الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة

مقدمة

العلوم المتكاملة — الصف الأول الثانوي — الفصل الدراسي الأول — النظم البيئية واستدامة الحياة

🌳 شجرة المفاهيم

الوحدة الأولى النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة
├── 0. لماذا نبدأ بالماء؟ (مقدمة الوحدة ونشاط «فكّر»)
├── 0.1 ما المقصود بالبيئة؟
├── 0.2 ما النظام البيئي؟
├── 0.3 الأغلفة الأربعة المترابطة للبيئة الطبيعية

├── 1.1 التعريف

├── 1.2 كم نسبة الماء على الأرض؟

├── 2.1 الماء يغيّر حالته باستمرار

├── 2.2 مصدر الطاقة

├── 2.3 عمليات الدورة واحدة تلو الأخرى

├── 2.4 ربط التسلسل معًا

├── 3.1 التعريف

├── 3.2 أين يحدث؟

├── 3.3 أهمية النتح (دوران أساسيان في الكتاب)

├── 3.4 العوامل المؤثرة في معدل النتح

├── 4. الإخراج والتنفس — إسهام الحيوان (تفاصيل)

├── 5. دورة الماء والقضايا الكبرى للوحدة

├── 6. النشاط (مشروح بأسلوبنا)

├── 7. جدول ملخص

├── 8. أخطاء شائعة ونصائح للامتحان

├── 9. أسئلة للمراجعة الذاتية (إجاباتها في بنك الأسئلة)

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 1 / 23

لماذا نبدأ بالماء؟ (مقدمة الوحدة ونشاط «فكّر»)

تبدأ دراستنا لهذه الوحدة من ملاحظة بسيطة الأرض هي الكوكب الوحيد في المجموعة الشمسية الذي نعرف أن على سطحه كميات هائلة من الماء السائل، وهي أيضًا الكوكب الوحيد الذي نعرف أن الحياة تملؤه.
ولهذا يبدأ العلماء الذين يبحثون عن الحياة على المريخ أو على أقمار المشتري وزحل أو حول نجوم أخرى بالبحث عن الماء أولًا.

والسبب أن الماء هو الوسط الذي تجري فيه التفاعلات الكيميائية داخل الخلية الحية (ستدرس ذلك في الدرس 1-5)، وهو يذيب المواد التي تحتاج إليها الخلايا (الدرس 1-2)، ويقاوم التغيّر السريع في درجة الحرارة (الدرس 1-3)، ويستطيع أن ينقل المواد والغازات والحرارة من مكان إلى آخر.
وهذه هي إجابة سؤال «فكّر» يبحث العلماء عن الماء على الكواكب الأخرى لأن وجود الماء السائل يعني احتمال توافر الشروط الأساسية للحياة كما نعرفها، فالماء مذيب ومتفاعل ووسط للنقل ومنظّم لدرجة الحرارة في الكائنات الحية.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 2 / 23

ما المقصود بالبيئة؟

كلمة البيئة مشتقة من الكلمة الفرنسية Environ ومعناها «المحيط»، أي «كل ما يحيط بنا».
والبيئة هي كل ما يحيط بالكائن الحي ويؤثر فيه، وتتكون من نوعين من العوامل:

عوامل حيويةالإنسان والنباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة.

عوامل لاحيويةالضوء والهواء والماء والتربة (ويمكن أن نضيف إليها درجة الحرارة والضغط والرياح والملوحة).

وتشمل البيئة كذلك العلاقات المتبادلة بين الماء والهواء والأرض والإنسان وباقي الكائنات الحية.

والبيئة نظام كامل لا تنفصل مكوناته عن بعضها؛

فلا يمكن أن تزيل جزءًا منها دون أن تتأثر الأجزاء الأخرى.
وهي تتكوّن من عناصر فيزيائية وكيميائية وبيولوجية، وتتأثر بمجموعة من المتغيرات التي تحيط بالإنسان وبالكائنات الحية.
لاحظ أن هذا هو معنى «العلوم المتكاملة» فالنهر مثلًا مسألة فيزيائية (تدفق وضغط وحرارة)، ومسألة كيميائية (أملاح ذائبة وأس هيدروجيني وغازات)، ومسألة بيولوجية (أسماك وطحالب وبكتيريا) في الوقت نفسه.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 3 / 23

ما النظام البيئي؟

النظام البيئي

مجتمع من الكائنات الحية تتفاعل مع بعضها البعض ومع المكونات غير الحية في المكان الذي تعيش فيه، من أجل التكيّف مع الظروف المتغيرة.
ومن أمثلته حولنا النظم البيئية المائية (البحار والمحيطات والبحيرات والأنهار والبرك والأراضي الرطبة) والصحاري والغابات بأنواعها.
ونركّز في هذه الوحدة على النظام البيئي المائي، وتدرس الوحدة الثانية الغلاف الجوي الذي يحيط به ويتفاعل معه.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 4 / 23

الأغلفة الأربعة المترابطة للبيئة الطبيعية

تتكوّن البيئة الطبيعية من أربعة أغلفة مترابطة:

الغلاف	المعنى	أمثلة
الغلاف المائي (Hydrosphere)	كل الماء الموجود على سطح الأرض وتحته وفوقه	المحيطات الأنهار الأنهار الجليدية المياه الجوفية بخار الماء
الغلاف الجوي (Atmosphere)	الغلاف الغازي المحيط بالأرض	الهواء، السحب، طبقة الأوزون
الغلاف الصخري (Lithosphere)	القشرة الأرضية الصلبة وأعلى الوشاح بما فيها التربة	الصخور، المعادن، الجبال، التربة
الغلاف الحيوي (Biosphere)	النطاق الذي توجد فيه الحياة ويتداخل مع الأغلفة الثلاثة الأخرى	النباتات الحيوانات الكائنات الدقيقة الإنسان

وهذه الأغلفة الأربعة في تغيّر مستمر، ويؤثر بعضها في بعض، وتتأثر بالأنشطة البشرية وتؤثر فيها.
خذ هذا المثال حرق الوقود (نشاط بشري) يضيف ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي، ويذوب جزء منه في مياه المحيط (الغلاف المائي) فيتغير الأس الهيدروجيني للماء، وتتضرر الحيوانات ذات الأصداف (الغلاف الحيوي) التي تبني أصدافها من كربونات الكالسيوم المأخوذة من الماء (مادة من الغلاف الصخري).
حدث واحد وأربعة أغلفة!
احتفظ بهذه الصورة في ذهنك، فكثير من أسئلة هذا الكتاب يمكن الإجابة عنها بمتابعة المادة والطاقة وهما تنتقلان من غلاف إلى آخر.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 5 / 23

التعريف

الغلاف المائي

هو كل الماء الموجود على كوكب الأرض في المحيطات والبحار والبحيرات والأنهار والجداول، وفي الأنهار الجليدية والقمم الجليدية، وفي المياه الجوفية ورطوبة التربة، وفي الغلاف الجوي (بخار الماء والسحب)، وداخل أجسام الكائنات الحية.
ويُعدّ الغلاف المائي السمة التي تميّز كوكب الأرض عن بقية الكواكب الأخرى في النظام الشمسي.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 6 / 23

كم نسبة الماء على الأرض؟

تغطي المياه حوالي 70% من سطح الكرة الأرضية، والباقي (نحو 30%) يابس. ولهذا يُسمى كوكبنا «الكوكب الأزرق».
لكن توزيع هذا الماء غير متساوٍ على الإطلاق:

صورة الماء	النسبة التقريبية من ماء الأرض	هل يستخدمه الإنسان؟
مياه مالحة في المحيطات والبحار والبحيرات الملحية	حوالي 97%	لا، فمحتواها العالي من الأملاح يجعلها غير صالحة للشرب وللري المباشر
مياه عذبة في الأنهار والبحيرات والجداول والخزانات والمياه الجوفية	حوالي 1%	نعم وهي التي نستهلكها في الشرب والزراعة والصناعة
مياه متجمدة في القمم الجليدية القطبية والأنهار الجليدية	حوالي 2%	معظمها محبوس في صورة جليد
المجموع	100%

تأمل الأرقام جيدًا رغم أن الماء يغطي معظم الكوكب، فإن الجزء المتاح بسهولة للإنسان لا يتجاوز واحدًا في المئة من الإجمالي.
وهذه الحقيقة وحدها هي أساس «القضايا المتضمنة» في مقدمة الوحدة: التلوث المائي، واستدامة الموارد المائية، وإدارة الموارد المائية، والنمو السكاني.
فكل حادث تلوث يفسد المياه العذبة يضرّ بجزء ضئيل ثمين من الغلاف المائي، والسكان المتزايدون يتقاسمون هذا الجزء الصغير نفسه.
خطأ شائع:

يقول بعض الطلاب «97% من الماء عذب لأنه في المحيطات».

والصحيح أن المحيطات مالحة؛

فالماء العذب كله لا يزيد على 3% تقريبًا من ماء الأرض (1% سائل متاح + 2% متجمد).

المسألة نموذج للأرض يحتوي على 2000 لتر «ماء» موزعة بالنسب نفسها الموجودة في الغلاف المائي الحقيقي (97% مالح، 2% جليد، 1% عذب متاح).
تستهلك بلدة 0.5 لتر في اليوم من مخزون الماء العذب المتاح في النموذج.
كم لترًا في كل مخزون؟
وبعد كم يومًا ينفد المخزون المتاح إذا لم يُعوَّض شيء؟
الحل:

الماء المالح =
0.97 × 2000 = 1940

لترًا.
الجليد =
0.02 × 2000 = 40

لترًا.
الماء العذب المتاح =
0.01 × 2000 = 20

لترًا.
1940 + 40 + 20 = 2000 لتر ✔.
عدد الأيام =
20 ÷ 0.5 = 40

يومًا.

التفسير يوضح الحساب لماذا يهمّ التعويض.
ففي الطبيعة يُعاد ملء المخزون العذب باستمرار بفضل دورة الماء، أما لو توقفت الدورة (أو لو لوّثنا المخزون واستهلكناه أسرع مما يتجدد) لنفد.
ويشرح القسم التالي هذه الدورة.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 7 / 23

الماء يغيّر حالته باستمرار

في نطاق درجات الحرارة المعروفة على سطح الأرض يمكن للماء أن يوجد في الحالات الثلاث للمادة: صلبة (جليد وثلج وبَرَد)، وسائلة (مطر وأنهار ومحيطات)، وغازية (بخار الماء).
ويكون الماء على سطح الأرض أو بالقرب منه في تغيّر مستمر بين هذه الحالات، كما يتحرك باستمرار من مكان إلى آخر عبر مسارات متعددة: من البحر إلى الهواء، ومن الهواء إلى اليابس، ومن اليابس عائدًا إلى البحر، ومرورًا بالكائنات الحية.
وتشكّل هذه الحركة المستمرة نظامًا مغلقًا تقريبًا يُسمى دورة الماء في الطبيعة أو الدورة الهيدرولوجية، وهي تعبّر عن الحركة المستمرة للماء حول الكرة الأرضية.

شكل 1: دورة_الماء_في_الطبيعة يصف الشكل دورة الماء في الطبيعة، حيث ينتقل الماء بين البحر والهواء واليابس والكائنات الحية وفق حالاته الثلاث الصلبة والسائلة والغازية. وتكوّن هذه الحركة المستمرة نظامًا مغلقًا تقريبًا يُسمى الدورة الهيدرولوجية، وهو ما يضمن تجدد الماء العذب على سطح الأرض.

لماذا نقول «مغلق تقريبًا»؟
(سؤال مفضل في الامتحانات).
لأن كمية الماء الكلية على الأرض تبقى ثابتة تقريبًا؛
فالدورة لا تخلق ماءً جديدًا ولا تفني ماءً على نطاق واسع، وإنما تنقله بين الخزانات (المحيط، الغلاف الجوي، اليابس، الجليد، الكائنات الحية) وتغيّر حالته.
والنظام يتبادل الطاقة مع الخارج (فهو يستقبلها من الشمس) لكنه لا يتبادل المادة تقريبًا.
ولا يهرب إلى الفضاء من أعالي الغلاف الجوي إلا كميات ضئيلة جدًا من بخار الماء، وتُضاف كميات ضئيلة من الفضاء أو من النشاط البركاني، ولذلك نقول «تقريبًا» ولا نقول «مغلق تمامًا».
ودورة الماء ليست مجرد رسم لأنابيب. فالكتاب يؤكد أنها نظام قادر على تغيير سطح الأرض فيزيائيًا وكيميائيًا وبيولوجيًا:
فيزيائيًا الماء الجاري يَنحت الصخور وينقل الرواسب ويشكّل الأودية والدلتا (مثل دلتا النيل)، والماء المتجمد يكسّر الصخور.
كيميائيًا الماء يذيب المعادن ويسبب تجوية الصخور وينقل الأملاح الذائبة إلى البحر.
بيولوجيًا الماء يدعم الحياة ويدخل الكائنات ويخرج منها، ويحدد أماكن وجود النظم البيئية.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 8 / 23

مصدر الطاقة

تقود الدورة قوتان الطاقة الشمسية التي توفّر الحرارة اللازمة لتبخير الماء وتحرك الرياح، والجاذبية الأرضية التي تسحب المطر والثلج والجريان السطحي إلى المستويات الأدنى.
ولو غابت الشمس لتوقفت الدورة خلال أيام، ولو غابت الجاذبية لما سقط مطر ولا جرت أنهار.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 9 / 23

عمليات الدورة واحدة تلو الأخرى

التبخر (Evaporation). يمتص الماء السائل على سطح المحيطات والبحيرات والأنهار والتربة الرطبة وأوراق النباتات الحرارة من الشمس فيتحول إلى بخار ماء.
ويحدث التبخر عند أي درجة حرارة (وليس عند الغليان فقط)، لكنه يزداد سرعة كلما كان الماء أدفأ والهواء أجفّ والرياح أقوى والسطح أوسع.
ويأتي نحو 80–85% من بخار الماء في الغلاف الجوي من المحيطات.
والتبخر عملية ماصّة للحرارة (الحرارة الكامنة للتصعيد، وسندرسها في الدرس 1-3)، ولهذا فهو يبرّد السطح.
الكائنات الحية جزء من الدورة. ويبرز الكتاب منها:

وجه المقارنة	الفكرة الأساسية	كلمات مفتاحية
التنفس	في التنفس الخلوي يُؤكسَد الجلوكوز: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + طاقة. ويخرج بخار الماء مع هواء الزفير في الحيوانات	الخلويالجلوكوزC₆H₁₂O₆6CO₂
الإخراج	يتخلص الكائن الحي من الفضلات الناتجة عن عمليات التمثيل الغذائي وهي ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والفضلات النيتروجينية. وأهم الفضلات النيتروجينية ثلاث: الأمونيا (في الأسماك ومعظم الحيوانات المائية) واليوريا (في الثدييات والبرمائيات وأسماك القرش) وحمض اليوريك (في الطيور والزواحف والحشرات). ويغادر الماء الجسم مع هذه الفضلات (بول وعرق)	يتخلصالكائنالحيالفضلات
النتح	في النباتات (يُشرح بالتفصيل بعد قليل)	النباتاتبالتفصيلقليل

التكثف (Condensation). عندما يرتفع الهواء الرطب يبرد (سنرى انخفاض الحرارة مع الارتفاع في الدرس 2-1).
والهواء البارد لا يستطيع أن يحمل المقدار نفسه من البخار، فيتكثف البخار إلى قطرات صغيرة جدًا من الماء (أو بلورات جليد) حول جسيمات الغبار والملح.
وتجمّع مليارات القطرات يكوّن السحابة.
والتكثف عملية طاردة للحرارة، فهو يحرّر الطاقة التي امتُصت أثناء التبخر.

الترسيب أو الهطول (Precipitation). عندما تكبر قطرات السحاب وتثقل فلا تبقى معلّقة في الهواء تسقط في صورة أمطار أو ثلوج (وأيضًا برَد ومطر متجمد).
والهطول هو الطريق الرئيس لوصول الماء العذب إلى اليابس.
الماء الساقط على اليابس يسلك طريقين:

وجه المقارنة	الفكرة الأساسية	كلمات مفتاحية
الجريان السطحي	يسيل فوق سطح الأرض إلى الجداول والأنهار والبحيرات ثم يعود في النهاية إلى البحر	يسيلالأرضالجداولوالأنهار
التسرب	يتسرب خلال مسام التربة والصخور الرسوبية (الحجر الرملي والحجر الجيري مثالان على الصخور المسامية) وينزل ببطء إلى أسفل فيتجمع مكوّنًا المياه الجوفية. وتغذي المياه الجوفية الآبار والينابيع وتتحرك ببطء نحو الأنهار والبحار وقد يستغرق عودتها سنوات أو قرونًا	يتسربخلالمسامالتربة

التخزين. يمكن أن يُخزَّن الماء مدة تختلف كثيرًا: أيام قليلة في الغلاف الجوي
وأسابيع إلى شهور في الأنهار والتربة
وسنوات في البحيرات
وعشرات إلى آلاف السنين في المياه الجوفية العميقة
وآلاف إلى مئات الآلاف من السنين في الجليد القطبي وأعماق المحيطات.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 10 / 23

ربط التسلسل معًا

يسخن ماء البحر ← يتبخر ← يرتفع البخار ويبرد ← يتكثف مكوّنًا السحب ← تحمل الرياح السحب فوق اليابس ← هطول ← يجري جزء منها إلى الأنهار ويتسرب جزء إلى المياه الجوفية ويمتص النبات والحيوان جزءًا آخر ← تنتح النباتات وتتنفس الحيوانات وتُخرج ← يعود البخار إلى الجو، وتعود الأنهار والمياه الجوفية إلى البحر.
ثم تتكرر الدورة.
أي عملية لو توقفت لاضطرب توازن الدورة بشكل مباشر؟

إنها عملية التبخر.
فلو توقف التبخر لما دخل الغلاف الجوي بخار جديد، ولما تكونت سحب ولا أمطار، ولانهارت الدورة.
أما النتح والجريان والتسرب فهي أجزاء مهمة من الدورة لكن يمكن أن تعوّضها جزئيًا مسارات أخرى؛
والتبخر هو الخطوة الأساسية التي ترفع الماء إلى الغلاف الجوي.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 11 / 23

التعريف

النتح عملية تتخلص بها النباتات من الماء الزائد على هيئة بخار ماء من الأسطح المعرضة للهواء.
تتم معظم عملية النتح من خلال الثغور، وهي فتحات مجهرية تقع على أسطح الأوراق والسيقان الخضراء.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 12 / 23

أين يحدث؟

يحدث معظم النتح عن طريق فتحات مجهرية تسمى الثغور (مفردها ثغر) توجد في أسطح الأوراق أساسًا وفي السيقان الخضراء.
ويحيط بكل ثغر خليتان حارستان تفتحانه وتغلقانه.
ويفقد النبات كمية صغيرة من الماء مباشرة عبر الأدمة (الكيوتين) وهي الطبقة الشمعية، وعبر العُدَيسات في السيقان الخشبية.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 13 / 23

أهمية النتح (دوران أساسيان في الكتاب)

وجه المقارنة	الفكرة الأساسية	كلمات مفتاحية
تبريد النبات.	يمتص تبخر الماء كمية كبيرة من الحرارة (فالحرارة الكامنة للتصعيد للماء مرتفعة بسبب الروابط الهيدروجينية الدرس 1-3). فتفقد الورقة حرارة وتنخفض درجة حرارتها مما يحمي أنسجتها وإنزيماتها من السخونة الزائدة تمامًا كما يبرّد العرق جسم الإنسان	يمتصتبخرالماءكمية
قوة سحب النتح التي ترفع الماء.	الماء المتبخر من خلايا الورقة يعوَّض بماء مسحوب من أوعية الخشب (الإكسيلم) في الورقة. ولأن جزيئات الماء تتماسك مع بعضها (التماسك بالروابط الهيدروجينية) وتلتصق بجدران الأوعية (الالتصاق) فإن عمودًا متصلًا من الماء يُسحب إلى أعلى من الجذور عبر نسيج الخشب إلى الأجزاء العليا من النبات حاملًا معه الأملاح المعدنية الذائبة. وهذه القوة هي شفط ناتج عن التبخر عند القمة وهي قادرة على رفع الماء إلى قمم أشجار يبلغ ارتفاعها عشرات الأمتار دون أي مضخة. شكل 2: سحب_النتح_ونقل_الماء_في_النبات يبرز الشكل آلية سحب النتح التي ترفع الماء من الجذور إلى قمم النباتات دون مضخة. يعوض التبخر من أوراق النبات بماء مسحوب من أوعية الخشب وتتماسك جزيئات الماء بالروابط الهيدروجينية وتلتصق بجدران الأوعية فيتكون عمود متصل من الماء يرتفع بفعل شفط التبخر عند القمة	المتبخرخلاياالورقةبماء

ومن النتائج الأخرى (المتسقة مع الكتاب ومع دروسك القادمة) أن النتح يساعد على وصول المعادن إلى الأوراق، ويحافظ على المحتوى المائي للخلايا، ويضيف كمية كبيرة من البخار إلى الجو.
وفوق اليابس، وبخاصة في الغابات، يمثل النتح جزءًا كبيرًا من البخار العائد إلى الهواء.
وعند قطع الغابات تقل الأمطار المحلية غالبًا، وهذا أحد أسباب اعتبار النباتات جزءًا من دورة الماء.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 14 / 23

العوامل المؤثرة في معدل النتح

العامل	تأثيره على المعدل	التفسير
شدة الضوء	تزيد المعدل	الضوء يفتح الثغور (من أجل البناء الضوئي)
درجة الحرارة	تزيد المعدل	يزداد التبخر سرعة
رطوبة الهواء	تقلل المعدل عند ارتفاعها	يقل فرق ضغط البخار بين الورقة والهواء
الرياح	تزيد المعدل	تزيح الهواء الرطب الملاصق للورقة
الماء المتاح في التربة	يقل المعدل عند جفاف التربة	تغلق الثغور لتوفير الماء

(ستستخدم تأثير الرطوبة مرة أخرى في الدرس 2-3).

المسألة حقل مزروع يضم 40 000 نبات في الهكتار الواحد.
في يوم مشمس ينتح كل نبات 0.25 لتر.
(أ) ما كمية الماء (باللتر وبالمتر المكعب) التي تعود إلى الهواء من 5 هكتارات خلال 10 أيام مشمسة؟
(ب) ما كمية الحرارة الممتصة إذا كانت الحرارة الكامنة للتصعيد للماء (2.26 × 10⁶ J) / kg وكتلة اللتر الواحد 1 kg؟

الحل (أ) عدد النباتات في 5 هكتارات = 5 × 40 000 = 200 000 نبات.
الماء في اليوم =
200 000 × 0.25 = 50 000

لتر.
وخلال 10 أيام = 500 000 لتر = 500 م³ (لأن 1000 لتر = 1 م³).
(ب) الكتلة = 500 000 kg.
الحرارة =
m × L = 500 000 × 2.26 × 10⁶ = 1.13 × 10¹² J

.

التفسير الحقل الذي يعطينا الغذاء يعمل أيضًا كمكيّف هواء طبيعي ضخم؛
إذ تُمتص نحو 1.1 تريليون جول أثناء التبخر فيبرد الهواء المحلي، وتدخل 500 م³ من البخار الغلاف الجوي لتصبح سحبًا في المستقبل.

المسألة تستقبل بحيرة 30 مليون م³ من الماء سنويًا من الأمطار والأنهار الداخلة.
ويفقد التبخر 12 مليون م³ في السنة، ويصرف النهر الخارج 17 مليون م³.
كان حجم الماء في بداية السنة 100 مليون م³.
ما حجمها في نهاية السنة؟
وماذا يعني التغير بالنسبة لدورة الماء؟

الحل صافي التغير = الداخل − الخارج = 30 – (12 + 17) = +1 مليون م³.
الحجم الجديد = 101 مليون م³.
أي يرتفع مستوى البحيرة قليلًا ويُخزَّن الماء الإضافي.
ولو ارتفع التبخر بسبب زيادة درجات الحرارة (التغير المناخي) إلى 14 مليون م³ لأصبح صافي التغير −1 مليون م³ ولانكمشت البحيرة.
وهذا يبيّن أن دورة الماء ميزان بين مدخلات ومخرجات، وأن تغيّر عملية واحدة يغيّر النظام كله.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 15 / 23

الإخراج والتنفس — إسهام الحيوان (تفاصيل)

يذكر الكتاب ثلاثة أنواع من المواد تتخلص منها الكائنات الحية بالإخراج: ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والفضلات النيتروجينية (الأمونيا، اليوريا، حمض اليوريك).
اربط كل نوع بمصدره:

ثاني أكسيد الكربون والماء ينتجان من التنفس الخلوي (أكسدة الجلوكوز).
الفضلات النيتروجينية تنتج من هدم البروتينات والأحماض الأمينية؛ فالأمونيا شديدة السمية وتحتاج إلى كمية كبيرة من الماء للتخلص منها (تناسب الحيوانات المائية)، واليوريا أقل سمية (تحتاج ماءً أقل)، وحمض اليوريك شبه عديم الذوبان ويحتاج ماءً قليلًا جدًا (يناسب الحيوانات التي تعيش في أماكن جافة، كالطيور والزواحف التي تبيض على اليابس).

وتذوب هذه الفضلات في الماء المحيط، فالحيوان يستهلك الماء ويعيده إلى البيئة.
ويشكل الماء نحو 70% من كتلة جسم الإنسان، ويفقد الشخص نحو 2–3 لترات يوميًا عبر البول والعرق والزفير والبراز، ويعوّضها بالشرب والطعام.
وكل لتر منها جزء من الدورة.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 16 / 23

دورة الماء والقضايا الكبرى للوحدة

تذكر الوحدة قضايا متضمنة. وهذا ربط دورة الماء بكل منها (يفيد في الأسئلة المقالية والمفتوحة):

وجه المقارنة	الفكرة الأساسية	كلمات مفتاحية
التلوث المائي	تتبخر بعض الملوثات وتغسلها الأمطار وتتسرب إلى المياه الجوفية أو تجري إلى الأنهار والبحار فتنشر الدورة التلوث على نطاق واسع	تتبخرالملوثاتوتغسلهاالأمطار
التغير المناخي	الجو الأدفأ يحمل بخارًا أكثر ويزيد التبخر فتتغير أنماط الأمطار وتكثر الفيضانات في مناطق والجفاف في أخرى ويذوب الجليد فيضيف ماءً إلى المحيطات	الجوالأدفأيحملبخار
استدامة الموارد المائية	يكون المورد مستدامًا فقط إذا لم يزد السحب منه على معدل تجدده بواسطة الدورة	يكونالموردمستدامالسحب
الحفاظ على التنوع البيولوجي	تعتمد الأراضي الرطبة والأنهار والشعاب المرجانية على استقرار كمية الماء وجودته	تعتمدالأراضيالرطبةوالأنهار
إدارة الموارد المائية	يجب أن يراعي التخطيط للسدود والري وإعادة التدوير وتحلية المياه الدورةَ الطبيعية	يراعيالتخطيطللسدودوالري
تحديات الاستدامة مع النمو السكاني	يتقاسم عدد متزايد من الناس نسبة 1% نفسها من الماء العذب المتاح	يتقاسممتزايدالناسنسبة

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 17 / 23

النشاط (مشروح بأسلوبنا)

وجه المقارنة	الفكرة الأساسية	كلمات مفتاحية
نشاط	البحث في كيفية قياس الأمطار وكيفية التنبؤ بتغيرات دورة الماء مستقبلًا	البحثكيفيةقياسالأمطار
الهدف	التعرف على الأدوات التي يستخدمها علماء الأرصاد الجوية لقياس كميات الأمطار السنوية على منطقة معينة وعلى كيفية تنبؤ العلماء بتغيرات دورة الماء مستقبلًا	التعرفالأدواتيستخدمهاعلماء

الطريقة استخدم الكتب أو مكتبة المدرسة أو مواقع موثوقة (هيئة الأرصاد الجوية الوطنية، ناسا، المنظمة العالمية للأرصاد الجوية).
أعدّ تقريرين قصيرين.
ما ينبغي أن تجده:

وجه المقارنة	الفكرة الأساسية	كلمات مفتاحية
قياس المطر	مقياس المطر القياسي (قمع يصب في أسطوانة مدرجة وعمق الماء المجمّع بالمليمتر هو كمية المطر وكل 1 mm من المطر على مساحة 1 m² يساوي 1 لتر) ومقياس الدلو المنقلب الذي يسجل آليًا في كل مرة يمتلئ فيها دلو صغير وينقلب ورادار الطقس الذي يقدّر الأمطار فوق مساحات واسعة من الموجات اللاسلكية المنعكسة والأقمار الصناعية التي تقيس السحب والأمطار من الفضاء. وكمية المطر السنوية هي مجموع القراءات اليومية على مدار العام	مقياسالقياسيأسطوانةمدرجة
التنبؤ بالتغيرات المستقبلية	يُدخل العلماء بيانات الأقمار الصناعية ومحطات الطقس وعوامات المحيط والقياسات الأرضية إلى نماذج مناخية (برامج حاسوبية مبنية على معادلات فيزيائية وكيميائية). وتختبر النماذج ما سيحدث للتبخر والأمطار وذوبان الجليد إذا ارتفع تركيز ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة. وتُعرض التنبؤات في صورة احتمالات ومدى لا قيمة واحدة دقيقة	العلماءبياناتالأقمارالصناعية

النتيجة نحتاج إلى قياسات دقيقة متكررة عبر سنوات طويلة لاكتشاف الاتجاهات.
وتتنبأ النماذج بتبخر أكبر وأمطار أكثر تطرفًا في عالم يزداد دفئًا، ولذلك يجب أن تتكيف إدارة الموارد المائية.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 18 / 23

جدول ملخص

المفهوم	الفكرة الأساسية
الغلاف المائي	كل ماء الأرض؛ يغطي نحو 70% من السطح؛ 97% مالح، 1% عذب متاح، 2% متجمد
دورة الماء	نظام مغلق تقريبًا من التغير المستمر في الحالة والمكان
العمليات	التبخر النتح التنفس والإخراج التكثف ← سحب الهطول الجريان التسرب ← مياه جوفية
النتح	فقد بخار الماء من الثغور يبرّد النبات ويسحب الماء والأملاح في الخشب
فضلات الإخراج	CO₂، بخار الماء، فضلات نيتروجينية (أمونيا، يوريا، حمض يوريك)
مصادر الطاقة	الشمس (حرارة) والجاذبية

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 19 / 23

أخطاء شائعة ونصائح للامتحان

لا تخلط بين النتح (في النبات، بخار من الثغور) والتبخر (تغير فيزيائي من أي سطح مبتل) والإخراج (التخلص من فضلات التمثيل الغذائي).
«مغلق تقريبًا» لأن المادة محفوظة لكن الطاقة تدخل من الشمس.
اذكر الثغور والخشب في أي إجابة عن النتح.
عند السؤال عن «العمليات البيولوجية التي تسهم في دورة الماء» أجب: التنفس والإخراج والنتح (وكذلك الشرب والتغذية وتحلل الكائنات).
التسرب يكوّن المياه الجوفية؛ والتكثف يكوّن السحب.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 20 / 23

أسئلة للمراجعة الذاتية (إجاباتها في بنك الأسئلة)

اذكر الأغلفة الأربعة وأعطِ مثالًا لكل منها.
لماذا لا يستطيع الإنسان استخدام معظم ماء الأرض؟
اذكر ست عمليات من دورة الماء بالترتيب.
اذكر دورين للنتح.
لماذا تُسمى دورة الماء نظامًا مغلقًا تقريبًا؟

.egp-ex{margin:18px 0;border:1px solid rgba(79,63,224,.2);border-radius:16px;overflow:hidden;background:#fff}.egp-ex-h{padding:10px 16px;font-weight:800;background:linear-gradient(90deg,#4f3fe0,#22c1c3);color:#1e1b4b}.egp-ex-tabs{display:flex;flex-wrap:wrap;gap:6px;padding:10px 12px;background:#f7f6ff}.egp-ex-b{border:1px solid rgba(79,63,224,.3);background:#fff;border-radius:20px;padding:5px 14px;font-weight:700;cursor:pointer}.egp-ex-b.on{background:#4f3fe0;color:#1e1b4b}.egp-ex-p{padding:12px 16px}function egpEx(b,k){var w=b.closest(‘.egp-ex’);w.querySelectorAll(‘.egp-ex-b’).forEach(function(x,i){x.classList.toggle(‘on’,i===k)});w.querySelectorAll(‘.egp-ex-p’).forEach(function(x,i){x.hidden=i!==k})}

اختبر نفسك على هذا الدرس

تم توزيع أسئلة بنك الدرس على نقاط الشرح أعلاه
وكل نقطة تحتها أسئلتها. ولحل البنك كاملًا في صفحة واحدة:

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 21 / 23

مقدمة

📖

📌 قاموس المصطلحات والمفاهيم العلمية الدقيقة:

وجه المقارنة	الفكرة الأساسية	كلمات مفتاحية
الغلاف المائي (Hydrosphere)	أحد الأغلفة الأربعة المترابطة للبيئة الطبيعية ويتضمن المسطحات المائية التي يتبخر منها الماء ضمن دورة الماء في الطبيعة	الأغلفةالأربعةالمترابطةللبيئة
البيئة (Environment)	مفهوم مشتق من الكلمة الفرنسية Environ التي تعني المحيط وتشمل العوامل الحيوية كالإنسان والنباتات والحيوانات والكائنات الدقيقة والعوامل غير الحيوية كالضوء والهواء والماء والتربة	مفهوممشتقالكلمةالفرنسية
التبخر (Evaporation)	عملية يتحول فيها الماء من المسطحات المائية إلى بخار في الهواء	عمليةيتحولفيهاالماء
التكثف (Condensation)	عملية تساهم في تكوين السحب في الغلاف الجوي	عمليةتساهمتكوينالسحب
الترسيب (Precipitation)	عمليات تشمل سقوط الأمطار أو الثلج على سطح الأرض	عملياتتشملسقوطالأمطار
التسرب	تسرب الماء خلال مسام التربة والصخور الرسوبية وهو ما يؤدي إلى تكوين المياه الجوفية	الماءخلالمسامالتربة
النتح (Transpiration)	تخلص النبات من الماء الزائد على هيئة بخار ماء من سطح أوراقه وسيقانه الخضراء ويتم معظمه عبر الثغور	تخلصالنباتالماءالزائد
الثغور	فتحات ميكروسكوبية موجودة في أسطح الأوراق والسيقان الخضراء ومن خلالها يتم معظم النتح	فتحاتميكروسكوبيةموجودةأسطح
الرابطة الهيدروجينية	تجاذب كهروستاتيكي بين ذرة هيدروجين موجبة جزئيًا في جزيء ماء وذرة أكسجين سالبة جزئيًا في جزيء ماء مجاور	تجاذبكهروستاتيكيموجبةجزئي
المذيب العام	وصف الماء بأنه مذيب عام لمعظم المواد لقدرته على إذابة المركبات القطبية والمركبات الأيونية ومنها كثير من الأملاح	الماءبأنهلمعظمالمواد
الرقم الهيدروجيني (pH)	مقياس كمي يعبر عن درجة حمضية أو قاعدية السوائل والمحاليل ويتخذ قيمًا من 0 إلى 14	مقياسيعبردرجةحمضية

⚖️ القوانين والعلاقات الرياضية والفيزيائية الحاكمة:

وجه المقارنة	الفكرة الأساسية	كلمات مفتاحية
كمية الحرارة المكتسبة أو المفقودة	تُحسب من العلاقة Qth = m c ∆t حيث m كتلة الجسم بوحدة kg و∆t التغير في درجة حرارته بوحدة °C أو K و c الحرارة النوعية للمادة بوحدة J/kg.K	العلاقةكتلةالجسمبوحدة
مثال تطبيقي	لحساب كمية الحرارة اللازمة لرفع حرارة 0.3 kg من النحاس من 20 °C إلى 70 °C علمًا بأن حرارته النوعية 390 J/kg.K نجد أن Qth = 0.3 × 390 × (70 − 20) = 5850 J	لحسابكميةالحرارةاللازمة
الضغط	هو القوة المؤثرة عموديًا على وحدة المساحات، وتُحسب القوة من العلاقة F = P × A، حيث F القوة بوحدة النيوتن، وP الضغط بوحدة N/m²، وA مساحة السطح المعرض بوحدة m².	القوةالمؤثرةعموديوحدة
الضغط المائي	يتكون عند أي نقطة داخل الماء نتيجة وزن عمود الماء الذي يعلوها ويزداد كلما زاد العمق تحت سطح الماء ويزداد أيضًا بزيادة كثافة الماء لذلك يكون الضغط عند عمق معين في ماء البحر أكبر منه في ماء البحيرة العذب	يتكوننقطةداخلالماء
كثافة الماء	كثافة الماء النقي 1 g/cm³ عند 4 °C، أي ما يعادل 1000 kg/m³، وتقل كثافته عند انخفاض درجة حرارته عن 4 °C حتى درجة التجمد.	النقييعادل1000وتقل

🔍 الشرح والتحليل المستفيض وتفسيرات علل والاستنتاجات:

الغلاف المائي أحد الأغلفة الأربعة المترابطة للبيئة الطبيعية، إلى جانب الغلاف الجوي والغلاف الصخري والغلاف الحيوي.
هذه الأغلفة في تغير مستمر، وتتأثر بالأنشطة البشرية وتؤثر فيها.
تشمل دورة الماء في الطبيعة عمليات مترابطة، منها:
التبخر ويتم من المسطحات المائية.
النتح يتخلص به النبات من الماء الزائد على هيئة بخار من الثغور في الأوراق والسيقان الخضراء. ويعمل النتح على خفض درجة حرارة جسم النبات، ويخلق قوة تسحب الماء والأملاح من الجذر إلى الأجزاء العليا من النبات عبر نسيج الخشب.
التكثف ويساهم في تكوين السحب.
الترسيب ويشمل سقوط الأمطار أو الثلج.
التسرب ينفذ الماء خلال مسام التربة والصخور الرسوبية، ويؤدي ذلك إلى تكوين المياه الجوفية.
للغلاف الجوي دور أساسي في دورة الماء عبر التبخر والتكثف والهطول، ما يتيح توزيع المياه العذبة على سطح الكوكب.
تعود أهمية الماء إلى خصائصه؛ فالروابط الهيدروجينية بين جزيئاته تمنحه القدرة على إذابة كثير من الأملاح وتفكيكها إلى أيونات، وتجعل درجة غليان الماء النقي 100 °C تحت الضغط الجوي المعتاد، بينما درجة غليان كبريتيد الهيدروجين، رغم أن كتلته الجزيئية أكبر، تعادل −61 °C.
كما أن الحرارة النوعية المرتفعة للماء تجعل المحيطات والبحيرات خزانات حرارية ضخمة تمتص الحرارة، وتؤثر درجة الحرارة في توزيع الكائنات البحرية، فالشعاب المرجانية مثلًا تحتاج إلى درجات حرارة محددة للبقاء على قيد الحياة.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 22 / 23

ملخص الدرس

وجه المقارنة	الفكرة الأساسية	كلمات مفتاحية
•	★ الملخص الشامل وخريطة المفاهيم وجداول المقارنة ★	الملخصالشاملوخريطةالمفاهيم
•	🗺️ الخريطة الذهنية والمفاهيم الجوهرية (Mind Map Outline)	الخريطةالذهنيةوالمفاهيمالجوهرية
✔ فروع الجيولوجيا	طبيعية \| معادن \| مياه جوفية \| تراكيب \| بترول وتعدين	طبيعيةمعادنمياهجوفية
✔ أغلفة الأرض	جوي (نيتروجين وأكسجين) \| مائي (72% مستوى البحر) \| حيوي \| قشرة (سيال وسيما) \| وشاح (أسينوسفير) \| لب (خارجي منصهر وداخلي صلب)	نيتروجينوأكسجينمائيمستوى
✔ تراكيب جيولوجية	أولية (تطبق متقاطع ونيم وتشقق طيني) \| ثانوية (طيات محدبة ومقعرة \| فوالق عادي ومعكوس ودسر وخسفي \| فواصل بدون إزاحة)	أوليةتطبقمتقاطعونيم
✔ دورة الصخور	جيمس هاتون (نارية أولية -> رسوبية بالتعرية والتصخر -> متحولة بالحرارة والضغط -> انصهار وتبلور)	جيمسهاتونناريةأولية
•	📊 جداول المقارنة والتصنيف والتلخيص الشامل	جداولالمقارنةوالتصنيفوالتلخيص
جدول	مقارنة تكتونية وهندسية بين أنواع الفوالق الرئيسية في القشرة الأرضية	مقارنةتكتونيةوهندسيةأنواع

نوع الفالق	حركة صخور الحائط العلوي	نوع القوى التكتونية المؤثرة	المظهر الجيولوجي المميز
الفالق العادي (Normal)	تتحرك لأسفل بالنسبة للحائط السفلي	قوى شد تكتونية (Tension)	يسبب اتساعاً في مساحة القشرة الأرضية
الفالق المعكوس (Reverse)	تتحرك لأعلى بالنسبة للحائط السفلي	قوى ضغط تكتونية (Compression)	يسبب انكماشاً وتكراراً رأسياً للطبقات
الفالق الدسر / الزحفي (Thrust)	تزحف لأعلى بمستوى قليل الميل	قوى ضغط تكتونية شديدة	مستوى الفالق يميل بزاوية أقل من 45 درجة
الفالق الخسفي / الخندقي (Graben)	تهبط الكتلة لأسفل بين فالقين عاديين	قوى شد تكتونية	حوض منخفض محاط بصخور أقدم عمراً

💡 كبسولة المراجعة السريعة وأهم فنيات الامتحان:
★ مستوى سطح البحر هو المستوى الدولي الموحد والمتفق عليه عالمياً لقياس ارتفاع كافة الظواهر الطوبوغرافية كالجبال والهضاب والسهول والأغوار.
★ التكرار الرأسي للطبقات في آبار البترول يدل حتماً على وجود فالق معكوس؛ بينما اختفاء طبقات معينة يدل على فالق عادي أو سطح عدم توافق.
★ الصخور النارية هي أول وأقدم صخور تشكلت على كوكب الأرض، ولذلك تسمى بـ (أم الصخور) أو الصخور الأولية.

الوحدة الأولى: النظام البيئي المائي — الدرس 1-1: الغلاف المائي على كوكب الأرض ودورة الماء في الطبيعة · 23 / 23