---
title: "التنظيم الوظيفي عند الثدييات"
book: "الأحياء الجامعية — السنة الأولى"
subject: biology
language: ar
chapter: 2
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/2-functional-organization-of-a-mammal
---

# الفصل 2 — التنظيم الوظيفي عند الثدييات

افتح أرنبًا على لوح التشريح فيكون الانطباع الأول انطباع نظام. صفيحة عضلية، هي [الحجاب الحاجز](#def-b1-mammal-organization-bodyplan)، تقسم الجذع إلى صدر يحوي القلب والرئتين، وبطن يحوي كل ما عداهما: كبد بحجم القبضة، ومعدة، وأربعة أمتار من المعي تنتهي بأعور في حجم المعدة، وكليتان ملتصقتان بالجدار الخلفي. لكل [عضو](#def-b1-mammal-organization-organ) موضع، وإمداد دموي، وعمل؛ ولا يعمل أي منها وحده. يصف هذا الفصل كيف يُبنى الثديي كلًا يعمل: مخططه التنظيمي، والأجهزة التي تُجمع فيها أعضاؤه، والحجيرات السائلة التي تعيش فيها خلاياه، وسطوح التبادل التي يلاقي بها الخارج، [والميزانية الحرارية](#prop-b1-mammal-organization-heatbudget) التي تبقيه عند $39\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ في حقل من حقول يناير.

## 2.1 المخطط التنظيمي عند الثدييات

**تعريف 2.1 (المخطط التنظيمي).**

*المخطط التنظيمي* لحيوان هو ترتيب محاوره وأجوافه وأعضائه المشترك بين كل أفراد مجموعته. والمخطط التنظيمي عند الثدييات هو مخطط الفقاريات: تناظر جانبي، ونهاية رأسية تحمل الدماغ [وأعضاء](#def-b1-mammal-organization-organ) الحس الرئيسة (*التمركز الرأسي*)، ومحور ظهري من الفقرات يحيط بالنخاع الشوكي، وأربعة أطراف، وجوف بطني — هو *الجوف العام* — يحوي الأحشاء. أما ما هو خاص بالثدييات فهو: أن *الحجاب الحاجز* العضلي يقسم الجوف العام إلى جوف صدري (القلب، والرئتان) وجوف بطني ([أعضاء](#def-b1-mammal-organization-organ) الهضم، والكليتان، والمناسل)؛ وأن الجسم مغطى بالشعر؛ وأن الصغار تُغذَّى باللبن؛ وأن درجة الحرارة منظَّمة.

![أرنب مفتوح من الجهة البطنية. الحجاب الحاجز يفصل الجوف الصدري (الرئتان، والقلب) عن الجوف البطني (الكبد، والمعدة، والمعي، والأعور، والكليتان، والمثانة). ولكل عضو موضع ثابت، ملفوف في غشاء، تمده أوعيته الخاصة.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-mammal-organization/fig-425c5f5da567.svg)

*أرنب مفتوح من الجهة البطنية. [الحجاب الحاجز](#def-b1-mammal-organization-bodyplan) يفصل الجوف الصدري (الرئتان، والقلب) عن الجوف البطني (الكبد، والمعدة، والمعي، والأعور، والكليتان، والمثانة). ولكل [عضو](#def-b1-mammal-organization-organ) موضع ثابت، ملفوف في غشاء، تمده أوعيته الخاصة.*

**تعريف 2.2 (العضو، الجهاز).**

*العضو* بنية مكونة من عدة أنسجة ([الفصل 4](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/4-animal-body-plans-and-tissues#ch-b1-body-plans-tissues)) مرتبة لأداء وظيفة محددة: فالقلب يضخ، والرئة تبادل الغازات، والكلية ترشح. و*الجهاز* مجموعة أعضاء تتعاون في وظيفة عامة واحدة: فالجهاز الهضمي يمتد من الفم إلى الشرج ويتصل به الكبد والبنكرياس؛ والجهاز الدوراني هو القلب والأوعية؛ والجهاز الإطراحي هو الكليتان والمسالك البولية.

## 2.2 الأجهزة والوظائف التي تخدمها

**قضية 2.3 (ثلاث مجموعات من الوظائف).**

تخدم أجهزة الثديي ثلاث مجموعات من الوظائف:

- *التغذية* : أخذ المادة والطاقة وتوزيعهما وطرح الفضلات — [الجهاز](#def-b1-mammal-organization-organ) الهضمي، والتنفسي، والدوراني، والإطراحي؛
- *العلاقة* : الإحساس [بالمحيط](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-organism) والفعل فيه — [أعضاء](#def-b1-mammal-organization-organ) الحس، [والجهاز](#def-b1-mammal-organization-organ) العصبي، والغدد الصماء، والهيكل، والعضلات؛
- *التكاثر* : إنتاج الذرية — المناسل، والسبيل التناسلي، والغدد اللبنية عند الثدييات.

ولا يعمل [جهاز](#def-b1-mammal-organization-organ) وحده: فكل [عضو](#def-b1-mammal-organization-organ) يعتمد على الدم في إمداده، وعلى الجهازين العصبي والصماوي في تنسيقه، وعلى الهيكل والجلد في حمايته.

![أجهزة الثديي مجموعة بحسب الوظيفة. الدوران هو المحور: فكل جهاز يتبادل مع الدم، والدم يحمل ما يأخذه جهاز إلى كل جهاز آخر.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-mammal-organization/fig-194e45cb2553.svg)

*أجهزة الثديي مجموعة بحسب الوظيفة. الدوران هو المحور: فكل [جهاز](#def-b1-mammal-organization-organ) يتبادل مع الدم، والدم يحمل ما يأخذه [جهاز](#def-b1-mammal-organization-organ) إلى كل [جهاز](#def-b1-mammal-organization-organ) آخر.*

**مثال 2.4 (لقمة عشب).**

عشب الأرنب تقطعه القواطع وتطحنه الأضراس (الهيكل والعضلات)، ويُذاق ويُشم (الحواس)، ويُبلع ويُهضم في المعدة والمعي الدقيق؛ وتعبر سكرياته وحموضه الأمينية جدار المعي إلى الدم فتبلغ الكبد، الذي يخزنها أو يطلقها تحت تحكم هرموني ([الجهاز](#def-b1-mammal-organization-organ) الصماوي)؛ وتُخمَّر سليولوزه ببكتيريا الأعور؛ ويأتي الأكسجين اللازم لحرق السكريات عبر الرئتين، ويخرج ثاني أكسيد الكربون من الطريق نفسه، وتخرج البولة الآتية من الحموض الأمينية عبر الكليتين، وتخرج حرارة العملية كلها عبر الجلد. سبعة أجهزة للقمة واحدة.

## 2.3 حجيرات الجسم

**تعريف 2.5 (الحجيرات السائلة).**

يشكل الماء نحو $60\,\%$ من كتلة الثديي. ثلثاه *سائل داخل خلوي*، في داخل الخلايا؛ وثلثه *سائل خارج خلوي*، وهو [الوسط الداخلي](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-milieu) في [الفصل 1](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#ch-b1-organism-environment)، وينقسم بدوره إلى *السائل الخلالي* الذي يغمر الخلايا (ثلاثة أرباعه) و*بلازما الدم* داخل الأوعية (الربع). و*اللمف* سائل خلالي تجمعه الأوعية اللمفية وتعيده إلى الدم. وللسائلين خارج الخلويين تركيب واحد تقريبًا — تختلف البلازما ببروتيناتها التي لا تعبر جدار الشعرية — ويختلفان كلاهما اختلافًا حادًا عن السائل داخل الخلوي.

![الحجيرات السائلة عند إنسان كتلته 70\, kg. ثلثا الماء داخل الخلايا؛ والثلث خارج الخلوي، الموزع بين السائل الخلالي والبلازما، هو الوسط الداخلي. والصوديوم مسيطر في الخارج، والبوتاسيوم في الداخل — وهو فرق تنفق كل خلية طاقة لصونه ().](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-mammal-organization/fig-9385237102d2.svg)

*الحجيرات السائلة عند إنسان كتلته $70\,\mathrm{kg}$. ثلثا الماء داخل الخلايا؛ والثلث خارج الخلوي، الموزع بين [السائل الخلالي](#def-b1-mammal-organization-compartments) والبلازما، هو [الوسط الداخلي](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-milieu). والصوديوم مسيطر في الخارج، والبوتاسيوم في الداخل — وهو فرق تنفق كل خلية طاقة لصونه ([الفصل 7](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/7-membranes-and-membrane-transport#ch-b1-membranes-transport)).*

**طريقة 2.6 (قياس حجيرة بالتمديد).**

1. اختر واسمًا ينتشر في الحجيرة ولا ينتشر في غيرها: صباغًا يرتبط ببروتينات البلازما (أزرق إيفانز) للبلازما؛ والإينولين، وهو سكر يغادر الأوعية ولا يدخل الخلايا، [للسائل خارج الخلوي](#def-b1-mammal-organization-compartments) ؛ والماء الثقيل لمجموع ماء الجسم.
2. احقن كمية معلومة $m$ وانتظر الامتزاج (دقائق للبلازما، وساعات لمجموع الماء).
3. قِس التركيز $c$ في عينة من البلازما، مصححًا كل فقد (بول، استقلاب) خلال الانتظار.
4. الحجم هو $V = m/c$ . والحجم داخل الخلوي هو مجموع الماء ناقص خارج الخلوي؛ والحجم الخلالي هو خارج الخلوي ناقص البلازما. وحجم الدم هو حجم البلازما مقسومًا على كسر البلازما من الدم ( $1 -$ الهيماتوكريت).

**مثال 2.7 (حجم بلازما).**

$50\,\mathrm{mg}$ من أزرق إيفانز محقونة في رجل كتلته $70\,\mathrm{kg}$ تعطي، بعد عشر دقائق، تركيزًا في البلازما قدره $16.7\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$: $V = 50/16.7 = 3.0\,\mathrm{L}$ من البلازما. وبهيماتوكريت $45\,\%$ يكون حجم الدم $3.0/0.55 = 5.5\,\mathrm{L}$ — أي $8\,\%$ من كتلة الجسم، وهي نسبة تصدق من الفأر إلى الحوت.

## 2.4 سطوح التبادل والدوران

**قضية 2.8 (كل سطح تبادل مقترن بالدم).**

يتبادل الثديي مع الخارج عبر أربعة سطوح، كل منها مطوي داخل الجسم وكل منها مروي بشبكة شعرية كثيفة: مخاطية المعي ($30\,\mathrm{m}^{2}$ عند الإنسان) للمغذيات والماء، والسطح السنخي في الرئتين ($100\,\mathrm{m}^{2}$) للأكسجين وثاني أكسيد الكربون، والسطح الراشح في الكليتين (مليون كبيبة، ترشح $180\,\mathrm{L}$ من البلازما في اليوم) للفضلات ولتنظيم [الوسط الداخلي](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-milieu)، والجلد ($2\,\mathrm{m}^{2}$) للحرارة ولقليل من الماء. والدوران يربط بينها: فالدم الخارج من سطح يبلغ السطح التالي في دقيقة، حتى إن ما يدخل عبر المعي يُؤكسد بأكسجين آت من الرئة وتخرج فضلته عبر الكلية.

![الدوران المضاعف عند الثدييات. القلب الأيمن يرسل الدم الفقير بالأكسجين (أزرق) عبر الرئتين؛ والقلب الأيسر يرسل الدم المؤكسج (أحمر) عبر الأعضاء المرتبة على التوازي، فينال كل منها دمًا شريانيًا طازجًا. والدم الآتي من المعي يمر عبر الكبد قبل عودته إلى القلب.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-mammal-organization/fig-2a33f68535ea.svg)

*الدوران المضاعف عند الثدييات. القلب الأيمن يرسل الدم الفقير بالأكسجين (أزرق) عبر الرئتين؛ والقلب الأيسر يرسل الدم المؤكسج (أحمر) عبر [الأعضاء](#def-b1-mammal-organization-organ) المرتبة على التوازي، فينال كل منها دمًا شريانيًا طازجًا. والدم الآتي من المعي يمر عبر الكبد قبل عودته إلى القلب.*

![كيف يُقتسم صبيب قلبي بشري قدره 5\, L/ min في الراحة بين الأعضاء. الكليتان، وهما 0.5\,\% من كتلة الجسم، تأخذان خمس الدم — وهو ثمن ترشيح البلازما كلها ستين مرة في اليوم. وفي الجهد يرتفع نصيب العضلات عشرة أضعاف ويهبط نصيب المعي.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-mammal-organization/fig-978ad283aa9f.svg)

*كيف يُقتسم صبيب قلبي بشري قدره $5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ في الراحة بين [الأعضاء](#def-b1-mammal-organization-organ). الكليتان، وهما $0.5\,\%$ من كتلة الجسم، تأخذان خمس الدم — وهو ثمن ترشيح البلازما كلها ستين مرة في اليوم. وفي الجهد يرتفع نصيب العضلات عشرة أضعاف ويهبط نصيب المعي.*

**مثال 2.9 (زمن الدوران).**

مع $5.5\,\mathrm{L}$ من الدم وصبيب قلبي قدره $5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$، تتم قطرة دم الدورتين معًا في نحو دقيقة واحدة في الراحة، وفي ربع ذلك في الجهد الشديد حين يبلغ الصبيب $20\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$. ويتحجم الصبيب القلبي مثل $M^{3/4}$ ([المبرهنة 1.14](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#thm-b1-organism-environment-kleiber)): فصبيب أرنب كتلته $2\,\mathrm{kg}$ نحو $0.35\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ من أجل $160\,\mathrm{mL}$ من الدم — أي زمن الدوران نفسه في حدود عامل اثنين، عند تواتر قلبي $200\,$ نبضة في الدقيقة.

## 2.5 داخلية الحرارة والميزانية الحرارية

**قضية 2.10 (الميزانية الحرارية).**

ثديي عند درجة حرارة مستقرة يحقق

$$
M - W = R + C + K + E ,
$$

حيث $M$ إنتاج الحرارة الاستقلابي، و$W$ الشغل الميكانيكي المبذول على الخارج، والطرف الأيمن هو الفواقد بالإشعاع $R$، والحمل إلى الهواء $C$، والتوصيل إلى الأرض $K$، والتبخر $E$ (من الرئتين، ومن العرق أو اللهاث). والفواقد الثلاثة الأولى تتناسب مع $T_b - T_a$ ويحكمها عزل الفرو وجريان الدم إلى الجلد؛ أما التبخر فهو السبيل الوحيد الذي يعمل حين يكون الهواء أدفأ من الجسم. وحين لا تتحقق المعادلة تنزاح درجة حرارة الجسم بمعدل يحدده الاختلال والسعة الحرارية للجسم (نحو $3.5\,\mathrm{kJ}\,\mathrm{kg}^{-1}\,\mathrm{K}^{-1}$).

**برهان.** انحفاظ الطاقة في الجسم على مدى فترة لا تتغير فيها درجة حرارته: فالطاقة الكيميائية المحررة ($M$) تخرج شغلًا أو حرارةً عبر القنوات الفيزيائية الأربع. وتناسب $R$ و$C$ و$K$ مع فرق درجتي الحرارة هو قانون نيوتن في التبريد ([الفصل 1](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#ch-b1-organism-environment))؛ أما استقلال $E$ عن ذلك الفرق فيتبع من كون التبخر مقودًا بتدرج الرطوبة لا بتدرج درجة الحرارة. ∎

![الميزانية الحرارية عند داخلي الحرارة. لا بد للإنتاج أن يساوي مجموع الفواقد الأربعة زائد الشغل الخارجي؛ والحيوان يعدل الإنتاج (ارتعاش، نشاط)، والعزل (فرو، وضعية، جريان دم الجلد)، والتبخر ليبقي التوازن.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-mammal-organization/fig-69942c08826f.svg)

*[الميزانية الحرارية](#prop-b1-mammal-organization-heatbudget) عند [داخلي الحرارة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#prop-b1-organism-environment-thermo). لا بد للإنتاج أن يساوي مجموع الفواقد الأربعة زائد الشغل الخارجي؛ والحيوان يعدل الإنتاج (ارتعاش، نشاط)، والعزل (فرو، وضعية، جريان دم الجلد)، والتبخر ليبقي التوازن.*

**قضية 2.11 (وسائل تنظيم الحرارة).**

في مواجهة البرد يخفض الثديي الفقد — بنفش فروه، وتضييق أوعية الجلد والأطراف، والتكور، والتجمع — ويرفع الإنتاج: بالارتعاش (تقلص إيقاعي للعضلات)، وعند الثدييات الصغيرة والصغار *بتوليد الحرارة بلا ارتعاش* في *النسيج الشحمي البني*، الذي تطلق متقدراته طاقة الشحم حرارةً مباشرة. وفي مواجهة الحر يوسع أوعية الجلد (أذنا الأرنب تستطيعان طرح ثلث حرارته)، ويبخر الماء بالتعرق (الحصان، والإنسان) أو باللهاث (الكلب، والأرنب). وكل ذلك مأمور به من الوطاء، الذي يحمل [القيمة المرجعية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-homeostasis) ويقرأ حرارة الدم وحرارة الجلد.

**شواهد.** تسخين وطاء كلب بمسبار مزروع يجعله يلهث ويوسع أوعية جلده في غرفة باردة؛ وتبريد المسبار يجعله يرتعش في غرفة دافئة. واستهلاك جرذ موضوع عند $5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ من الأكسجين يتضاعف ثلاث مرات في ساعة، نصف الزيادة من الارتعاش (مسجلًا نشاطًا كهربائيًا في العضلة) ونصفها من الشحم البني، الذي تفوق حرارته، مقيسة بمزدوجة حرارية، حرارة الأنسجة المحيطة به. وصور الأشعة تحت الحمراء لأرنب عند $30\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ تُظهر أذنيه عند حرارة الجسم تقريبًا، وعند $5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ عند حرارة الهواء تقريبًا. ∎

**مثال 2.12 (أذنا الأرنب).**

أذنان مساحة كل منهما نحو $50\,\mathrm{cm}^{2}$، رقيقتان، عاريتان تقريبًا، غزيرتا الأوعية: فبأوعية مفتوحة عند $30\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ في هواء عند $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$، وبمعامل جلد عار قدره $10\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-1}$، تفقدان $10\times 0.01\times 10 =
1\,\mathrm{W}$، أي سدس إنتاج أرنب مستريح. وعند $5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ تنغلق الأوعية، وتبرد الأذنان إلى قرب حرارة الهواء، فيهبط الفقد عبرهما دون $0.2\,\mathrm{W}$.

**ملاحظة 2.13 (التنسيق).**

كل تعديل مما سبق — ضيق وعاء، وارتعاش عضلة، وإفراز غدة — أمر يحمله عصب أو هرمون. [فالجهاز](#def-b1-mammal-organization-organ) العصبي يعمل في أجزاء من الألف من الثانية على أسلاك ثابتة؛ [والجهاز](#def-b1-mammal-organization-organ) الصماوي يعمل في دقائق إلى ساعات عبر الدم، فيبلغ كل خلية تحمل المستقبِل المناسب. وآلياتهما موضوع كتاب السنة الثانية؛ أما هذه السنة فتأخذهما مسلَّمين وتدرس ما ينسقانه.

## 2.6 تمارين

**تمرين 2.1 ★.**

اذكر خصائص [المخطط التنظيمي](#def-b1-mammal-organization-bodyplan) عند الثدييات التي تشترك فيها مع كل الفقاريات، وتلك الخاصة بالثدييات.

**حل التمرين 2.1.**

عند الفقاريات: التناظر الجانبي، [والتمركز الرأسي](#def-b1-mammal-organization-bodyplan)، والمحور الفقري الظهري [المحيط](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-organism) بالنخاع الشوكي، [والجوف العام](#def-b1-mammal-organization-bodyplan) البطني بأحشائه، والأطراف الأربعة. وعند الثدييات: [الحجاب الحاجز](#def-b1-mammal-organization-bodyplan) يقسم [الجوف العام](#def-b1-mammal-organization-bodyplan) إلى صدر وبطن، والشعر، واللبن، وحرارة الجسم المنظَّمة.

**تمرين 2.2 ★.**

انسب كل [جهاز](#def-b1-mammal-organization-organ) إلى واحدة من مجموعات الوظائف الثلاث، واذكر عضوًا واحدًا من كل [جهاز](#def-b1-mammal-organization-organ).

**حل التمرين 2.2.**

التغذية: الهضمي (المعدة)، والتنفسي (الرئة)، والدوراني (القلب)، والإطراحي (الكلية). العلاقة: العصبي (الدماغ)، [وأعضاء](#def-b1-mammal-organization-organ) الحس (العين)، والصماوي (الدرقية)، والهيكل والعضلات (عظم الفخذ، العضلة ذات الرأسين)، والجلد. التكاثر: التناسلي (المبيض، الخصية)، والغدد اللبنية.

**تمرين 2.3 ★.**

امرأة كتلتها $60\,\mathrm{kg}$: قدّر مجموع ماء جسمها، وحجميها داخل الخلوي وخارج الخلوي، وحجمها الخلالي، وحجم بلازمتها.

**حل التمرين 2.3.**

الماء $0.6\times 60 = 36\,\mathrm{L}$؛ وداخل الخلوي $24\,\mathrm{L}$؛ وخارج الخلوي $12\,\mathrm{L}$، منه الخلالي $9\,\mathrm{L}$ والبلازما $3\,\mathrm{L}$.

**تمرين 2.4 ★.**

من شكل جريان الدم، ما الكسر من الصبيب القلبي الذي يذهب إلى الكليتين، وكم مرة في اليوم يُضخ حجم الدم كله ($5.5\,\mathrm{L}$) عبرهما؟

**حل التمرين 2.4.**

$1.1/5 = 22\%$. و$1.1\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ هي $1580\,\mathrm{L}$ في اليوم، أي حجم الدم 290 مرة.

**تمرين 2.5 ★★.**

$2.0\,\mathrm{g}$ من الإينولين تُحقن في رجل كتلته $70\,\mathrm{kg}$؛ وبعد الامتزاج، وبعد فقد $0.3\,\mathrm{g}$ في البول، يكون تركيز البلازما $0.12\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$. احسب الحجم خارج الخلوي، ثم، مع مجموع ماء قدره $42\,\mathrm{L}$، الحجم داخل الخلوي.

**حل التمرين 2.5.**

الإينولين الباقي $1.7\,\mathrm{g}$؛ فيكون $V = 1.7/0.12 = 14\,\mathrm{L}$ خارج الخلوي؛ وداخل الخلوي $42 - 14 = 28\,\mathrm{L}$.

**تمرين 2.6 ★★.**

فسّر لماذا كان للبلازما [والسائل الخلالي](#def-b1-mammal-organization-compartments) التركيب الشاردي نفسه بينما يختلفان في محتوى البروتين، وماذا سيحدث للحجم الخلالي لو فُقدت بروتينات البلازما.

**حل التمرين 2.6.**

جدار الشعرية يمرر الماء والشوارد الصغيرة بحرية فتتوازن، لكنه يحبس البروتينات. وبروتينات البلازما تجذب الماء إلى الأوعية تناضحيًا؛ ولولاها لرشح الماء إلى الحيز الخلالي فتورم (وذمة)، ولهبط حجم البلازما.

**تمرين 2.7 ★★.**

لماذا تقع [أعضاء](#def-b1-mammal-organization-organ) الدوران العام على التوازي لا على التسلسل؟ وما نتيجة وضع الدماغ في مؤخرة العضلات؟

**حل التمرين 2.7.**

على التوازي ينال كل [عضو](#def-b1-mammal-organization-organ) دمًا بكامل أكسجينه الشرياني وضغطه، ويمكن تنظيم جريانه على حدة. أما على التسلسل فسينال الدماغ دمًا استنزفته العضلات، بضغط أدنى، وسيهبط إمداده في أثناء الجهد بالذات.

**تمرين 2.8 ★★.**

إنسان مستريح ($M = 80\,\mathrm{W}$، $W = 0$) في هواء عند $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ يفقد $20\,\mathrm{W}$ بالتبخر من الرئتين والجلد. فإذا كان مجموع الإشعاع والحمل والتوصيل $hS(T_b - T_a)$ مع $S = 1.8\,\mathrm{m}^{2}$ و$T_b$ (الجلد) $=
33\,{}^{\circ}\mathrm{C}$، فأوجد $h$. وماذا يحدث لحرارة الجلد حين يبلغ الهواء $33\,{}^{\circ}\mathrm{C}$؟

**حل التمرين 2.8.**

$hS\Delta T = 80 - 20 = 60\,\mathrm{W}$؛ فيكون $h = 60/(1.8\times 13) =
2.6\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-1}$. وعند هواء $33\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ يزول الفقد غير التبخري؛ فلا بد للجلد أن يسخن فوق الهواء (توسع الأوعية يرفعه نحو $36\,{}^{\circ}\mathrm{C}$) وأن يحمل التعرق الباقي.

**تمرين 2.9 ★★.**

إنسان يبذل جهدًا ينتج $800\,\mathrm{W}$ ويؤدي $200\,\mathrm{W}$ من الشغل الخارجي. والفواقد غير التبخرية $150\,\mathrm{W}$. فما كتلة الماء التي يجب أن تتبخر في الساعة لتبقى حرارته مستقرة (الحرارة الكامنة $2.4\,\mathrm{kJ}/\mathrm{g}$)؟ وإذا توقف التعرق، فبأي سرعة ترتفع حرارته ($70\,\mathrm{kg}$، $3.5\,\mathrm{kJ}\,\mathrm{kg}^{-1}\,\mathrm{K}^{-1}$)؟

**حل التمرين 2.9.**

الحرارة الواجب طرحها $800 - 200 - 150 = 450\,\mathrm{W}$، أي $1620\,\mathrm{kJ}/\mathrm{h}$، أي $675\,\mathrm{g}$ من العرق في الساعة. ودون تعرق: $450/(70\times 3500) =
1.8 \times 10^{-3}\,\mathrm{K}/\mathrm{s}$، أي نحو $0.11\,\mathrm{K}/\mathrm{min}$: أي $3\,\mathrm{K}$ في نصف ساعة.

**تمرين 2.10 ★★★.**

تعتمد الثدييات الوليدة والأنواع الصغيرة على الشحم البني لا على الارتعاش. اقترح سببين، مستعينًا بنسبة السطح إلى الحجم وبطبيعة كل آلية.

**حل التمرين 2.10.**

الأجسام الصغيرة تفقد الحرارة أسرع لكل غرام (لكبر $S/V$)، وتحتاج إلى إنتاج مستمر عالٍ موثوق: فالشحم البني ينتج الحرارة كيميائيًا بمعدل ثابت دون حركة، بينما يقتضي الارتعاش عضلات متطورة (تفتقر إليها الوليدة)، ويعوق الحركة والتغذية، وهو متقطع. كما أن الشحم البني يقع قرب الأوعية الكبيرة فيدفئ الدم مباشرة.

**تمرين 2.11 ★★★.**

يُسخَّن وطاء كلب بمسبار بينما يجلس الكلب في غرفة باردة. تنبأ باستجاباته، وبحرارة لبه بعد ساعة. ثم تنبأ باستجابات كلب أُتلف وطاؤه، موضوع في غرفة باردة ثم في غرفة حارة.

**حل التمرين 2.11.**

الوطاء المسخَّن يقرأ «حرّ زائد»: فيلهث الكلب ويوسع أوعية جلده رغم البرد، وتهبط حرارة لبه بدرجة أو درجتين في غضون الساعة. ومن غير وطاء لا [قيمة مرجعية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-homeostasis): فلا يرتعش الكلب في البرد ولا يلهث في الحر، وتنزاح حرارته نحو حرارة الغرفة في الحالتين.

**تمرين 2.12 ★★★.**

«[الوسط الداخلي](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-milieu) هو [محيط](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-organism) الثديي الخاص.» ناقش هذه الصورة في فقرة: ما [السائل خارج الخلوي](#def-b1-mammal-organization-compartments)، وما الذي يبقيه ثابتًا، وأي الأجهزة شواطئه.

**حل التمرين 2.12.**

[السائل خارج الخلوي](#def-b1-mammal-organization-compartments) ([السائل الخلالي](#def-b1-mammal-organization-compartments) والبلازما)، وهو شبه ثابت التركيب غني بالصوديوم ثابت الحرارة والحجم، يغمر كل خلية كما غمر ماء البحر أول الحيوانات. وثباته تصونه حلقات تغذية راجعة سالبة (الكلية للحجم والشوارد، والرئة للغازات، والكبد والبنكرياس للغلوكوز، والوطاء للحرارة). و«شواطئه» هي سطوح التبادل — المعي، والرئة، والكلية، والجلد — حيث يلاقي الخارج، والدوران هو التيار الذي يحركه.

## 2.7 مسألة: يوم في حياة أرنب

**مسألة 2.1.**

مسألة نهاية الأسبوع — أربع وعشرون ساعة من حياة أرنب كتلته كيلوغرامان في يناير: طاقته، وماؤه، ودمه، وحرارته، وصولًا إلى إنفاقه الطاقي اليومي ودوران مائه

أرنب بري كتلته $2.0\,\mathrm{kg}$ وحرارة جسمه $39\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. ومعدل استقلابه القاعدي يتبع [قانون كلايبر](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#thm-b1-organism-environment-kleiber)، $B = 3.4\,\mathrm{W}\,(M/1\,\mathrm{kg})^{3/4}$. ويومه: $12\,\mathrm{h}$ في الراحة في جحره ضمن منطقته الحرارية المحايدة، و$6\,\mathrm{h}$ في البحث عن الغذاء عند ثلاثة أمثال معدله القاعدي، و$6\,\mathrm{h}$ في الراحة خارجًا عند $5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$، حيث عليه أن ينتج مثلي معدله القاعدي. وهو يأكل عشبًا طريًا فيه $25\,\%$ مادة جافة؛ والمادة الجافة تحمل $18\,\mathrm{kJ}/\mathrm{g}$، يهضم منها $65\,\%$.

**الجزء الأول — الطاقة.**

1. احسب [معدل الاستقلاب القاعدي](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-allometry) عند الأرنب بالواط.
2. احسب الطاقة المنفقة في كل من الفترات الثلاث، بالكيلوجول.
3. احسب الإنفاق الطاقي اليومي وعبّر عنه بمضاعف للمعدل القاعدي على مدى $24\,\mathrm{h}$ .
4. احسب الطاقة القابلة للهضم في غرام واحد من العشب الطري.
5. احسب كتلة العشب الطري المأكولة في اليوم، وكتلة المادة الجافة التي تحويها.
6. عبّر عن المدخول الطري بكسر من كتلة الجسم.
7. بأخذ $20\,\mathrm{kJ}$ لكل لتر أكسجين مستهلك، احسب استهلاك الأكسجين اليومي والمعدل الوسطي بالمليلتر في الدقيقة.
8. مع حاصل تنفسي قدره $0.9$ (لترات $\mathrm{CO_2}$ لكل لتر $\mathrm{O_2}$ )، احسب طرح ثاني أكسيد الكربون اليومي باللتر وبالغرام ( $22.4\,\mathrm{L}/\mathrm{mol}$ ، $44\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ ).

**الجزء الثاني — الماء.** أكسدة المادة الجافة المهضومة تعطي $0.6\,\mathrm{g}$ من الماء الاستقلابي لكل غرام. والمادة الجافة غير المهضومة تخرج في براز فيه $40\,\%$ ماء. والبول $130\,\mathrm{mL}$ في اليوم. والأرنب يتنفس $860\,\mathrm{L}$ من الهواء في اليوم؛ يستنشق هواءً عند $10\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ يحمل $5\,\mathrm{g}/\mathrm{m}^{3}$ من بخار الماء ويزفر هواءً مشبعًا عند $37\,{}^{\circ}\mathrm{C}$، أي $44\,\mathrm{g}/\mathrm{m}^{3}$. والتبخر عبر الجلد $20\,\mathrm{g}$ في اليوم.

9. احسب الماء المأخوذ مع العشب.
10. احسب الماء الاستقلابي المنتج.
11. احسب كتلة البراز والماء الذي يحمله معه.
12. احسب الماء المفقود في النفَس.
13. ضع ميزانية الماء: مجموع الوارد، ومجموع الصادر، والفرق.
14. هل يجب على الأرنب أن يشرب؟ وماذا يحل بالفرق؟
15. في أغسطس يكون العشب $50\,\%$ مادة جافة. أعد حساب الماء في الغذاء من أجل المدخول الطاقي نفسه، واستنتج.

**الجزء الثالث — الدم والحجيرات.**

16. احسب مجموع ماء جسم الأرنب، وحجمه خارج الخلوي، وحجم بلازمته، مستعملًا كسور هذا الفصل.
17. تُحقن $1.5\,\mathrm{mg}$ من أزرق إيفانز؛ فيكون تركيز البلازما بعد الامتزاج $15\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ . احسب حجم البلازما وقارنه بالتقدير.
18. بهيماتوكريت قدره $40\,\%$ ، احسب حجم الدم.
19. يتحجم الصبيب القلبي مثل $M^{3/4}$ انطلاقًا من قيمة بشرية قدرها $5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ عند $70\,\mathrm{kg}$ . احسب الصبيب القلبي عند الأرنب والزمن الذي تستغرقه قطرة دم لتتم الدورة.
20. بتواتر قلبي قدره $200\,$ نبضة في الدقيقة، احسب الحجم النفضي.

**الجزء الرابع — الحرارة.** سطح الأرنب $S = 0.1\,\mathrm{m}^{2}\,(M/1\,\mathrm{kg})^{2/3}$؛ وفروه يعطي $h = 2.5\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-1}$؛ وكل أذن $50\,\mathrm{cm}^{2}$ من جلد عار تقريبًا بمعامل $h = 10\,\mathrm{W}\,\mathrm{m}^{-2}\,\mathrm{K}^{-1}$.

21. احسب سطح الأرنب.
22. احسب الحرارة المفقودة عبر الفرو عند $5\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ وقارنها بالإنتاج المفترض في فترة الخارج.
23. احسب الفقد عبر الأذنين إذا كانت أوعيتهما مفتوحة (الجلد عند $39\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ) وإذا كانت مغلقة (الجلد عند $8\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ). فماذا يفعل الأرنب في يناير؟
24. في أغسطس، عند $30\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ، احسب الفقد عبر الفرو وعبر الأذنين المفتوحتين، وقارن مجموعهما بالإنتاج القاعدي. فكيف يبقى الأرنب عند $39\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ؟
25. اذكر النتيجة: الإنفاق الطاقي اليومي عند الأرنب بالميغاجول، بوصفه مضاعفًا لمعدله القاعدي، ودوران مائه اليومي بالغرام وبكسر من كتلته.

**حل المسألة 2.1.**

**1.** $B = 3.4\times 2^{0.75} = 5.7\,\mathrm{W}$. **2.** في الجحر: $5.7\times 12\times 3600 = 246\,\mathrm{kJ}$؛ وفي البحث عن الغذاء: $17.1\times 6\times 3600 = 369\,\mathrm{kJ}$؛ وفي الخارج: $11.4\times 6\times 3600 = 246\,\mathrm{kJ}$. **3.** $861\,\mathrm{kJ}$، أي $861/493 = 1.75$ مرة المعدل القاعدي ($B$ على مدى $24\,\mathrm{h}$ $= 493\,\mathrm{kJ}$). **4.** $0.25\times 18\times 0.65 = 2.9\,\mathrm{kJ}/\mathrm{g}$. **5.** $861/2.9 = 295\,\mathrm{g}$ من العشب الطري، أي $74\,\mathrm{g}$ من المادة الجافة. **6.** $295/2000 = 15\%$ من كتلته. **7.** $861/20 = 43\,\mathrm{L}$ من $\mathrm{O_2}$؛ أي $30\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$. **8.** $0.9\times 43 = 39\,\mathrm{L}$ من $\mathrm{CO_2}$، أي $39/22.4\times 44 = 76\,\mathrm{g}$. **9.** $0.75\times 295 = 221\,\mathrm{g}$. **10.** المادة الجافة المهضومة $0.65\times 74 = 48\,\mathrm{g}$؛ والماء $0.6\times 48 = 29\,\mathrm{g}$. **11.** غير المهضومة $26\,\mathrm{g}$؛ والبراز $26/0.6 = 43\,\mathrm{g}$، يحمل $17\,\mathrm{g}$ من الماء. **12.** $(44 - 5)\times 0.86 = 34\,\mathrm{g}$. **13.** الوارد: $221 + 29 = 250\,\mathrm{g}$. والصادر: $17 + 130 + 34 + 20
= 201\,\mathrm{g}$. والفائض $49\,\mathrm{g}$. **14.** لا: فالعشب يمده بأكثر مما يفقد؛ ويخرج الفائض بولًا زائدًا (نحو $180\,\mathrm{mL}$ في المجموع). **15.** المادة الجافة نفسها $74\,\mathrm{g}$ في $148\,\mathrm{g}$ من العشب: فالماء في الغذاء $74\,\mathrm{g}$؛ والوارد $103\,\mathrm{g}$ مقابل صادر $201\,\mathrm{g}$: أي عجز $100\,\mathrm{g}$ في اليوم، عليه أن يشربه أو يفقده من جسمه. **16.** الماء $0.6\times 2.0 = 1.2\,\mathrm{L}$؛ وخارج الخلوي $0.4\,\mathrm{L}$؛ والبلازما $0.1\,\mathrm{L}$. **17.** $1.5/15 = 0.10\,\mathrm{L}$: وهو متفق مع التقدير. **18.** $0.10/0.60 = 0.167\,\mathrm{L}$، أي $8\,\%$ من كتلة الجسم. **19.** $5\times(2/70)^{0.75} = 0.35\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$؛ وزمن الدورة $0.167/0.35 = 0.48\,\mathrm{min}$، أي نحو $29\,\mathrm{s}$. **20.** $350/200 = 1.75\,\mathrm{mL}$ لكل نبضة. **21.** $0.1\times 2^{2/3} = 0.16\,\mathrm{m}^{2}$. **22.** $2.5\times 0.16\times 34 = 13.6\,\mathrm{W}$، مقابل $2B = 11.4\,\mathrm{W}$ المفترضة: فعلى الأرنب أن ينتج أكثر قليلًا، أو يخفض الفقد بالوضعية والمأوى. **23.** مفتوحتان: $10\times 0.01\times 34 = 3.4\,\mathrm{W}$، أي ربع فقد الفرو زيادةً؛ ومغلقتان: $10\times 0.01\times 3 =
0.3\,\mathrm{W}$. فهو يغلقهما. **24.** الفرو: $2.5\times 0.16\times 9 = 3.6\,\mathrm{W}$؛ والأذنان مفتوحتان: $10\times 0.01\times 9 = 0.9\,\mathrm{W}$؛ والمجموع $4.5\,\mathrm{W}$ مقابل $5.7\,\mathrm{W}$ منتجة. فلا بد للباقي $1.2\,\mathrm{W}$ أن يخرج بالتبخر: فيلهث الأرنب ($1.2\,\mathrm{W}$ هي $1.8\,\mathrm{g}$ من الماء في الساعة)، وينبطح على أرض باردة، ويلزم الظل. **25.** الإنفاق الطاقي اليومي $0.86\,\mathrm{MJ}$، أي $1.75$ مرة معدله القاعدي؛ ودوران الماء $250\,\mathrm{g}$، أي $12.5\,\%$ من كتلته.