أحياء المرحلة الثانوية · Grades 10–12

28حياة النبات: ازدهار وهو متجذر

لا تستطيع البلوطة أن تمشي إلى الماء، ولا أن تفر من يرقة، ولا أن تذهب باحثة عن قرين. فهي تقف حيث سقطت بلوطتها ثلاثة قرون، وترفع في تلك المدة مئات الأطنان من الماء من التربة، وتدفع عن نفسها ألوف الأنواع التي كانت ستأكلها، وتدير أوراقها لتتبع الضوء، وترسل غبار طلعها وبلوطها عبر الريف بالريح وبالقيق. فالحياة المتجذرة ليست حياة سلبية؛ بل هي طقم مختلف من الحلول للمسائل نفسها — التغذي والدفاع والحركة والتكاثر — ويستعرضها هذا الفصل.

28.1 جسم مبني للتبادل

قضية 28.1 (جهازان وسطحان)

النبات الزهري منظَّم في جهازين: الجهاز الجذري في التربة، وهو يمتص الماء والشوارد المعدنية ويثبّت النبات، والجهاز الخضري في الهواء — السوق والأوراق — وهو يلتقط الضوء وثنائي أكسيد الكربون. وكل منهما سطح تبادل هائل: فأوراق شجرة كبيرة تنشر مئات الأمتار المربعة من السطح إلى الضوء، وجذورها، ممدودةً بمليارات الشعيرات الجذرية المجهرية، تنشر مئات الأمتار المربعة إلى التربة. فالنبات، قبل كل شيء، طريقة في نشر السطح في اتجاهين من نقطة ثابتة.

شواهد. نبتة جاودار واحدة نميت أربعة أشهر في صندوق تراب وجد لها $1.4 \times 10^{10}$ شعيرة جذرية طولها الكلي يزيد على $10\,000\,\mathrm{km}$ وسطحها نحو $400\,\mathrm{m}^{2}$ ، أي عشرة أمثال سطح أوراقها. وشجرة بلوط ناضجة تحمل نحو 250 000 ورقة؛ وهكتار من الغابة يقدم $5\text{ to }8\,\mathrm{ha}$ من سطح الأوراق إلى السماء. وقص الشعيرات الجذرية عن بادرة، أو طلاء الأوراق، يوقف نموها في غضون أيام. ∎

ورقة في مقطع. يدخل الضوء من الجلد العلوي الشفاف إلى الخلايا العمادية المحشوة بالبلاستيدات؛ ويدخل ثنائي أكسيد الكربون من ثغور الجلد السفلي وينتشر عبر الفراغات الهوائية للطبقة الإسفنجية إلى الخلايا التي تستعمله.

تعريف 28.2 (الثغور)

الثغر مسام في جلد الورقة، تحده خليتان حارستان تفتحانه بالانتفاخ وتغلقانه بالانكماش. ومن الثغور المفتوحة يدخل ثنائي أكسيد الكربون للتركيب الضوئي ويخرج بخار الماء — وهو النتح الذي لا يستطيع النبات تجنبه ما دام يتغذى. وتحمل الورقة من مئة إلى ثلاثمئة ثغر في الميليمتر المربع، ومعظمها على سطحها السفلي؛ وهي تنفتح في الضوء وتنغلق في الظلام وفي الجفاف.

ثغر مرئي بالمجهر الإلكتروني الماسح: الخليتان الحارستان الكلويتا الشكل حول المسام، بين خلايا جلد الورقة المسطحة. وعرض المسام بضعة ميكرومترات.

يوم صيفي لورقة. تنفتح الثغور مع الضوء وتنغلق ليلًا؛ وفي عصر حار تنغلق جزئيًا للحد من فقد الماء، وينخفض النتح — وهو يتبع انفتاحها — معها.

28.2 نقل الماء والغذاء بلا قلب

قضية 28.3 (نسغان)

للنبات جهازا نقل، كلاهما مؤلف من خلايا طويلة ملتحمة أنابيب في عروق كل عضو.

الخشب يحمل النسغ الناقص — الماء والشوارد المعدنية التي تمتصها الجذور — صعدًا إلى الأوراق. والقوة الدافعة هي النتح: فالماء المتبخر من خلايا الورقة يشد عمود الماء المتصل في الخشب صعدًا من الجذور، كما تشد الفتيلة الزيت. فلا مضخة، ولا طاقة ينفقها النبات: الشمس هي التي ترفع.
اللحاء يحمل النسغ الكامل — الماء مع السكريات التي صنعتها الأوراق — من الأوراق إلى كل عضو يستهلكها أو يخزنها: القمم النامية، والجذور، والثمار، والبذور، والدرنات. وهو يجري من المنبع إلى المصب، في أي اتجاه كانت المصبات.

شواهد. ساق مقطوعة توضع في ماء مصبوغ تبدي الصبغ صاعدًا في الخشب، أسرع في فرع ينتح منه في فرع محبوس في كيس؛ والفرع المنزوعة أوراقه لا يرفع شيئًا. وحلقة من القشرة (وفيها اللحاء) تنزع من جذع توقف وصول السكر إلى الجذور، فتجوع في غضون أشهر، بينما تبقى الأوراق فوق الحلقة موردة بالماء؛ ويتراكم السكر فوق الحلقة وتنتفخ القشرة. وحشرات المنّ التي تتغذى من اللحاء بأفواهها الإبرية تعطي، إذا فصلت عن الإبرة، قطرة من نسغ سكري تحت ضغط. ∎

الجريانان. يصعد النسغ الناقص في الخشب من الجذر إلى الورقة، يشده الماء المتبخر من الثغور؛ ويسير النسغ الكامل في اللحاء من الأوراق إلى حيث يستعمل السكر أو يخزن — نزولًا إلى الجذور، وصعودًا إلى ثمرة.

مثال 28.4 (أرقام شجرة)

شجرة بتولا ناضجة تنتح في يوم صيفي $300\text{ to }400\,\mathrm{L}$ من الماء، مرفوعًا $20\,\mathrm{m}$ عبر أنابيب خشب عرضها عشر الميليمتر بسرعة $1\text{ to }5\,\mathrm{m}$ في الساعة. ويحتفظ بأقل من 1% من ذلك الماء للتركيب الضوئي؛ والباقي ثمن الثغور المفتوحة. وفي المقابل تثبّت الأوراق نحو $5\,\mathrm{kg}$ من ثنائي أكسيد الكربون في $3.5\,\mathrm{kg}$ من السكر، يوصل اللحاء حصة منها إلى كل قمة جذر وكل بذرة ناضجة.

28.3 الثبات في الموضع

قضية 28.5 (دفاعات كائن متجذر)

النباتات، إذ لا تستطيع الفرار، تدافع عن نفسها في مكانها.

بنى: طبقة شمعية وقشرة ضد الجفاف والعدوى؛ وأشواك وشويكات وشعيرات لاسعة وسيليكا ضد آكلات العشب؛ وجدار سميك من السيللوز في كل خلية.
كيمياء: تانينات تجعل الأوراق عسيرة الهضم، وقلويدات مرة (الكافيين والنيكوتين والمورفين)، وسموم، وراتنجات ولبن يسدان الجروح ويسممان الحشرات؛ وكثير منها لا يصنع إلا بعد هجوم، وبعضه يطلق إشارات طيارة تنذر الأوراق المجاورة وتجذب مفترسات الحشرة المهاجمة.
الاحتمال والتجدد: نقاط نمو عند كل عقدة، فيعود الفرع المرعي نموًا؛ وسكون عبر الشتاء أو الجفاف؛ وبذور تنتظر في التربة سنين.

برهان. نقبله في هذا المستوى. ∎

مثال 28.6 (وجبة يرقة، ويجاب عنها)

في غضون ساعات من قضمات اليرقة الأولى، تصنع نبتة البندورة، في أوراقها كلها، بروتينات تسد إنزيمات الحشرة الهاضمة؛ وفي غضون يوم، تكون مادة كيميائية تطلقها في الهواء قد جذبت زنبورًا طفيليًا إلى اليرقة. ونبتات البندورة المجاورة، إذ تتلقى الإشارة الهوائية نفسها، تشرع في صنع سادّات الهضم قبل أن تبلغها أي يرقة. فالنبات لا يتحرك، لكنه ليس أعزل، وليس وحده.

28.4 نمو نحو الشيء، ونمو بعيدًا عنه

قضية 28.7 (النمو حركةً)

النبات يتحرك بالنمو. فأفرعه تنمو نحو الضوء وضد الجاذبية، وجذوره نحو الجاذبية والماء: وهي الانتحاءات، أي استجابات نمو موجَّهة. وتضبطها الهرمونات، وأولها المكتشف الأوكسين، يصنع في القمة النامية للفرع وينقل نزولًا في الساق؛ والخلايا التي تتلقى أوكسينًا أكثر تستطيل أكثر. والضوء الساقط على جانب واحد من فرع ينقل الأوكسين إلى الجانب المظلل، فينمو أسرع فيثني الفرع نحو الضوء.

شواهد. بادرات الأعشاب المضاءة من جانب واحد تنثني نحو الضوء؛ فإن غطيت عند القمة لم تنثن، مع أن منطقة الانثناء أسفل منها؛ وإن غطيت عند القاعدة وحدها انثنت انثناءها المعتاد: فالقمة تدرك، والقاعدة تستجيب، وشيء ينتقل بينهما. وقمة تقص وتوضع على قالب هلام، ثم يوضع الهلام على جانب واحد من بادرة مقطوعة الرأس، تجعلها تنثني بعيدًا عن القالب في الظلام — فالمادة التي في الهلام، وهي الأوكسين، تكفي. وبالقياس المباشر، يحمل الجانب المظلل من بادرة مضاءة نحو ضعف الأوكسين الذي يحمله الجانب المضاء. ∎

التجارب الكلاسيكية على انثناء البادرات نحو الضوء. القمة تحس الضوء؛ والمنطقة التي تحتها تقوم بالانثناء؛ وإشارة — هي الأوكسين — تمر من هذه إلى تلك.

28.5 التكاثر بلا حركة

قضية 28.8 (الأزهار وزوارها)

الزهرة عضو التكاثر عند معظم النباتات البرية: أسدية تصنع غبار الطلع، وهو مشيج النبات الذكري، ومدقة تحمل بييضاتها المشيج الأنثوي. ولما كان الوالدان لا يتحركان، وجب أن يحمل غبار الطلع من زهرة إلى أخرى — بالريح، كما في الأعشاب وكثير من الأشجار، وأزهارها صغيرة باهتة تنثر غبار الطلع بالملايين، أو بالحيوان، كما في معظم النباتات الزهرية، وبتلاتها وروائحها ورحيقها هي الأجر المدفوع للحشرات والطيور والخفافيش التي تحمل غبار الطلع وهي تتغذى. وكثيرًا ما تطورت الزهرة وملقّحها معًا، كل منهما متكيف مع شكل الآخر وعاداته.

برهان. نقبله في هذا المستوى. ∎

مثال 28.9 (أشكال يوافق بعضها بعضًا)

زهرة لها أنبوب رحيق طوله $30\,\mathrm{cm}$ تزورها عثة لسانها $30\,\mathrm{cm}$ ، ولا يزورها سواها؛ والزهرة الحمراء عديمة الرائحة الأنبوبية المفتوحة نهارًا زهرة طير؛ والزهرة الفاتحة التي تنفتح ليلًا برائحة ثقيلة زهرة عثة؛ وطاس من بتلات صفر بمدرج هبوط زهرة نحلة. فالنبات يدفع سكرًا لخدمة لا يستطيع أداءها، وتخصص الملقّح يضمن أن يذهب غبار الطلع إلى زهرة أخرى من النوع نفسه.

قضية 28.10 (الثمار والانتشار)

بعد الإخصاب تصير البييضة بذرة — جنينًا مع مخزن غذاء، ساكنًا، في غلاف واق — وتصير المدقة ثمرة تحمل البذور بعيدًا عن الوالد: على الريح بأجنحة وزغب؛ وبالماء؛ وعلى فراء الحيوان بخطاطيف؛ وداخل الحيوان، حين تؤكل ثمرة لحمية وتسقط بذورها في مكان آخر، سليمةً، مع جرعة سماد. فالبذرة طور النبات المتحرك الوحيد ووسيلته الوحيدة إلى الانتظار: تستطيع أن تسافر كيلومترات وأن تنام سنين.

برهان. نقبله في هذا المستوى. ∎

طريقة 28.11 (قراءة تكيّف مع الحياة المتجذرة)

عند أي سمة من سمات نبات، اسأل:

أي حاجة من حاجات كائن ثابت تخدم — التقاط الضوء أو ثنائي أكسيد الكربون، أم امتصاص الماء، أم النقل، أم الدفاع، أم التوجه، أم نشر غبار الطلع أو البذور؟
أي سطح أو بنية أو مادة تستعمل، وبأي كلفة (ماء يفقد عبر الثغور، وطاقة تنفق على الرحيق أو السموم)؟
أتشرك كائنًا آخر (ملقّحًا، أو ناشرًا، أو فطر جذور، أو آكل عشب)، وماذا يربح كل شريك؟
أتبنى مرة واحدة (القشرة، الأشواك) أم تنتج عند الطلب (سم بعد هجوم، وانثناء نحو الضوء)؟

ملاحظة 28.12 (نصف الحياة، واقفًا في مكانه)

النباتات تؤلف معظم الكتلة الحية على الأرض وتغذي كل ما سواها تقريبًا. وفصلا التركيب الضوئي والتنفس التاليان يصفان كيمياءها؛ وهذا الفصل قد وصف الجسم الذي يشغّلها: نقطة ثابتة، تنتشر منها سطوح في التربة وفي الهواء، وتجري فيها الأنساغ بلا مضخة، وتحل الكيمياء محل الطيران، ويحل النمو محل الحركة، وتستأجر الحيوانات لتقوم عنها بالسفر.

28.6 تمارين

تمرين 28.1 ★

سمّ جهازي النبات الزهري وسطح التبادل عند كل منهما.

حل

حل التمرين 28.1.

الجهاز الجذري، وشعيراته الجذرية تقدم سطحًا هائلًا إلى التربة، والجهاز الخضري، وأوراقه تقدم سطحًا هائلًا إلى الضوء والهواء.

تمرين 28.2 ★

ما الثغر، وماذا يمر عبره في كل اتجاه، ومتى يكون مفتوحًا؟

حل

حل التمرين 28.2.

مسام في جلد الورقة تحده خليتان حارستان. يدخل منه ثنائي أكسيد الكربون، ويخرج بخار الماء (والأكسجين). وهو مفتوح في الضوء، مغلق ليلًا وفي الجفاف.

تمرين 28.3 ★

ميّز النسغ الناقص من النسغ الكامل: المحتوى، والأنابيب، والاتجاه، والقوة الدافعة.

حل

حل التمرين 28.3.

النسغ الناقص: ماء وشوارد معدنية، في الخشب، من الجذور إلى الأوراق، يشده النتح. والنسغ الكامل: ماء وسكريات، في اللحاء، من الأوراق إلى الأعضاء التي تستعمل السكر أو تخزنه، في الاتجاهين، يدفعه ضغط الخلايا المحملة بالسكر.

تمرين 28.4 ★

أعط دفاعين بنيويين ودفاعين كيميائيين عند النبات.

حل

حل التمرين 28.4.

بنيوية: الطبقة الشمعية والقشرة، والأشواك (وكذلك الشعيرات اللاسعة، والسيليكا، وجدر الخلايا). وكيميائية: التانينات، والقلويدات (وكذلك السموم، والراتنجات، واللبن).

تمرين 28.5 ★

ما الانتحاء؟ وأي هرمون يضبط انثناء الفرع نحو الضوء، وأين يصنع؟

حل

حل التمرين 28.5.

استجابة نمو موجَّهة إلى منبه (ضوء، أو جاذبية، أو ماء). والأوكسين، ويصنع في القمة النامية للفرع.

تمرين 28.6 ★★

ورقة مساحتها $40\,\mathrm{cm}^{2}$ تحمل 200 ثغر في الميليمتر المربع على سطحها السفلي. كم ثغرًا لها؟ وكم عند شجرة لها 200 000 ورقة؟

حل

حل التمرين 28.6.

$40\,\mathrm{cm}^{2} = 4000\,\mathrm{mm}^{2}$ : و $4000 \times 200 = 8 \times 10^{5}$ ثغر في الورقة؛ و $1.6 \times 10^{11}$ على الشجرة.

تمرين 28.7 ★★

من شكل اليوم الصيفي، في أي ساعة يكون النتح أعظم ما يكون، ولماذا ينخفض في منتصف العصر مع أن الضوء لا ينخفض؟

حل

حل التمرين 28.7.

نحو الظهر إلى أول العصر. وفي حر العصر تغلق الخليتان الحارستان الثغور جزئيًا للحد من فقد الماء، والنتح يتبع الانفتاح لا الضوء.

تمرين 28.8 ★★

تنزع حلقة من القشرة حول جذع في الربيع. تنبأ بما يحل بالأوراق وبالجذور وبالقشرة فوق الحلقة مباشرة في الأشهر التالية.

حل

حل التمرين 28.8.

تبقى الأوراق خضراء وموردة بالماء (فالخشب، وهو داخل الحطب، سليم). أما الجذور، وقد قطعت عن سكر الأوراق، فتستنفد احتياطها في أشهر وتموت، وتموت الشجرة معها. وفوق الحلقة مباشرة تنتفخ القشرة بالسكر الذي لم يعد يستطيع العبور.

تمرين 28.9 ★★

في شكل البادرات، فسّر ماذا تثبت كل تجربة من التجارب الأربع وماذا تنفي، ولماذا لزمت الأربع كلها.

حل

حل التمرين 28.9.

سليمة: الاستجابة موجودة. والقمة مغطاة: القمة هي حيث يحس الضوء. والقاعدة مغطاة: لا يلزم أن تضاء القاعدة لتنثني — فهي تستجيب لإشارة لا لضوء. والقمة مقصوصة: القمة لازمة؛ والإشارة تأتي منها. وهي معًا تفصل الإحساس (القمة) من الاستجابة (القاعدة) وتبين أن شيئًا ينتقل بينهما.

تمرين 28.10 ★★

نبات يرفع $300\,\mathrm{L}$ من الماء في اليوم إلى أوراقه من غير أن ينفق طاقة في ذلك. فسّر من أين تأتي الطاقة.

حل

حل التمرين 28.10.

من الشمس: فتبخر الماء عند سطح الورقة، مدفوعًا بحرارة الشمس والهواء الجاف، يشد عمود الماء المتصل صعدًا في الخشب. والنبات يمد بالأنابيب وبالثغور المفتوحة، لا بالطاقة.

تمرين 28.11 ★★

قارن زهرة تلقحها الريح بزهرة تلقحها الحشرات في أربع نقاط، وفسّر كل فرق بالحامل.

حل

حل التمرين 28.11.

زهرة الريح: صغيرة باهتة عديمة الرائحة، بلا رحيق، بكميات هائلة من غبار الطلع الخفيف، ومياسم ريشية — فالريح عمياء ومجانية، فيستثمر النبات في الكم. وزهرة الحشرة: كبيرة ملونة عطرة، ذات رحيق، بغبار طلع لزج بكميات متواضعة — فالحامل لا بد أن يجذب ويؤجر، وهو يوصل غبار الطلع بدقة.

تمرين 28.12 ★★★

نبات يغلق ثغوره أثناء جفاف. فسّر ماذا يربح وماذا يخسر، ولماذا يقتله جفاف طويل مع أنه كف عن فقد الماء.

حل

حل التمرين 28.12.

تربح الماء، فتبقي خلاياها منتفخة حية؛ وتخسر دخول ثنائي أكسيد الكربون، ومن ثم التركيب الضوئي، وتخسر تبريد النتح. فالثغور المغلقة تعني ألا سكر يصنع: فيعيش النبات على احتياطه، والجفاف الطويل يجيعه قبل أن يجففه.

تمرين 28.13 ★★★

الكافيين سام للحشرات بالجرعات التي في ورقة البن، لكنه موجود بعشر تلك الجرعة في الرحيق، حيث يحسّن ذاكرة النحل للزهرة. اقرأ ذلك بالطريقة في الطريقة 28.11: ماذا يفعل الجزيء نفسه في الموضعين؟

حل

حل التمرين 28.13.

في الورقة دفاع: سم ضد آكلات العشب، مبنيّ في النسيج. وفي الرحيق استقدام: جرعة منخفضة تجعل الملقّح يتذكر ويعود، تدفع مع السكر. مادة واحدة، وحاجتان، بجرعة تتبع الموضع.

تمرين 28.14 ★★★

عثة لسانها $30\,\mathrm{cm}$ هي الملقّح الوحيد لزهرة أنبوب رحيقها $30\,\mathrm{cm}$ . فسّر كيف يستطيع توافق كهذا أن يتطور خطوة خطوة، وماذا يخاطر به كل شريك إذا اختفى الآخر.

حل

حل التمرين 28.14.

الأزهار الأطول أنابيب قليلًا لا تلقحها إلا العث التي تبلغ القاع، فيذهب غبار طلعها إلى أزهار من صنفها؛ والعث الأطول ألسنة قليلًا تنال رحيقًا لا يناله غيرها؛ فينتقى كل ميزة صغيرة، ويطول الأنبوب واللسان معًا عبر أجيال كثيرة. فإن اختفت العثة لم تعقد الزهرة بذرًا؛ وإن اختفت الزهرة فقدت العثة غذاءها الوحيد.

تمرين 28.15 ★★★

"النبات كائن سلبي." أعد كتابة الجملة على الصواب في فقرة، مع مثال واحد لكل من الإحساس والاستجابة والدفاع والاستقدام.

حل

حل التمرين 28.15.

النبات يحس الضوء بقمم أفرعه والجاذبية بجذوره؛ ويستجيب بأن ينمو نحو الأول وعلى امتداد الثانية؛ ويدافع عن نفسه بالقشرة والأشواك، ويصنع سمومًا وسادّات هضم في غضون ساعات من الهجوم؛ ويستقدم الحشرات لتحمل غبار طلعه، والطيور لتحمل بذوره، والزنابير لتقتل يرقاته، دافعًا بالرحيق والثمر والرائحة. فهو يعمل من غير أن يتحرك.

28.7 مسألة: يوم صيفي لبلوطة

مسألة 28.1

مسألة نهاية الأسبوع — تبادلات شجرة تحسب: الأوراق والثغور تعد، والماء يرفع والسكر يصنع، وتوصيلات اللحاء، والبذور ترسل

شجرة بلوط ناضجة تحمل 250 000 ورقة مساحة كل منها $25\,\mathrm{cm}^{2}$ . وسطوح أوراقها السفلى تحمل 250 ثغرًا في الميليمتر المربع. وفي يوم صيفي ينتح كل متر مربع من الورق $0.6\,\mathrm{L}$ من الماء ويثبّت $8\,\mathrm{g}$ من ثنائي أكسيد الكربون في السكر. والأوراق 90% ماء؛ ويستعمل التركيب الضوئي $1\,\mathrm{g}$ من الماء لكل $1.6\,\mathrm{g}$ من السكر المصنوع.

القسم الأول — السطوح.

احسب مساحة أوراق البلوطة الكلية بالأمتار المربعة.
احسب عدد الثغور على الشجرة.
يغطي تاج الشجرة $150\,\mathrm{m}^{2}$ من الأرض. فكم مترًا مربعًا من الورق يتراكم فوق كل متر مربع من الأرض؟
شعيرات جذور شجرة كهذه تقدم نحو $1000\,\mathrm{m}^{2}$ إلى التربة. قارن ذلك بالأوراق وفسّر لماذا كان السطحان من الرتبة نفسها.
لماذا وجب أن ينشر سطح الورق رقيقًا متراكمًا، لا أن يركّز في عضو واحد سميك؟

القسم الثاني — الماء.

احسب حجم الماء الذي تنتحه البلوطة في اليوم.
احسب كتلة السكر المصنوع، وكتلة الماء المستعملة في صنعه. وأي كسر من الماء المنتوح ذلك؟
فسّر لماذا لا تستطيع الشجرة أن تحتفظ بالباقي: ماذا كان سيحدث لو أغلقت ثغورها لتوفره؟
يصعد الماء $20\,\mathrm{m}$ عبر الخشب. فما الذي يمد بالطاقة، وكم كانت مضخة خاصة بالشجرة ستكلفها؟
في عصر حار جاف يهبط النتح إلى الثلث بينما يكون الضوء في أعظمه. فماذا فعلت الشجرة، وبكم يكلفها ذلك من السكر؟

القسم الثالث — السكر. جذور البلوطة وجذعها وأفرعها النامية تستهلك $2\,\mathrm{kg}$ من السكر في اليوم في التنفس والنمو؛ ويأخذ البلوط $0.5\,\mathrm{kg}$ أخرى في موسمه.

احسب السكر المصنوع في اليوم والكسر الموصل إلى الجذور والجذع والأفرع، والكسر الموصل إلى البلوط.
أي نسيج يحمل السكر، ومن أين إلى أين؟
ماذا يحل بالسكر الفائض، وأين يوجد في الربيع التالي؟
تقطع حلقة من القشرة في حزيران. أي أرقام السؤال 11 تتغير، وكيف؟
فسّر لماذا تستطيع شجرة فقدت نصف أوراقها لليرقات في أيار أن تنتج بلوطًا مع ذلك، إذا كان الموسم جيدًا.

القسم الرابع — إرسال الجيل التالي. البلوطة تلقحها الريح وتنتج، في سنة جيدة، 10 000 بلوطة؛ ويحمل القيق ويدفن نحو 3000 منها، يأكل معظمها لاحقًا؛ وتأكل السناجب والفئران كل ما تبقى تقريبًا.

اذكر ثلاث سمات تتوقعها في أزهار البلوط، من تلقيحها بالريح.
لماذا "تدفع" الشجرة للقيق بلوطًا ستخسره، بدل أن تسقط البلوط تحتها؟
إذا نسي القيق 5% مما يدفن وصارت بلوطة مدفونة واحدة من كل 50 شتلة، فكم شتلة يعطي محصول السنة؟
تعيش البلوطة 300 سنة وتحتاج أن تعوَّض بشجرة بالغة واحدة. قارن ذلك بجوابك السابق وفسّر لماذا كانت الأرقام معقولة.
اذكر النتيجة: مساحة أوراق البلوطة وعدد ثغورها، واللترات التي ترفعها في يوم مقابل الكيلوغرامات التي تصنعها من السكر، والعاملان اللذان يقومان عنها بالحركة.

حل

حل المسألة 28.1.

1. $250\,000 \times 25\,\mathrm{cm}^{2} = 6.25 \times 10^{6}\, \mathrm{cm}^{2} = 625\,\mathrm{m}^{2}$ .

2. $625\,\mathrm{m}^{2} = 6.25 \times 10^{8}\,\mathrm{mm}^{2}$ ؛ و $\times 250 \approx 1.6 \times 10^{11}$ ثغر.

3. $625/150 \approx 4$ أمتار مربعة من الورق لكل متر مربع من الأرض.

4. نحو $1000\,\mathrm{m}^{2}$ من الشعيرات الجذرية في مقابل $625\,\mathrm{m}^{2}$ من الأوراق: أي متقاربان. فكلاهما سطح تبادل مقدَّر على الجريانات نفسها — فالماء الذي تفقده الأوراق لا بد أن تمتصه الجذور.

5. الضوء يمتص في جزء من الميليمتر من النسيج، وثنائي أكسيد الكربون لا ينتشر إلا مسافات قصيرة: فعضو سميك كان سيترك معظم خلاياه في الظلام والجوع. أما الأوراق الرقيقة المتراكمة فتضع كل خلية قرب الضوء والهواء.

6. $625 \times 0.6 = 375\,\mathrm{L}$ .

7. $625 \times 8 = 5\,\mathrm{kg}$ من ثنائي أكسيد الكربون، تعطي نحو $5/1.47 \approx 3.4\,\mathrm{kg}$ من السكر (أو ببساطة: السكر المصنوع من $5\,\mathrm{kg}$ من $\mathrm{CO_2}$ نحو $3.4\,\mathrm{kg}$ )؛ والماء المستعمل $3.4/1.6 \approx 2.1\,\mathrm{kg}$ : أي نحو 0.6% من $375\,\mathrm{L}$ المنتوحة.

8. ثنائي أكسيد الكربون يدخل من الثغور المفتوحة نفسها التي تخرج الماء؛ وإغلاقها يوقف التركيب الضوئي. فالماء ثمن السكر.

9. الشمس، إذ تبخر الماء عند الأوراق. ورفع $375\,\mathrm{kg}$ إلى $20\,\mathrm{m}$ نحو $75\,\mathrm{kJ}$ من العمل — وهو قليل في ذاته، لكن مضخة حيوية كانت ستحتاج أنسجة وATP وصيانة لا تضطر الشجرة إلى بنائها.

10. أغلقت ثغورها جزئيًا في وجه الحر الجاف؛ فيهبط دخول ثنائي أكسيد الكربون وإنتاج السكر بكسر مماثل — أي نحو $2\,\mathrm{kg}$ من السكر تفقد عبر العصر.

11. نحو $3.4\,\mathrm{kg}$ تصنع؛ منها $2\,\mathrm{kg}$ (60%) للجذور والجذع والأفرع، و $0.5\,\mathrm{kg}$ (15%) للبلوط.

12. اللحاء، من الأوراق (المنبع) إلى الجذور والجذع والأفرع والبلوط (المصبات).

13. يخزن نشاءً في الجذع والجذور؛ وفي الربيع التالي يعاد إلى سكر لبناء الأوراق الجديدة قبل أن تستطيع أن تغذي نفسها.

14. ما زال السكر يبلغ الأفرع والبلوط فوق الحلقة؛ أما الجذور وأسفل الجذع فلا تتلقى شيئًا: فتهبط حصتها البالغة $2\,\mathrm{kg}$ إلى ما كان مخزونًا، وتجوع على مدى الموسم.

15. الأوراق الباقية تظل تصنع السكر، والنشاء المخزون في الجذع والجذور يسد النقص، وتستطيع الشجرة أن تخرج أوراقًا جديدة من نقاط نموها الكثيرة؛ والبلوط مصب تستطيع الشجرة أن تملأه إن كفى سكر الصيف.

16. أزهار صغيرة مخضرّة بلا بتلات ولا رائحة ولا رحيق، متدلية في نورات هرية تنثر غيومًا من غبار الطلع الخفيف؛ ومياسم ريشية كبيرة لالتقاطه.

17. البلوط الساقط تحت الوالدة ينمو، إن نما، في ظلها ويزاحمها؛ أما القيق فيحمله مئات الأمتار ويدفنه على العمق الصحيح. وفقد معظمه ثمن وضع القليل منه في موضعه.

18. $3000 \times 0.05 = 150$ بلوطة منسية؛ و $150/50 = 3$ شتلات.

19. ثلاث شتلات في السنة على مدى بضعة عقود من المحاصيل الجيدة تعطي نحو مئة شتلة في عمر الشجرة، لا بد أن تنجو منها واحدة فتصير شجرة بالغة. والأرقام كبيرة لأن كل بذرة وكل شتلة تكاد تضيع.

20. $625\,\mathrm{m}^{2}$ من الورق ونحو $1.6 \times 10^{11}$ ثغر؛ ونحو $375\,\mathrm{L}$ ترفع في يوم مقابل $3.4\,\mathrm{kg}$ من السكر؛ والريح لغبار طلعها والقيق لبلوطها.

المصطلحات المعرَّفة في هذا الفصل

الثغور

عرض كل المصطلحات (479) في المسرد