موهبة المرجع الرئيسي للموهبة واإلبداع واالبتكار في العالم العربي
ٌ بوابة علمية متخصصة في إرساء أسس تربية الموهوبين والمبدعين في المملكة العربية السعودية والعالم بوابة موهبة اإللكترونية معرفيًا متجددً ا ومجا ً ال تفاعليًا للمشاركة المجتمعية. تقدم خدمات متنوعة للموهوبين والقائمين على رعايتهم ،وتعتبر مصدرًا العربي. ّ ّ
60
Info@mawhiba.org.sa الرقم المجاني8 0 0 6 1 2 3 3 3 3 :