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

🌳 شجرة المفاهيم

├── 1. لماذا ندرس التكيفات؟ (تمهيد)

├── 2. أولًا: التكيفات التركيبية

├── 2.1 التكيفات التركيبية العامة للأسماك

├── 2.2 التكيفات التركيبية لأسماك الأعماق

├── 2.3 الدلفين: ثدييّ ذو تركيب مائي

├── 2.4 أمثلة إضافية

├── 3. ثانيًا: التكيفات السلوكية

├── 4. ثالثًا: التكيفات الفسيولوجية (الوظيفية)

├── 4.1 تكيفات أسماك الأعماق

├── 4.2 جدول: تحديات الأعماق والتكيفات المقابلة

├── 5.1 المشكلة

• ├── 5.2 كائنات المياه العذبة: التكيف مع انخفاض الضغط الأسموزي
• ├── 5.3 كائنات المياه المالحة: التكيف مع ارتفاع الضغط الأسموزي

├── 6. الطفو وكيس العوم (ارتباط بالفيزياء)

• ├── 7. نشاط: تحليل العلاقة بين التكيفات البيولوجية والبيئة المائية

├── 8.1 التكيف مع الضوء والظلام

├── 8.2 تكيفات النباتات المائية

├── 8.3 تكيفات أخرى

├── 8.4 طريقة سريعة لتحديد نوع التكيف

• ├── 8.5 العلاقة بين التكيفات الثلاثة: مثال تطبيقي متكامل

├── 8.8 تدريب ذاتي على التصنيف

├── 9. ملخص

├── 10. أخطاء شائعة

├── 11. أسئلة للمراجعة الذاتية

• هي تعديلات في طريقة أداء الكائن لوظائفه الحيوية تتيح له البقاء في موطنه.
• ومن أمثلة هذا التكيف الأسموزي عند الأسماك أن أسماك المياه العذبة تمتص الماء من البيئة المحيطة بها، وتتخلص من الزائد منه بإفراز بول مخفف بكميات كبيرة.
• أما أسماك المياه المالحة فتشرب ماء البحر، وتخرج الأملاح الزائدة من أجسامها عبر الخياشيم.

1. تمر كميات كبيرة من المياه العذبة إلى أجسام هذه الكائنات
2. فيجب أن تتخلص من الماء الزائد عن حاجتها حتى لا تنفجر أجسامها.

• التوهج الحيوي تصنع كثير من أسماك الأعماق والحبّار وقناديل البحر الضوء بتفاعل كيميائي (لوسيفيرين + أكسجين بوجود إنزيم لوسيفيريز). وتستعمله لجذب الفرائس (طُعم سمكة الصياد) أو لإيجاد الأزواج أو لإرباك المفترسات. وهو تكيف فسيولوجي يعتمد على تركيب (أعضاء مضيئة).
• كثير من حيوانات الأعماق حمراء اللون لأن الضوء الأحمر لا يصل إلى الأعماق (الدرس 1-7) فتبدو سوداء وتختفي عن المفترسات.

• لنأخذ سمكة الأفعى مثالًا يجمع الأنواع الثلاثة.
• تعيش هذه السمكة في أعماق المحيطات الاستوائية حيث الظلام التام والضغط الهائل ونقص الأكسجين وندرة الغذاء.
• فنجد أن لها فمًا واسعًا ومعدة قابلة للتمدد (تركيبي) لتبتلع أي فريسة تصادفها، وهيكلًا عظميًا مرنًا (تركيبي) يتحمل الضغط، وأعضاء مضيئة (تركيبية وفسيولوجية) تجذب الفرائس، وتركيزًا عاليًا من الهيموجلوبين (فسيولوجي) يعوض قلة الأكسجين، وأيضًا بطيئًا يسمح بالبقاء أسابيع دون طعام (فسيولوجي)، وصيدًا بالكمين وهجرة رأسية ليلية قصيرة نحو الأعلى (سلوكي).

ولا يوجد تكيف واحد يكفي وحده؛

• فالبقاء ينتج عن مجموعة متكاملة من التكيفات.

• المسألة. كيف تتكيف أسماك الأعماق مع كل من: (أ) نقص الأكسجين، (ب) زيادة الضغط، (ج) نقص الضوء؟
• وما نوع التكيف في كل حالة؟

• الحل. (أ) نقص الأكسجين: تبطئ معدل الأيض فتقل حاجتها إلى الأكسجين، وتزيد تركيز الهيموجلوبين في الدم؛
• وهذا تكيف فسيولوجي.
• (ب) زيادة الضغط أجسام مضغوطة وهياكل عظمية مرنة (تكيف تركيبي)، وتنظيم ضغط الدم ليتناسب مع الضغط الخارجي مع شرايين وأوردة قوية (تكيف فسيولوجي مدعوم بتركيب).
• (ج) نقص الضوء عيون كبيرة جدًا وأعضاء مضيئة، وكلاهما تكيف تركيبي.

• المسألة. يبين الجدول تركيز الأملاح في سوائل ثلاثة كائنات وفي الوسط الذي يعيش فيه كل منها (بوحدة osmol / L): الكائن س: 0.30 في وسط 0.002؛
• الكائن ص 0.35 في وسط 1.00؛
• الكائن ع 1.00 في وسط 1.00.
• حدد اتجاه صافي حركة الماء في كل حالة ونوع الكائن المرجح والتكيف المطلوب.

• الحل. الكائن س: الماء يدخل لأن الوسط أقل تركيزًا؛
• كائن عذب (كسمكة نهرية) يتخلص من الماء الزائد ببول مخفف أو بفجوة منقبضة.
• الكائن ص الماء يخرج لأن الوسط أعلى تركيزًا؛
• سمكة عظمية بحرية تشرب ماء البحر وتخرج الملح بالكلى والخياشيم.
• الكائن ع لا حركة صافية للماء لأن التركيزين متساويان؛
• كالقرش بما يحتفظ به من يوريا.
• ونلاحظ أن اتجاه حركة الماء يتحدد بالفرق في التركيز لا بنوع الكائن وحده.

1. عرّف التكيف، وصنّف أنواعه الثلاثة.
2. اذكر ثلاثة تكيفات تركيبية عامة في الأسماك ووظيفة كل منها.
3. كيف تتكيف أسماك الأعماق مع الضغط المرتفع ونقص الأكسجين والظلام؟
4. لماذا تُعدّ هجرة السلمون تكيفًا سلوكيًا وفسيولوجيًا معًا؟
5. وضّح كيف تتخلص الأميبا وسمكة النهر من الماء الزائد.
6. كيف تحافظ سمكة بحرية عظمية وسمكة القرش على توازنهما الأسموزي؟

• .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

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

• لكل كائن حي في البيئات المائية مجموعة من التكيفات تساعده على التكاثر والبقاء وفقا للظروف المختلفة، مثل تغير درجة الحرارة أو ارتفاع الملوحة.
• وتنقسم هذه التكيفات إلى ثلاثة أنواع: التكيفات التركيبية، والتكيفات السلوكية، والتكيفات الفسيولوجية.
• أولا التكيفات التركيبية

• الجسم الانسيابي يقلل مقاومة الماء لحركة السمكة، والزعانف أعضاء الحركة، والقشور والمخاط يغطيان الجسم ويقللان مقاومة الماء.
• الخياشيم تمكن الأسماك من استخلاص الأكسجين المذاب في الماء.
• المثانة الهوائية لدى الأسماك العظمية تساعدها على الطفو في الماء.
• الهيكل العظمي للأسماك العظمية يوفر دعما قويا للجسم، أما الأسماك الغضروفية مثل القرش والراي فهيكلها غضروفي، وهو أكثر مرونة وأخف وزنا من العظام.
• الدلافين تختلف تركيبيا عن الثدييات التي تعيش على اليابسة، فلها جسم انسيابي وزعانف بدلا من الأرجل تساعدها على السباحة، وفتحات في قمة الرأس بدلا من الأنف تسمح لها بتنفس الهواء الجوي.
• ثانيا تكيفات الضغط المائي

• كائنات السطح تواجه ضغطا مائيا منخفضا نسبيا، لذلك تكون بنيتها الجسدية أقل قوة من كائنات الأعماق.
• كائنات الأعماق المتوسطة، من 200 إلى 1000 متر، تكون أكثر تخصصا في التعامل مع الضغط المتزايد، ومن أمثلتها أسماك لديها مثانات سباحة مملوءة بالغاز تساعدها على التحكم في طفوها وتوازنها أثناء الانتقال بين الأعماق المختلفة.
• كائنات الأعماق السحيقة، أكبر من 2000 متر، تكون أجسامها مدمجة وذات هياكل جسدية ومكونات بروتينية وسوائل داخلية تتحمل الضغط العالي. ومن أمثلتها سمكة الأفعى التي تتميز بمرونة هياكلها، وترتفع في دمها تركيزات الهيموجلوبين للتكيف مع انخفاض مستويات الأكسجين في الأعماق.
• سمكة الراي تمتلك مثانة تحتوي على سوائل بدلا من الغازات، أو كبدا غنيا بالزيوت تعتمد عليه في التحكم في طفوها على العمق، لضمان عدم تعرض المثانة للانهيار تحت الضغط.
• أسماك الأعماق تزيد مستويات الأحماض الدهنية غير المشبعة في أغشية خلاياها، فتساعد هذه الأحماض على الحفاظ على سيولة الأغشية واستقرارها تحت الضغط، مما يمنع تلف الخلايا.

• تصدر الحيتان أصواتا تساعدها على التواصل مع بعضها وصيد فرائسها.
• تهاجر أسماك السلمون بين المياه العذبة والمالحة للتكاثر. يفقس البيض في المياه العذبة، ويقضي الصغار الفترة الأولى من حياتهم فيها ويتكيفون مع بيئتها، ثم ينتقل السلمون اليافع إلى البحر حيث يمضي معظم حياته البالغة، وعند بلوغه النضج الجنسي يعود إلى الأنهار التي وُلد فيها للتكاثر.
• رابعا التكيفات الفسيولوجية (الوظيفية)

• بعض أسماك الأعماق تبطئ معدل الأيض لديها، فتقل حاجتها إلى الأكسجين، وتنظم التنفس في ظروف نقص الأكسجين، كما لديها قدرة على تعديل ضغط الدم ليبقى متناسبا مع الضغط المرتفع.
• الكائنات العذبة تتخلص من الماء الزائد عن حاجتها، لأن الماء العذب منخفض الضغط الأسموزي يدخل إلى أجسامها بكميات كبيرة، فتحتاج إلى التخلص منه حتى لا تنفجر. فالكائنات وحيدة الخلية، مثل الأميبا والبراميسيوم واليوجلينا، تستخدم الفجوة المنقبضة لدفع الماء الزائد إلى خارج الخلية، أما الكائنات عديدة الخلايا، كالأسماك، فتتخلص من الماء الزائد عن طريق الكليتين في صورة بول مخفف.
• معظم الأسماك التي تعيش في المياه المالحة تبتلع كميات كبيرة من مياه البحر لتعويض الماء الذي تفقده بالأسموزية، ثم تخرج الأملاح الزائدة عن طريق الكليتين والخلايا المتخصصة في الخياشيم.
• أسماك القرش تحتفظ بتركيز عال من مركب اليوريا في دمائها، فيزداد الضغط الأسموزي لأجسامها ويقترب من الضغط الأسموزي للمياه المحيطة، مما يقلل فقدان الماء من الجسم.

1. تتضح من ذلك العلاقة بين التكيفات البيولوجية والبيئة المائية
2. إذ يتكيف كل كائن مع ظروف بيئته المائية
3. سواء كانت عذبة أو مالحة
4. أو في أعماق البحار
5. حتى يستمر في البقاء والتكاثر.