الأحياء في المرحلتين الابتدائية والإعدادية · Grades 1–9
37استكشاف بيئتنا
اعبر ساحة المدرسة في ظهيرة تموز، فتجد الوجه الجنوبي من الجدار حارًّا تحت يدك، والهواء فوق الإسفلت يترجرج، وليس في المرأى شيء أخضر إلا عشبة في شقّ. ثم انتقل خلف الجدار الشمالي: هواء بارد، وتربة ندية، وطحلب، وحشرات قمل خشبي تحت حجر. عالمان يفصل بينهما ثلاثة أمتار. وتبدأ هذه السنة باستكشاف البيئات كما يفعل العلماء — بقياسها، وبالسؤال عن سبب عيش كل كائن حي حيث يعيش بالضبط.
37.1 مِمَّ تتكوّن البيئة
تعريف 37.1 (مكوّنات البيئة)
البيئة — ساحة، أو حرش، أو ضفة بركة — تحتوي ثلاثة أصناف من المكوّنات:
- الكائنات الحية: أي الحيوانات والنباتات والفطور والحياة المجهرية الموجودة؛
- والمادة المعدنية، وهي التي لم تكن حية قط: الصخر، والحجر، والجزء المعدني من التربة، والماء، والهواء؛
- وآثار الكائنات الحية وبقاياها: الأوراق الميتة، والخشب الساقط، والفضلات، والريش، والأصداف — أي صندوق “كان حيًّا” في التعريف 1.5، وقد صار الآن عدّة قرائن للمستكشف.
مثال 37.2 (جرد خلف الجدار الشمالي)
جرد عشر دقائق في الركن البارد: الحي — طحلب، وسرخسيات، وحشرات قمل خشبي، وحلزون، وأم أربعة وأربعين، ولبلاب؛ والمعدني — حجر الجدار، وتربة ندية، وبركة ماء؛ والآثار — أوراق ميتة، وصدفة حلزون، وفضلات طيور على قمة الجدار. ثلاث قوائم، وقد وُصف الركن كما يوصف موقع عالم.
ملاحظة 37.3 (الآثار معطيات)
أكثر الحيوانات تختبئ أو تهرب، فيقرأ المستكشف الآثار بدلها في الغالب: فبندقة مقضومة تسمّي فأر الحرش، وشبكة عنكبوت تسمّي صاحبها، وآثار أقدام في الطين تسمّي البلشون. والجرد الذي لا يعدّد إلا ما سكن حتى رُئي يفوّت نصف السكان.
37.2 قياس الشروط
تعريف 37.4 (الشروط البيئية)
شروط البيئة هي خصائصها الفيزيائية القابلة للقياس:
- درجة الحرارة، وتُقاس بمحرار بالدرجات المئوية؛
- والرطوبة — أي مقدار ندى الهواء أو التربة؛
- والضوء — من الشمس الكاملة إلى الظل العميق.
والشروط تتغير من بقعة إلى بقعة — تغيرًا حادًّا في نطاق أمتار في الغالب — وعبر النهار وعبر السنة.
مثال 37.5 (الساحة مقيسةً)
مسح ظهيرة تموز بالأدوات: عند قدم الجدار الجنوبي — ، جفاف، شمس كاملة؛ وفي الركن الشمالي — ، تربة ندية، ظل عميق. ثلاثة أمتار من المسافة، وستّ عشرة درجة من الفرق. وعالما الفقرة الافتتاحية صارا الآن سطرين في جدول — وذلك تقدم، لأن الجداول تُقارن.
قضية 37.6 (الشروط تقرر السكان)
كائنات البقعة الحية تناسب شروطها: فكل نوع لا يزدهر إلا داخل مداه الخاص من الحرارة والرطوبة والضوء. فالطحلب وحشرات القمل الخشبي تحتاج إلى الندى (وكساء حشرة القمل الخشبي، بخلاف كساء الحشرات، يدع الماء يفلت — فتجفّ جفافًا قاتلًا في ساعة من الشمس)؛ أما عشبة الشقّ فتحتمل الجفاف والوهج. وحيث تختلف الشروط يختلف السكان — وهي القاعدة وراء كل موئل في الفصل 11.
برهان. نقبله في هذا المستوى. ∎
مثال 37.7 (صندوق اختيار حشرات القمل الخشبي)
التجربة الكلاسيكية: صندوق مغلق، نصفه مبطّن بورق ندي ونصفه بورق جاف، وعشرات من حشرات القمل الخشبي تُطلق على خط الوسط. وفي دقائق تكون كلها تقريبًا على الجانب الندي. وأعِدها بنصف مظلل في مقابل نصف مضاء: فتتجمع في الظل. ولا أحد يسوقها — بل كل حيوان، إذ يهيم ويستدير، ينتهي حيث يرتاح جسمه. فخريطة حشرات القمل الخشبي هي خريطة الندى.
طريقة 37.8 (مسح موقع)
لتمسح موقعًا صغيرًا مسح عالم ميداني:
- اختر مساحة صغيرة وعلّمها — فالمتر المربع المفتَّش جيدًا يقول أكثر من هكتار يُلقى عليه نظرة؛
- وقِس الشروط: الحرارة، والندى، والضوء — بالأدوات نفسها وبالطريقة نفسها في كل موقع (وهي قاعدة الإنصاف في الطريقة 22.1)؛
- وجرِّد أصناف المكوّنات الثلاثة — الكائنات الحية، والمادة المعدنية، والآثار — مفتشًا كما ينبغي: تحت الحجارة (وأعدها إلى مكانها: الطريقة 13.6)، وفي الشقوق، وعلى وجوه الأوراق السفلى؛
- وسجّل كل شيء في الموقع — قوائم، ورسومًا، وأعدادًا؛ فالذاكرة ليست أداة تسجيل؛
- وقارن المواقع: واقرن كل فرق في السكان بفرق في الشروط.
ملاحظة 37.9 (لماذا تغلب السجلات الذكريات)
عند العودة إلى الداخل يتجادل ماسحان وثقا بالذاكرة أكانت الحلزونات ثلاثًا أم خمسًا. والدفتر يفصل في ذلك — أو يعترف بصدق بأن الحلزونات لم تُعدّ. فالسجلات المكتوبة في الموقع هي التي تحوّل النزهة معطيات؛ وكل علم في هذا الكتاب يجري عليها.
37.3 بيئة واحدة وعوالم دقيقة كثيرة
تعريف 37.10 (الموئل الدقيق)
داخل البيئة الواحدة، كل بقعة صغيرة لها شروطها وسكانها — الوجه السفلي لحجر، وشقّ في جدار، وقدم السياج المظللة — هي موئل دقيق. وقد كانت طوابق الغابة في الملاحظة 11.3 موائل دقيقة؛ والمتر المربع عند الماسح يحوي عادةً عدة منها.
مثال 37.11 (الحجر، أعلاه وأسفله)
حجر واحد في الركن البارد: فوقه أشنة وذبابة تتشمس — مضاء، جاف، دافئ. وتحته حشرات قمل خشبي، وأم أربعة وأربعين، وجذيرات شاحبة — مظلم، ندي، بارد. موئلان دقيقان كاملان يفصل بينهما خمسة سنتيمترات من الصخر، ويسكن كلًّا منهما بالضبط الكائنات الحية التي توافق شروطُه مداها.
37.4 تمارين
تمرين 37.1 ★
سمِّ أصناف مكوّنات البيئة الثلاثة، مع مثالين على كل صنف من جرد الركن الشمالي.
حل
حل التمرين 37.1.
الكائنات الحية (الطحلب، وحشرات القمل الخشبي)؛ والمادة المعدنية (حجر الجدار، وبركة الماء)؛ وآثار الكائنات الحية وبقاياها (الأوراق الميتة، وصدفة الحلزون).
تمرين 37.2 ★
أي الشروط يقيسها العالم الميداني في موقع، وبم يقيسها (حيث سُمّيت أداة)؟
حل
حل التمرين 37.2.
درجة الحرارة، بمحرار (بالدرجات المئوية)؛ ورطوبة الهواء والتربة؛ والضوء، من الشمس الكاملة إلى الظل العميق.
تمرين 37.3 ★
افرز في أصناف المكوّنات الثلاثة: سرخسة، وصدفة حلزون، وبركة ماء، وفضلات طيور، وأم أربعة وأربعين، وحجر الجدار.
تمرين 37.4 ★
من المثال 37.5: ما فرقا الحرارة والضوء بين البقعتين؟ وأي السكان يوافق كل بقعة؟
حل
حل التمرين 37.4.
ستّ عشرة درجة ( في مقابل ) وشمس كاملة في مقابل ظل عميق (وجفاف في مقابل ندى أيضًا). وعشبة الجفاف والوهج توافق القدم الجنوبية؛ والطحلب والسرخسيات وحشرات القمل الخشبي توافق الركن البارد الندي.
تمرين 37.5 ★
لماذا تموت حشرة القمل الخشبي في ساعة من الشمس، وعلام يفسّر ذلك في شأن أماكن وجودها؟
حل
حل التمرين 37.5.
كساؤها يدع الماء يفلت، ففي شمس جافة يفقد جسمها ماءه فقدًا قاتلًا سريعًا. ولهذا توجد حشرات القمل الخشبي في موائل دقيقة ندية مظلمة — تحت الحجارة وتحت الخشب الميت.
تمرين 37.6 ★
سمِّ ثلاثة آثار والحيوان الذي يسمّيه كل واحد منها، كما في الملاحظة 37.3.
حل
حل التمرين 37.6.
مثلًا: بندقة مقضومة — فأر الحرش؛ وشبكة عنكبوت — عنكبوتها؛ وآثار أقدام في الطين — البلشون (والفضلات والريش والأصداف تصلح الصلاح نفسه).
تمرين 37.7 ★★
صف تجربة صندوق الاختيار: التهيئة، والنتيجة، وعلام تدل — من غير أن يسوق أحد الحيوانات.
تمرين 37.8 ★★
لماذا يجب أن تُقاس الشروط بالطريقة نفسها في كل موقع؟ وأي طريقة سابقة هذه نسختها الميدانية؟
حل
حل التمرين 37.8.
لأن القياسات المأخوذة بالطريقة نفسها هي وحدها القابلة للمقارنة: فالفرق يجب أن يأتي من المواقع لا من القياس. وهي النسخة الميدانية من الاختبار المنصف — شيء واحد يتغير (الموقع)، وكل ما عداه يبقى واحدًا.
تمرين 37.9 ★★
أعطِ الموئلين الدقيقين لحجر المثال 37.11، مع شروطهما وساكن واحد لكل منهما.
حل
حل التمرين 37.9.
أعلى الحجر: مضاء، جاف، دافئ — أشنة (والذبابة المتشمسة زائرة). ووجهه السفلي: مظلم، ندي، بارد — حشرات قمل خشبي (أو أم أربعة وأربعين). خمسة سنتيمترات من الفارق، ومجموعتان متوافقتان من السكان.
تمرين 37.10 ★★
يعدّد مسح “بعض الحشرات، وكان الجو دافئًا نوعًا ما”. أعد كتابة تعليمات الماسح مستعملًا الطريقة 37.8 — ما الذي كان ينبغي فعله في كل خطوة؟
حل
حل التمرين 37.10.
الخطوة الأولى: علّم مترًا مربعًا محددًا. والثانية: قِس — قراءة المحرار مكتوبة، وندى التربة محسوسًا مسجّلًا، ودرجة الضوء مسجّلة. والثالثة: فتّش كما ينبغي، بحجارة تُرفع وتُعاد، وبأصناف المكوّنات الثلاثة كلها معدَّدة. والرابعة: سجّل في الموقع — أعدادًا لا “بعضًا”. والخامسة: لم تكن المقارنة ممكنة أصلًا بموقع واحد؛ فامسح موقعًا ثانيًا بالطريقة نفسها.
تمرين 37.11 ★★
ينمو اللبلاب على الجدار الشمالي دون الجنوبي. اقترح تفسيرًا على صورة القضية 37.6، ورصدًا أو قياسًا يختبره.
تمرين 37.12 ★★★
في صندوق حشرات القمل الخشبي يعترض تلميذ: “لعلها تجمّعت قرب الجدار فحسب، وصادف أن الجانب الندي فيه جدار أكثر.” صمّم نسخة محسّنة من التجربة تجيب عن الاعتراض. (فكّر في الاختبار المنصف.)
حل
حل التمرين 37.12.
أزل فرق الجدار: أجرِ الاختيار في صندوق مستدير (فالجدار واحد في كل مكان)، مع تبديل النصفين الندي والجاف بين المرتين — الندى شرقًا في المرة الأولى، وغربًا في الثانية. فإن تبعت الحشرات الندى حيثما وُضع، خرجت الجدران من الحساب؛ ولم يتغير بين المرتين إلا الشرط المختبَر، وبقي كل ما عداه واحدًا.
37.5 مسألة: الخندقان
مسألة 37.1
مسألة نهاية الأسبوع — نادي علماء الطبيعة يمسح خندقين على جانب الطريق فيجد عالمين مختلفين
يمسح نادي علماء الطبيعة خندقين على الممر نفسه، يفصل بينهما مترًا. الخندق الشمالي يمتد على الجانب الشمالي من سياج نباتي عالٍ؛ والخندق الجنوبي يمتد في العراء مواجهًا الجنوب. ويعمل النادي حسب الأصول: الأدوات نفسها، والمتر المربع نفسه لكل موقع، وزمن التفتيش نفسه.
القسم الأول — القياسات.
- يقرأ المحراران في الخندق الشمالي و في الجنوبي في الساعة نفسها. فأي صفة واحدة من صفات الموقعين تفسّر الفرق أحسن تفسير؟
- تربة الخندق الشمالي تلتصق بالأصابع؛ وتربة الجنوبي تتفتت غبارًا. ترجم الرصدين إلى معجم التعريف 37.4.
- يقيس النادي عند الظهر. أعطِ سببًا واحدًا يجعل المقارنة أقل إنصافًا لو قيس الشمالي عند الظهر والجنوبي في السادسة مساءً.
- لماذا يستعمل النادي إطار المتر المربع نفسه وزمن التفتيش نفسه في الموقعين؟
القسم الثاني — الجردان.
- قائمة الخندق الشمالي: طحلب، وسرخسيات، وحشرات قمل خشبي، وحلزونات، وعلجوم. وقائمة الجنوبي: أعشاب جافة، وعشبة كبيرة ذات أوراق شمعية، ونمل، وسحلية تتشمس، وجنادب. افرز أفراد كل قائمة في أصناف المكوّنات الثلاثة — ولاحظ ما تفتقده القائمتان (راجع التعريف 37.1).
- ولكل من حشرات القمل الخشبي والعلجوم والسحلية، اذكر شروط أي خندق توافق حاجاته، ولماذا (استعمل القضية 37.6 وما تعرفه عن كل حيوان).
- يجد النادي في الخندق الجنوبي صدفة حلزون لا حلزونًا، فيسأل: أتعيش الحلزونات هناك؟ فما الاحتمالان الصادقان اللذان يبقيهما أثر كهذا مفتوحين؟
- تحت حجر مسطح في الخندق الشمالي: ثماني حشرات قمل خشبي، وأم أربعة وأربعين، وجذيرات بيضاء. سمِّ شروط الموئل الدقيق، واذكر القاعدة التي وضعت أولئك السكان هناك.
القسم الثالث — التفسير.
- اقرن كل فرق في السكان بفرق في الشروط: أكمل “في الشمالي طحلب وعلاجيم لأن …؛ وفي الجنوبي سحالٍ وأعشاب ذات أوراق شمعية لأن …”.
- السياج مقرَّر اقتلاعه. تنبأ بشروط الخندق الشمالي بعد صيفين — وبسكانه، مستعملًا اقتران السؤال التاسع.
- يقترح عضو أن يُختبر التنبؤ كما ينبغي: بمسح الخندقين من جديد بعد ذهاب السياج. فلماذا يجب أن تُستعمل المواقع نفسها والأدوات نفسها والموسم نفسه ليُعتدّ بالمسح الثاني؟
- ينتهي تقرير النادي بعبارة: “السكان يرسمون خريطة الشروط.” اشرح الجملة بصندوق الاختيار (المثال 37.7)، واذكر لماذا لا حاجة إلى سَوق ليرسم مثل هذه الخريطة نفسه.
حل
حل المسألة 37.1.
1. السياج النباتي العالي: فهو يظلّل الخندق الشمالي (ويحميه)، أما الجنوبي فيواجه الشمس طول النهار.
2. درجة الحرارة: في مقابل . والرطوبة: تربة الشمالي ندية (تلتصق)، وتربة الجنوبي جافة (غبار). والضوء يكمل الثلاثي: ظل في مقابل شمس كاملة.
3. الشروط تتغير عبر النهار: ففي السادسة مساءً يكون أي موقع أبرد وضوؤه أخفض، فيخلط الفرق المقيس الموقعَ بالساعة. والساعة نفسها تُبقي المقارنة منصفة.
4. ليتساوى جهد التفتيش: فمساحة أكبر أو زمن أطول في موقع يجد فيه سكانًا أكثر — وهو اختبار غير منصف لأي الخندقين أغنى.
5. القائمتان لا تسمّيان إلا كائنات حية. والناقص: المكوّنات المعدنية (التربة، والحجارة، والماء) والآثار — وهي مما يجب أن يسجّله الجرد الصحيح أيضًا.
6. حشرات القمل الخشبي: الخندق الشمالي — فهي تحتاج إلى الندى والظل وإلا جفّت. والعلجوم: الشمالي — فجلده رطب ويحتاج إلى مأوى ندي. والسحلية: الجنوبي — فهي تدفّئ جسمها في الشمس، وتصطاد حيث تستطيع التشمس.
7. إما أن الحلزونات تعيش هناك مختفية (ولعلها لا تنشط إلا في ساعات الليل الندية)، وإما أن الصدفة بقية من مكان آخر أو من موسم آخر — فالأثر يثبت الحضور في وقت ما، لا الإقامة الآن.
8. مظلم، ندي، بارد. والقاعدة هي قاعدة القضية 37.6: كل بقعة يسكنها النوع الذي توافق شروطها مداه.
9. في الشمالي طحلب وعلاجيم لأن ظله يُبقيه باردًا نديًّا، وهو ما تقتضيه أجسامها؛ وفي الجنوبي سحالٍ وأعشاب ذات أوراق شمعية لأن شمسه الكاملة تجعله حارًّا جافًّا، وهو ما يناسب صائدًا متشمسًا ونباتًا مقاومًا للجفاف.
10. من غير السياج ينال الخندق الشمالي شمسًا كاملة: فيصير أحرّ وأجفّ — بشروط تنزع نحو شروط الخندق الجنوبي اليوم. فتوقّع أن يتضاءل محبّو الندى (الطحلب، والسرخسيات، وحشرات القمل الخشبي، والعلجوم) وأن ينتقل إليه محبّو الشمس (الأعشاب الجافة، والجنادب، وربما السحلية).
11. لأن المسح الثاني يجب أن يختلف عن الأول في شيء واحد فحسب — غياب السياج. فمواقع أو أدوات أو موسم جديدة تضيف فروقًا خاصة بها، فلا يعود التغير منسوبًا إلى السياج: وهي قاعدة الاختبار المنصف على مقياس منظر طبيعي.
12. كل حشرة قمل خشبي تهيم وتستدير حتى يرتاح جسمها، فتنتهي الجماعة مجتمعة حيث الندى — فمواضع الحيوانات تسجّل الشروط، بيقين قراءات المحرار نفسه. ولا أحد يسوقها؛ بل راحة كل فرد هي التي ترسم الخريطة، وهذا بالضبط ما يجعل السكان قابلين للقراءة قياساتٍ.