الأحياء في المرحلتين الابتدائية والإعدادية · Grades 1–9
40النباتات منتِجة
زِن أصيصًا مسقيًّا، وازرع فيه ثمرة بلوط، ثم عُد بعد سنوات لتزن البلوطة الصغيرة: كيلوغرامات من الخشب واللحاء والورق والجذر — وتربة الأصيص لم تكد تفقد غرامًا (وقد أثارت المثال 22.7 هذه المفاجأة أول مرة). كيلوغرامات من شجرة، مصنوعة مِمَّ؟ هذا الفصل يثبت الجواب — ويسمّي تجارة النباتات الفريدة.
40.1 المادة العضوية والمادة المعدنية
تعريف 40.1 (المادة المعدنية والمادة العضوية)
المادة عند عالم الأحياء صنفان:
- المادة المعدنية: مادة العالم غير الحي — الماء، وغازات الهواء، والصخر، والأملاح المعدنية المذابة في القضية 22.3؛
- والمادة العضوية: مادة تصنعها الكائنات الحية وتتألف منها أجسامها — الخشب، والورق، والعضل، والشحم، والسكر، والصوف. قابلة للاحتراق، وللتعفن، ويمكن دائمًا تتبّعها إلى صانع حي.
مثال 40.2 (فرز ما في الجيب)
من جيب معطف بعد نزهة: حصاة — معدنية؛ وبندقة — عضوية (صنعتها شجرة البندق)؛ وزرّ بلاستيكي — عضوي بأصله، على غرابة ذلك (فاللدائن تُصنع من النفط، وهو بقايا كائنات حية قديمة متحولة)؛ وقطرة مطر — معدنية؛ وقفاز صوفي — عضوي (صنع الصوفَ خروف).
40.2 تجارة المنتِجين
قضية 40.3 (النباتات تنتج مادة عضوية من مادة معدنية)
النبات الأخضر، إذا أُعطي مكوّنات معدنية فحسب — ماءً وأملاحًا مذابة من التربة، وغازًا يؤخذ من الهواء — وطاقة الضوء، صنع مادة عضوية: سكره الخاص، ومنه الخشب والورق والجذر. وهذا الصنع هو التجارة التي وعدت القضية 22.6 بشرحها: فالنباتات منتِجة — وهي الصانع الوحيد لمادة عضوية جديدة من موادّ معدنية صرفة. والمادة الخضراء في الأوراق هي آلة التقاط الضوء؛ والصناعة تجري في الورقة، نهارًا.
برهان. نقبله في هذا المستوى. ∎
مثال 40.4 (الأدلة مجموعةً)
ثلاثة أرصاد سابقة تتلاقى الآن. فالأصيص الموزون: كيلوغرامات البلوطة لم تأتِ من التربة — بل جاءت في أكثرها من الهواء والماء. والسجين الشاحب في المثال 22.4: لا ضوء، فلا صناعة — فالنبتة تجوع في الظلام ومخزنها ملآن بالمعادن. والنعناع المحروم من المعادن في التمرين 22.11: الأملاح لازمة — لكن بوصفها موادّ قليلة، لا بوصفها الكتلة. فالكتلة من الهواء والماء، والطاقة من الضوء، والتوابل من التربة.
ملاحظة 40.5 (تبادل الغازات في الاتجاهين)
غاز الهواء الذي تأخذه الورقة هو ثاني أكسيد الكربون — وهو الغاز نفسه الذي يزفره كل متنفس (القضية 26.5)؛ والصناعة تطلق الأكسجين إلى الهواء — وهو الغاز نفسه الذي يحتاج إليه كل متنفس. والنباتات تتنفس أيضًا، ليلًا ونهارًا، كسائر الكائنات الحية؛ لكن صناعة الورقة العاملة تسبق تنفسها بكثير في النهار. فهواء العالم الصالح للتنفس من نواتج المنتِجين الجانبية — دَين آخر يدين به كل حيوان للخضرة.
40.3 المنتِجون يُطعمون الجميع — ويدّخرون لأنفسهم
قضية 40.6 (الحلقة الأولى مشروحةً)
قضت القضية 19.3 بأن كل سلسلة غذائية تبدأ بنبات؛ وللقضاء الآن سببه. فالمنتِجون وحدهم يصنعون مادة عضوية من مادة معدنية؛ وكل مستهلِك (التعريف 34.3) لا يستطيع إلا أن يحوّل مادة عضوية يأكلها. فكل مادة عضوية في كل جسم حي — أرنب، أو ثعلب، أو صقر، أو أنت — صُنعت أول مرة في ورقة، وهرم الغذاء في القضية 34.5 قائم على الطابق الأخضر لأن هناك تدخل المادة إلى العالم الحي.
برهان. نقبله في هذا المستوى. ∎
مثال 40.7 (مخزن النبات الخاص)
ما يصنعه النبات فوق حاجة اليوم يدّخره احتياطيًّا عضويًّا: درنة البطاطا وبصلة الخزامى (المثال 24.7)، ونصفا الفولة السميكان (التعريف 9.1)، وجذر الجزرة السمين (التمرين 3.10)، وحلاوة الشوندر. وكل واحد منها ضوء صيف مودَع مادةً — وكل واحد هو بالضبط ما يحصده المزارعون والآكلون.
طريقة 40.8 (تتبّع أي غذاء إلى ورقته)
خذ أي غذاء على المائدة:
- فإن كان مادة نباتية — كقمح الخبز، والبطاطا، والتفاحة — فهو صناعة منتِج مباشرة: سمِّ النبات وعضوه المدَّخر؛
- وإن كان مادة حيوانية — كالجبن والبيض واللحم — فانزل في السلسلة: ماذا أكل الحيوان؟ ومن صانع ذلك الغذاء؟ وتابع حتى تبلغ النبات؛
- واكتب السلسلة بأسهم (التعريف 19.1)؛
- والخلاصة واحدة دائمًا: ينتهي الأثر عند ورقة، في الضوء.
40.4 تمارين
تمرين 40.1 ★
عرّف المادة المعدنية والمادة العضوية، مع مثالين على كل واحدة.
حل
حل التمرين 40.1.
المادة المعدنية: مادة العالم غير الحي — الماء، والصخر (وكذلك غازات الهواء، والأملاح المعدنية). والمادة العضوية: مادة تصنعها الكائنات الحية وتتألف منها أجسامها — الخشب، والعضل (وكذلك السكر، والصوف، والشحم).
تمرين 40.2 ★
اذكر تجارة المنتِجين: المدخلات، ومصدر الطاقة، والمخرج، والمشغل الذي تجري فيه.
حل
حل التمرين 40.2.
المدخلات: ماء وأملاح معدنية من التربة، وغاز (ثاني أكسيد الكربون) من الهواء. والطاقة: الضوء، تلتقطه المادة الخضراء. والمخرج: مادة عضوية — سكر، ثم خشب وورق وجذر وبذر. والمشغل: الورقة الخضراء، نهارًا.
تمرين 40.3 ★
افرز معدنيًّا أو عضويًّا: الندى، وصدفة حلزون، وشمع النحل، والغرانيت، وزيت الطعام، وملح البحر.
حل
حل التمرين 40.3.
معدني: الندى، والغرانيت، وملح البحر. وعضوي: شمع النحل، وزيت الطعام — وصدفة الحلزون من صنع الحلزون، مبنية من مادة معدنية رصّها الحيوان: أي صنعها كائن حي من موادّ معدنية. (ويُقبل أي من الجوابين مع هذا التعليل.)
تمرين 40.4 ★
من أين جاءت كيلوغرامات البلوطة في أكثرها، إن لم تكن من التربة تقريبًا؟
حل
حل التمرين 40.4.
من الهواء والماء في أكثرها — الغاز المأخوذ من الهواء والماء الذي شربته الجذور — مركَّبين في الأوراق بطاقة الضوء؛ ولم تعطِ التربة إلا مقادير صغيرة من الأملاح المعدنية.
تمرين 40.5 ★
أي غاز تأخذه الورقة العاملة من الهواء، وأيًّا تطلق؟ ومن يزفر الأول ويحتاج إلى الثاني؟
حل
حل التمرين 40.5.
تأخذ ثاني أكسيد الكربون وتطلق الأكسجين. وكل كائن حي متنفس يزفر الأول ويحتاج إلى الثاني — ونحن منهم.
تمرين 40.6 ★
سمِّ أربعة أعضاء ادّخار نباتية وما يدّخره كل واحد، من المثال 40.7.
تمرين 40.7 ★★
لماذا تجوع نبتة الخزانة المظلمة ومخزنها ملآن بالأملاح المعدنية؟ وأي مدخل لا بديل له؟
حل
حل التمرين 40.7.
لأن الصناعة تجري على الضوء: فمن غير ضوء لا طاقة لبناء المادة العضوية، مهما تنتظر من معادن في التربة. والضوء هو المدخل الوحيد الذي لا بديل له — والأملاح توابل لا وقود.
تمرين 40.8 ★★
لماذا لا يستطيع أي حيوان أن يكون الحلقة الأولى في سلسلة غذائية؟ أجب بالتمييز بين المنتِج والمستهلِك.
حل
حل التمرين 40.8.
لأن الحلقة الأولى في السلسلة يجب أن تدخل مادة عضوية جديدة إلى العالم الحي، والحيوانات مستهلِكة: فهي لا تستطيع إلا أن تحوّل مادة عضوية صنعها غيرها. والمنتِجون وحدهم يصنعونها من موادّ معدنية — فالحلقة الأولى خضراء دائمًا.
تمرين 40.9 ★★
طبّق الطريقة 40.8 على شطيرة جبن: خبز، وزبدة، وجبن — ثلاثة آثار إلى ثلاث أوراق.
تمرين 40.10 ★★
“السماد يُطعم النبات كما يُطعم الدريس البقرة.” صحّح الجملة تصحيحًا دقيقًا مستعملًا الملاحظة 22.5 وتعريفات هذا الفصل — ماذا يوفّر السماد حقًّا، وماذا يصنع النبات لنفسه؟
حل
حل التمرين 40.10.
الدريس غذاء البقرة — مادة عضوية تحوّلها إلى جسمها. أما السماد فليس غذاء النبات: بل يعيد تموين الأملاح المعدنية في التربة وهو يتعفن. ثم يصنع النبات مادته العضوية بنفسه من تلك المعادن والهواء والماء والضوء. فالبقرة تأكل وجبات؛ والنبات يصنعها.
تمرين 40.11 ★★
حوض مائي مغلق مضاء فيه نباتات مائية وأسماك يمكن أن يعمل شهورًا؛ أما المغلق المظلم فيفشل في أيام. استعمل الملاحظة 40.5 لتشرح النتيجتين.
حل
حل التمرين 40.11.
في الضوء تطلق صناعة النباتات النهارية أكسجينًا وتأخذ ثاني أكسيد الكربون، فتوازن تنفس الأسماك — فتبادل الغازات يجري في الاتجاهين ويدور الحوض. أما في الظلام فتتوقف الصناعة بينما يواصل كل ساكن (والنباتات معهم) التنفس: فينفد الأكسجين، ويتكوّم ثاني أكسيد الكربون، ويختنق العالم المغلق.
تمرين 40.12 ★★★
تجربة قديمة: غرسة صفصاف نمت خمس سنوات في حوض فازدادت كيلوغرامات كثيرة؛ ولم تفقد تربة الحوض المجففة إلا غرامات. فاستنتج المجرّب أن “الشجرة صُنعت من الماء وحده”. فأي جزء من استنتاجه كان صحيحًا، وأيها ناقصًا — وأي مدخل معدني ثانٍ، كان يجهله، يضيفه عالم أحياء معاصر؟
حل
حل التمرين 40.12.
الصحيح: أن مادة الشجرة لم تأتِ من التربة — فوزنه أثبت ذلك إلى الأبد. والناقص: أن الماء لم يكن إلا مكوّنًا واحدًا من مكوّني الكتلة؛ ولم يكن في وسعه أن يعرف الغاز المأخوذ من الهواء، وهو الذي يوفّر كثيرًا من مادة الخشب. والإضافة المعاصرة: ثاني أكسيد الكربون من الهواء (مع الأملاح المعدنية القليلة من التربة) — ماء وهواء معًا، يركّبهما الضوء.
40.5 مسألة: سنة البستاني
مسألة 40.1
مسألة نهاية الأسبوع — الضوء والأوراق ودفتر حسابات حديقة خضر
يزرع بستاني بطاطا وجزرًا وفاصولياء وخسًّا، ويحتفظ بدفتر حسابات دقيق لما يدخل وما يخرج.
القسم الأول — لغز الدفتر.
- تغلّ الحديقة طنّين من الخضر في السنة؛ ولا ينثر البستاني إلا أكياس سماد. زِن اللغز: من أين يأتي الطنّان إن لم يأتيا من الأكياس؟ (أجب بتجارة المنتِجين.)
- صنّف المحصول: البطاطا، والجزرة، وبذرة الفاصولياء، وورقة الخس — سمِّ دور كل واحد عند النبات (عضو ادّخار، أو عضو عامل، أو مخزن بذرة).
- يقول البستاني: “مورّدي الحقيقي يوصّل مع ضوء النهار.” ترجم ذلك إلى مصطلحات القضية 40.3.
- ولماذا يحتاج البستاني إلى السماد أصلًا، إن لم يكن من أجل الطنّين؟ (تذكّر النعناع في الرمل.)
القسم الثاني — قراءة المواسم.
- خسّ حزيران، وقد ظُلّل تحت قماش تجريبي أسبوعًا، يخرج شاحبًا ممتدًّا. سمِّ التجربة التي يعيدها هذا، والمدخل الذي أزاله.
- تُكبَّس صفوف البطاطا بالتراب وتُمدح أعاليها الوارفة: “أعالٍ جيدة، درنات جيدة.” اشرح القول — ما الصلة بين الأوراق العاملة في الأعلى والادّخار المنتفخ في الأسفل؟
- جفاف آب يوقف النمو مع أن الشمس متوهجة. فأي مدخل معدني أخفق، ولماذا لا يستطيع الضوء أن يحلّ محله؟
- في أيلول يقطع البستاني نبتات الفاصولياء ويرفعها لكنه يقلب جذورها في التربة. فيسمّي جار له ذلك تبذيرًا. دافع عن الممارسة بتعريفات المادة — ما الذي يُردّ إلى التربة، ولمن؟
القسم الثالث — خارج الحديقة.
- خنزير البستاني يأكل البطاطا الصغيرة؛ والأسرة تأكل الخنزير. اكتب السلسلة، واذكر أين صُنعت مادتها العضوية أصلًا.
- تزعم زبونة أن سلطتها “شمس في معظمها”. دقّق في الزعم: عدّد مكوّنات ورقة السلطة الحقيقية ودور الشمس بالضبط.
- يقتل الصقيع آخر الخسّ في ليلة؛ فيتعفن حيث هو بحلول تشرين الثاني. ومادته العضوية لا تزول. استبق الفصل 42: من يأخذها، وإلى أي حال؟
- لخّص الحديقة في جملة واحدة تحوي: المنتِجين، والمادة المعدنية، والمادة العضوية، والضوء.
حل
حل المسألة 40.1.
1. الطنّان مادة عضوية صنعتها النباتات نفسها من موادّ معدنية — الماء، وثاني أكسيد الكربون في الهواء، وأملاح التربة — والضوء طاقتها. فالأكياس تعيد تموين المعادن؛ والهواء والمطر يوصّلان الكتلة؛ والأوراق تقوم بالصنع.
2. البطاطا: عضو ادّخار تحت الأرض (درنة). والجزرة: جذر ادّخار. وبذرة الفاصولياء: مخزن غذاء البذرة، محزوم للنبتة التالية. وورقة الخس: العضو العامل نفسه — مشغل التقاط الضوء، يُؤكل طازجًا.
3. المورّد الحقيقي هو الضوء: فكل غرام من المحصول بُني بطاقة الضوء، نهارًا، في الأوراق.
4. من أجل الأملاح المعدنية: فالمحاصيل تحملها بعيدًا، ومن غير إعادة تموينها يصير النبات فقير المعادن كالنعناع في الرمل — قليلة في الكتلة، لا غنى عنها في الوظيفة.
5. تجربة الخزانة المظلمة (السجين الشاحب): فالقماش أزال الضوء، وأسبوع منه يظهر أثره منذ الآن — شحوب، وامتداد، وصناعة ضعيفة.
6. الدرنات تملؤها الأعالي: فالأوراق تصنع السكر نهارًا، والفائض يُنقل إلى أسفل ويُودَع في الدرنات المنتفخة. والأوراق العاملة الوارفة تعني فائضًا كبيرًا — أعالٍ جيدة، درنات جيدة.
7. الماء. فالصناعة تحتاج إلى مدخلاتها كلها معًا: والضوء يوفّر الطاقة لا المادة — فإذا جفّت الجذور لم يبقَ ما يُبنى به، مهما تكن السماء متوهجة.
8. الجذور المقلوبة في التربة مادة عضوية مردودة إليها: فهي إذ تتعفن تحرّر معادنها للمحاصيل القادمة — وهي قاعدة الردّ في القضية 35.5، مدفوعةً مادةً نباتية. والتبذير هو حرقها.
9. نبتة البطاطا الخنزير الأسرة. وكل مادتها العضوية صُنعت أول مرة في أوراق نبتة البطاطا — والخنزير والأسرة لم يفعلا إلا أن حوّلاها.
10. المكوّنات: ماء وأملاح معدنية من التربة، وثاني أكسيد الكربون من الهواء — مركَّبة مادةَ ورق. ودور الشمس بالضبط: طاقة لا مادة. فسلطتها ماء وهواء وتراب، بناها ضوء الشمس — والفضل الشعري مستحق، وقائمة المكوّنات خاطئة.
11. المحلِّلون — حياة التربة من الديدان وحشرات القمل الخشبي نزولًا إلى كائنات حية أصغر من أن تُرى — يتغذون على الأوراق الميتة ويفكّكون مادتها العضوية عائدةً نحو مادة معدنية، فيعيدون تموين التربة التي ستسحب منها المحاصيل التالية.
12. مثلًا: “منتِجو الحديقة يبنون مادة عضوية — هي المحصول — من مادة معدنية من التربة والماء والهواء، مستعملين الضوء طاقةً لهم.”