חוקרים מערכות חיים א'

לכיתה ז'

מטמו"ן חדש - מדע וטכנולוגיה לחטיבת הביניים

דפוס איילון, 2013

עמודי דפוס 7-236

העתיקה: ענבל חורי

הספרייה המרכזית לעיוורים

נתניה  ישראל  2016

העתקה או העברה של העותק המותאם בניגוד להוראות חוק התאמת יצירות, ביצועים ושידורים לאנשים עם מוגבלות התשע"ד - 2014, מהווה הפרה של זכות יוצרים.

(על גב הספר כתוב:)

מטמו"ן חדש - מדע וטכנולוגיה לחטיבת הביניים

סביבת הלמידה מטמו"ן חדש פותחה במחלקה להוראת המדעים שבמכון ויצמן למדע. הסביבה כוללת חומרי למידה מודפסים לתלמידים, מדריכים למורה וסביבה לימודית מתוקשבת, הנותנים מענה שלם ללמידה, לגיוון ולהעמקה בתחומי הכימיה, הפיזיקה, הביולוגיה והטכנולוגיה, בהלימה לתוכנית הלימודים המעודכנת (2012) במדע וטכנולוגיה לחטיבת הביניים. ספר התלמיד חוקרים מערכות חיים א' כולל את השערים הבאים: חוקרים חיים וחוקרים מערכות הובלה.

בחומרי הלמידה של מטמו"ן חדש באים לידי ביטוי הניסיון המצטבר של המחלקה להוראת המדעים במכון ויצמן למדע בפיתוח, במחקר ובפדגוגיה, והמעורבות רבת השנים בפיתוח מקצועי של מורי מדע וטכנולוגיה בחטיבת הביניים.

תוצרי מטמו"ן חדש מתמקדים בהיבטים הבאים:

- הבניית רעיונות ועקרונות מרכזיים במדע וטכנולוגיה ומתן הזדמנויות להיכרות עם חידושים ופריצות דרך בתחום.

- הקניה ויישום של מיומנויות למידה, חשיבה, חקר ותיכון ושילובם המפורש בחומרי הלמידה.

- התאמה לצורכיהם של לומדים שונים.

- התנסות בפעילויות מעבדה, חקר ופתרון בעיות.

- שילוב פריטי הערכה לצורכי למידה.

- טיפוח העניין, המוטיבציה, הלמידה השיתופית והמכוונות העצמית של הלומדים.

פתח דבר

ספר הלימוד "חוקרים מערכות חיים א'" הוא הספר השני בסדרת 'מטמו"ן חדש'. סמר זה, המיועד לתלמידי כיתה ז', עוסק בנושאים מעולם הביולוגיה ובו שני שערים: "חוקרים חיים" ו"חוקרים מערכות הובלה".

מה ב"חוקרים חיים"?

השער "חוקרים חיים", הפותח את לימודי מדעי החיים בחטיבת הביניים, חושף בפנינו מושגים מעולם היצורים החיים והמחקרים במדעי החיים. נכיר באופן ראשוני נושאים בסיסיים כגון מאפייני חיים, צורכי קיום והכחדות, התא החי כיחידת המבנה והתפקוד הקטנה ביותר ביצורים החיים, שימוש במיקרוסקופ וטקסונומיה של היצורים החיים. כמו כן, נלמד על הדרך בה מדענים לומדים אודות העולם סביבנו, כיצד שכלולים טכנולוגיים הובילו לגילוי התאים ולהבנת תהליכים המתרחשים בהם, וכיצד מדענים ממיינים את היצורים החיים. כל זאת - כהכנה להמשך לימודי הביולוגיה.

מה ב"חוקרים מערכות הובלה"?

השער "חוקרים מערכות הובלה" יוביל אותנו למסע היכרות בנפתולי מערכות ההובלה בעולם החי, נתמקד במערכות ההובלה בגוף האדם (מערכת הדם) ובצמחים (מערכת העצה ומערכת השיפה). נברר מה חשיבותן של מערכות אלו, כיצד הן בנויות ומתפקדות ומה קורה כאשר משהו משתבש. בפרק הראשון נתחקה אחר זרם הדם במערכת ההובלה בגוף האדם, נלמד כיצד מובלים חומרים חיוניים לכל תאי הגוף ומסולקים מהם חומרי פסולת, נלמד על מחלות הקשורות למערכת הדם והלב ועל רפואה מונעת. בהמשך נענה על השאלה כיצד נשמרים תנאים מתאימים ויציבים הדרושים לתפקוד התאים הבונים את היצורים החיים, מבחינת טמפרטורה וכמות המים. בפרק האחרון נלמד על חשיבות השמירה על מאזן מים תקין בצמחים והמנגנונים לקליטת ופליטת מים בצמחים ונכיר את מערכות ההובלה העיקריות בצמחים: מערכת העצה ומערכת השיפה. ההיכרות עם מערכות הובלה בעולם החי תאפשר לנו להכיר עקרונות בדרכי פעולותן של מערכות בכלל ובעולם החי בפרט. נלמד מהי מערכת ועל הקשר בין רכיבים ותהליכים במערכת המאפשרים למערכת לתפקד.

אנו מאחלים לכם למידה מהנה ופורייה

צוות מטמו"ן חדש

מקרא הסמלים

(בספר ציורים - היעזר במורה)

- שאלות: שאלות שיש לענות עליהן במחברת.

- פעילות: פעילות מורכבת בכיתה או בבית, המלווה בתוצר.

- דיון: שאלות לדיון במליאת הכיתה או בקבוצות.

- ניסוי: ניסוי לביצוע במעבדה.

- הדגמה: ניסוי המודגם על-ידי המורה או נצפה באתר 'מטמו"ן חדש'.

- בדרך החקר: פעילות המהווה חלק מתהליר החקר המדעי.

- מיומנויות במדע וטכנולוגיה: פעילות להקניה או לתרגול של מיומנויות למידה.

- משקפי קסם: משקפיים דמיוניים המאפשרים "לראות" את מה שעין האדם אינה רואה.

- מעניין ומסקרן: העשרת הידע באמצעות מידע נוסף הקשור לתוכנית הלימודים.

- מידע והרחבה: מידע והרחבה על תכנים שמעבר לתוכנית הלימודים.

- פעילות ברשת: פעילות ממוחשבת באתר 'מטמו"ן חדש'.

- צפייה בסרט: צפייה בסרטון באתר 'מטמו"ן חדש'.

תוכן העניינים

TOC \o "1-3" \n \h \z \u שער 1: חוקרים חיים

*7

שער 1: חוקרים חיים

*7

פרק 1: עולם היצורים החיים

*9

פרק 1: עולם היצורים החיים

*9

א. עולם היצורים החיים

*10

א. עולם היצורים החיים

*10

ב. המשותף לכל היצורים החיים

*11

ב. המשותף לכל היצורים החיים

*11

ג. צורכי הקיום של היצורים החיים

*17

ג. צורכי הקיום של היצורים החיים

*17

ד מחקרים במדעי מחיים

*29

ד מחקרים במדעי מחיים

*29

ה. מה למדנו בפרק זה?

*37

ה. מה למדנו בפרק זה?

*37

פרק 2: כל היצורים החיים בנויים מתאים

*43

פרק 2: כל היצורים החיים בנויים מתאים

*43

א. כל היצורים החיים בנויים מתאים

*44

א. כל היצורים החיים בנויים מתאים

*44

ב. חד-תאיים ורב-תאיים

*45

ב. חד-תאיים ורב-תאיים

*45

ג. ארגון בטבע

*47

ג. ארגון בטבע

*47

ד. כמה קטנים התאים?

*52

ד. כמה קטנים התאים?

*52

ה. מה למדנו בפרק זה?

*59

ה. מה למדנו בפרק זה?

*59

פרק 3: תאים מבפנים

*63

פרק 3: תאים מבפנים

*63

א. תאים מבפנים

*64

א. תאים מבפנים

*64

ב. הצצה אל תוך התא

*65

ב. הצצה אל תוך התא

*65

ג. קרום התא

*67

ג. קרום התא

*67

ד. הציטופלזמה

*76

ד. הציטופלזמה

*76

ה. גרעין התא

*80

ה. גרעין התא

*80

ו. פה למדנו בפרק זה?

*82

ו. פה למדנו בפרק זה?

*82

פרק 4: תאים מסוגים שונים

*85

פרק 4: תאים מסוגים שונים

*85

א. תאים מסוגים שונים

*86

א. תאים מסוגים שונים

*86

ב. שרירי השלד והתאים הבונים אותם

*87

ב. שרירי השלד והתאים הבונים אותם

*87

ג. תאי דם אדומים

*89

ג. תאי דם אדומים

*89

ד. תאי צמחים

*91

ד. תאי צמחים

*91

הה. תאי מערכת העצבים (הרחבה)

*95

ו. החיידקים - יצורים חסרי גרעין

*97

ו. החיידקים - יצורים חסרי גרעין

*97

ז. מה למדנו בפרק זה?

*98

ז. מה למדנו בפרק זה?

*98

פרק 5: מגוון יצורים חיים

*101

פרק 5: מגוון יצורים חיים

*101

א. מגוון יצורים חיים

*102

א. מגוון יצורים חיים

*102

ב. ממלכות החיים

*103

ב. ממלכות החיים

*103

ג. עוד על מיון יצורים חיים

*109

עוד על מיון יצורים חיים

*109

ד. ממלכת בעלי החיים

*112

ד. ממלכת בעלי החיים

*112

ה. ממלכת הצמחים

*115

ה. ממלכת הצמחים

*115

ו. מה למדנו בפרק זה?

*116

ו. מה למדנו בפרק זה?

*116

שער 2: חוקרים מערכות הובלה

*119

שער 2: חוקרים מערכות הובלה

*119

פרק 6: מערכות הובלה בעולם החי

*121

פרק 6: מערכות הובלה בעולם החי

*121

א. מהי מערכת?

*122

א. מהי מערכת?

*122

ב. מי זקוק למערכת הובלה?

*125

ב. מי זקוק למערכת הובלה?

*125

ג. גוף האדם כמערכת על

*128

גוף האדם כמערכת על

*128

ד. מה למדנו בפרק זה?

*131

ד. מה למדנו בפרק זה?

*131

פרק 7: מערכת ההובלה בגוף האדם

*133

פרק 7: מערכת ההובלה בגוף האדם

*133

א. מה בין מערכת ההובלה לפעילות גופנית?

*134

א. מה בין מערכת ההובלה לפעילות גופנית?

*134

ב. רקמת הדם

*138

ב. רקמת הדם

*138

ג. כלי הדם

*147

ג. כלי הדם

*147

ד. הלב

*162

ד. הלב

*162

ה. מה למדנו בפרק זה?

*178

ה. מה למדנו בפרק זה?

*178

פרק 8: מאזן המים והחום בגוף

*181

פרק 8: מאזן המים והחום בגוף

*181

א. מאזן מים ביצורים חיים

*182

א. מאזן מים ביצורים חיים

*182

ב. מאזן חום ביצורים חיים

*188

ב. מאזן חום ביצורים חיים

*188

ג. הקשר בין מאזן מים ובין מאזן חום

*193

הקשר בין מאזן מים ובין מאזן חום

*193

ד. מה למדנו בפרק זה?

*197

ד. מה למדנו בפרק זה?

*197

פרק 9: מאזן מים ומערכות הובלה בצמחים

*199

פרק 9: מאזן מים ומערכות הובלה בצמחים

*199

א כיצד נשמר מאזן המים בצמחים?

*200

א כיצד נשמר מאזן המים בצמחים?

*200

ב. כיצד עוברים חומרים בצמחים?

*218

ב. כיצד עוברים חומרים בצמחים?

*218

ג. כיצד המים עולים בצמחים? מערכת העצה

*220

ג. כיצד המים עולים בצמחים? מערכת העצה

*220

דד. כיצד סוכרים עוברים בצמחים? מערכת השיפה

*225

ה. מה למדנו בפרק זה?

*228

ה. מה למדנו בפרק זה?

*228

נספח: תעודות זהות לצמחים

*231

נספח: תעודות זהות לצמחים

*231

מילון מונחים

*233

מילון מונחים

*233

*7*

שער 1: חוקרים חיים

*7*

דינה ברטוב, ענת ירדן

*8*

(עמוד ריק)

*9*

פרק 1: עולם היצורים החיים

*9*

*10*

א. עולם היצורים החיים

*10*

כדור הארץ הוא ביתם של המוני יצורים חיים. יצורים גדולים וקטנים, מוכרים ונדירים, החיים בכרי הדשא וביערות, במעמקי האוקיינוסים ובנהרות, במדבריות החמים ובאנטארקטיקה הקפואה, בתוך גופנו ועל פני העור - היצורים החיים נמצאים בכל מקום.

המדע העוסק בחקר היצורים החיים מכונה מדע החיים, או ביולוגיה (ביוונית: ביוס - חיים, לוגוס - תורה, מחקר). חקר היצורים החיים מוביל את המדענים להעלות שאלות ולהציע הסברים אפשריים לתופעות שונות בעולם מורכב זה. בעזרת מדע החיים נוכל להכיר את שלם היצורים החיים, ללמוד על גופנו, על סביבת החיים שלנו ועל הקשר בינינו לבין כלל היצורים החיים.

*11*

ב. המשותף לכל היצורים החיים

*11*

דיון

דמיינו כי אתם חלק מצוות מדענים בספינת חלל. צוות הסיור הביא פריט לא מזוהה למעבדה ועליכם לבדוק ולהחליט אם מדובר ביצור חי. מה תבדקו? אילו מאפיינים תחפשו?

משימה

לפניכם תמונות של פריטים שונים. לגבי כל פריט ציינו אם הוא יצור חי או לא ונמקו את בחירתכם. אם אתם מתלבטים, הסבירו מדוע.

לדוגמה: עץ הוא -- (יצור חי / אינו יצור חי / אני מתלבט). אני חושב/ת כך מפני ש...

(בספר תמונות - היעזר במורה)

1. מחשב נייד

2. ענן

3. עלה יבש

4. מדוזה

5. להבות אש

6. צמר כבשים

7. חציל בשדה

8. משאית

9. פטריות

10. תפוח עץ

11. חיידק

12. מפל מים

נוכח המורכבות של עולם היצורים החיים, במקרים מסוימים קשה לקבוע אם דבר מה הוא יצור חי או לא. עם זאת, יש מאפיינים המכונים מאפייני חיים והם משותפים לכלל היצורים החיים: יצורים חיים גדלים ומתפתחים, ניזונים, נושמים, נעים, מגיבים לסביבתם, מפרישים חומרים, מסוגלים להתרבות ובנויים מתאים. היעדר מאפייני החיים הללו פירושו מוות.

מאפייני חיים - מבנים, תופעות ותהליכים המתקיימים אצל כל היצורים החיים.

*12*

מאפייני חיים

- יצורים חיים גדלים ומתפתחים - יצורים חיים עוברים שינויים במהלך חייהם. צמח בוגר שונה מצמח צעיר, ואדם מבוגר שונה מתינוק. השינויים כוללים שינויים בגודל הגוף, שינויים בצורת האיברים ושינויים באופן התפקוד של הגוף כולו.

- יצורים חיים מסוגלים להתרבות - כל היצורים החיים נוצרים מיצורים בני מינם (מין (species) - למילה מין יכולים להיות פירושים שונים. כאן הכוונה היא לקבוצת יצורים בעלי תכונות משותפות, היכולים להתרבות בינם לבין עצמם. מין במשמעות של זכר או נקבה נקרא מגדר (gender) או זוויג (sex)) שקדמו להם. הרבייה אינה הכרחית לקיומו של פרט מסוים, אולם מינים רבים שקצב הרבייה שלהם איטי במיוחד נמצאים בסכנת הכחדה.

- יצורים חיים ניזונים, נושמים ומפרישים חומרים וחום - יצורים חיים קולטים חומרי מזון ומים מסביבתם ומנצלים אותם לצורכי בניית הגוף, פעילותו ותחזוקתו. הצמחים מייצרים את מזונם תוך ניצול אור השמש בתהליך הפוטוסינתזה. לצורך הפקת אנרגיה מהמזון. רוב היצורים החיים דרוש חמצן, הנקלט בתהליך הנשימה. חומרי הפסולת ואנרגיית החום הנוצרים בתהליך הנשימה ובתהליכי חיים אחרים מסולקים מהגוף.

*13*

- יצורים חיים מגיבים לסביבתם - יצורים חיים קולטים שינויים בסביבתם ומגיבים לשינויים אלה. כך למשל הם מתקשרים עם יצורים חיים אחרים, נמלטים מסכנה ונמשכים למקורות מזון ומים.

- בגופם של יצורים חיים מתקיימת תנועה - לכל היצורים החיים יש מנגנוני תנועה. תנועה זו עשויה להיות תזוזה של היצור כולו ממקום למקום או תנועה פנימית בתוך היצור החי.

- יצורים חיים בנויים מתא אחד או יותר - כל היצורים החיים בנויים מיחידות מבנה ותפקוד זעירות המכונות תאים. לתאים מסוגים שונים תפקידים שונים, אך המשותף לכל התאים הוא שכל תא מקיים את כל מאפייני החיים.

תא חי - יחידת המבנה והתפקוד הקטנה ביותר ביצורים חיים, המקיימת את כל מאפייני החיים.

היצורים החיים שונים מפריטים שאינם חיים בכך שהם מקיימים את כל מאפייני החיים

*14*

צפייה בסרט

צפו בסרטון 'מזהים חיים'.

א. אילו מאפייני חיים נראו בסרטון?

ב. בקרב אילו מהיצורים החיים באו לידי ביטוי מאפייני החיים שציינתם?

משימה

העתיקו את התרשים הבא והשלימו את החסר:

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

ביולוגיה היא מדע העוסק בחקר החיים, כמו למשל זחל, פיל, עץ אורן, --, --.

היצורים החיים מקיימים את כל מאפייני החים, הכוללים מבנה תאי, --, --, --, --, --.

דיון

בכל יצור חי, כגון פטרייה, אדם, ברוש, נמר, חיידק או חילזון, מתקיימים כל מאפייני החיים. לעומת זאת, בעצם שאינו חי, כגון מכונית, מחשב או עלה יבש, עשויים להתקיים מאפיינים שהם לכאורה מאפייני חיים.

1. אילו מאפיינים שהם לכאורה מאפייני חיים עשויים להתקיים בפריט שאינו חי, כמו למשל רובוט?

2. למכונית יש יכולת תנועה, היא מגיבה לסביבתה (למשל, נעה ונעצרת בהתאם ללחיצה על הדוושה), המנוע של המכונית צורך חמצן ופולט פחמן דו-חמצני. מדוע אין זה נכון להגדיר מכונית כיצור חי?

3. יצורים חיים לבסוף מתים. האם אפשר להגדיר בדיוק את המועד שבו חי הופך ללא חי? הסבירו.

*15*

מעניין ומסקרן

התהוות החיים

כיצד החלו החיים ומתי? מה היה לפני שהופיעו היצורים הראשונים? השערות רבות הועלו כפתרון לשאלות אלו, אך גם היום אין למדענים תשובה ממשית. קיימות עדויות רבות לכך שכאשר נוצר כדור הארץ, הוא היה שונה מאוד ממה שמוכר לנו כיום. פני השטח של כדור הארץ היו מכוסים בלבה רותחת והאטמוספרה (אטמוספרה - שכבת הגז העוטפת כוכב לכת.) הייתה תערובת של גזים שלא הכילה חמצן. יצורים חיים לא יכלו, ככל הנראה, להתקיים בתנאים קשים אלה.

מדענים סבורים שהחיים החלו להתהוות בתהליך הדרגתי, לפני למעלה מ-3.5 מיליארד שנים, כאשר אדי מים התעבו. צורות החיים הראשונות והפשוטות ביותר נוצרו ככל הנראה בבריכות רדודות, מחומרים שהיו באוקיינוסים הקדמוניים. החומרים היו חשופים להשפעות של מקורות אנרגיה כגון ברקים, חום וקרינה רבת עוצמה שפגעה בפני כדור הארץ.

בשנת 1953 ניסו החוקרים מילר (Miller) ואוריי (Urey) לשחזר במעבדה את התנאים ששררו על פני כדור הארץ לפני כמה מילארדי שנים: הם הזרימו זרמים חשמליים בסביבה של אדי מים ותערובת גזים הדומה לאטמוספרה הקדומה.

לאחר שהאדים התעבו והתקררו התקבלו מים המכילים חומרים אורגניים (חומרים אורגניים - חומרים המורכבים מפחמן ומימן הקשורים זה לזה; יצורים חיים בנויים מחומרים אורגניים.). תערובת החומרים האורגניים מכונה המרק הקדמוני, ומדענים רבים סבורים שכתוצאה מהתחברותם של החומרים האורגניים אלה לאלה נוצרו צורות חיים דמויות תאים.

הניסוי של מילר ואוריי

(בספר איור - היעזר במורה)

*16*

מדענים אחרים סבורים כי חלק ניכר מהחומרים האורגניים הראשונים הגיעו לכדור הארץ על גבי מטאוריטים (מטאוריט - עצם סלעי או מתכתי שהגיע לפני השטח של כדור הארץ (או כוכב לכת אחר) מהחלל) שהרבו 'להתנגש' בכדור הארץ בתקופה הקדומה. ההוכחה החשובה ביותר להשערה זו היא מטאוריט מרצ'יסון שחלקים ממנו נפלו בשנת 1969 באוסטרליה, והתגלו בו חומרים אורגניים רבים. בשנים האחרונות אסטרונומים גילו כי בענני גז ואבק בחלל נוצרים חומרים אורגניים, וחלקיקי אבק הנושאים חומרים אורגניים מגיעים לכדור הארץ עד היום.

(בספר תמונות)

חלק ממטאוריט מרצ'יסון

שאלות

1. בקטע שקראתם הוצגו רק שתיים מהגישות המקובלות היום בקרב המדענים על אודות מוצא החיים. מהן הגישות שהוצגו?

2. אילו עדויות תומכות בכל אחת משתי הגישות?

*17*

ג. צורכי הקיום של היצורים החיים

*17*

דיון

כל היצורים החיים זקוקים לתנאים בסיסיים כדי להתקיים. מהם התנאים הנחוצים ליצורים חיים על מנת לקיים את מאפייני החיים?

מעניין ומסקרן

חיים מחוץ לכדור הארץ

עולמות רחוקים הלהיבו את דמיונו של האדם מאז ומעולם. בני האדם נשאו עיניים לשמים ושאלו את עצמם אם קיימים יצורים חיים על פני כוכבי לכת אחרים. משאבים רבים הושקעו על מנת לברר אם קיימים תנאים מתאימים לחיים גם מחוץ לכדור הארץ. ההנחה היא שאם יימצא כוכב לכת שמתקיימים בו התנאים הנחוצים לקיום חיים, יש סיכוי למצוא בו יצורים חיים. כך למשל, בעזרת סיירת המאדים של נאס"א (NASA) (נאס"א - סוכנות החלל של ארצות הברית; סיירת המאדים היא חללית המחקר, Mars Reconnaissance Orbiter. או כקיצור MRO.) נחשפה לאחרונה אפשרות קיומם של מים זורמים במאדים בחודשים החמים. בתגובה לאפשרות זו אמר מנהל נאס"א צ'ארלס בולדן, "אנו קרובים לקביעה כי כוכב הלכת מאדים עשוי להכיל צורה כלשהי של חיים." עד כה חקר החלל מצביע כי כדור הארץ הוא כוכב הלכת היחיד במערכת השמש שמתקיימים בו התנאים המתאימים לקיומם של יצורים חיים.

(בספר איור)

איור סכמטי של מערכת השמש

*18*

לתהליכי החיים המורכבים דרושים תנאים ייחודיים. כך למשל, תהליכי החיים יכולים להתקיים רק בטווח טמפרטורות מוגדר האופייני למינים השונים ורק בסביבה של מים במצב צבירה נוזל. לתהליכי החיים דרושה אנרגיה, מקור האנרגיה הוא בחומרי המזון. הצמחים זקוקים גם לאור ולמצע. למרות ההבדלים בין היצורים החיים, כל היצורים זקוקים למים, למזון, לחמצן, לטמפרטורה מתאימה ולהגנה. צרכים בסיסיים אלו מכונים צורכי קיום.

צורכי קיום - גורמים שבלעדיהם היצורים החיים אינם יכולים להתקיים.

דיון

התבוננו בתמונות שלפניכם וציינו איזה צורך קיום בא לידי ביטוי בכל תמונה.

(בספר תמונות - היעזר במורה)

פעילות ברשת

למידע נוסף אודות חשיבות המזון והחמצן עבור יצורים חיים הכנסו לפעילות מזון, חמצו ואנרגיה.

*19*

מעניין ומסקרן

האמנם ים המוות?

ים המלח הוא המקום היבשתי הנמוך ביותר על פני כדור הארץ, ואחד מגופי המים המלוחים ביותר בעולם. מי ים-המלח מלוחים פי עשרה ממי הימים והאוקיינוסים. כך למשל, מליחות ים המלח היא 34 אחוז בעוד שמליחות הים התיכון היא 3.5 אחוז בלבד (אחוז, המליחות מציינים את כמות המלח ביחס לכמות המים.). הטמפרטורות הגבוהות סביב ים המלח והמליחות הגבוהה של הקרקע ושל המים - הופכות אותו לסביבת חיים קיצונית. מאז ומתמיד נחשב ים המלח לסביבה עוינת בעבור יצורים חיים. בשפות שונות ים המלח מכונה 'ים המוות', והשם משקף את הדיעה הרווחת שאגם זה אינו מאפשר קיום חיים. גם היום רבים ממדריכי הטיולים מציינים בפני התיירים המבקרים באזור כי באגם אין יצורים חיים כלל.

בשנות השלושים של המאה העשרים התברר כי, למרות סביבת החיים הקיצונית, בים המלח חיים יצורים זעירים (מיקרואורגניזמים), אשר התגלו על-ידי החוקר בנימין אלעזרי-וולקני. עם המיקרואורגניזמים החיים בים המלח נמנים אצות וחיידקים עמידים למלח. מספרם של מיקרואורגניזמים אלה עשוי להיות גדול מאוד כתוצאה מהיעדר בעלי חיים הניזונים מהם.

(בספר תמונה)

ים המלח

מיקרואורגניזמים - יצורים חיים זעירים שאי אפשר להבחין בהם ללא אמצעי הגדלה (מיקרו - קטן; אורגניזם - יצור חי).

בשנת 2011 חוקרים ישראלים וחוקרים גרמנים צללו לקרקעית ים המלח וחשפו אוכלוסיות נוספות של מיקרואורגניזמים שחלקם כלל אינם מוכרים למדע. גילוי זה מחזק את הטענה כי אפשר למצוא יצורים חיים בכל מקום על פני כדור הארץ.

דיון

1. מהם התנאים שבגללם נחשב אזור ים המלח לסביבת חיים קיצונית?

2. תארו סביבת חיים קיצונית נוספת על פני כדור הארץ.

3. יש הטוענים ש"גילויים של מינים חדשים ובלתי מוכרים של מיקרואורגניזמים בים המלח מהווה התקדמות במדע." חוו את דעתכם על טענה זו.

*20*

המים והיצורים החיים

המים הם החומר הנפוץ ביותר על פני כדור הארץ. הם נמצאים במקווי המים, בקרקע ובאוויר. כל תהליכי החיים קשורים למים. סביבה מימית קיימת בכל תאי היצורים החיים וגם בין התאים.

משימה

כמה מים יש ביצורים חיים?

בתרשימים שלפניכם מוצגות כמויות המים היחסיות בגופם של יצורים שונים.

(בספר תרשים - היעזר במורה)

צפרדע - 78 אחוז מים

מדוזה - 98 אחוז מים

תרנגולת - 66 אחוז מים

כרוב - 92 אחוז מים

פרי אננס - 84 אחוז מים

חיידק - 74 אחוז מים

עץ - 26 אחוז מים

אדם - 70 אחוז מים

1. סדרו את היצורים לפי כמות המים היחסית בגופם, מכמות המים הגדולה ביותר לכמות הקטנה ביותר.

2. האם נכון לומר שהמים הם המרכיב העיקרי בגופם של יצורים חיים? נמקו.

3. בגוף האדם יש כ-70 אחוז מים. היכן הם נמצאים?

4. הסבירו מדוע יש צורך להשקות זרעים על מנת שינבטו.

5. כמות המים היחסית בעץ נמוכה מכמויות המים היחסיות ביצורים אחרים. כיצד אפשר להסביר עובדה זו?

*21*

כיצד ניזונים צמחים?

כל היצורים החיים זקוקים למזון. בדרך כלל קל להבחין ממה ניזונים בעלי החיים, אולם ממה ניזונים הצמחים? אם נתבונן בצמח - לא נקבל תשובה. בעבר סברו שצמחים מקבלים את מזונם מהאדמה, שכן רובם זקוקים לקרקע על מנת לגדול.

היום ידוע כי צמחים אינם ניזונים בדומה לבעלי חיים. הצמחים מייצרים את המזון הדרוש לקיומם בתהליך מורכב המכונה פוטוסינתזה. בתהליך זה הצמחים מנצלים את אנרגיית השמש לייצור מזון מפחמן דו-חמצני (שאותו קלטו מהאוויר) וממים (שאותם קלטו מהקרקע). המזון שהצמחים מייצרים הוא חומר אורגני המכונה גלוקוז. הגלוקוז הוא החומר האורגני הנפוץ ביותר. בתאים מופקת מהגלוקוז אנרגיה וכן נוצרים ממנו חומרים אורגניים נוספים כגון פחמימות, חלבונים ושומנים.

פוטוסינתזה (הטמעה) - תהליך ייצור גלוקוז (מזון) ממים ומפחמן דו-חמצני. התהליך מתרחש בעזרת אור, בתוך התאים שבאיברי הצמח הירוקים.

בתהליך הפוטוסינתזה נוצר גם חמצן אשר נפלט לאטמוספרה ומנוצל על-ידי יצורים חיים בתהליך הנשימה. חומרי המזון הנוצרים בצמחים מנוצלים בצמחים עצמם ומהווים מקור מזון בעבור יצורים הניזונים מצמחים אלה.

(בספר נוסחה, היעזר במורה)

פחמן דו-חמצני (מקורו באוויר) פלוס מים (מקורם בקרקע)

בעזרת אנרגיית אור מתקבלים:

גלוקוז (מהווה מזון לצמחים ולבעלי החיים הניזונים מהצמחים) פלוס חמצן (מנוצל בתהליך הנשימה על-ידי כלל היצורים על פני כדור הארץ)

*22*

(בספר תרשים - היעזר במורה)

תהליך הפוטוסינתזה:

בקרקע ישנם מים

מרכיבי האוויר - חנקן, חמצן, פחמן דו-חמצני, גזים נוספים

אנערגיית אור מהשמש

בעלים נוצר גלוקוז (מזון) - נקלט פחמן דו-חמצני, נפלט חמצן

דיון

1. מקובל להניח שתהליך הפוטוסינתזה הכרחי לקיום חיים על פני כדור הארץ. חוו דעתכם על טענה זו.

2. האם נכון לומר שאור הוא אחד מצורכי הקיום? הסבירו את תשובתכם.

*23*

הכחדה - מה קורה כאשר חסרים צורכי קיום (הרחבה)

את כל צורכי קיומם מוצאים יצורים חיים בסביבתם. זחלים ניזונים מהעלים שעליהם הם חיים, דגים נושמים את החמצן המומס במים, ותנאי האקלים השוררים ברוב האזורים בכדור הארץ מספקים טמפרטורה המתאימה לקיום יצורים חיים. שינויים קיצוניים בתנאי הסביבה הובילו בעבר - ומובילים היום - להכחדת (הכחדה - היעלמות מוחלטת של מין כלשהו מן העולם.) מינים רבים של יצורים חיים.

לפי הערכות מדעיות, מינים רבים ושונים של דינוזאורים חיו ברוב אזורי כדור הארץ במשך כ-160 מיליון שנים (לדעת המדענים העדויות העתיקות ביותר לקיומם של בני האדם על פני כדור הארץ הן מלפני כ-2 מיליוני שנים). במהלך תקופה זו חיו דינוזאורים גדולים וקטנים, צמחוניים וטורפים, וכמובן לא כולם חיו באותו זמן. לפני כ-65 מיליון שנה נכחדו כל הדינוזאורים, והיום אפשר לראות דינוזאורים רק כמאובנים.

המדענים סבורים שהדינוזאורים נכחדו עקב שינוי חד בתנאי האקלים על פני כדור הארץ. ההשערה הרווחת כיום היא שמטאוריט ענקי פגע בכדור הארץ (באזור מקסיקו של היום, שם אפשר לראות את המכתש) וגרם להתפוצצות אדירה. החומרים שנפלטו לאוויר כתוצאה מההתפוצצות גרמו לגשם חומצי ופגעו במקורות המים. ענני האבק שהתפשטו למרחק רב הסתירו את השמש, הטמפרטורות על פני כדור הארץ ירדו, ורמת הפוטוסינתזה בצמחים פחתה במידה ניכרת. שינויים אלה בתנאי הסביבה גרמו למחסור בצורכי קיום והובילו בסופו של דבר להכחדתם של הדינוזאורים.

(בספר תמונה)

מאובן של ארכיאופטריקס: דינוזאור שחי לפני כ-150 מיליון שנים

שאלות

1. הירידה בעוצמת האור גרמה ככל הנראה לירידה במספר הדינוזאורים הצמחוניים. כיצד אפשר להסביר טענה זו?

2. הדינוזאורים הטורפים אינם ניזונים מצמחים. כיצד אפוא אפשר להסביר את הכחדתם כתוצאה מפגיעת המטאוריט?

3. מה עשוי להיות הקשר בין הירידה בטמפרטורה ובין הכחדת הדינוזאורים?

*24*

משימה

1. העתיקו את התרשים. היעזרו במחסן המילים והשלימו את החסר.

מחסן מילים: הכחדה, פגיעה במקורות המים, פגיעה בתהליכי החיים, פרת מספר הטורפים, פחת מספר הצמחונים, אור השמש, ירידה בכמות הצמחים

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

פגיעת מטאוריט גרמה להתפוצצות, אשר גרמה ל:

1. פליטת חומרים רעילים - שגרמו לגשם חומצי ו--.

2. ענני אבק גדולים אשר הסתירו את --, כתוצאה מכך:

- ירדו הטמפרטורות, וכתוצאה מכך --.

- פחתה עוצמת האור, כתוצאה מכך נגרמה --, כתוצאה מכך --, כתוצאה מכך --.

כתוצאה מכל אלו נגרמה ירידה במספר הפרטים מכל מין, שהובילה ל--.

*25*

2. לפניכם רשימת היגדים. העתיקו את ההיגדים הנכונים ותקנו את אלה השגויים:

א. גשם חומצי גורם לפליטת חומרים רעילים.

ב. הכחדה גורמת לירידה במספר הפרטים מכל מין.

ג. ירידה בטמפרטורה גרמה לפגיעה בתהליכי החיים.

ד. מספר הטורפים פחת לאחר שפחת מספר הצמחוניים.

ה. פגיעת מטאוריט הובילה להכחדתם של הדינוזאורים.

3. שאלת אתגר: על סמך התרשים רשמו ארבעה משפטים שבכל אחד מהם שלושה מושגים. אפשר לשנות מעט את מילות הקישור כך שתתאמנה לתוכן המשפט.

לדוגמה: ההתפוצצות נגרמה על-ידי פגיעת מטאוריט ובעקבותיה נוצרו ענני אבק גדולים.

ענני אבק גדולים הסתירו את אור השמש וכתוצאה מכך ירדו הטמפרטורות.

הכחדות בעידן המודרני

במהלך ההיסטוריה הארוכה של כדור הארץ נכחדו מינים רבים של יצורים חיים. מדענים רבים סבורים כי בעידן המודרני מתרחשת הכחדה המונית נוספת. הכחדה זו מתאפיינת בגורמי הכחדה מעשה ידי אדם ובקצב מהיר יחסית לאירועי ההכחדה האחרים. גורם הכחדה הוא תהליך או תופעה אשר באופן ישיר או עקיף מקטינים את מספר הפרטים באוכלוסייה מסוימת, ועשויים להוביל להכחדתה. באירוע ההכחדה הנוכחי מינים רבים נכחדים בתוך עשרות עד מאות שנים בלבד, כאשר על פי העדויות הקיימות, אירועי הכחדה קודמים ארכו מאות אלפי שנים.

(בספר תמונות)

דוגמאות למינים בסכנת הכחדה:

1. אלבטרוס שטלר

2. דוב קוטב

3. בהמות מצוי

4. פנדה אדום

5. אירוס הגלבוע

6. צב ים ירוק

*26*

(בספר מופיעה כתבה מעיתון)

הדולפינים בסכנה, עתיד הגורילות בערפל

דו"ח חדש של "האיגוד הבינלאומי לשימור טבע" קובע: מינים רבים יותר של חיות נמצאים בסכנת הכחדה

מעובד עפ"י צפריר רינת

גורילות שנצודו בצורה בלתי חוקית בקונגו, אלמו, גור אורנגאוטאן בן 4 ימים בבורניאו, אינדונזיה ונשר בשמי רמת הגולן. בעלי חיים אלו נמנים עם המינים שהוגדרו בדו"ח "האיגוד הבינלאומי לשימור טבע" כנמצאים בסכנת הכחדה קריטית.

כמה מבעלי החיים הנבונים והמפותחים ביותר, כמו דולפינים וקופי אדם, עשויים להיכחד כבר בשנים הקרובות או בעשורים הקרובים. כך עולה מהדו"ח האחרון על מצב המינים הנמצאים בסכנת הכחדה שאותו פרסם ארגון IUCN, האיגוד הבינלאומי לשימור טבע.

הדו"ח, שנקרא "רשימת המינים האדומים" (מיני הצומח והחי הנמצאים בדרגות שונות של סכנת הכחדה) קובע שבמהלך השנה האחרונה עוד מאתיים מינים נוספו לרשימה. עד היום, נכחדו כבר 785 מינים ו-65 מינים נוספים נמצאים כיום רק בגני חיות או חוות, אך לא בטבע. כל מין רביעי של יונק, כל מין שמיני של ציפור ושליש ממיני הדו-חיים נמצאים כיום בסכנת הכחדה. מתוך 12 אלף מיני הצומח הנכללים בספר האדום, נתונים יותר משני שלישים תחת איום ממשי. סכנת ההכחדה מרחפת בעיקר על יונקים גדולים, הזקוקים לשטחי מחיה רחבים ההולכים ונעלמים בעקבות פיתוח למטרות אנושיות הכולל בינוי, כריתת עצים או ציד למטרות מאכל וסחר.

באפריקה נמצא תת מין של הגורילה בסכנת הכחדה המוגדרת קריטית. זאת, לאחר שהתברר שחלק מאוכלוסיית הגורילות הצטמקה ב-60 אחוז בתוך שני עשורים, עקב ציד למטרות מאכל והתפשטות מחלות בקרב הגורילות. גם מצבו של האורנגאוטאן, אשר יחד עם הגורילה והשימפנזה נחשב לאחד משלושת הקופים הקרובים ביותר לאדם, הורע מאד. אחת הסיבות לכך היא בירוא יערות לטובת גידול מטעים שמהם מייצרים שמן דקלים.

השנה החולפת היתה גם ככל הנראה האחרונה שבה התקיים על פני כדור הארץ אחד המינים הבודדים של דולפיני נהרות. מדובר בדולפין מהמין ביג'י שחי בנהר היאנג-צה בסין. הדולפין לא נראה יותר בשנה האחרונה וההנחה היא שהוא נכחד בעקבות הזיהום הרב בנהר, והיעלמות הדגים ששימשו לו מזון עקב דיג מוגבר. באפריקה ואסיה הורע מאד מצבם של העופות הדורסים ממשפחת הנשרים. הסיבות להיעלמותם דומות לאלו שהקטינו את אוכלוסיית הנשרים בישראל. מדובר בהיעלמות מזון טבעי, עקב ירידה במספרי היונקים אוכלי העשב ששימשו מזון, הרעלות והתחשמלות עקב פגיעה בקווי מתח גבוה. המסקנה של מומחי IUCN היא כמובן שיש להגביר את מאמצי השימור במידה ניכרת. הם מציינים כדוגמה את המחויבות של מדינות רבות בעולם להצטרף ליוזמה לעצירת הידלדלות המגוון הביולוגי עד שנת 2010 אך מוסיפים שברור שעד עתה לא נעשה די, וממשלות יצטרכו להגביר את מאמציהן כדי שכדור הארץ יפסיק להתרוקן מהיצורים החיים בו.

עיתון 'הארץ' 16/09/07

*27*

שאלות

קראו את הכתבה שבעמוד הקודם וענו על השאלות:

1. א. אילו גורמי הכחדה מוזכרים בכתבה?

ב. כיצד כל אחד מגורמי ההכחדה שציינתם עשוי להשפיע על צורכי הקיום של היצורים החיים?

2. אילו גורמים נוספים, שאינם מוזכרים בכתבה, עשויים להיות גורמי הכחדה?

3. מהו לדעתכם המסר העיקרי בכתבה?

4. יצורים חיים רבים נכחדו במהלך ההיסטוריה הארוכה של כדור הארץ. מדוע חשוב לנסות ולמנוע את ההכחדה המתרחשת בשנים האחרונות?

אחד הגורמים המרכזיים להכחדה על פני כדור הארץ הוא צמצום שטחי המחיה על ידי פעולות כמו בנייה, פיתוח לצורכי חקלאות, פיתוח לצורכי תעשייה וסכירת נהרות. גורמי הכחדה נוספים הם זיהום, סחר בלתי-חוקי, ציד ומינים פולשים הדוחקים מינים מקומיים. המינים הפולשים הם מינים שהופצו בעקבות פעילות האדם לאזורים שמחוץ לתחום תפוצתם הטבעית, התבססו באזורים החדשים ופוגעים במינים המקומיים.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

גורמי הכחדה בעולם המודרני עלולים להיות:

1. מינים פולשים

2. זיהום - של מקורות מים, מקורות מזון, אזוריה מחיה

3. ציד-יתר

4. צמצום שטחי מחיה - עקב פיתוח לצורכי חקלאות, פיתוח לצורכי מגורים, פיתוח לצורכי תעשייה.

פעילות ברשת

חפשו מידע על מיני יצורים חיים הנמצאים בסכנת הכחדה.

1. בחרו מין אחד כזה, תארו אותו ואת סביבת החיים שלו.

2. הסבירו מדוע מין זה נמצא בסכנת הכחדה.

3. הציעו פעולה שתסייע למנוע את הכחדתו של מין זה.

*29*

מעניין ומסקרן

מינים פולשים

ברחבי העולם כולו גורמות פעולות האדם למעבר של מינים רבים של צמחים, בעלי חיים ומיקרואורגניזמים ממקום למקום. חלק מהמינים המועברים על-ידי האדם מתרבים בהצלחה במקומות החדשים ומתפשטים לאזורים נוספים. המינים הפולשים המתרבים בהצלחה דוחקים את המינים המקומיים, ובתוך כך אזורי המחיה של המינים המקומיים מצטמצמים.

לדוגמה, הדררה המצויה היא תוכי ירוק וקטן בעל זנב ארוך. לזכרים טבעת שחורה וורודה מסביב לצוואר. הציפורים הססגוניות הובאו לארץ מהודו כחיות מחמד בשנות השישים של המאה העשרים וככל הנראה ברחו או שוחררו מכלובים באזור גוש דן. הדררות ניזונות מפירות, מזרעים ומפרחים, ומקננות בחורים בגזעי העצים. צורת הקינון של הדררה דומה לזו של הדוכיפת, של הירגזי ושל הנקר, מה שגורם לחשש שמקומות הקינון של ציפורים אלה יצטמצמו.

(בספר תמונות)

- דררה מצויה דוגמה למין פולש

- ירגזי מצוי

- דוכיפת

- נקר נקוד

דיון

1. אילו פעולות של האדם עשויות לגרום למעבר מינים ממקום למקום?

2. האם נכון לומר שהמינים הפולשים מתחרים עם המינים המקומיים על צורכי הקיום? הסבירו.

פעילות ברשת

חפשו מידע על אודות מינים פולשים.

א. בחרו מין אחד כזה, תארו אותו, את מוצאו ואת סביבתו הנוכחית.

ב. כיצד הגיע המין שבחרתם לסביבתו החדשה?

ג. מהי השפעתו על המינים המקומיים?

*29*

ד מחקרים במדעי מחיים

*29*

דיון

מדוע חשוב לבצע מחקרים בתחום מדעי החיים?

כיצד מחקרים במדעי החיים תורמים לחיי היום-יום?

מעניין ומסקרן

מה? - דע!

המדע נולד ביוון העתיקה, כאשר ניסו המדענים הראשונים לספק הסבר הגיוני לתופעות יומיומיות כגון תנועת גרמי שמים ותנועת גופים. גם היום מדענים אוספים באופן שיטתי ידע על אודות העולם הסובב אותנו. כמות המידע העומדת לרשותנו היום גדולה בהרבה מזו שעמדה לרשות הורינו ולרשות הדורות שקדמו לנו. כאשר שואלים לשם מה דרוש לנו הידע העצום הזה, אפשר לחלק את התשובה לשני חלקים: למען המדע השימושי ולמען המדע הטהור. מדע שימושי הוא איסוף ידע מכוון לצורך פתרון בעיות לתועלת האדם. בזכות המדע השימושי עומדים לרשותנו בין היתר מגוון תרופות ומזון בשפע. מדע טהור מבוסס על סקרנות ורצון להבין את העולם תוך הרחבת הידע האנושי, ללא תועלת מיידית. עם זאת, במקרים רבים, ידע שנאסף במסגרת מדע טהור מהווה בסיס למחקרים, תגליות והמצאות במדע שימושי. כך למשל, גילוי החיידקים הוביל בסופו של דבר להבנה שהם עלולים לגרום למחלות, וגילוי פטרייה המעכבת את גדילתם של חיידקים רבים הוביל לפיתוח התרופות האנטיביוטיות.

*30*

דרך החקר המדעי

חקר מדעי הוא הדרך שבה מדענים לומדים על אודות העולם שמסביבנו. בדרך זו אפשר ללמוד על עלה, על כלב או על היקום כולו. למידה על דרך החקר המדעי היא כמעט כמו למידה כיצד ללמוד.

בבסיס דרך החקר המדעי ניצבות שאלות שהמדענים שואלים את עצמם, לרבות ניסיונות לענות על שאלות אלו. בדרך-כלל השאלות נשאלות כתוצאה מהתבוננות על העולם שמסביבנו ומרצון להבין את התופעות ואת התהליכים המתרחשים בו. אפשר להתחיל משאלה פשוטה, כמו: מדוע עכבישים טווים קורים? או, האם תוספת הורמון מסוים משפיעה על יבול התירס?

(בספר תמונות)

תמונות מעולם החקר במדעי החיים

דיון

הציעו שאלות נוספות העוסקות בתופעות ותהליכים המתרחשים מסביבכם.

*31*

בדרך החקר

חקר מדעי מתחיל ממידע שנחשפו אליו המדענים או מתצפית בתופעה כלשהי. התצפית מעוררת שאלות. והמדענים משערים מה עשויות להיות התשובות לשאלות אלו. השערה היא תשובה אפשרית לשאלה שהחוקר מעלה. ההשערה מבוססת על ידע קודם ואפשר לבדוק את נכונותה באמצעות ניסוי או באמצעות תצפית.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

חשיפה למידע או תצפית - מובילות לשאלות, עליהן תשובה אפשרית היא השערה.

השלב הבא הוא לבדוק את נכונותן של ההשערות. לשם כך על החוקרים לבחור בשיטה מתאימה לבדיקת ההשערה, לבצע את הניסוי או התצפית. לאסוף את הממצאים (ממצאים - תוצאות של בדיקות, ניסויים או תצפיות.). לעבד אותם ולייצג את התוצרים בצורה מתאימה. על סמך התוצאות אפשר להחליט אם ההשערה הייתה נכונה, וכן לשאול שאלות נוספות.

מדענים עורכים ניסויים על מנת לספק ראיות ולאשש את ההשערה או להפריך אותה. על המדענים להציע ראיות לנכונות התשובה כדי שגם מדענים אחרים יוכלו לבדוק את נכונותה ולהיעזר בה להמשך עבודתם.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

השערה - את נכונותה בודקים בניסוי/תצפית. אלו כוללים תכנון, המוביל לביצוע, מלווה בתיאור מפורט של הניסוי. בסיומם מתקבלות תוצאות. הניסוי ותוצאותיו מתועדים בפרסומים מדעיים.

*32*

כאשר מתכננים ניסוי, נהוג לבסס אותו על השאלה שנשאלה בראשית התהליך. כך למשל, אם השאלה היא 'כיצד משפיעה טמפרטורת הסביבה על קצב ריבוי החיידקים?' - ייבדק בניסוי הקשר בין טמפרטורת הסביבה לבין קצב ריבוי החיידקים. במילים אחרות, בניסוי נבדק הקשר בין שני גורמים: אחד הגורמים הוא הגורם המשפיע ואחד הגורמים הוא הגורם המושפע.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

שאלה: מה ההשפעה של טמפרטורת הסביבה על קצב ריבוי החיידקים?

השאלה מובילה לניסוי, בו אפשר לבדוק את הקשר בין טמפרטורת הסביבה לבין קצב ריבוי החיידקים - כאשר:

א.

- טמפרטורת הסביבה היא גורם משפיע

- הגורם המשפיע כשלט ע"י החוקר

ב.

- קצב ריבוי החיידקים הוא גורם מושפע

- קצב ריבוי החיידקים הוא התהליך הנבדק

- קצב ריבוי החיידקים מושפע על-ידי טמפרטורת הסביבה (הגורם המשפיע) ואינו נשלט על-ידי החוקר.

דיון

חוקרים רצו לבדוק כיצד משפיעה עוצמת האור על כמות הפירות בעצי בננה.

מהו הגורם המשפיע בניסוי שהחוקרים הציעו?

מהו הגורם המושפע בניסוי?

אחד הדברים היפים במדע הוא שמדענים יכולים ללמוד דברים ממה שמדענים אחרים כבר בדקו וגילו, ואינם נדרשים לבחון כל דבר מחדש. ככל שנשאלות שאלות רבות יותר ונערכים ניסויים ותצפיות כדי לענות עליהן, כך מצטברות תשובות רבות יותר. תהליך זה מאפשר לעולם המדע להתקדם, להתפתח ולגדול. התגליות הגדולות של היום מבוססות על תגליות גדולות לא פחות שהתגלו בעבר. כך למשל, למדענים היום אין צורך להוכיח שיצורים חיים בנויים מתאים ושכל תא מקיים את מאפייני החיים, שכן מדענים הוכיחו זאת בעבר. ועם זאת, המדענים משתמשים במידע זה על מנת למצוא תשובות לשאלות חדשות.

במדע יש צורך גם ברעיונות, שהם הבסיס להשערה, וגם בעובדות המבוססות על תוצאות החקר. המדענים יכולים לבחון את הנתונים העומדים לרשותם ולפתח רעיונות חדשים, אשר מובילים לליטוש ההשערות (ליטוש ההשערות - ניסוח ההשערות בצורה ברורה ומדויקת יותר.), לתצפיות נוספות, לניסויים נוספים ולמסקנות. חשוב להדגיש כי התמונה כולה מתקבלת מעבודתם של מדענים רבים.

*33*

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

חשיפה למידע (כגון מאמר או הרצאה) ו/או תצפית מובילות לשאלות.

תשובה אפשרית היא השערה, את נכונותה בודקים בניסוי/תצפית.

אלו כוללים תכנון, המוביל לביצוע, מלווה בתיאור מפורט של הניסוי. בסיומם מתקבלות תוצאות ומהן אפשר להסיק מסקנות. הניסוי ותוצאותיו מתועדים בפרסומים מדעיים.

המסקנות מהוות בסיס להפרכת ההשערה - כלומר התשובה האפשרית לא נכונה, או לאישושה - כלומר התשובה האפשרית נכונה. הפרכת ההשערה מובילה להשערה חדשה, ואישוש ההשערה עשוי להוביל לשאלות נוספות.

כל השלבים מלווים באיסוף מידע מפרסומים מדעיים ובפרסום מידע חדש שהתגלה.

*34*

מחקרים נבחרים

גורם מחלה קטן מחיידק

בראשית המאה התשע-עשרה נשתלו שתילי טבק (טבק - שיח שעליו המיובשים והקצוצים משמשים לעישון בצורת סיגריה, סיגר, מקטרת או נרגילה.) בשטחים נרחבים באוקראינה. השתילים, שיובאו מיבשת אמריקה, התפתחו יפה. עלי הטבק הפכו למבוקשים מאוד ברחבי הממלכה הרוסית, ולקראת סוף המאה התשע-עשרה רוב האיכרים באזור היו תלויים ביבול הטבק לקיומם. באותה תקופה, חלקים הולכים וגדלים של היבול אבדו עקב תופעה מסתורית שגרמה למות הצמחים. בשנת 1892 התבקש הבוטנאי (בוטנאי - חוקר צמחים.) הצעיר דמיטרי איוונובסקי לפתור את התעלומה. איוונובסקי בחן בקפידה עלי טבק והבחין שעל גבי חלק מהעלים מתחילים להופיע כתמים צהובים. הוא עקב אחר צמח שלם מלבין ומת, ושיער שמדובר במחלה העוברת מצמח לצמח. איוונובסקי כתש עלים מצמח בעל כתמים, סינן את הנוזלים שהתקבלו ואסף אותם. לאחר מכן הוא טפטף כמה טיפות מהנוזל על עלים בריאים. כעבור כמה ימים הופיעו כתמים צהובים במקומות שבהם נגעו טיפות הנוזל. איוונובסקי הגיע למסקנה שגורם כלשהו בעלי הצמחים החולים עובר לצמחים הבריאים ופוגע בהם. הוא שיער שחיידקים גורמים למחלה ובחן את הנוזל שהתקבל מהעלים הכתושים מבעד למיקרוסקופ. להפתעתו לא נמצאו בו חיידקים. למעשה לא היו כלל תאים בנוזל. המדען הצעיר הסיק שהצמחים החולים מכילים גורם מזהם שאינו נראה מבעד למיקרוסקופ. המחקר שערך איוונובסקי בצמחי הטבק הוביל לגילוי מרכיב נוסף ברבגוניות הקיימת בטבע - הנגיפים (וירוסים).

(בספר תמונה)

טבק הטבק

מימנויות במדע וטכנולוגיה

1. מה גילה איוונובסקי בתצפית הראשונה שערך?

2. במהלך עבודתו שיער איוונובסקי שתי השערות: מה הייתה השערתו הראשונה? מה הייתה השערתו השנייה?

3. האם השערותיו אומתו? בססו את תשובתכם על קטע המידע.

4. לאילו מסקנות הגיע איוונובסקי במהלך המחקר שערך?

*35*

קדחת צהובה

בסוף המאה התשע-עשרה סבלו חיילי צבא ארצות הברית שלחמן באזורים הטרופיים של מרכז אמריקה ממחלה הנקראת 'קדחת צהובה'. חיילים אלה סבלו מחום ומבחילות, הקיאו נוזלים שחורים, ועורם קיבל גוון צהבהב שעל שמו נקראה המחלה.

רופא צעיר בשם וולטר ריד (Walter Reed) נשלח בראש קבוצת חוקרים לחקור את המחלה. הצעד הראשון של ריד היה לבחון את הדרכים המקומיות להילחם בקדחת הצהובה. מכיוון שהמחלה עברה מאזור לאזור הניחו החוקרים שהיא מידבקת ומועברת מאדם לאדם. על מנת להילחם בה נהגו לבודד את החולים, להרתיח את הכביסה ולחטא את כלי האוכל, אולם ריד גילה כי אמצעים אלה לא מנעו את התפשטות המחלה.

רופא קובני בשם קארלוס פינדליי (Carlos Findlay) שיער שהמחלה מועברת מאדם לאדם באמצעות יתושים. רוב החוקרים סברו ששמירה על ניקיון היא המפתח לטיפול בקדחת הצהובה, ולא חשבו שיש קשר ליתושים. ריד חשב שאין די ראיות על מנת להסיק מסקנה כזו או אחרת, ולכן החליט לבצע ניסוי ולבחון את השערתו של פינדליי.

באותה התקופה סברו שמקדחת צהובה סובלים בני אדם בלבד, לכן ריד ביצע את הניסוי בעזרת חיילים מתנדבים, ולא בבעלי חיים.

המתנדבים חולקו לשתי קבוצות. מתנדבים מקבוצה אחת לבשו במשך 20 יום בגדים מזוהמים של חולים במחלת הקדחת הצהובה, ישנו על המצעים של חולים אלה ואכלו מכלי האוכל שלהם. באותו הזמן הם היו מוגנים מפני עקיצות יתושים בעזרת כילות. מתנדבים מהקבוצה השנייה לבשו בגדים נקיים, ישנו במיטות נקיות ולא נחשפו לחולים בקדחת צהובה. באותו הזמן מתנדבים אלה לא היו מוגנים מפני עקיצות יתושים.

(בספר איור)

קבוצה 1: מתנדבים שנחשפו לחולים, אך היו מוגנים מפני יתושים.

קבוצה 2: מתנדבים שלא נחשפו לחולים, אך לא היו מוגנים מפני יתושים.

(בספר תמונה)

וולטר ריד

*36*

משימה

שאלות

1. לפי תוצאות הניסוי של ריד, מה גרם להתפשטות הקדחת הצהובה?

2. האם ריד היה יכול לבצע את הניסוי עם קבוצה אחת בלבד של מתנדבים? הסבירו את תשובתכם.

והיום?

אף-על-פי שהיום עומדות לרשותנו כמויות עצומות של מידע, מדענים עוסקים בלי הרף בעריכת מחקרים במטרה לצבור מידע נוסף שיוכל לספק תשובות לשאלות נוספות. כך למשל, חוקרים רבים עוסקים בניסיון לפתח חיסונים יעילים נגד נגיף השפעת, מרפא למחלת הסרטן, אמצעים מתוחכמים לאבחון מחלות ולהגדלת מגוון התרופות. מדענים אחרים מחפשים דרכים להרחיב את מגוון המזון העומד לרשותנו ולשפרו. אלה וגם אלה מנסים להבין כיצד בנויים המנגנונים השונים ביצורים חיים, כיצד הם פועלים וכיצד הם משתלבים בסביבתם.

*37*

ה. מה למדנו בפרק זה?

*37*

- לכל היצורים החיים מאפיינים בסיסיים משותפים. מאפיינים אלה מכונים מאפייני חיים, והם כוללים: הזנה, נשימה, תנועה, תגובה לסביבה, הפרשה, גדילה והתפתחות, יכולת להתרבות ומבנה תאי.

- יצורים חיים מקיימים את כל מאפייני החיים.

- למרות ההבדלים בין היצורים החיים, לכולם צורכי קיום משותפים: כל היצורים זקוקים למים, למזון, לחמצן, לטמפרטורה מתאימה ולהגנה. הסביבה מספקת ליצורים החיים את צורכי הקיום שלהם.

- כדור הארץ הוא כוכב הלכת היחיד במערכת השמש שהתנאים בו מספקים את צורכי הקיום של היצורים החיים.

- המים הם המרכיב העיקרי בגופם של היצורים החיים והם הכרחיים לקיום תהליכי החיים.

- המזון הוא מקור האנרגיה לכל תהליכי החיים.

- צמחים ניזונים בתהליך ייחודי המכונה פוטוסינתזה. בתהליך הפוטוסינתזה המזון נוצר בתאי הצמח מפחמן דו-חמצני וממים, תוך כדי ניצול אנרגיית הקרינה של השמש. המזון הנוצר בתהליך משמש הן את הצמח והן את היצורים החיים הניזונים ממנו.

- מחסור באחד או יותר מצורכי הקיום מוביל לפגיעה באוכלוסייה ועלול לגרום להכחדה.

- בעידן המודרני יצורים רבים נמצאים בסכנת הכחדה עקב פעילות האדם.

- מחקרים במדעי החיים מאפשרים לצבור מידע וידע על אודות עולם היצורים החיים. במקרים רבים בני אדם מנצלים מידע זה על מנת לשפר את איכות החיים.

- מחקרים מדעיים מבוססים על שאלות, על תשובות אפשריות לשאלות אלו ועל בדיקת נכונותן של התשובות שניתנו.

- כל מחקר מדעי מתבסס על מחקרים קודמים או על חלקים מהם, כך שבאופן מעשי המדענים עוסקים כל הזמן בלמידה.

*38*

שאלות סיכום

1. ליובל אקווריום ובו דגי זהב, צמחי מים, שכבת חול בתחתית האקווריום, מים, מכשיר הפולט בועות חמצן למים וצדפים צבעוניים לקישוט. מיינו את תכולת האקווריום ליצורים חיים ולפריטים שאינם חיים.

2. קראו את הקטע הבא:

טוואי המשי

טוואי המשי הוא פרפר לבן קטן. מחזור חייו כולל ארבעה שלבים: הנקבה מטילה ביצים על גבי עלי עץ התות. מן הביצים בוקעים זחלים קטנים ושעירים אשר זוחלים וניזונים מעלי העץ. הזחלים אוכלים כמויות עצומות של עלים ובמשך חמישה שבועות מסתם (מסתם - המסה שלהם) גדלה פי 900. לאחר שהזחלים משלימים את גדילתם הם נצמדים לגזע וטווים סביבם פקעת. כאשר הם עטופים בפקעת, הם מכונים גלמים. בשלב זה הם אינם אוכלים, אך חלים בהם שינויים פנימיים רבים. כשבועיים לאחר ההתגלמות מגיחים הפרפרים מתוך הפקעת. הפרפרים חיים חמישה עד עשרה ימים שבמהלכם הנקבה מטילה ביצים חדשות.

א. מהם ארבעת השלבים במחזור חייו של פרפר טוואי המשי?

ב. אילו מאפייני חיים מתקיימים בכל אחד משלבי מחזור החיים של טוואי המשי?

3. גבישי הסידן הפחמתי במערת הנטיפים שבנחל שורק גדלים במהלך עשרות אלפי שנים. מדוע אין זה נכון לאמר שגביש הוא יצור חי?

4. אדם מבוגר אינו גדל. האם נכון לומר שהוא אינו מקיים את מאפיין החיים

"גדילה והתפתחות"? נמקו את תשובתכם.

5. ידוע כי במהלך חייהם נחשים משילים את עורם. האם הנשל חי? נמקו את תשובתכם.

6. אם נשים זרעים (למשל זרעי שעועית או חומוס) על גבי צמר גפן רטוב, ונקפיד על סביבה לחה, סביר שהזרעים ינבטו (אפשר לנסות בבית: רפדו צלחת בצמר גפן רטוב, הניחו עליה כעשרה זרעים וכסו בשכבת צמר גפן נוספת. עקבו אחר התפתחות הזרעים במשך כשבעה ימים. האם הזרעים הנובטים חיים? הסבירו). באילו מאפייני חיים אפשר להבחין בזרעים נובטים?

7. חוקרים שערכו סיור על אי מרוחק ומבודד חיפשו יצורים חיים שעדיין אינם מוכרים לעולם המדע.

א. ציינו לפחות חמישה סימנים שיעזרו לחוקרים לקבוע אם פריט שמצאו הוא יצור חי.

ב. על האי נמצא דבר מה שהתקיימו בו ארבעה מתוך חמשת הסימנים שהצעתם בתשובתכם לסעיף א'. האם אפשר לקבוע בוודאות כי זהו יצור חי? נסחו טענה ורשמו נימוקים שיתמכו בה.

(בספר תמונות)

- טוואי המשי

- נטיפים וזקיפים במערת נטיפים

*39*

9. מלאו את התשבץ שלפניכם:

אנכי

1. אחד הגורמים לצמצום שטחי מחיה כתוצאה מהסבתם לאזורי מגורים ותעשייה (מילה ב-4 אותיות)

2. חומר הנוצר בפוטוסינתזה (מילה ב-6 אותיות)

3. כלל התנאים הנחוצים לקיום חיים (מילה ב-8 אותיות)

5. חומר הנפלט מהצמח בפוטוסינחזה (מילה ב-4 אותיות)

7. תהליך קליטת חומרים מן הסביבה לצורך בניית הגוף, פעילותו ותחזוקתו (מילה ב-4 אותיות)

8. תהליך הדורש אור (מילה ב-10 אותיות)

9. עוף פולש בארץ (מילה ב-4 אותיות)

10. כוכב הלכת היחיד במערכת השמש שבו קיימים יצורים חיים (מילה ב-8 אותיות)

12. שינויים שעוברים יצורים חיים במהלך חייהם (מילה ב-7 אותיות)

13. גורם הכחדה בעידן המודרני, שגורם לצמצום מספר הפרטים באוכלוסייה. (מילה ב-3 אותיות)

אופקי

4. סוג של קוף המצוי בסכנת הכחדה (מילה ב-6 אותיות)

6. אחד מצורכי הקיום (מילה ב-3 אותיות)

9. יצורים שנכחדו לפני כ-65 מיליון שנה (מילה ב-10 אותיות)

11. תהליך סילוק חומרי פסולת מגופם של יצורים חיים (מילה ב-5 אותיות)

14. תהליך קליטת חמצן הדרוש להפקת אנרגיה בתאים (מילה ב-5 אותיות)

*40*

10. העתיקו את הקטע הבא והשלימו את המילים החסרות (אפשר להיעזר בעמודים 22-21 ובמחסן המילים; אפשר להשתמש בכל מילה יותר מפעם אחת):

המזון הדרוש לצמחים נוצר בתהליך ה--. תהליך זה מתקיים בחלקים ה-- של הצמח.

המזון נוצר מ-- ו--. מקור האנרגיה הדרושה לתהליך יצירת המזון הוא --.

מקור ה-- הוא ב-- ומקור ה-- הוא ב--. ה-- משמש את כל היצורים על פני כדור הארץ, וכך גם ה-- הנפלט בתהליך. ה-- הוא מקור האנרגיה בעבור --.

מחסן מילים: מים, פחמן דו-חמצני, גלוקוז (מזון), קרקע, השמש, פוטוסינטזה, אוויר, ירוקים, היצורים החיים

11. העתיקו את ההיגדים הנכונים ותקנו את אלה השגויים:

א. החומרים הדרושים לפוטוסינתזה הם מים ופחמן-דו חמצני.

ב. באנטארקטיקה חיים מעט מאוד יצורים חיים מפני שהטמפרטורה הממוצעת בחודש החם ביותר היא 2 מעלות צלזיוס בלבד.

ג. חקלאות אינה יכולה להיות גורם הכחדה, כי חקלאים מגדלים צמחים רבים.

ד. צמחים נושמים רק בלילה, כי במשך היום הם עושים פוטוסינתזה.

ה. הצמחים פולטים חמצן בתהליך הפוטוסינתזה, וזה סימן שהם אינם זקוקים לו.

ו. כל היצורים החיים זקוקים למים ולמזון.

ז. החומרים הנוצרים בתהליך הפוטוסינתזה הם גלוקוז וחמצן.

ח. רק עופות יכולים להיות מינים פולשים.

ט. כאשר יש פגיעה בצורכי הקיום, תיתכן פגיעה בתהליכי החיים.

12. בתקופת הקרח האחרונה, שהסתיימה לפני כ-10,000 שנה, קטן מספר המינים של היצורים החיים על פני כדור הארץ. הסבירו מדוע.

13. באמצע המאה העשרים העבירו מדענים מטעם האו"ם דגים ממין נסיכת הנילוס לאגם ויקטוריה שבאפריקה המזרחית. מטרת ההעברה הייתה להגדיל את היקף הדיג ואת כמות המזון לתושבי אוגנדה, קניה וטנזניה החיים על גדות האגם ומתפרנסים מדיג. דגי נסיכת הנילוס התרבו בהצלחה באגם, אולם הם טרפו דגים רבים וגרמו להיעלמותם של מינים מקומיים.

א. מה הייתה מטרת המדענים כאשר העבירו את דגי נסיכת הנילוס לאגם ויקטוריה?

ב. איזו בעיה התעוררה בעקבות הכנסת הדגים ה'חדשים' לאגם ויקטוריה?

ג. האם אפשר לכנות את דגי נסיכת הנילוס באגם ויקטוריה 'מין פולש'? הסבירו.

ד. הציעו דרך לצמצם את הנזקים שגרמו דגי נסיכת הנילוס למינים המקומיים באגם ויקטוריה.

ה. באילו אמצעים רצוי לנקוט על מנת למנוע פלישת מינים?

*41*

14. המדוזות הפוקדות את חופי ישראל מדי קיץ הן ממין "חוטית נודדת". בחודשי הקיץ הן מגיעות מים סוף לים התיכון דרך תעלת סואץ שנכרתה במאה התשע-עשרה. המדוזות מטרידות את המתרחצים ומתחרות על מזון עם מינים מקומיים. הסבירו מדוע החוטית הנודדת נחשבת למין פולש.

(בספר תמונה)

שתי מדוזות ממין "חוטית נודדת" שנפלטו אל החוף

15. הסבר אפשרי לתופעה כלשהי הוא:

א. השערה

ב. ניסוי

ג. שאלה

ד. מסקנה

16. אנשים רבים נוטים לשער השערות ולבחון אותן כחלק מחיי היום-יום. נסו לחשוב על השערה שבחנתם בחיי היום- יום שלכם. מה הייתה ההשערה? כיצד בחנתם אותה?

17. באחד המשרדים, נראה כי הצמחים שבעציצים עומדים למות, למרות ההשקיה התקינה והחדר המואר. בתצפית מקרוב הבחינו עובדי המשרד שעלי הצמחים מכוסים בשכבת אבק. השאלה שהם העלו הייתה: האם יש קשר בין שכבת האבק על הצמחים ובין מצבם? בניסוי שערכו העובדים הם חילקו את העציצים לשתי קבוצות: בקבוצה אחת הקפידו לנגב היטב את האבק מעלי הצמחים, ואילו בקבוצה השנייה הם הותירו את העלים מאובקים.

מהו הגורם המשפיע ומהו הגורם המושפע בניסוי שערכו עובדי המשרד?

18. חוקר רצה לבדוק כיצד יוכל לשפר את יבול העגבניות בחממה. הוא החליט לבדוק אם סוגי קרקע שונים עשויים להשפיע על היבול. החוקר שיער ששיחי עגבניות שיגדלו בקרקע א' יניבו עגבניות בכמות גבוהה יותר, בהשוואה לשיחים שיגדלו בקרקע ב'. לרשותו של החוקר עמדו 24 שתילי עגבניות זהים זה לזה. החוקר שתל 12 שתילים בקרקע א' ו-12- שתילים בקרקע ב'.

א. מדוע חשוב לערוך את הניסוי עם שתילים רבים ולא עם שתיל אחד בלבד?

ב. מדוע חשוב לציין שכל השתילים בניסוי הם זהים?

ג. עמיתתו למחקר טוענת כי חשוב להשקות את שתי קבוצות השתילים בכמות מים שווה. הסבירו מדוע.

ד. אילו תנאים נוספים יש לספק לשתילי העגבניות? הסבירו.

ה. מהו הגורם המשפיע בניסוי? מהו הגורם המושפע? הסבירו את תשובתכם.

ז. האם השערתו של החוקר הייתה נכונה? הסבירו.

ח. הציעו שאלה אחת העולה מתוצאות ניסוי זה.

*42*

(עמוד ריק)

*43*

פרק 2: כל היצורים החיים בנויים מתאים

*43*

*44*

א. כל היצורים החיים בנויים מתאים

*44*

השאלה כיצד בנוי גופם של יצורים חיים סקרנה את בני האדם מאז ומעולם. כולנו יודעים שגופנו מורכב מאיברים רבים, ובהם לב, ריאות, גפיים, קיבה. אולם ממה בנויים איברים אלה?

מעניין ומסקרן

לפני כארבע-מאות שנה היה מקובל לחשוב שהגוף והנפש מורכבים מארבעה סוגי נוזלים: דם (אומץ), מרה-צהובה (כעס), מרה-לבנה (קור רוח) ומרה-שחורה (דיכאון). מחלה נחשבה למצב שבו האיזון בין ארבעת הנוזלים מופר. התרופה למחלה הייתה במקרים רבים הקזת דם, כלומר הוצאת דם מגופם של חולים במטרה להבטיח להם בריאות טובה.

היום ידוע שכל היצורים החיים בנויים מיחידות זעירות המכונות תאים. בביולוגיה משתמשים במונח תא במובן של יחידת המבנה והתפקוד הקטנה ביותר ביצורים חיים, וידוע שכל תא מקיים את כל תהליכי החיים. התאים שמהם היצורים החיים בנויים הם אפוא תאים חיים. בגוף האדם, למשל, יש כמאתיים סוגי תאים שונים הפועלים במשותף לקיום תהליכי החיים.

תא חי - יחידת המבנה והתפקוד הקטנה ביותר ביצורים חיים, המקיימת את כל מאפייני החיים.

משימה

1. לפניכם תמונות של תאים שונים.

(בספר תמונות - היעזר במורה)

א. מדוע נכון לומר שבכל הציורים מצוירים תאים?

ב. איזה מהתאים יוצא דופן? מדוע?

2. אילו תהליכים צריכים להתקיים בתא כדי שייחשב תא חי?

3. מדוע נכון לכנות את התאים יחידות מבנה של היצורים החיים?

4. מדוע נכון לכנות את התאים יחידות תפקוד של היצורים החיים?

ב. חד-תאיים ורב-תאיים

*45*

כדור הארץ הוא בית למגוון יצורים חיים. חלק מהיצורים החיים גדולים במיוחד, ואחרים כה קטנים עד שאי אפשר להבחין בהם ללא אמצעי הגדלה.

(בספר תמונות, בנוסף איור של סרגל - היעזר במורה)

בעזרת הסרגל תוכלו להשוות בין הגדלים של היצורים השונים בתמונות.

1. פיל אפריקאי, גובהו 3.5 מטרים

2. אנדנוסיה מאוצבעת (עץ באובב), גובהו יכול להגיע ל-25 מטרים

3. פינגווין קיסרי, גובהו כ-1.20 מטרים

4. אמבה, אורכה כעשירית המילימטר

5. סנדלית, אורכה כ-0.2 מילימטרים

6. מדוזה אובליה, אורכה כעשרה מילימטרים

אחת הדרכים למיין את היצורים החיים היא על-פי מספר התאים המרכיבים אותם. יצורים חד-תאיים הם אלה שגופם בנוי מתא אחד בלבד, כגון חיידק, סנדלית ואמבה; את כל פעולות החיים הם מבצעים בעזרת תא יחיד. לעומתם, יצורים רב-תאיים בנויים ממספר רב של תאים. עם היצורים הרב-תאיים נמנים פטריות, צמחים ובעלי חיים. יצורים רב-תאיים מבצעים את פעולות החיים בעזרת תאים רבים מסוגים שונים המשתפים פעולה אלו עם אלו.

*46*

שאלות

1. התבוננו בתמונות שבעמוד הקודם; במה דומים ובמה שונים היצורים המופיעים בהן?

2. האם בני האדם הם יצורים חד-תאיים או רב-תאיים? הסבירו.

3. את היצורים החיים אפשר למיין כמו שמתואר בתרשים הבא (אפשר למיין יצורים חיים בצורות שונות וכאן מוצגת רק אחת מהן.);

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

יצורים חיים יכולים להיות:

- חד תאיים (כגון תאי שמרים, אמבה, --, --), אשר בנויים מתא אחד המקיים את כל מאפייני החיים.

- רב תאיים (כגון אדם, נחליאלי, פטריית עובש, נרקיס, נמלה, --, --) אשר בנויים מתאים רבים, אשר כל אחד מהם מקיים את כל מאפייני החיים.

א. לפי איזה מאפיין מויינו היצורים החיים שבתרשים?

ב. העתיקו את התרשים והביאו שתי דוגמאות נוספות של יצור חי בכל אחת מן הקבוצות.

*47*

ג. ארגון בטבע

*47*

אם ברצונכם להגיע למקום שטרם ביקרתם בו, עליכם לדעת את כתובתו המדויקת. נניח שהחלטתם לבקר בכנסת ישראל. מלבד שעות הביקור, עליכם להצטייד בפרטים הבאים: כנסת ישראל ממוקמת ברחוב קרית בן גוריון, בעיר ירושלים, במדינת ישראל. אם תרצו, תוכלו להמשיך: במזרח התיכון, בכדור הארץ. במערכת השמש...

משימה

רשמו את כתובתכם המדויקת, על-פי הדוגמה של כנסת ישראל, אלא שהפעם הפכו את הסדר. התחילו כך: אני חי ביקום, בגלקסיית שביל החלב, במערכת השמש, בכדור הארץ, במזרח התיכון... (המשיכו עד שתגיעו לחדרכם).

גם בגופם של יצורים חיים קיים מדרג, כלומר מערכת של דירוג וארגון, וכל מרכיב בגוף הוא אוסף של רכיבים קטנים יותר. כך למשל, היד מורכבת משרירים, עצמות, כלי דם, עצבים, עור וכדומה. רכיבים אלה בנויים מתאים, אשר יוצרים רקמות. תאי דם, למשל, מהווים את רקמת הדם ותאי שריר יוצרים רקמת שריר.

*48*

רמות ארגון בגוף האדם

גופנו בנוי ממערכות רבות: מערכת הנשימה, מערכת השרירים, מערכת העיכול, מערכת הדם ועוד.

כל מערכת כוללת איברים רבים: מערכת העיכול, למשל, כוללת את הפה, הוושט, הקיבה, המעי, הכבד ואיברים נוספים.

כל איבר מורכב מרקמות רבות:

הקיבה, למשל, מורכבת מרקמת דם, רקמת שריר, רקמת עצבים, רקמת חיפוי ועוד.

כל רקמה מורכבת מתאים האופייניים לה: רקמת שריר, למשל, מורכבת מתאי שריר הדומים אלו לאלו במבנם ובתפקודם.

התאים הם היחידות הקטנות ביותר, המקיימות את כל מאפייני החיים.

כל תא מכיל אברונים. האברונים השונים מצויים בתאים, ומאפשרים לתא לקיים את מאפייני החיים.

כל אברון בנוי ממולקולות רבות ושונות.

כל מולקולה בנויה מאטומים.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט – היעזר במורה)

גוף האדם בנוי ממערכות (כגון מערכת העיכול), הכוללות איברים (כגון קיבה), המורכבים מרקמות (כגון רקמת שריר), הבנויות מתאים (כגון תאי שריר), המכילים אברונים (כגון גרעין התא), הבנויים ממולקולות (כגון חלבונים), הבנויות מאטומים (כגון פחמן).

(בספר איורים)

- איור של גוף האדם ומערכת העיכול

- איור של הקיבה

- קטע מרקמת השריר של הקיבה (הגדלה פי 400)

- תא שריר בודד

- גרעין התא

רמות הארגון אינן מסתיימות כאן ותוכלו להמשיך אותן כאשר תתקדמו בלימודי המדעים.

*49*

משימה

לפניכם סדרת תיבות. העתיקו אותה וסדרו בתוך התיבות את המרכיבים הבאים, מהגדול לקטן: תא עצם, גרעין התא, אטום פחמן, מערכת השלד, מולקולת גלוקוז, רקמת עצם, גוף האדם, עצם הירך.

(בספר תרשים עם 8 תיבות, היעזר במנחה)

רקמת חיפוי - רקמה לדוגמה

רקמה - קבוצת תאים בעלי מבנה דומה ותפקוד משותף. לדוגמה: רקמת שריר, רקמת עצם.

אחת מהרקמות האופייניות ליצורים הרב-תאיים היא רקמת חיפוי. רקמת חיפוי היא זו המחפה (מגנה) על רקמות פנימיות ביצורים חיים. רקמות חיפוי מסוימות מרפדות רקמות פנימיות בגוף, כגון את צידם הפנימי של צינורות הדם או צינור העיכול. האפידרמיס, לעומת זאת, היא רקמת חיפוי העוטפת מבחוץ את גופם של בעלי החיים והצמחים.

אפידרמיס - רקמת חיפוי חיצונית (ביוונית: אפי - עליון; דרמיס - עור).

בחתך דק דרך שכבות העור החיצוניות (אפידרמיס) אפשר לראות שמספר שכבות של תאים מתים ודחוסים מהווים את שכבת העור החיצונית ביותר. בשכבות הפנימיות יותר מצויים תאים חיים.

(בספר תמונות)

- חתך ברקמת עור אדם מבעד למיקרוסקופ אור (הגדלה פי 250)

- עור אדם (הגדלה פי 4)

*50*

משימה

(בספר איורים - היעזר במורה)

- חתך ברקמת עור אדם כפי שנצפתה במיקרוסקופ אור (הגדלה פי 200)

- איור סכמטי של חתך ברקמת עור

בשני האיורים מסומנים – שכבה חיצונת של תאים מתים, שכבה פנימית של תאים חיים.

1. התבוננו באיורים. איזה חלק נראה לעיניכם כאשר אתם מתבוננים בעורכם?

2. מה עשוי להיות היתרון הביולוגי בעובדה שהתאים החיצוניים של העור הם מתים?

3. האם גם ליצור חד-תאי יש רקמת חיפוי? נמקו.

רמות ארגון בצמח

רמות ארמן קיימות גם בצמחים, אלא שבצמחים יש פחות סוגי מערכות ופחות סוגי רקמות בהשוואה לגוף האדם.

(בספר תמונות)

- צמח שרך

- עלה שרך

- רקמת חיפוי של שרך (תא בודד מסומן בצהוב)

- כלורופלסט (אברון)

הכלורופלסטים הם בין האברונים האופייניים לתאי הצמחים. בתוך אברונים אלה מצוי חומר ירוק המכונה כלורופיל, והוא זה המקנה לעלים את צבעם הירוק. בתוך הכלורופלסטים מתקיים תהליך הפוטוסינתזה שבו נוצר בצמחים המזון הדרוש לקיומם.

כלורופלסט - אברון בתאי הצמח, המקנה לצמחים את צבעם הירוק ובו מתקיים תהליך הפוטוסינתזה.

*51*

מעניין ומסקרן

אפשר לגדל תאים גם במעבדה

במעבדות אפשר לגדל תאים בנפרד מן הגוף, למטרות מחקר. שיטה זו של גידול תאים נקראת תרבית-תאים. מקורם של התאים הגדלים בתרבית הוא ברקמות של יצורים שונים. התאים מוחזקים במצע גידול (מצע גידול - נוזל עשיר בחומרי מזון, כגון: גלוקוז, מינרלים וויטמינים.) ובסביבה המספקת להם את צורכי הקיום הדרושים להתפתחותם. תאים הגדלים בתרבית-תאים, במנותק מהגוף, יכולים לנוע, להתרבות ולקיים את כל מאפייני החיים. אפשר להשתמש בתאים הגדלים בתרבית לייצור חומרים טבעיים, כגון: הורמונים ותרופות טבעיות. כמו כן משתמשים בתרביות-תאים לצורכי מחקר שונים. למשל, מגדלים תרביות של תאים סרטניים ועוקבים אחר גידולם. מחקרים אלו עשויים לעזור בהבנת התהליכים המתרחשים כאשר מתפתח גידול סרטני בגוף ובפיתוח אמצעים לריפוי המחלה.

(בספר איור)

תרבית של תאים שבודדו משחלה של נקבת אוגר וגדלים במצע גידול, כפי שנצפתה במיקרוסקופ אור

נראים: תרבית תאים במצע גידול; התאים תאים בתרבית (הגדלה פי 100); תא יחיד מתרבית תאים.

דיון

התאים הגדלים בתרבית תאים אינם מצויים בגופו של יצור חי. מדוע בכל זאת נכון לומר שהתאים הם חיים?

*52*

ד. כמה קטנים התאים?

*52*

רוב התאים קטנים מאוד. גודלם של רוב התאים בגופנו קטן בהרבה ממילימטר אחד. למעשה, לאורך מילימטר אחד, המסומן בסרגל שלפניכם, אפשר לסדר בשורה כ-50 תאים. התאים החיים זעירים כל-כך, עד כי גודלם נמדד באלפיות המילימטר, הנקראות מיקרומטרים (או מיקרונים). אורכם הממוצע של התאים יכול להגיע לעשרות מיקרומטרים.

(בספר איור של סרגל, היעזר במורה)

ב-1 מילימטר יש 1000 מיקרומטר

מיקרומטר - יחידה למדידת אורך שאורכה אלפית המ"מ (0.001 מ"מ או 1/1000 מ"מ).

משימה

2. שרטטו על גב כף ידכם קו שאורכו סנטימטר אחד. אורכו הממוצע של תא עור הוא כ-25 מיקרומטר. כמה תאים לערך מצויים לאורכו של קו זה?

*53*

המיקרוסקופ וחקר התא

התבוננות בפרטים קטנים יכולה לעזור לנו להבין כיצד דברים בנויים ומכך ללמוד כיצד הם פועלים. כיצד אפשר להתבונן בפרטים קטנים מאוד שעינינו אינן יכולות להבחין בהם? התבוננו למשל בכף ידכם: העור נראה חלק ואחיד, אפשר להבחין בכלי הדם ובעצמות המצויים מתחת לעור. כל אלה בנויים מיחידות זעירות שהן התאים. רוב התאים בגופנו זעירים מכדי שנוכל להבחין בהם ללא אמצעי הגדלה. עין האדם אינה יכולה להבחין בעצמים הקטנים מחודה של סיכה (עשירית המילימטר) ולכן דרושים אמצעי הגדלה משוכללים על מנת להבחין בתאים הקטנים מכך בהרבה.

פעילות

היכרות עם אמצעי הגדלה - זכוכית מגדלת ובינוקולר

חלק ראשון

ציוד: זכוכית מגדלת, בינוקולר.

בינוקולר - אמצעי הגדלה בעל שתי עיניות המאפשר הסתכלות בשתי עיניים בבת אחת, דרך שתי מערכות עדשות נפרדות המאפשרות ראייה תלת-ממדית של הדוגמה (בלטינית: בי - שניים, אוקולר - של העין, עינית).

מהלך הפעילות

1. התבוננו בגב כף ידכם מבעד לזכוכית המגדלת.

האם הזכוכית המגדלת סייעה לכם להבחין בפרטים חדשים? אם כן, תארו פרטים אלה. אם לא, הסבירו מדוע.

2. הניחו את גב כף ידכם מתחת לבינוקולר וכוונו להגדלה הקטנה ביותר. כוונו את המנורה כך שהאור יוקרן על גבי גב כף ידכם (היזהרו! המנורה חמה). העבירו להגדלה גדולה יותר.

א. לאחר שהתבוננתם מבעד להגדלה הגדולה ביותר של הבינוקולר, תארו את הפרטים שהבחנתם בהם בכף ידכם.

ב. כיצד תסבירו את ההבדלים בין מה שהצלחתם לראות מבעד לזכוכית המגדלת, לבין מה שהצלחתם לראות מבעד לבינוקולר?

ג. האם הצלחתם להבחין בתאים? מדוע?

(בספר תמונות)

- בינוקולר

- עלה, פטריית עובש על פטל ופלח קיווי מבעד לבינוקולר

*54*

חלק שני

ציוד וחומרים: בינוקולר, עלים שונים, לחם או פרי הדר מכוסה בעובש, שערה, נוצה, פיסת שר, ציפורן וכדומה.

מהלך הפעילות

2. העתיקו את הקטע הבא והשלימו את המילים החסרות:

גודלו של עצם הוא -- (קבוע / משתנה). אף-על-פי שמבעד לאמצעי הגדלה העצם נראה -- (קטן / גדול) יותר, גודלו האמיתי -- (משתנה / אינו משתנה). יתר על כן, שדה הראייה, שהוא השטח שאותו רואים, נעשה -- (קטן / גדול) יותר כאשר מתבוננים מבעד לאמצעי הגדלה.

חלק שלישי: כושר הפרדה

ציוד וחומרים: זכוכית נושאת, עט סימון על זכוכית, עט, בינוקולר.

מהלך הפעילות

1. היעזרו בעט סימון וציירו על גבי הזכוכית מעגל שקוטרו כסנטימטר.

2. ציירו בתוך המעגל קו בעט רגיל (הקפידו להעביר קו אחד בלבד, מבלי לחזור עליו, גם אם נראה לכם שלא ציירתם דבר).

3. הניחו את הזכוכית מתחת לעדשת הבינוקולר.

4. התבוננו מבעד לבינוקולר בקו שציירתם (היעזרו בעיגול שציירתם בעט הסימון על מנת לאתר את האזור עם הקו).

א. תארו כיצד נראה הקו מבעד לבינוקולר.

ב. הציעו הסבר למראה הקו מבעד לבינוקולר.

*55*

מעניין ומסקרן

כושר הפרדה

כושר הפרדה הוא היכולת להבחין בין שתי נקודות הסמוכות זו לזו. אם המרחק בין שני עצמים קטן מעשירית המילימטר - בני אדם אינם מסוגלים להבחין בין העצמים, והם נראים כעצם אחד. כלומר, כושר ההפרדה של עין האדם הוא עשירית המילימטר.

כאשר מתבוננים בקו שצויר בעט, הוא נראה אחיד. כאשר מתבוננים באותו קו מבעד לבינוקולר אפשר להבחין בשני קווים. מדוע זה קורה? בקצה העט מצוי כדור קטן (לכן העט מכונה 'עט כדורי') ומעליו מיכל ובו דיו. במהלך הכתיבה אנחנו לוחצים על הכדור, הדיו נשפך משני צידי הכדור ונותר על הנייר. קוטרו של הכדור קטן מעשירית המילימטר ולכן ללא אמצעי הגדלה שני הקווים הנוצרים במהלך הכתיבה נראים צמודים זה לזה כקו אחד.

(בספר איור)

מיכל דיו, כדור

העולם מבעד לאמצעי הגדלה

מה לדעתכם מצולם בתמונות אלו?

(בספר תמונות)

- נקודת הפריצה של שערה מבעד לעור

- קטע מרקמת עור אדם בהגדלה פי 15,000. הקו מסמן את גבולות התא

- חיידקים רבים על חוד של סיכה

- חלק מראש של זבוב

*56*

מעניין ומסקרן

בעזרת זכוכית מגדלת ובעזרת בינוקולר אפשר להגדיל את כושר ההפרדה של העין ולהבחין בפרטים רבים. אולם עדיין נותרים פרטים זעירים יותר מכושר ההפרדה שמספקים לנו אמצעי ההגדלה הללו. למשל, תא עור ממוצע שאורכו כ-25 מיקרומטר ייראה מבעד לבינוקולר כנקודה שבסוף משפט זה.

כדי להבחין בפרטים זעירים יותר, בעור למשל. יש צורך להשתמש באמצעי הגדלה משוכללים יותר. אחד האמצעים הללו הוא מיקרוסקופ אלקטרונים סורק. במהלך הכנת הדוגמאות לתצפית מבעד למיקרוסקופ אלקטרונים סורק מצפים אותם בגרגרי זהב זעירים. בעת התצפית מוקרנת קרן של אלקטרונים על הדוגמה (לכן נקרא המיקרוסקופ: מיקרוסקופ אלקטרונים). הקרניים החוזרות מהדוגמה נותנות תמונה של פני השטח החיצוניים שלה על גבי מסך. התבוננות מבעד למיקרוסקופ אלקטרונים סורק מאפשרת הגדלה עד פי 100,000. כל התצלומים בעמוד הקודם צולמו מבעד למיקרוסקופ אלקטרונים סורק.

(בספר תמונה)

מיקרוסקופ אלקטרונים סורק

מיקרוסקופ - מכשיר המאפשר להתבונן בעצמים ולהבחין בפרטים זעירים אשר אינם נראים בעין רגילה (ביוונית: מיקרו - קטן, סקופ - לראות).

פעילות ברשת

הכנסו לפעילות "מבעד למיקרוסקופ אלקטרונים" והתבוננו בפרטים שונים בהגדלה.

*57*

מיקרוסקופ האור

יכולתנו לראות תלויה לחלוטין באור. אם ננסה להתבונן בכף ידנו מבעד לבינוקולר, לא נוכל לראות דבר מלבד פני השטח החיצוניים. הסיבה לכך טמונה בהרכב כף היד שלנו, העשוי משכבות רבות של תאים ורקמות ואינו מאפשר לקרני האור לעבור דרכן. אחת הטכנולוגיות החשובות שפותחו במקביל לפיתוח המיקרוסקופיה היא האפשרות לפרוס דוגמאות לפרוסות דקות מאוד, המאפשרות לקרני האור לעבור דרכן. בעזרת טכנולוגיה זו התאפשר השימוש במיקרוסקופ האור.

מיקרוסקופ אור מורכב משתי מערכות של עדשות: עדשת העין ועדשת העצם. עדשת העין היא קבועה, ואת עדשות העצם אפשר להחליף בסיבוב תוף העדשות. את הדוגמאות פורסים לפרוסות דקות מאוד (עוביין כ-10 מיקרומטר), כך שהאור יוכל לעבור דרכן, ומניחים אותן על-גבי זכוכית שקופה. לעיתים קרובות צובעים את הדוגמה על מנת להבחין בפרטים. מקור האור מאיר על הדוגמה המונחת על גבי שולחן המיקרוסקופ מבעד לפתח מיוחד. כדי לראות תמונה ברורה יש לשנות את המרחק בין העדשות לבין הדוגמה המונחת על שולחן המיקרוסקופ, בעזרת ברגי הכוונון.

כיצד אפשר לדעת פי כמה הוגדלה הדוגמה? כל אחת מהעדשות מגדילה את הדוגמה במידה שונה: עדשת העין מגדילה לרוב פי 10, ועדשות העצם מגדילות עד פי 100. כושר ההגדלה של כל אחת מהעדשות רשום עליה וכך אפשר לחשב את כושר ההגדלה של המיקרוסקופ. כך למשל, אם עדשת העצם מגדילה את תמונת הדוגמה פי 10, ועדשת העין מגדילה את התמונה שוב פי 10, הדוגמה נראית גדולה פי 100 מגודלה המקורי.

(בספר תמונה)

מיקרוסקופ אור

בורג כיוונון עדין, בורג כיוונון גס, זרוע המיקרוסקופ, עדשת העין, תוף העדשות, עדשות העצם, שולחן המיקרוסקופ, מקור האור, בסיס המיקרוסקופ

*58*

משימה

1. בקטע המתאר כיצד פועל מיקרוסקופ האור הודגשו חלקי המיקרוסקופ. זהו חלקים אלה במיקרוסקופ שבכיתה.

2. התבוננו במיקרוסקופ שבכיתה, וחשבו מהן ההגדלות שאפשר להשיג בעזרתו (פרטו את דרך החישוב).

מעניין ומסקרן

במחשבה לאחור על מיקרוסקופ האור

לפני כארבע-מאות שנה הצליח עושה משקפיים אלמוני לבנות עדשות שבעזרתן אפשר היה לראות דברים קטנים מאוד. הדברים שנראו מבעד לעדשות הפתיעו והדהימו את הכול, אך רוב הציבור באותה תקופה הביע פחד מפני מכשירי עזר לחושים, בטענה שהם מפירים את צווי האל...

באמצע המאה השבע-עשרה פיתח המדען האנגלי רוברט הוק (1703-1635 ,Robert Hooke) מיקרוסקופ, הבנוי משתי עדשות בתוך צינור. הוק התבונן מבעד למיקרוסקופ שבנה בפיסת שעם (שעם - קליפת עץ של אלון השעם; משמשת בתעשיית פקקים לבקבוקי יין), שאותה פרס לפרוסות דקות מאוד. הוק היה הראשון שדיווח שהשעם נקבובי ובנוי מיחידות מבנה בסיסיות אשר חוזרות על עצמן באחידות רבה. במועד מאוחר יותר התבונן הוק בעזרת המיקרוסקופ שפיתח גם בעלים של צמחים ובחרקים. הוק הוא זה שהגדיר את המונח תא. הוא השתמש במונח זה לתיאור יחידות השעם והיחידות שמהן בנויים עלי הצמחים.

(בספר תמונות)

- איור של מיקרוסקופ האור והמנורה שבהם השתמש רוברט הוק

- שעם מבעד למיקרוסקופ אור (הגדלה פי 200): חלל אוויר, דופן התא

*59*

באותה התקופה התבונן סוחר הבדים ההולנדי אנטוני ואן-לבנהוק (1632-1723 ,Antoni Van Leeuwenhoek) בדוגמאות שונות מבעד למיקרוסקופ פשוט הבנוי מעדשה אחת בלבד. ואן-לבנהוק היה הראשון שהבחין ביצורים חד- תאיים במי שלולית.

רק כמאתיים שנה מאוחר יותר, כאשר שוכללו הן המיקרוסקופים והן שיטות שימור הדוגמאות וצביעתן, הגדירו הזואולוג (זואולוג - חוקר בעלי חיים) תיאודור שוואן (Theodor Schwan) והבוטנאי (בוטנאי - חוקר צמחים) מתיאס שליידן (Matthias Schleiden) את התאים כיחידות המבנה והתפקוד הבסיסיות בכל היצורים החיים.

אפשר לומר כי ההתפתחות הטכנולוגית שאפשרה שימוש במיקרוסקופים משוכללים יותר ויותר תרמה רבות להבנתם את מבנה התא החי ואת תפקודו. זוהי רק אחת הדוגמאות לכך שהתפתחות המדע והתפתחות הטכנולוגיה מקדמות זו את זו.

(בספר תמונות)

- מיקרוסקופ של ואן לבנהוק

- אנטוני ואן-לבנהוק

ה. מה למדנו בפרק זה?

*59*

- כל היצורים החיים בנויים מתאים.

- כל התאים מקיימים את מאפייני החיים וזקוקים לצורכי קיום. ברוב התאים יש אברונים שבעזרתם מתקיימים תהליכי החיים בתא.

- יש יצורים חד-תאיים שכל גופם הוא תא אחד בלבד, ויש יצורים רב-תאיים הבנויים מתאים רבים, שכל אחד מהם מקיים את כל מאפייני החיים.

- ביצורים הרב-תאיים התאים הם חלק מרקמה, והרקמות הן חלק מאיברים וממערכות.

- התאים קטנים מאוד וגודלם נמדד במיקרומטרים (אלפיות המילימטר). אפשר לראות תאים רק מבעד לאמצעי הגדלה מתאימים כגון מיקרוסקופ אור או מיקרוסקופ אלקטרונים.

- שכלול האמצעים הטכנולוגיים הוביל להגדרת המושג תא, לגילוי חלקי התא השונים ולהבנת התהליכים המתרחשים בתאים חיים.

*60*

שאלות סיכום

1. באיור הבא מופיע המדרג של גוף האדם ולצידו אמצעי הגדלה שונים. העתיקו את המדרג והשלימו את המקומות הריקים בעזרת דוגמאות ממערכת כלשהי בגוף האדם (היעזרו במקורות מידע).

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

גוף האדם בנוי ממערכות (כגון --), אשר גודלן נמדד בסנטימטרים. אפשר לראותן ללא אמצעי הגדלה.

מערכות כוללות איברים (כגון --), אשר גודלם נמדד בסנטימטרים. אפשר לראותם ללא אמצעי הגדלה.

איברים מורכבים מרקמות (כגון --), אשר גודלן נמדד בסנטימטרים או מילימטרים. אפשר לראותן באמצעות זכוכית מגדלת, בינקולר או מיקרוסקופ אור.

רקמות בנויות מתאים (כגון --), אשר גודלם נמדד במיקרומטרים. אפשר לראותם באמצעות מיקרוסקופ אור או מיקרוסקופ אלקטרונים.

תאים מכילים אברונים (כגון --), אשר גודלם נמדד במיקרומטרים. אפשר לראותם באמצעות מיקרוסקופ אור או מיקרוסקופ אלקטרונים.

אברונים בנויים ממולקולות (כגון --), אשר גודלן נמדד בחלקי מיקרומטר (ננומטרים). אפשר לראותם באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים.

מולקולות בנויות מאטומים (כגון --), אשר גודלם נמדד בחלקי ננומטר.

*61*

2. איזה מהמשפטים הבאים הוא הנכון?

א. התאים הם החלקיקים הקטנים ביותר שמהם החומר מורכב.

ב. התאים הם יחידות המבנה והתפקוד הבסיסיות של עולם היצורים החיים.

ג. התאים הם קבוצות של איברים הפועלים בתיאום.

ד. התאים הם יחידות המבנה של האברונים.

3. יצורים חד-תאיים הם:

א. יצורים שכל גופם בנוי מסוג אחד בלבד של תאים.

ב. יצורים הבנויים מתא אחד בלבד.

ג. יצורים הבנויים ממספר רב של תאים מסוגים שונים.

ד. יצורים שאינם זקוקים לצורכי קיום, כי הם קטנים.

4. חוקרים שערכו סיור על אי מרוחק ומבודד חיפשו יצורים חיים אשר טרם מוכרים לשלם המדע.

א. בבדיקת גופו של יצור חי שנמצא על האי נמצאו החלקים הבאים: רקמת עור, תא אפידרמיס, רגל, מולקולת מים, גרעין תא. סדרו את החלקים מהגדול לקטן.

ב. על האי נמצא יצור חד-תאי. האם ייתכן שתהיה לו רקמת שריר? הסבירו.

5. זוג תלמידים מבולבלים רצה לצפות בתאי עור מבעד לזכוכית מגדלת. הסבירו מה הייתה טעותם?

6. כשמכינים חתך עבה מדי להסתכלות בדוגמה מבעד למיקרוסקופ אור, אי אפשר להבחין בתאים המרכיבים את הרקמה. הסבירו מדוע.

א. באיזה צירוף עדשות ייראו התאים גדולים ביותר? פי כמה?

ב. באיזה צירוף עדשות מספר התאים שייראה יהיה הגדול ביותר?

*62*

(עמוד ריק)

*63*

פרק 3: תאים מבפנים

*63*

*64*

א. תאים מבפנים

*64*

א. תאים מבפנים

התאים, הזעירים כל-כך בממדיהם, מתגלים במלוא מורכבותם כאשר מתבוננים בהם באמצעי ההגדלה המתאימים. כל תא מופרד מסביבתו על-ידי קרום המכונה קרום התא. בתוך התא מצוי נוזל המכיל כ-70 אחוז מים ומכונה ציטופלזמה. בציטופלזמה מצויים אברונים שונים המתפקדים בקיום תהליכי החיים בתא. מרבית האברונים זעירים מאוד ואפשר לראותם במיקרוסקופ אור אך ורק לאחר צביעה מיוחדת. יוצא מכלל זה הוא גרעין התא, שבו אפשר להבחין מבעד למיקרוסקופ גם ללא צביעה. ברקמות של יצורים רב-תאיים מצוי בין התאים מרקם עשיר במים, המכונה מרקם חוץ- תאי. בתאי צמחים, בתאי פטריות וביצורים חד-תאיים מסוימים אפשר להבחין גם בדופן תא, הצמודה לקרום התא ועוטפת את התא מבחוץ.

משימה

1. בחרו 3-2 תאים מתצלום הרקמה המופיע משמאל, ציירו אותם בנפרד, סמנו את הקרום, את הגרעין, את הציטופלזמה ואת המרקם החוץ-תאי.

2. העתיקו את התרשים הבא למחברת, והשלימו את המושגים החסרים (היעזרו במחסן המילים).

(בספר תמונה)

תאי רקמות חיפוי בקיבת אדם (הגדלה פי 200)

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

תא מכיל ציטופלזמה ו--, כגון גרעין התא.

התא מצוי במרקם חוץ תאי – ממנו הוא מופרד על ידי --.

אפשר בד"כ לראותו בעזרת אמצעי הגדלה כגון – או --.

(מחסן מילים: אברונים, מיקרוסקופ אלקטרוני, קרום התא, מיקרוסקופ אור)

*65*

ב. הצצה אל תוך התא

*65*

פעילות

1. תצפית בתאים מרקמת החיפוי הפנימית של הלחי

ציוד וחומרים: קיסמי עץ או כפיות פלסטיק נקיות, מיקרוסקופ אור, זכוכיות נושאות, זכוכיות מכסות, צבע מתילן כחול, נייר סופג.

(בספר תמונה)

תאים מרקמת החיפוי הפנימית של הלחי (הגדלה פי 400)

מהלך הפעילות

א. טפטפו טיפת צבע מתילן כחול על זכוכית נושאת נקייה.

ב. גרדו בעדינות את החלק הפנימי של הלחי בעזרת קיסם עץ או כפית פלסטיק.

ג. שימו מעט מהרקמה שגירדתם בטיפת הצבע שעל הזכוכית הנושאת.

ד. הציבו זכוכית מכסה על הזכוכית הנושאת סמוך לטיפת הצבע, והניחו לה ליפול ולכסות את הטיפה.

ה. ספגו את עודפי הצבע בעזרת הנייר הסופג.

בידכם כעת תכשיר תאים צבוע מרקמת החיפוי הפנימית של הלחי.

(בספר איור המתאר את הניסוי - היעזר במורה)

1. התבוננו בתכשיר מבעד למיקרוסקופ. כוונו תחילה להגדלה הקטנה ביותר ולאחר שתבחינו בתאים העבירו להגדלה הבינונית.

משימה

1. ציירו בעיפרון על גבי נייר חלק 3-2 תאים כמו שהם נראים מבעד למיקרוסקופ (שימו לב! על הציור להיות גדול ומפורט ככל האפשר).

2. סמנו בציור את גרעין התא, את קרום התא ואת הציטופלזמה.

3. תנו כותרת לציורכם.

4. רשמו את שיעור ההגדלה (שיעור ההגדלה של עדשת העצם כפול שיעור ההגדלה של עדשת העין).

*66*

2. תצפית בתאי רקמת חיפוי חיצונית (אפידרמיס) של גלד בצל הגינה

ציוד וחומרים: בצל חתוך לרבעים, מלקטת, מיקרוסקופ אור, זכוכיות נושאות, זכוכיות מכסות, צבע מתילן כחול, נייר סופג.

מהלך הפעילות

א. טפטפו טיפת צבע מתילן כחול על זכוכית נושאת נקייה.

ב. קלפו מצידו הפנימי (הקעור) של הבצל קטע קטן מהקרום הפנימי הדק ביותר. אפשר להיעזר במלקטת.

ג. הניחו בעזרת מלקטת את קטע הרקמה שקילפתם בטיפת הצבע שעל הזכוכית הנושאת. הקפידו שהקרום לא יתקפל.

ד. הציבו זכוכית מכסה על הזכוכית הנושאת סמוך לטיפת הצבע, והניחו לה

ליפול ולכסות את הטיפה.

ה. ספגו את עודף הצבע בעזרת נייר סופג.

בידכם כעת תכשיר תאים צבוע מרקמת אפידרמיס של בצל הגינה.

(בספר איור המתאר את הניסוי - היעזר במורה)

1. התבוננו בתכשיר מבעד למיקרוסקופ בהגדלה הקטנה, והעבירו להגדלה הבינונית.

משימה

1. ציירו בעיפרון על גבי נייר חלק 3-2 תאים כמו שהם נראים מבעד למיקרוסקופ (שימו לב! על הציור להיות גדול ומפורט ככל האפשר).

2. סמנו בציור את גרעין התא, את קרום התא ואת הציטופלזמה.

3. סמנו בציור את דופן התא, העוטפת את התא מבחוץ ולעיתים קרובות צמודה לקרום.

4. תנו כותרת לציורכם.

5. רשמו את ההגדלה.

*67*

דיון

1. במה דומים תאי אפידרמיס של בצל לתאים מחלל הפה שלכם, ובמה הם שונים?

2. מה עשוי להיות תפקידה של דופן התא?

3. מדוע היה חשוב להשתמש בשכבה דקה ביותר של רקמה לצורך הכנת התכשיר?

4. מדוע נהוג לצבוע תכשירים לפני שמתבוננים בהם מבעד למיקרוסקופ האור?

5. גופנו בנוי מתאים שמרביתם שקופים. מדוע אין אנו שקופים?

ג. קרום התא

*67*

קרום התא - שכבה המגדירה את גבולות התא, מפרידה בין תא אחד לבין תאים אחרים ובינו לבין המרקם החוץ-תאי.

דיון

תלמידה טענה שתא חי זקוק לקרום אטום לחלוטין כדי שיפריד היטב בין התא לבין סביבתו. מה דעתכם?

במרקם החוץ-תאי ובתוך התא מצויות מולקולות רבות, הנמצאות בתנועה מתמדת. חומרים שונים עוברים ללא הרף דרך הקרום בדרכם אל התא וממנו. המבנה המיוחד (קרום התא מורכב מחומרים שומניים המפרידים בין הסביבה המימית שבתוך התא ובין הסביבה המימית שמחוץ לתא) של הקרום מאפשר לחומרים מסוימים לעבור דרכו, ואינו מאפשר מעבר לחומרים אחרים. יתר על כן, יש חומרים אשר רק נכנסים אל התאים, יש חומרים אשר רק יוצאים מהם, יש חומרים העוברים בשני הכיוונים, ויש כאלה שאינם עוברים את הקרום כלל. עקב בררנות זו קיבל קרום התא את הכינוי קרום בררני.

(בספר תמונה)

תאים מרקמת חיבור (רקמת חיבור - רקמה המחברת בין רקמות ואיברים שונים בגוף. בשונה מתאים אחרים. תאי רקמת החיבור אינם צמודים זה לזה אלא נוטים להיצמד יותר לרקמות שהם מחזיקים) של עכבר (הגדלה פי 100,000). באזורים שבהם הקרום דק או חסר, אפשר להבחין בציטופלזמה ה"נוזלת" אל המרקם החוץ תאי.

*68*

דיון

אילו חומרים סביר להניח שייכנסו לתא? אילו חומרים סביר להניח שיצאו מהתא? נסחו את תשובותיכם והביאו נימוקים שיתמכו בהן.

(בספר איור)

קרום התא, ציטופלזמה, מרקם חוץ תאי

משימה

א. קראו את קטע המידע הבא.

המולקולות העוברות דרך קרום התא ונכנסות אל התאים הן מולקולות מים, מולקולות גלוקוז (שמהן מופקת האנרגיה הדרושה לתא), מולקולות חמצן וחומרים נוספים המהווים חומרי מזון או חומרי בניין לתא. המולקולות העוברות דרך קרום התא ויוצאות (מתאים מסוימים מופרשים גם חומרים החיוניים לפעילותם של תאים אחרים בגוף. חומרים כאלה, למשל הורמונים, נוצרים בתאים והכרחיים לוויסות הפעולות בגוף) מהתאים הן מולקולות מים, מולקולות פחמן דו-חמצני וחומרי פסולת אחרים.

ב. העתיקו את התרשים הבא והשלימו בו את המקומות הריקים.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

תא חי נפרד מסביבתו על ידי קרום התא, שהוא קרום בררני, דרכו עוברים חומרים, חלקם נכנסים לתא (כגון --, --, --) וחלקם יוצאים מהתא (כגון --, --).

*69*

ניסוי

הקרום הבררני של השמרים

מטרת הניסוי: הדגמת בררנות קרום תאי השמרים.

ציוד וחומרים

- כן מבחנות

- 3 מבחנות ובהן 10 טיפות תרחיף שמרים (תרחיף שמרים - מים עם סוכר ושמרים. השמרים אינם מתמוססים במים ולכן התמיסה עכורה) טריים (מבחנות 3-1)

- 2 מבחנות ובהן 10 טיפות תרחיף שמרים מורתחים (מבחנות 5-4)

- 5 פיפטות פסטר (1 בכל מבחנה)

- תמיסת צבע 'אנילין כחול' בבקבוקון עם טפי

- תמיסת צבע 'קונגו אדום' בבקבוקון עם טפי

- מיקרוסקופ

- ציוד לעבודה עם המיקרוסקופ: 5 זכוכיות נושאות (מסומנות במספרים 5-1), זכוכיות מכסות, נייר סופג.

(בספר תמונה)

תרחיף שמרים מורתחים, תרחיף שמרים טריים

מהלך הניסוי

חלק ראשון: השמרים

מעניין ומסקרן

שמרים הם יצורים חד-תאיים הניזונים מסוכר. השמרים מפיקים את האנרגיה הדרושה לגידולם תוך כדי פירוק סוכר לכוהל ולפחמן דו-חמצני. בבצק שמרים, הפחמן הדו-חמצני מצטבר בתוך הבצק, והבצק תופח. כאשר אופים את הבצק, הגז מתפשט בגלל החום, ומתאדה ובבצק נותרים חללים המקנים למאפה את המרקם הספוגי. גם הכוהל שהשמרים יוצרים מתאדה באפייה.

(בספר תמונות)

בצק שמרים

שמרים (הגדלה פי 1,000)

*70*

1. טפטפו על זכוכית נושאת מספר 1 טיפה מתרחיף השמרים שבמבחנה מספר 1.

2. כסו בזכוכית מכסה והתבוננו מבעד למיקרוסקופ בהגדלה הקטנה ביותר. זהו את תאי השמרים והעבירו להגדלה הבינונית.

א. מבעד לאיזו הגדלה התבוננתם בתאי השמרים?

ב. מה צבעם של השמרים?

ג. מה צורתם של תאי השמרים?

ד. האם אפשר להבחין בגרעיני התאים? מדוע?

(בספר הדגמת הניסוי - היעזר במורה)

טיפת תרחיף שמרים, זכוכית מכסה

כל מחקר מתחיל בתצפית על תופעה כלשהי. בעקבות התצפית מתעוררות שאלות שונות, המעניינות את החוקרים. אחת השאלות עשויה להיות: האם לתאי השמרים קרום בררני?

החוקרים מעלים השערה אשר יכולה להיות תשובה אפשרית לשאלה.

דיון

מהי השערתכם? חשבו כיצד תוכלו לבדוק אותה.

חלק שני: האם תמיסות הצבע אנילין כחול וקונגו אדום עוברות דרך קרום התא של השמרים?

כאמור, דרך קרום בררני עוברים חומרים מסוימים בלבד. על מנת לעקוב אחר מעבר חומרים דרך קרום התא מקובל להשתמש בחומרי צבע שונים.

1. הוסיפו למבחנה מספר 2 עשר טיפות צבע אנילין כחול.

2. טלטלו את המבחנה בעדינות, כך שהצבע יתערבב עם תרחיף השמרים.

א. מה צבע הנוזל שבמבחנה?

ב. שערו: מה יהיה צבעם של תאי השמרים מבעד למיקרוסקופ?

3. טפטפו על זכוכית נושאת מספר 2 טיפה מתרחיף השמרים שבמבחנה מספר 2.

4. כסו בזהירות את טיפת התרחיף בזכוכית מכסה והתבוננו מבעד למיקרוסקופ בהגדלה הקטנה ביותר. זהו את תאי השמרים והעבירו להגדלה הבינונית.

א. מה צבעם של תאי השמרים מבעד למיקרוסקופ?

ב. ציירו 3-2 תאי שמר כמו שהם נראים מבעד למיקרוסקופ וציינו בציורכם את מקום הימצאות הצבע.

(בספר הדגמת הניסוי - היעזר במורה)

טיפת תרחיף שמרים, זכוכית מכסה

*71*

ג. העתיקו את הקטע הבא, השלימו את המילים החסרות ומחקו את המיותר:

כאשר הוספנו לתרחיף השמרים את תמיסת הצבע --, התרחיף במבחנה -- (נצבע / לא נצבע) בצבע --. כאשר התבוננו בתאי התרחיף מבעד למיקרוסקופ, ראינו שהצבע ה-- -- (נמצא מחוץ לתאים / בתוך התאים / גם מחוץ לתאים וגם בתוך התאים / לא נמצא כלל בדוגמה). כלומר, תאי השמר -- (נצבעו / לא נצבעו) בצבע ה--.

ד. האם הצבע אנילין כחול חודר דרך קרום התא של השמר? כיצד קבעתם זאת?

5. הוסיפו למבחנה מספר 3 עשר טיפות צבע קונגו אדום.

6. טלטלו את המבחנה בעדינות, כך שהצבע יתערבב עם תרחיף השמרים.

א. מה צבע הנוזל שבמבחנה?

ב. שערו: מה יהיה צבעם של תאי השמרים מבעד למיקרוסקופ?

7. טפטפו על זכוכית נושאת מספר 3 טיפה מתרחיף השמרים שבמבחנה מספר 3.

8. כסו בזכוכית מכסה והתבוננו מבעד למיקרוסקופ בהגדלה הקטנה ביותר. זהו את תאי השמרים והעבירו להגדלה הבינונית.

א. מה צבעם של תאי השמרים מבעד למיקרוסקופ?

ב. ציירו 3-2 תאי שמר כמו שהם נראים מבעד למיקרוסקופ וציינו בציורכם את מקום הימצאות הצבע.

ג. העתיקו את הקטע הבא, השלימו את המילים החסרות ומחקו את המיותר:

כאשר הוספנו לתרחיף השמרים את תמיסת הצבע --, התרחיף במבחנה -- (נצבע / לא נצבע) בצבע --. כאשר התבוננו בתאי התרחיף מבעד למיקרוסקופ, ראינו שהצבע אשר -- (נמצא מחוץ לתאים / בתוך התאים / גם מחוץ לתאים וגם בתוך התאים / לא נמצא כלל בדוגמה) כלומר, תאי השמר -- (נצבעו / לא נצבעו) בצבע ה--.

(בספר הדגמת הניסוי - היעזר במורה)

טיפת תרחיף שמרים, זכוכית מכסה

ד. האם הצבע קונגו אדום חודר דרך קרום התא של השמר? כיצד קבעתם זאת?

טבלת תוצאות: צביעת שמרים באנילין כחול ובקונגו אדום

*72*

דיון

כיצד תסבירו את תוצאות הניסוי?

חלק שלישי: האם הרתחה משפיעה על בררנות הקרום של תאי השמרים?

דיון

סביר שההרתחה תמית את תאי השמרים. שערו: האם הרתחת השמרים תשפיע על מעבר החומרים דרך הקרום? התייחסו לכל אחד מהחומרים בנפרד, נסחו טענה ונמקו אותה.

1. הוסיפו למבחנה מספר 4 עשר טיפות צבע אנילין כחול.

2. טלטלו את המבחנה בעדינות, כך שהצבע יתערבב עם תרחיף השמרים.

א. מה צבע הנוזל שבמבחנה?

ב. שערו: מה יהיה צבעם של תאי השמרים מבעד למיקרוסקופ?

3. טפטפו על זכוכית נושאת מספר 4 טיפה מתרחיף השמרים שבמבחנה מספר 4.

4. כסו בזהירות את טיפת התרחיף בזכוכית מכסה והתבוננו מבעד למיקרוסקופ בהגדלה הקטנה ביותר. זהו את תאי השמרים והעבירו להגדלה הבינונית.

א. מה צבעם של תאי השמרים מבעד למיקרוסקופ?

ב. ציירו 3-2 תאי שמר כמו שהם נראים מבעד למיקרוסקופ וציינו בציורכם את מקום הימצאות הצבע.

ג. העתיקו את הקטע הבא, השלימו את המילים החסרות ומחקו את המיותר:

כאשר הוספנו לתרחיף השמרים המורתחים את תמיסת הצבע --, התרחיף במבחנה -- (נצבע / לא נצבע) בצבע --. כאשר התבוננו בתאי התרחיף מבעד למיקרוסקופ, ראינו שהצבע -- -- (נמצא מחוץ לתאים / נמצא בתוך התאים / נמצא גם מחוץ לתאים וגם בתוך התאים / לא נמצא כלל בדוגמה). כלומר, תאי השמר -- (נצבע / לא נצבע) בצבע --.

ד. האם החומר אנילין כחול חודר דרך קרום התא של השמרים שעברו הרתחה? כיצד קבעתם זאת?

5. הוסיפו למבחנה מספר 5 עשר טיפות צבע קונגו אדום.

6. טלטלו את המבחנה בעדינות, כך שהצבע יתערבב עם תרחיף השמרים.

א. מה צבע הנוזל שבמבחנה?

ב. שערו: מה יהיה צבעם של תאי השמרים מבעד למיקרוסקופ?

7. טפטפו על זכוכית נושאת מספר 5 טיפה מתרחיף השמרים שבמבחנה מספר 5.

*73*

8. כסו בזכוכית מכסה והתבוננו מבעד למיקרוסקופ בהגדלה הקטנה ביותר. זהו את תאי השמרים והעבירו להגדלה הבינונית.

א. מה צבעם של תאי השמרים מבעד למיקרוסקופ?

ב. ציירו 3-2 תאי שמר כמו שהם נראים מבעד למיקרוסקופ וציינו בציורכם את מקום הימצאות הצבע.

ג. העתיקו את הקטע הבא, השלימו את המילים החסרות ומחקו את המיותר:

כאשר הוספנו לתרחיף השמרים המורתחים את תמיסת הצבע --, התרחיף במבחנה -- (נצבע / לא נצבע) בצבע --. כאשר התבוננו בתאי התרחיף מבעד למיקרוסקופ, ראינו שהצבע -- -- (נמצא מחוך לתאים / נמצא בתוך התאים / נמצא גם מחוץ לתאים וגם בתוך התאים / לא נמצא כלל בדוגמה). כלומר, תאי השמר -- (נצבע / לא נצבע) בצבע --.

ד. האם הצבע קונגו אדום חודר דרך קרום התא של השמרים שעברו הרתחה? כיצד קבעתם זאת?

ה. האם התוצאה של תצפית זו מפתיעה? הסבירו מדוע.

טבלת תוצאות: צביעת שמרים םורתחים ב'אנילין כחול' וב'קונגו אדום'

דיון

1. איזה מצורכי הקיום היה חסר לשמרים בחלק זה של הניסוי?

2. כיצד תסבירו את תוצאות הניסוי?

חלק רביעי: סיכום הניסוי

טבלת תוצאות מסכמת: השפעת הרתחה על בררנות קרום תאי השמרים

*74*

ב. איזה מהחומרים חדר לתאי השמרים החיים?

ג. השוו בין השמרים שעברו הרתחה לאלה שלא עברו הרתחה. במה הם דומים? במה הם שונים?

ד. האם, על פי תוצאות הניסוי, ההרתחה השפיעה על מידת הבררנות של קרום התא של השמרים? אם כן, תארו כיצד.

ה. גם הבררנות של קרום התא היא אחד ממאפייני החיים. התייחסו לצורכי הקיום של יצורים חיים והסבירו מדוע נפגעה הבררנות של קרום התא בשמרים שעברו הרתחה.

ו. האם השמרים שעברו הרתחה מקיימים סימני חיים בדומה לשמרים שלא עברו הרתחה? נסחו טענה ונמקו אותה.

ז. העתיקו את המשפטים הבאים, ומחקו את המילים המיותרות:

- השמרים שעברו הרתחה הם שמרים -- (חיים / מתים) ואילו השמרים שלא עברו הרתחה הם שמרים -- (חיים / מתים).

- קרום התא של השמרים החיים הוא -- (בררני / לא בררני) ולכן הצבע -- (הכחול / האדום) -- (עבר / לא עבר) את הקרום ואילו הצבע -- (הכחול / האדום) -- (עבר / לא עבר) את הקרום.

- קרום התא של השמרים המתים הוא -- (בררני / לא בררני) ולכן גם הצבע -- (הכחול / האדום) -- (עבר / לא עבר) וגם הצבע -- (הכחול / האדום) -- (עבר / לא עבר) את הקרום.

בדרך החקר

1. העתיקו את הקטע הבא והשלימו את המילים החסרות. אפשר להיעזר במחסן המילים ולהשתמש באותה מילה יותר מפעם אחת.

מחסן מילים: שאלות, תוצאות, ניסוי, מסקנות, השערה, תצפית

כל מחקר מתחיל ב-- או במידע שמתקבל על תופעה כלשהי. בעקבות התצפית מתעוררות -- שונות, המעניינות את החוקרים.

החוקרים מעלים -- אשר עשויה להיות תשובה אפשרית לשאלה אחת או יותר.

אם מעוניינים לבדוק את ה--, מתכננים -- ומבצעים אותו. נהוג לתאר בפירוט את מהלך ה--, לתאר בכתב את ה-- וכן מה אפשר להסיק מהן. ה-- מאשרות או לא מאשרות את נכונות ה--, ולרוב פותחות פתח ל-- נוספות.

2. בניסוי 'הקרום הבררני של השמרים' בדקתם את בררנותו של קרום תאי השמרים בעזרת שני חומרי צבע. בעקבות הניסוי אפשר לשאול שאלה כגון: האם חומרים אלה יחדרו או לא יחדרו לתאים של יצורים אחרים? כמו למשל, תאי אפידרמיס של בצל.

מהי השערתכם? (זכרו: השערה אינה חייבת להיות נכונה, ואפשר לבדוק את נכונותה באמצעות ניסוי.)

*75*

3. הציעו ניסוי שיבדוק את השערתכם:

א. לאילו כלים וחומרים תזדקקו לביצוע הניסוי?

ב. תארו בפירוט את מהלך הניסוי, וקבלו מהמורה את הציוד הדרוש.

ג. בצעו את הניסוי שתכננתם.

ד. מה היו תוצאות הניסוי?

ה. מה אפשר להסיק מהתוצאות שקיבלתם?

ו. בשאלה 2 שיערתם השערה לגבי בררנות קרומי תאים מרקמת אפידרמיס של בצל. האם תוצאות הניסוי מאשרות את השערתכם? נמקו.

4. הציעו שאלה נוספת בעקבות תוצאות הניסוי.

מעניין ומסקרן

סיסטיק פיברוזיס (בעברית: ליפת כיסיתית) היא מחלה תורשתית המתגלה בגיל צעיר. תוחלת החיים הממוצעת של החולים בה היא 40-30 שנים. החולים במחלה מרבים להשתעל ומתקשים מאוד בנשימה. הסיבה נעוצה בהצטברות נוזלים סמיכים (ליחה) בריאות וברקמות נוספות בגוף.

במחקרים רבים שנערכו התגלה שבררנות קרומי התאים בגופם של החולים נפגעת, והתוצאה היא שחומרים (ביניהם מלחים ונוזלים) מצטברים במרקם החוץ-תאי. הצטברות הנוזלים גורמת לזיהומים קשים ולהרס הרקמות.

דיון

1. במחקרים התברר שזיעתם של החולים בסיסטיק פיברוזיס מלוחה במיוחד. נסו להסביר מדוע.

2. נסו להציע שאלה להמשך המחקר.

*76*

ד. הציטופלזמה

*76*

כל התאים מכילים נוזל סמיך המכונה ציטופלזמה. הציטופלזמה מורכבת ממים, רשת מסועפת של סיבים חלבוניים התומכים בתא מבפנים, חומרי תשמורת (חומרי תשמורת הם חומרי מזון האתרים בתא ומנוצלים בשלבים מאוחרים יותר) ואברונים שונים (פרט לגרעין התא). כל תהליכי החיים המתקיימים בתא מתקיימים בציטופלזמה.

ציטופלזמה - נוזל סמיך המהווה את כל תכולת התא, פרט לגרעין (ציטו - תא, פלזמה - בעל צורה).

(בספר תמונות - היעזר במורה)

- אמבה (הגדלה פי 400)

- סרטיום (הגדלה פי 400)

- תאי דם אדומים (הגדלה פי 1,500)

- תא עצב (הגדלה פי 400)

דיון

1. בחרו אחד מסוגי התאים המופיעים בתצלומים שלמעלה ותארו את צורתו.

2. לתאים שבתצלומים צורות שונות. נסו לשער מה מקנה לתאים את צורתם?

(רמז: מה מקנה לגוף האדם את צורתו?)

שלד התא (הרחבה)

את צורתם של התאים השונים בבעלי חיים מקנים להם סיבים חלבוניים המצויים בציטופלזמה ומכונים סיבי שלד התא. בניגוד לשמו, המרמז על מבנה קשיח וקבוע, שלד התא הוא מבנה גמיש המשתנה ללא הרף. הסיבים החלבוניים של שלד התא נבנים, מתפרקים ומשנים את צורתם במהלך כל חיי התא. שינויים אלו בסיבים מאפשרים את תנועת התא ואת תנועתם של מרכיבים שונים בתוכו.

(בספר תמונה)

תא זה נצבע בצביעה מיוחדת הצובעת את שלד התא. אפשר להבחין בגרעין ולראות סיבים החוצים את התא מקצה לקצה. סיבים אלו הם סיבי שלד התא (הגדלה פי 1,000)

*77*

פעילות

שלד התא מקנה לתא את צורתו

ציוד וחומרים: מנקי מקטרות, שקית פלסטיק עם פס סגירה, סבון כלים נוזלי, כדור קטן (כגון פינג-פונג, ספוג או קלקר).

מהלך הפעילות

1. סדרו 6-5 מנקי מקטרות כך שתיווצר צורה מעניינת שאורכה 15-10 ס"מ (אפשר לקפל את מנקי המקטרות וליצור צורות שונות).

2. הוסיפו את יתר מנקי נמקטרות כך שהצורה שתתקבל תהיה מורכבת ותלת-ממדית.

3. הכניסו את מנקי המקטרות המסודרים לתוך שקית.

4. הכניסו כדור פינג-פונג קטן בין מנקי המקטרות.

5. מלאו בעדינות את שקית הפלסטיק בסבון נוזלי.

(בספר תמונה - היעזר במורה)

דוגמה לאופן שבו אפשר לסדר את מנקי המקטרות

שאלות

1. במהלך הפעילות בניתם דגם של תא. ציירו או צלמו את הדגם שבניתם ותנו כותרת לתמונה.

2. התבוננו בדגם התא שלכם ובדגם אחר שנבנה בכיתה. ממה נובע ההבדל בין הדגמים?

3. ברשימת הציוד והחומרים מופיעים רכיבי הדגם שבניתם. איזה חלק בתא החי מייצג כל אחד מהרכיבים?

מקיים את כל מאפייני החיים / מכיל כדור קטן / השלד בנוי מסיבים חלבוניים / נמצא בסביבה מימית / נמצא בסביבה שאינה מימית / אורכו כ-20 סנטימטר / בתוכו יש ציטופלזמה / העטיפה עשויה מפלסטיק / השלד בנוי ממנקי מקטרות / עטוף בקרום בררני / מלא בסבון נוזלי / אורכו הממוצע בגוף האדם הוא כעשרים מיקרומטר / נמצא בסביבה שאינה מימית / איננו חי ואינו מקיים את מאפייני החיים.

5. ציינו הבדל אחד נוסף בין תא חי לדגם התא שבניתם.

*78*

מעניין ומסקרן

תאים בתנועה...

נוסף על כך ששלד התא מקנה לתא את צורתו ומשמש עוגן לאברוני התא, הוא מקנה לתא גם יכולת תנועה.

לעיתים אנו נוטים להניח שהתאים בגופנו אינם נעים, אך למעשה תאים רבים בגוף האדם נעים ללא הרף. אין הכוונה לתאים הנסחפים עם הדם הזורם בגוף, אלא לתאים הנעים בכוחות עצמם. למשל, יש תאי דם לבנים המסוגלים לבלוע חיידקים הפולשים לגוף ולהרוס אותם. תאים אלו מזהים חומרים מסוימים שהחיידקים מפרישים, ונעים לעברם. החומרים נקלטים בצידו החיצוני של קרום התא וגורמים להתארכותם של סיבי שלד התא בצידו הפנימי של הקרום. הסיבים של שלד התא משתתפים ביצירת מעין רגל מדומה הדוחפת במדויק את התא כולו לכיוון החיידק. לאחר שהתא מגיע אל החיידק, הוא בולע ומעכל אותו. בגוף מצויים יותר ממיליארד תאים בולעניים כאלה, הנעים כמה עשרות אלפי קילומטרים ביממה.

בקישור תאים בתנועה תוכלו לצפות בתאים כאלה.

(בספר תמונה)

תא דם לבן נע לעבר חיידק

משימה

היעזרו בתרשים שלפניכם וכתבו סיכום קצר על שלד התא. התייחסו למרכיביו של שלד התא ולתפקידיו.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

שלד התא מורכב מסיבים חלבוניים. הוא מקנה את הצורה החיצונית של התא החי.

שלד התא מאפשר התנועה של האברונים, החומרים ושל התא החי עצמו.

*79*

מעניין ומסקרן

מדוע כאשר מתבוננים בתאים מבעד למיקרוסקופ האור, לא מבחינים בשלד התא?

כאשר מתבוננים בתאים מבעד למיקרוסקופ אור, אפשר לראות אברון אחד בלבד: גרעין התא. זאת עקב הצפיפות הרבה של החומרים המצויים בגרעין. במקרים מסוימים אפשר להבחין בגרעין התא אפילו ללא צביעה מיוחדת. על מנת להבחין ביתר חלקי התא מבעד למיקרוסקופ אור יש לצבוע אותם בצבעים מיוחדים המבליטים אותם. בתצלום זה נראה תא שנצבע בחומר זוהר הנקשר לסיבי שלד התא, ולכן אפשר להבחין בסיבים בבירור.

(בספר תמונה)

תאי רקמת חיבור שנצבעו בצבעים המבליטים את שלד התא באדום (הגדלה פי 1,000)

מיקומו של קרום התא, מיקומו של גרעין התא, חלק מסיבי שלד התא

*80*

ה. גרעין התא

*80*

(בספר תמונות)

- תאי רקמת שומן

- תאי אפיתל (אפיתל - רקמת חיפוי פנימית) לחי

- סנדלית

- תאי שורש בצל

דיון

מה משותף לכל התאים שבתצלומים?

משימה

לפניכם תצלום תא של עובר צפרדע, הנראה מבעד למיקרוסקופ אור בהגדלה פי 20,000. היעזרו במחסן המילים, והשלימו את שמות חלקי התא השונים.

(בספר תמונה - היעזר במורה)

מחסן מילים: קרום בתא, אברונים שונים, קרום הגרעין, ציטופלזמה, גרעין התא, המרקם החוץ-תאי, תא שכן

*81*

גרעין התא הוא אברון גדול יחסית, בהשוואה לאברונים אחרים, וגודלו 50 מיקרומטר. בתוך גרעין התא מצוי החומר התורשתי המכונה DNA (די-אן-איי). חומר תורשתי הוא חומר העובר בתורשה מהורים לצאצאיהם ומכיל מידע ליצירת חלבונים שונים. ב-DNA של כל אחד מאיתנו המון מידע ליצירת 100,0000 חלבונים שונים. חלבונים אלו מרכיבים את התאים, קובעים את צורתם ומפקחים על תהליכים חיוניים בתא. למשל, החלבונים השונים בגופנו אחראים למבנה הפנים, לגוון העור ולצבע העיניים, ומשפיעים על הגובה, על מבנה הגוף ועל מכלול התמנות האופייניות לכל אחד מאיתנו. בהיעדר חומר תורשתי, לא נוצרים בתא החלבונים ההכרחיים לפעולות החיים, והתא אינו יכול להתקיים לאורך זמן.

משימה

העתיקו את התרשים הבא והשלימו את החסר:

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במנחה)

החומר התורשתי מכונה --, ומצוי ב--. הוא עובר בתורשה מהורים לצאצאים.

החומר התורשתי מכיל מידע ליצירת --, הקובעים תכונות כגון --, --, --.

*82*

ו. פה למדנו בפרק זה?

*82*

- כל התאים עטופים בקרום המפריד בין התא ובין סביבתו.

- בין התאים ביצורים רב-תאיים מצוי המרקם החוץ-תאי.

- קרום התא הוא קרום בררני, כלומר רק חומרים מסוימים עוברים דרכו.

- נוזל התא, המכונה ציטופלזמה, ממלא את רוב נפח התא. כל האברונים ממוקמים בציטופלזמה, ותהליכי החיים מתקיימים בציטופלזמה.

- שלד התא, הבנוי מסיבים חלבוניים בתוך הציטופלזמה, מקנה לתאים את צורתם.

- גרעין התא מכיל את החומר התורשתי המצוי בתא. החומר התורשתי הוא המידע לבניית מרכיבי התא השונים.

שאלות סיכום

1. העתיקו את האיור שלפניכם והשלימו את שמות הרכיבים החסרים.

(בספר איור - היעזר במורה)

*83*

2. העתיקו את האיור שלפניכם והשלימו את שמות החומרים העוברים דרך קרום התא בהתאם לכיוון החצים.

(בספר איור - היעזר במורה)

(אפשר להיעזר במחסן המילים ולהשתמש בכל מילה יותר מפעם אחת)

מחסן מילים: מים, חמצן, פחמן דו-חמצני, גלוקוז, מולקולות גדולות (כמו עמילן), פסולת

3. העתיקו את הקטע הבא, השלימו את המילים החסרות ומחקו את המיותר:

כל היצורים החיים בנויים מ--. התאים החיים קטנים מאוד וגודלם נמדד באלפיות המילימטר, כלומר ב--. עקב גודלם, אפשר להתבונן בתאים אך ורק מבעד ל--. התא מופרד מסביבתו על-ידי --. את רוב נפח התא תופסת ה-- ואילו בין התאים מצוי המרקם ה--. מלבד הקרום, תאי צמחים עטופים גם ב--, המקנה להם יציבות. התאים ערוכים ברקמות ובתוכם אברונים רבים. האברונים -- (דומים / לא דומים) לאיברים בגופנו, והאברון הגדול ביותר נקרא --.

מחסן מילים: גרעין התא, תאים, חוץ תאי, מיקרומטרים, דופן התא, ציטופלזמה, מיקרוסקופ, קרום התא

4. בחלק מההיגדים שלפניכם נפלו טעויות. תקנו את ההיגדים השגויים והעתיקו את ההיגדים הנכונים והמתוקנים.

א. קרום התא מפריד בין פנים התא לבין סביבתו.

ב. קרום התא אטום לחלוטין ומגן היטב על תוכן התא.

ג. הקרום הבררני מאפשר רק לחומרים מסוימים לעבור דרכו.

ד. כאשר התא מת, קרום התא מפסיק להיות בררני.

ה. הציטופלזמה היא נוזל הנמצא מחוץ לתא.

ו. המים הם חומר העובר בחופשיות אל התא וממנו.

5. לפניכם רשימת מושגים. בחרו 3 זוגות מושגים, וכתבו משפט אחד המתאר את הקשר בין כל זוג מושגים. לדוגמה: יצור חי - תא: כל היצורים החיים בנויים מתאים.

רשימת מושגים: גרעין התא, חומר תורשתי, תכונה, מידע, חלבון, DNA, יצור חי, מאפייני חיים, תא חי, תורשה

6. בקרום התא משולבים חלבונים שונים.

א. כיצד חלבונים אלו עשויים להשפיע על תכונות התא?

ב. הסבירו את תשובותיכם.

7. שלד התא מורכב מסיבים חלבוניים.

א. היכן מצוי המידע ליצירת חלבונים אלו?

ב. אילו מתכונות התא חלבונים אלו קובעים

*84*

(עמוד ריק)

*85*

פרק 4: תאים מסוגים שונים

*85*

*86*

א. תאים מסוגים שונים

*86*

התאים שמהם בנויים כל היצורים החיים מורכבים ומעניינים הרבה יותר מייחידות המבנה שראה המדען הבריטי רוברט הוק מבעד למיקרוסקופ שבנה ב-1665. ביצורים חד-תאיים כמו הסנדלית כל תא הוא בעל יכולת הישרדות עצמאית, ואילו ביצורים רב-תאיים כבני האדם התאים משתפים פעולה בקיומו של הגוף כולו.

משימה

1. בתצלומים שלפניכם מוצגות דוגמאות של תאים מסוגים שונים וכן דמויות מחיי היום-יום. התאימו בין הדמויות לבין סוגי התאים שהן מסמלות. נמקו את בחירותיכם.

(בספר איורים של דמויות - היעזר במורה)

(בספר תצלומים)

א. תאי הדם האדומים עוברים בכלי הדם הזעירים ביותר ומספקים חמצן לכל תאי הגוף

ב. תאי העצם בונים את העצמות המייצבות את הגוף

ג. תאי הדם הלבנים מזהים פולשים וגורמים זרים ומסלקים אותם

ד. תאי השריר מתארכים ומתקצרים, ובכך מאפשרים את תנועת איברי הגוף השונים

ה. תאי העצב מעבירים מידע ממקום למקום בגוף

2. גופם של יצורים רב-תאיים בנוי מתאים רבים. מה המשותף לתאים אלה? במה הם שונים אלה מאלה?

*87*

ב. שרירי השלד והתאים הבונים אותם

*87*

השרירים המאפשרים לנו לבצע את תנועות הגוף כרצוננו צמודים לעצמות, ומכונים שרירי השלד (שימו לב לכך שהכוונה כאן היא לשלד הגוף, כלומר לעצמות הבנויות מתאים רבים. סיבי שלד התא הם סיבים חלבוניים תוך-תאיים). רקמת שרירי השלד בנויה מצברים של תאי שריר. תאי שריר אלה שונים מתאים אחרים בכך שהם ארוכים מאוד (לעיתים כאורך השריר כולו) ומכילים גרעינים רבים. כל תא שריר מכיל גם כמות גדולה במיוחד של קבוצות סיבי שלד התא המסודרות במקביל אלו לאלו לאורך התא כולו. קבוצות הסיבים הללו הן ייחודיות לתאי שריר, ובכל תא שריר יש כ-10,000 סיבים כאלה.

סיבי שלד התא בתאי השריר הם סיבים חלבוניים המסודרים במקביל אלה לאלה. הסיבים "מחליקים" זה על גבי זה בו-זמנית וכתוצאה מכך תא השריר כולו מתקצר או מתארך. ההתארכות וההתקצרות המתואמת של כל התאים ברקמת השריר מאפשרת את תנועת השריר.

שינויי האורך של תאי השריר גורמים להתכווצות ולהרפיה של השריר כולו, כלומר לתנועתו. תאי השריר יכולים לשנות את אורכם באמצעות תהליכים המתרחשים בתא. תהליך ההתכווצות דורש אנרגיה, שמקורה בחומרי המזון. התהליכים הפולטים את האנרגיה הדרושה להתכווצות מתרחשים באברונים ייחודיים המכונים מיטוכונדריה (וביחיד - מיטוכונדריון). אברונים אלה מצויים בשפע בתאי השריר.

מיטוכונדריון - אברון שבו מתרחש עיקר תהליך הפקת האנרגיה מגלוקוז. ברוב התאים יש מיטוכונדריה, וכמותם משתנה בהתאם לכמות האנרגיה הדרושה בתא.

(בספר תמונות - היעזר במורה)

- סיבי שלד התא (הגדלה פי 100)

- מיטוכונדריון

- סיבי שלד התא

*88*

פעילות

התבוננות בתאי שריר

1. התבוננו מבעד למיקרוסקופ בתכשיר מוכן של תאי שריר. התחילו בהגדלה הקטנה ביותר ועברו להגדלה הבינונית.

2. ציירו בעיפרון על גבי נייר חלק שניים או שלושה תאי שריר כמו שהם נראים מבעד למיקרוסקופ.

3. תנו לציור כותרת, רשמו את ההגדלה וציינו את חלקי התא שבהם אתם מבחינים.

(בספר תמונה)

שרירי השלד בגוף האדם

שאלות

1. א. מהו תפקידם העיקרי של תאי השריר?

ב. כתבו שני מאפיינים ההופכים את תאי השריר למתאימים לתפקידם.

*89*

דיון

1. המיטוכונדריה הם אברונים מיוחדים שמופקת בהם עיקר האנרגיה בתא. אברונים אלה מצויים בכמויות גדולות בתאים פעילים. כמו תאי השריר. באילו תאים נוספים נצפה למצוא מיטוכונדריה רבים?

2. עיקר הפקת האנרגיה נעשית על גבי הקרום הפנימי של המיטוכונדריון. בתצלום המיטוכונדריון מתאי שריר הלב של עכבר אפשר להבחין בקרומים הפנימיים של האברון. מה עשוי להיות היתרון הביולוגי בקיפולים הרבים המאפיינים קרומים פנימיים אלה?

(בספר תמונה)

מיטוכונדריון מתאי שריר לב של עכבר (הגדלה פי 50,000)

ג. תאי דם אדומים

*89*

אם מתבוננים בטיפת דם, לא מבחינים במיליוני התאים המצויים בה. רק צבעו האדום של הדם מרמז על צבעם של תאי הדם האדומים המהווים כ-99 אחוזים מתאי הדם. תפקידם העיקרי של תאי הדם האדומים הוא להעביר חמצן (מלבד חמצן מובלים בדם גם חומרי מזון וחומרים חיוניים אחרים. כמו כן מובלים בדם חומרי פסולת הנוצרים בתאים ומורחקים מהגוף.) לכל חלקי הגוף. תאי הדם זורמים בצינורות הדם, אשר מתפצלים ונעשים צרים יותר ויותר ככל שהם קרבים לרקמות השונות. כאשר הדם מגיע ליעדו, הוא זורם בנימים (נימים - צינורות דם דקים במיוחד) הדקיקים המגיעים לקרבת כל תא ותא.

תאי הדם האדומים קטנים בהשוואה לתאים אחרים (קוטרם כ-7 מיקרומטרים ועוביים כ-2 מיקרומטרים) והם אינם מכילים אברונים. תאים אלה מכילים בעיקר מים וכן מולקולות רבות של חלבון הקרוי המוגלובין. ההמוגלובין נושא במרכזו ארבעה אטומי ברזל המקנים לתאים את צבעם האדום וקושרים את החמצן. החמצן עובר מתאי הדם האדומים לתוך תאי הגוף השונים דרך דופנות הנימים.

(בספר תמונה)

גוף, זרוע, כלי דם ובתוכו תאי דם,

תאי דם אדומים המכילים המוגלובין

מולקולת המוגלובין

*90*

שאלות

1. העתיקו את הקטע הבא והשלימו את המילים החסרות (היעזרו במידע שבעמוד הקודם).

תאי הדם האדומים הם חלק מרקמת הדם השייכת למערכת ה--. תפקידם העיקרי של תאי הדם האדומים הוא --.

2. לפניכם סדרת תיבות. העתיקו אותה וסדרו בתוכה את הפריטים הבאים מהגדול לקטן: רקמת דם, מולקולת המוגלובין, אטום ברזל, תא דם אדום, גוף האדם, מערכת הדם.

(בספר תרשים עם 6 תיבות - היעזר במורה)

ב. בחרו 2 מאפיינים של תא דם אדום ורשמו כיצד המאפיין הופך את תא הדם האדום למתאים לתפקודו.

*91*

ד. תאי צמחים

*91*

הצמחים הם יצורים חיים המקיימים את כל פעולות החיים: הם נושמים, מפיקים אנרגיה, מגיבים לגירויים, גדלים, מתרבים ונעים (אף-על-פי שהצמחים הם יצורים קבועי מקום, מתקיימת בהם תנועה פנימית, חלקים מהצמח פונים לכיוון האור והשורשים נוטים לפנות לכיוון עומק הקרקע.). בדומה ליצורים רב-תאיים אחרים, צמחים בנויים מאיברים, מרקמות ומתאים. תאי הצמחים דומים במידה רבה לתאים בגופנו: גם הם מוקפים בקרום בררני ומכילים ציטופלזמה ואברונים, אולם תאי הצמחים מוקפים גם בדופן (דופן התא אופיינית לא רק לתאי צמחים, אלא גם לתאים של יצורים אחרים, כמו חיידקים, אצות ופטריות) קשיחה ולרוב הם יוצרים מבנה מסודר יותר. הדופן מורכבת משכבות רבות של סיבי תאית המונחות זו על גבי זו אך אינן צמודות זו לזו לחלוטין, ובניגוד לקרום התא - הדופן אינה בררנית.

(בספר תמונות)

- סיבי תאית בדופן התא מבעד למיקרוסקופ אלקטרונים (הגדלה פי 30,000)

- רקמת אפידרמיס בצל מבעד למיקרוסקופ אור (הגדלה פי 200)

*92*

משימה

השוו בין דופן התא ובין קרום התא.

דיון

דופן התא נמנית עם המאפיינים של תאי הצמח. מאפיין נוסף הוא אברונים המכונים כלורופלסטים.

היעזרו בפרק 2 (עמוד 50), וענו: מהם כלורופלסטים? מה מאפייניהם? מה תפקידם?

נוסף על הדופן והכלורופלסטים, תאי הצמח מאופיינים באברון גדול יחסית המכונה חלולית. בחלולית שבתאי הצמח נאגרים מים ומעט מומסים, והיא מקנה לתאי הצמח תוספת יציבות.

חלולית - אברון המכיל מים ומומסים, אופייני לתאי הצמחים (לעיתים יש תלוליות גם בתאים שאינם תאי צמח.) ומקנה להם יציבות.

משימה

1. לפניכם איור של תא צמח. העתיקו את האיור והשלימו את שמות רכיבי התא החסרים.

(בספר איור – היעזר במורה)

2. תאי הצמחים דומים לתאי בעלי חיים אך גם שונים מהם.

א. רשמו שלושה מאפיינים דומים בתאי צמחים ובתאי בעלי חיים.

ב. רשמו שלושה מאפיינים הקיימים בתאי צמחים אך אינם קיימים בתאי בעלי חיים.

*93*

פתחים ברקמת החיפוי (אפידרמיס) בצמח

בתמונת רקמת החיפוי של עלה אפשר לזהות תאים הנראים שונים מתאי הרקמה האחרים. תאים אלו מופיעים בזוגות ויוצרים פתחים זעירים ברקמת החיפוי. פתחים אלו מכונים פיוניות וכאשר הם פתוחים עוברים דרכם הפחמן הדו-חמצני והחמצן אל הצמח וממנו. החמצן אשר נושמים כל היצורים החיים על פני כדור הארץ מגיע לאטמומפרה מבעד לפיוניות. כמו כן, מבעד לפיוניות נפלטים אדי מים מהצמח לאוויר.

(בספר תמונה)

רקמת אפידרמיס של עלה (הגדלה פי 400)

דיון

באיזה תהליך בצמח מנוצל הפחמן הדו-חמצני? מה חשיבותו של תהליך זה? (אפשר להיעזר בפרק 1, עמוד 21-22).

פעילות

תצפית מבעד למיקרוסקופ אור בתאים מרקמת החיפוי של העלה

ציוד וחומרים: 3-2 עלים של יהודי נודד, מיקרוסקופ אור, זכוכית נושאת, זכוכית מכסה, כלי עם מים וטפי, נייר סופג, מלקטת.

מהלך הפעילות

1. הכינו זכוכית נושאת נקייה וטפטפו טיפת מים במרכזה.

2. שברו את העלה בעדינות וקלפו מצדו התחתון קרום דק ביותר. תוכלו להיעזר במלקטת.

3. הניחו בעזרת המלקטת את הקרום בטיפת המים שעל גבי הזכוכית.

4. כסו בזכוכית מכסה.

5. ספגו את עודפי הנוזל בעזרת נייר סופג.

6. התבוננו בתכשיר מבעד למיקרוסקופ בהגדלה הקטנה ביותר, והעבירו להגדלה הבינונית. נסו לזהות פיוניות.

*94*

שאלות

1. ציירו בעיפרון על גבי נייר חלק את התאים כמו שהם נראים מבעד למיקרוסקופ, וסמנו את חלקי התא המוכרים לכם. תנו כותרת לציור ורשמו את שיעור ההגדלה.

2. א. כמה פיוניות אפשר לזהות בתכשיר?

ב. האם הפיוניות פתוחות או סגורות?

3. א. העתיקו את הקטע הבא והשלימו את המילים החסרות (היעזרו במחסן המילים):

הפיוניות הן -- ברקמת החיפוי של העלה. דרכן נקלטים ונפלטים הגזים --

ו--. הפחמן הדו-חמצני דרוש לתהליך ה--. ואילו החמצן דרוש לתהליך ה --.

מחסן מילים: מים, חמצן, פחמן דו-חמצני, נשימה, פוטוסינטזה

ב. אילו צורכי קיום מוזכרים בקטע שהשלמתם?

לפניכם ציור של פיוניות בעלה של צמח יהודי נודד. העתיקו את הקטע הבא והשלימו את המושגים החסרים, בהתאם לכיוון החצים (היעזרו במחסן המילים; אפשר להשתמש באותו מושג יותר מפעם אחת).

(בספר ציור - היעזר במורה)

יהודי נודד עם איור של רקמת חיפוי בעלה

מחסן מילים: מים, חמצן, פחמן דו-חמצני, נשימה, פוטוסינטזה

*95*

ה. תאי מערכת העצבים (הרחבה)

*95*

מערכת העצבים היא רשת התקשורת והשליטה המסתעפת בכל חלקי גופנו. המידע המועבר במערכת העצבים רב ומגוון, ומאפשר הפעלה שוטפת של כל מערכות הגוף. יחידות המבנה הבסיסיות של מערכת העצבים הן תאי העצב.

(בספר תמונה – היעזר במורה)

מערכת העצבים, מוח, רקמת תאי עצב, תא עצב

בכל תאי העצב 'גוף התא' מכיל את הגרעין ואת רוב האברונים. מגוף התא מסתעפות שלוחות המכונות דנדריטים ותפקידן לקלוט מידע מתאי חישה או מתאי עצב אחרים. המידע המגיע לתאי העצב דרך הדנדריטים מועבר דרך גוף התא לשלוחה ארוכה יחסית המכונה אקסון. האקסון מעביר מידע לתאי עצב אחרים, לתאי שריר ולתאים נוספים.

(בספר איור של תא עצב)

אקסון, דנדריטים, גרעין, קרום התא

אקסון בודד יכול להתפצל לשלוחות רבות (עד 10,000 שלוחות), וכל אחת מהן יכולה להתקשר לדנדריט של תא נפרד. במקביל, תא העצב יכול לקבל מידע מלמעלה מ-1,000 תאים. פירוש הדבר הוא שתא עצב בודד יכול לנהל כמה מיליוני התקשרויות נפרדות בעת ובעונה אחת.

המידע העובר לאורך תא העצב מועבר באמצעות דחף עצבי. העברת הדחף העצבי מבוססת על החדירות הבררנית של קרום תאי העצב: חומרים בעלי מטען חשמלי העוברים דרך הקרום בנקודה מסוימת גורמים למעבר חומרים בנקודה סמוכה בקרום התא (בדומה לאפקט הדומינו).

*96*

משימה

התבוננו מבעד למיקרוסקופ בתכשיר מוכן של תאי עצב. התחילו בהגדלה הקטנה ביותר ועברו להגדלה הבינונית.

א. ציירו בעיפרון על גבי נייר חלק 3-2 תאים כמו שהם נראים מבעד למיקרוסקופ.

ב. תנו לציורכם כותרת, רשמו את שיעור ההגדלה וציינו את חלקי התא שבהם אתם מבחינים.

דיון

1. אילו מאפיינים הופכים את תאי העצב למתאימים לתפקידם?

2. לפניכם תיאור אירוע: במהלך שהותכם בבית צלצל הטלפון והפניתם את ראשיכם לכיוון הצליל. תארו את מהלך מעבר המידע במערכת העצבים באירוע זה.

מעניין ומסקרן

בניגוד לסוגי תאים אחרים, רוב תאי העצב אינם מתחלקים, ומספרם רק קטן במהלך החיים. עם זאת, נזק שנגרם לדנדריט או לאקסון אינו הורס בהכרח את התא כולו. לעיתים גוף התא מייצר חומרים לתיקון השלוחות הפגועות, וסיב עצב יכול לצמוח מחדש לאורך נתיבו הקודם. הנזק לתא הוא בלתי הפיך רק אם גוף התא נפגע.

דיון

האם סביר כי בתאי עצב יהיו מיטוכונדריה רבים? הסבירו את תשובתכם.

*97*

ו. החיידקים - יצורים חסרי גרעין

*97*

לקבוצה גדולה של יצורים חד-תאים אין כלל גרעין ואף לא אברונים. דוגמה ליצורים כאלה היא החיידקים. החיידקים הם מיקרואורגניזמים ותאיהם קטנים מאוד (גודלו של חיידק הוא כ-1 מיקרומטר, כלומר כאלפית המילימטר) ואת כל פעילות החיים הם מקיימים בציטופלזמה בלבד. כך למשל ה-DNA של החיידק אינו נמצא בגרעין אלא ממוקם בציטופלזמה.

(בספר תמונות)

- חיידקי E.coli (הגדלה פי 25,000)

- קטע מ-DNA של חיידק (הגדלה פי 160,000)

דיון

תאי החיידקים אינם מכילים אברונים. האם נכון לומר שהם אינם יצורים חיים? נמקו.

חיידקים נמצאים כמעט בכל מקום על פני כדור הארץ: מן הכפור של הקוטב הדרומי עד המדבריות הלוהטים ביותר, בתנאים קיצוניים של חומציות או מליחות, בקרקעית הים ועל גבי סלעים במעמקי כדור הארץ. יש חיידקים שחיים בתוך בעלי חיים אחרים, ויש חיידקים שחיים באדמה. חלק מן החיידקים זקוקים לחמצן, ואילו אחרים חיים במקומות שאין בהם חמצן.

אנו נוטים לחשוב על חיידקים בהקשר של זיהומים ומחלות, אולם למעשה חיידקים ידידותיים מתגוררים דרך קבע על פני העור, בתוך הפה, באוזניים ובחלקי גוף נוספים. חיידקים אלה מפרישים חומרים אשר מונעים התרבות של חיידקים אלימים (חיידקים אלימים - חיידקים גורמי מחלות), פטריות או גורמי מחלות אחרים על פני הגוף.

בעלי חיים מעלי גירה, כמו הפרות, תלויים בחיידקים לצורך עיכול התאית, המהווה מרכיב מרכזי בתזונתם. גם בדרכי העיכול בבני אדם מופיעים חיידקים ידידותיים אשר משתתפים בתהליכי עיכול המזון ובהגנה מפני מחוללי מחלות שונים.

*98*

מעניין ומסקרן

יצורים שתאיהם חסרי גרעין מכונים יצורים פרוקריוטיים, והם נחשבים קדומים יחסית ליצורים שתאיהם בעלי גרעין. יצורים שתאיהם בעלי גרעין מכונים יצורים אאוקריוטיים.

החיידקים שייכים לממלכת היצורים הפרוקריוטיים אשר, לפי הערכות מדעיות, שרדו במשך מיליוני שנים ונפוצו לכל קצוות העולם. החיידקים הקדומים חיו בתוך האוקיינוסים וכך היו מוגנים מפני קרינתה החזקה של השמש. חלק מן החיידקים הקדומים פיתחו את היכולת לבצע תהליכי פוטוסינתזה, ובזכותם התמלאה האטמוספרה של כדור הארץ בחמצן. צאצאיהם של חיידקים אלה חיים עד היום ומכונים אצות כחוליות.

ז. מה למדנו בפרק זה?

*98*

- תאים מסוגים שונים נבדלים אלה מאלה בצורתם, בגודלם, בחלק ממרכיביהם ובתפקודם.

- מיטוכונדריה הם אברונים שבהם מופקת עיקר האנרגיה בתא.

- תאי הצמחים עטופים בדופן קשיחה, המקיפה אותם מחוץ לקרום הבררני. בנוסף, תאי צמחים מכילים חלולית, ובחלקים הירוקים של הצמח גם כלורופלסטים.

- קיימת התאמה בין צורתם של התאים לבין תפקודם: תאי הדם האדומים מכילים המוגלובין אשר מוביל את החמצן: תאי שריר מכילים סיבים המאפשרים התכווצות והתארכות: דרך הקרום הבררני בשלוחות של תאי העצב מועבר מידע מתא לתא.

- חיידקים הם יצורים חד-תאיים, חסרי גרעין תא וחסרי אברונים. אף-על-פי-כן מתקיימים בהם כל מאפייני החיים.

*99*

שאלות סיכום

פתרו את התשבץ שלפניכם.

אופקי

1 חומר הנכנס אל התאים ובעזרתו מופקת בתאים האנרגיה (מילה בת 4 אותיות)

2. חומר העובר דרך קרום התא, אל תוך התא ואל מחוץ לתא (מילה בת 3 אותיות)

6. רקמת חיפוי חיצונית (מילה בת 8 אותיות)

7. פתחים זעירים ברקמת החיפוי של העלים (מילה בת 7 אותיות)

9. הגורם שאותו משנה החוקר במהלך ניסוי (מילה בת 8 אותיות)

11. מתקבלות בסיום ניסויים (מילה בת 6 אותיות)

14. קרום שחומרים מסוימים בלבד יכולים לעבור דרכו (מילה בת 9 אותיות)

16. אמצעי לבדיקת נכונותה של השערה (מילה בת 5 אותיות)

17. תשובה אפשרית לשאלת חקר (מילה בת 5 אותיות)

19. תא קטן המוביל חמצן אל תאי הגוף האחרים (מילה בת 8 אותיות)

20. אברון שבו מתבצע תהליך הפוטוסינתזה (מילה בת 9 אותיות)

22. סיבים חלבוניים המקנים לתא את צורתו ומאפשרים את תנועתו (מילה בת 6 אותיות)

23. יחידה למדידת אורך (מילה בת 8 אותיות)

אנכי

1. עובר בתורשה מהורים לצאצאים ומכיל מידע ליצירת חלבונים (מילה בת 10 אותיות)

3. אברון שבו מופקת עיקר האנרגיה בתא (מילה בת 12 אותיות)

4. הנוזל המהווה את תכולת התא (מילה בת 9 אותיות)

5. יצור חד-תאי חסר גרעין ואברונים (מילה בת 5 אותיות)

8. עוטפת תאי צמחים, תאי פטריות ותאי חיידקים מבחוץ (מילה בת 7 אותיות)

10. אמצעי הגדלה (מילה בת 9 אותיות)

12. מצוי בין התאים ביצורים רב-תאיים (מילה בת 10 אותיות)

13. מכיל את החומר התורשתי (מילה בת 8 אותיות)

15. קבוצת תאים בעלי מבנה דומה ותפקוד משותף (מילה בת 4 אותיות)

18. יצור חד-תאי (מילה בת 6 אותיות)

19. תא שיש לו גרעינים מרובים (מילה בת 6 אותיות)

21. אברון שנאגרים בו מים והמקנה יציבות לתאי הצמח (מילה בת 6 אותיות)

*100*

*101*

פרק 5: מגוון יצורים חיים

*101*

*102*

א. מגוון יצורים חיים

*102*

מינים רבים של יצורים חיים קיימים על פני כדור הארץ: חיידקים זעירים ולווייתנים ענקיים, עשבים בצידי הדרכים וציפורים צבעוניות, שיחים ועצים בגינות ואינספור מיני צמחים ביערות הגשם. כ-1.4 מיליון מהמינים מוכרים לבני האדם ומתוארים על-ידי המדענים, אולם מספר המינים המשוער קרוב ל-10 מיליון. במהלך סיורים ותצפיות שעורכים המדענים, מתגלים מדי פעם מינים חדשים שלא היו מוכרים לפני כן, ואזורים רבים טרם נחקרו במידה מספקת או לא נחקרו כלל.

מעניין ומסקרן

הצפרדע הקטנה ביותר בעולם

בשנת 2009 סיירו חוקרים מארצות הברית ביערות פפואה גינאה החדשה ושמעו קריאות גבוהות המזכירות קולות של חרק, אך לא הבחינו בבעל החיים שהשמיע את הקולות. כאשר אספו חבילות של עלים גדולים לתוך שקיות, הבחינו בתנועה בין העלים. היצור המתנועע היה צפרדע זעירה שלא הייתה מוכרת לעולם המדע. אורך גופה היה פחות מ-7.7 מילימטרים, והיא זו שהשמיעה את הקולות. הצפרדעים הזעירות חיות ביערות הגשם, לוכדות חרקים זעירים, מסתתרות מתחת לעלים על אדמת היערות, וככל הנראה מוגנות מפני טורפים בזכות ממדי גופן. החוקרים שגילו את הצפרדעים הזעירות כינו אותן בשם הלטיני Paedophryne amanuensis.

דיון

1. מדוע לדעתכם מנסים המדענים לגלות מיני יצורים חדשים?

2. האם גילוי מיני יצורים חדשים הוא תחום של מדע שימושי או של מדע טהור? נסחו טענה ונמקו אותה. (היעזרו בפרק 1, עמוד 29)

3. בכתבה שובו של העגולשון שחור-הגחון תוכלו לקרוא על מין צפרדע שנחשב לנכחד, אך זוהה על-ידי פקח בשמורת החולה, ואף לצפות בסרטון על אודותיו. מה לדעתכם החשיבות של זיהוי מין זה באזור?

*103*

ב. ממלכות החיים

*103*

מספרם העצום של מיני היצורים החיים, יחד עם הסקרנות האנושית להכיר ולהבין את העולם שמסביבנו, הובילו את המדענים לחקור את הסדר והארגון שבטבע. בדרך זו אפשר לכנות יצורים חיים בשמות ולנסות לזהות נקודות דמיון ושוני בין אלה לאלה.

כאשר מנסים לערוך סדר במספר גדול של פריטים, נדרש למיינם באופן כלשהו. לצורך המיון משתמשים בתבחינים (קריטריונים) שונים, למשל מראה, פעילות או קשר כלשהו בין פריט לפריט.

משימה

לפניכם רשימת פריטים: סיכות מתכת רגילות, סיכות מתכת עם ראש פלסטיק בצבעים שונים, סיכות ביטחון בגדלים שונים, כפתורים, רוכסן, מסמרי פלדה גדולים, מסמרי פלדה קטנים, מסמרי ברזל, בורג גדול, ברגים קטנים.

1. א. רשמו שני תבחינים אפשריים שבעזרתם אפשר למיין את הפריטים לשתי קבוצות.

ב. בחרו תבחין אחד ומיינו את הפריטים על-פי התבחין שבחרתם. רשמו את שמות הפריטים בשני טורים נפרדים ותנו כותרת לכל טור.

לדוגמה:

פריטים שבהם משתמשים העוסקים בתפירה: --

פריטים שבהם משתמשים העוסקים בבנייה: --

2. מיינו כל אחת משתי הקבוצות לשתי קבוצות נוספות. תנו כותרת לכל קבוצה חדשה.

3. המשיכו לחלק כל קבוצה לשתי קבוצות קטנות יותר, עד שתגיעו לפריט יחיד בכל קבוצה.

4. השוו את דרך המיון שלכם לדרכי המיון של חבריכם. במה הן דומות? במה הן שונות?

דיון

כיצד המיון מסייע לערוך סדר בפריטים רבים?

*104*

גם את היצורים החיים נהוג למיין בעזרת תבחינים מוגדרים. כל היצורים החיים בנויים מתא אחד או יותר. יש יצורים שתאיהם בעלי גרעין ויש יצורים שתאיהם חסרי גרעין. יצורים שתאיהם חסרי גרעין שייכים לממלכת החיידקים. את היצורים החיים אפשר למיין כך:

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

יצורים חיים בנויים מתאים שיכולים להיות בעלי גרעין או חסרי גרעין. חסרי גרעין הם החיידקים, כגון E.coli, Rhizobium, L.casei (חיידקים פרו-ביוטיים).

דיון

1. מהו המאפיין שעליו התבסס המיון שתואר לעיל?

2. היזכרו בפרקים הקודמים: האם היצורים בממלכת החיידקים הם חד-תאיים או רב-תאיים?

את היצורים שתאיהם בעלי גרעין אפשר לחזור ולמיין לשתי קבוצות על-פי מספר התאים הבונים את גופם.

ממלכת היצורים בעלי הגרעין שרובם חד-תאיים מכונה ממלכת הפרוטיסטה (לממלכת הפרוטיסטה שייכים גם רב-תאיים פשוטים. חסרי רקמות ייחודיות, כגון אצות חומיות. (כל התכנים הקשורים לממלכת הפרוטיסטה הם הרחבה).

(בספר תמונות)

- סנדלית

- אצות

- אמבה

*105*

אפשר להציג את המשך המיון כך:

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט – היעזר במורה)

יצורים חיים בנויים מתאים שיכולים להיות בעלי גרעין או חסרי גרעין.

חסרי גרעין הם החיידקים, כגון E.coli, Rhizobium, L.casei (חיידקים פרו-ביוטיים).

בעלי גרעין יכולים להיות רב-תאיים או חד-תאיים. חד-תאיים הם פרוטיסטה, כגון אצות ירוקיות, אמבות וסנדליות.

גם את היצורים הרב-תאיים אפשר למיין לשתי קבוצות. יש יצורים רב-תאיים המייצרים מזון בתהליך הפוטוסינתזה וכאלה שאינם מייצרים את המזון הדרוש להם אלא קולטים אותו מהסביבה. היצורים המייצרים את מזונם שייכים לממלכת הצמחים.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט – היעזר במורה)

יצורים חיים בנויים מתאים שיכולים להיות בעלי גרעין או חסרי גרעין.

חסרי גרעין הם החיידקים, כגון E.coli, Rhizobium, L.casei (חיידקים פרו-ביוטיים).

בעלי גרעין יכולים להיות רב-תאיים או חד-תאיים. חד-תאיים הם פרוטיסטה, כגון אצות ירוקיות, אמבות וסנדליות. רב-תאיים מחולקים לאלו אשר אינם מבצעים פוטוסינתזה, ואלו אשר מבצעים פוטוסינתזה – הם הצמחים, כגון ברושים או כלניות.

*106*

את היצורים הרב-תאיים שאינם מייצרים את המזון הדרוש להם אפשר למיין (בין היתר) לכאלה שתאיהם עטופים בדופן תא קשיחה, בנוסף לקרום התא ולכאלה שתאיהם חסרי דופן. הקבוצה הראשונה מכונה ממלכת הפטריות (לממלכת הפטריות שייכים גם השמרים, למרות היותם יצורים חד-תאיים. הסיבה להכללתם של השמרים בממלכת הפטריות קשורה למבנה הדופן שלהם. כמובן שגם תאי הצמחים ותאי יצורים חד-תאיים רבים עטופים בדופן קשיחה.) והקבוצה השנייה היא ממלכת בעלי החיים.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט – היעזר במורה)

יצורים חיים בנויים מתאים שיכולים להיות בעלי גרעין או חסרי גרעין.

חסרי גרעין הם החיידקים, כגון E.coli, Rhizobium, L.casei (חיידקים פרו-ביוטיים).

בעלי גרעין יכולים להיות רב-תאיים או חד-תאיים. חד-תאיים הם פרוטיסטה, כגון אצות ירוקיות, אמבות וסנדליות. רב-תאיים מחולקים לאלו אשר אינם מבצעים פוטוסינתזה, ואלו אשר מבצעים פוטוסינתזה – הם הצמחים, כגון ברושים או כלניות.

אלו אשר אינם מבצעים פוטוסינתזה מחולקים לאלו שתאיהם:

- חסרי דופן תא – הם בעלי החיים, כגון נמלים, מדוזות ובני אדם.

- בעלי דופן תא – הם פטריות, כגון פטריות שמפיניון, שמרים ופטריות עובש.

משימה

בעמוד 10 מופיעים תצלומים של יצורים שונים. לאיזו ממלכה שייך כל אחד מיצורים אלה?

*107*

מעניין ומסקרן

ממלכת הפטריות

היצורים השייכים לממלכת הפטריות הם קבועי מקום, ותאיהם בעלי דופן תא (דופן התא של תאי הפטריות שונה מדופן התא של הצמח בחומרים שמהם היא מורכבת). למרות הדמיון לממלכת הצמחים, הפטריות מוגדרות כממלכה נפרדת היות שתאי הפטריות אינם מכילים כלורופלסטים ואינם מבצעים את תהליך הפוטוסינתזה. פטריות יכולות לחיות מאות שנים וקוריהן יכולים לכסות שטח עצום כאשר הן ניזונות מחומרים אורגניים שהן קולטות מסביבתן. ממלכת הפטריות מגוונת ביותר והיא כוללת פטריות חד-תאיות, כמו שמרים, ופטריות רב-תאיות, כמו פטריות עובש ופטריות כובע.

מלבד פטריות רבות המשמשות את בני האדם כמזון, יש פטריות המשמשות את האדם כמקור לתרופות אנטיביוטיות, כאמצעי לייצור מזון וכגורם המשפר את איכות הגידולים החקלאיים. יתר על כן, לפטריות חשיבות סביבתית, הודות ליכולת הגבוהה שלהן לפרק חומר אורגני ממקורות שונים ולמחזר את המינרלים שנאצרו (נאצרו - נאספו) בהם.

(בספר תמונות)

- פטריית עובש על תפוז

- שמרי אפייה

- פטריית פניציליום בגבינה "כחולה"

- פטריות חורש

*108*

משימה

מידע והרחבה

מי היה פה קודם?

לפי התאוריה המדעית העכשווית, היצורים הראשונים על פני כדור הארץ היו ככל הנראה יצורים חד-תאיים חסרי גרעין. יצורים אלה נחלקים לשתי על-ממלכות: בקטריה (Bacteria) וארכאה (Archaea). גם הבקטריה וגם הארכאה הן חיידקים (מקובל למיין את החיידקים לשתי ממלכות נפרדות, בהתבסס על החומרים שמהם בנוי דופן התא שלהם, והמנגנונים שבעזרתם הם מבצעים חלק ממאפייני החיים כאשר המיון מתבצע כך, היצורים החיים ממוינים לשש ממלכות (נסו לחשוב כיצד). למרות זאת, ביחידת לימוד זו נתייחס לכל החיידקים כאל ממלכה אחת), אולם הן נבדלות אלה מאלה בחומרים שמהם תאיהן בנויים ובמבנה המולקולה שלהן. מדענים סבורים כי שילוב של תאים משתי על-ממלכות אלה הוביל, ככל הנראה, להתפתחותה של על-ממלכה שלישית המכונה אאוקריה (Eucarya). על-ממלכה זו כוללת את היצורים החד-תאיים והרב-תאיים שתאיהם בעלי גרעין ואברונים. לעל-הממלכה אאוקריה שייכות הממלכות המוכרות כיום: פרוטיסטה, פטריות, צמחים ובעלי-חיים. הפרוטיסטה מייצגים ככל הנראה את התחלת התפתחות היצורים הרב-תאיים. מממלכה זו, הכוללת יצורים חד-תאיים ויצורים רב-תאיים פשוטים (חסרי רקמות ייחודיות), התפתחו ככל הנראה הרב-תאיים המפותחים (בעלי הרקמות) הנקראים צמחים, בעלי חיים ופטריות. כך למשל, ההנחה הרווחת היום היא שהצמחים התפתחו מאצות ירוקיות. אף-על-פי שבתאי בעלי חיים אין דופן, לרוב מיני בעלי החיים (פרוקי רגליים כגון עכבישים, סרטנים, וחרקים) יש שלד חיצוני עשוי כיטין (החומר שממנו בנויות דופנות התאים של הפטריות), מה שמרמז על כך שאולי פטריות קרובות יותר לבעלי החיים מאשר לצמחים.

*109*

ג. עוד על מיון יצורים חיים

*109*

כאשר ממיינים יצורים חיים, מקובל לכנות כל יצור בשם ולאחר מכן לקבץ אותם לקבוצות גדולות יותר, שחבריהן דומים אלה לאלה. המדע העוסק במתן שמות ליצורים חיים ובחלוקתם לקבוצות מכונה טקסונומיה.

טקסונומיה - מיון שיטתי של יצורים חיים (טקסוס - סידור, אונוס - שיטה).

(בספר תמונות)

- בתמונה רואים יצור חי ממין כלנית מצויה, מסוג כלנית. הכלנית שייכת למשפחת הנוריתיים, שהיא חלק מסדרת הנוריתאים. סדרה זו היא אחת מהסדרות במחלקת הדו-פסיגיים, השייכת למערכת בעלי פרחים, שהיא חלק מממלכת הצמחים.

ממלכה: צמחים

מערכה: בעלי פרחים

מחלקה: דו-פסיגיים

סדרה: נוריתאיים

משפחה: נוריתיים

סוג: כלנית

מיו: כלנית מצויה

- בתמונה רואים יצור חי ממין חתול הבית, שהוא אחד המינים בסוג חתול. הוא שייך למשפחת החתוליים, שהיא חלק מסדרת הטורפים. סדרה זו היא אחת מהסדרות במחלקת היונקים, השייכת למערכת המיתרניים, שהיא חלק מממלכת בעלי החיים.

ממלכה: בעלי חיים

מערכה: מיתרניים

מחלקה: יונקים

סדרה: טורפים

משפחה: חתוליים

סוג: חתול

מין: חתול בית

*110*

משימה

בסדרת התמונות שלפניכם חסרות כותרות. היעזרו בנתונים הטקסונומיים על אודות חתול הבית והשלימו את הכותרות החסרות מתוך מחסן המילים.

(בספר תמונות - היעזר במורה)

מחסן מילים: סוג: חתול, מערכה: מיתרניים, מין: חתול הבית, מחלקה: ינקים, ממלכה: בעלי חיים, סדרה: טורפים, משפחה: חתוליים

*111*

מעניין ומסקרן

כיצד ממיינים?

שיטת המיון המקובלת היום עוצבה במאה השמונה-עשרה על-ידי הבוטנאי השבדי קארולוס לינאום (Carolus Linnaeus). לינאוס כינה כל אחד מהיצורים החיים בשני שמות בשפה הלטינית, שפת המדע באותם ימים. כך למשל, חתול הבית מכונה Felis domesticus. חלקו הראשון של השם, Felis, הוא הסוג שאליו החתול משתייך. הסוג כולל קבוצת יצורים הדומים אלה לאלה במידה מסוימת, אך אינם יכולים להתרבות ביניהם. חלקו השני של השם, domesticus, מציין את המין שאליו החתול שייך. לעיתים קרובות שם המין מתאר תכונה האופיינית לאותם יצורים. כך למשל, הפירוש המילולי שלFelis domesticus הוא 'חתול מבוית', באופן כללי, המין כולל יצורים בעלי תכונות משותפות, אשר יכולים להתרבות ביניהם. אם לשתי קבוצות יצורים תכונות דומות רבות, אך הם אינם מתרבים ביניהם, הם יקובצו לשני מינים שונים באותו סוג. כך למשל, חתול הביצות דומה לחתול הבית, אולם הם אינם מתרבים ביניהם, ומוגדרים כמינים נפרדים, וחתול הביצות מכונה Felis chaus. את הסוג ואת המין של כל יצור חי מקובל לרשום באותיות נטויות, ואת הסוג להתחיל באות גדולה.

1. (בספר תמונה)

מין – אורניה מצויה

סוג – אורניה

משפחה – גושתיים

סדרה – פקועים

מחלקה – Basidiomycetes

מערכת – פטריות בסיסה

ממלכה – פטריות

2. (בספר תמונה)

מין – ברוש מצוי

סוג – ברוש

משפחה – ברושים

סדרה – מחטיים

מחלקה – מחטניים

מערכת – מחטנאים

ממלכה – צמחים

3. (בספר תמונה)

מין – חמנית חד-שנתית

סוג – חמנית

משפחה – מורכבים

סדרה – אסטראים

מחלקה – דו-פסיגיים

מערכת – בעלי פרחים

ממלכה – צמחים

4. (בספר תמונה)

מין – סביון אביבי

סוג – סביון

משפחה – מורכבים

סדרה – אסטראים

מחלקה – דו-פסיגיים

מערכת – בעלי פרחים

ממלכה – צמחים

5. (בספר תמונה)

מין – דנאית מלכותית

סוג – דנאית

משפחה – דנאיתיים

סדרה – פרפאים

מחלקה – חרקים

מערכת – פרוקי רגליים

ממלכה – בעלי חיים

6. (בספר תמונה)

מין – דרור הבית

סוג – דרור

משפחה – דרוריים

סדרה – ציפורי שיר

מחלקה – עופות

מערכת – מיתרניים

ממלכה – בעלי חיים

7. (בספר תמונה)

מין – זאב מצוי

סוג – כלב

משפחה –כלביים

סדרה – טורפים

מחלקה – יונקים

מערכת – מיתרניים

ממלכה – בעלי חיים

8. (בספר תמונה)

מין – עכבר הבית

סוג – עכבר

משפחה – עכבריים

סדרה – מכרסמים

מחלקה – יונקים

מערכת – מיתרניים

ממלכה – בעלי חיים

דיון

1. מיון יצורים חיים נעשה בשיטה זהה בכל רחבי העולם, כך שיצור המתגלה במקום מסוים יהיה מוכר באותו שם גם במקום אחר. מדוע חשוב להקפיד על אחידות בשיטת המיון?

2. מהי החשיבות של זיהוי הקבוצות השונות למחקרים בתחום הרפואה? ולמחקרים בתחום החקלאות?

*112*

ד. ממלכת בעלי החיים

*112*

את ממלכת בעלי החיים נהוג למיין לשתי קבוצות עיקריות: חסרי חוליות (חוליות - העצמות שמהן בנוי עמוד השדרה) ובעלי חוליות. לבעלי החיים חסרי החוליות אין עצמות בגופם, ואילו לבעלי החוליות יש עצמות.

בעלי החוליות

כאמור, לבעלי החוליות יש עמוד שדרה המורכב מעצמות קצרות (חוליות) ושלד פנימי, לרובם יש ארבע גפיים וזנב (לנחשים אין גפיים; לדובים ולבני האדם אין זנב.). את בעלי החוליות נהוג למין למחלקות: דגים, דו-חיים, זוחלים, עופות ויונקים.

(בספר תמונות של דגים)

בעלי החיים המשתייכים למחלקת הדגים חיים במים, שרם חלק ומכוסה בקשקשים.

הם נעים על-פי-רוב בעזרת סנפירים ונושמים באמצעות זימים. טמפרטורת גופם אינה קבועה, אלא משתנה בהתאם לסביבה. צאצאי הדגים מתפתחים בדרך כלל בתוך ביצים שהוטלו במים.

(בספר תמונות של דו-חיים)

לבעלי החיים המשתייכים למחלקת הדו-חיים עור דק ולח, ובמהלך חייהם הם חיים בשתי סביבות חיים: במים וביבשה. הצעירים (ראשנים) חיים במים ונושמים בעזרת זימים ודרך העור ואילו הבוגרים חיים במים וביבשה ונושמים בעזרת ריאות ודרך העור. טמפרטורת גופם אינה קבועה, אלא משתנה בהתאם לסביבה. צאצאי הדו-חיים מתפתחים בתוך ביצים שהוטלו במים.

(בספר תמונות של זוחלים)

בעלי החיים המשתייכים למחלקת הזוחלים חיים על-פי-רוב ביבשה, והם בעלי עור יבש וקשה המכוסה בקשקשים. טמפרטורת גופם משתנה בהתאם לסביבה ואינה קבועה. צאצאי הזוחלים מתפתחים בתוך ביצים המוטלות ביבשה.

*113*

(בספר תמונות של עופות)

גופם של בעלי החיים המשתייכים למחלקת העופות מכוסה בנוצות, הם בעלי מקור ושתי רגליים.

טמפרטורת גופם קבועה ואינה מושפעת מן הסביבה. צאצאי העופות מתפתחים בתוך ביצים המוטלות ביבשה.

(בספר תמונות של יונקים)

גופם של בעלי החיים המשתייכים למחלקת היונקים מכוסה פרווה או שיער, הצאצאים מתפתחים ברחם בתוך גוף האם ובשלבים הראשונים לחייהם יונקים חלב אם. טמפרטורת גופם קבועה ולרובם יש אפרכסות אוזניים.

משימה

*114*

חסרי החוליות

חסרי החוליות מהווים כ-97 אחוזים מבעלי החיים בעולם. חלקם זעירים ואפשר להבחין בהם רק מבעד למיקרוסקופ (כמו הקרדיות), וחלקם גדולים מאוד (כמו חלק מהתמנונים). חלקם חיים במים (כמו הסרטנים) וחלקם ביבשה (כמו העכבישים). חלקם מעופפים (כמו היתושים) וחלקם מתחפרים באדמה (כמו העקרבים).

קבוצת חסרי החוליות כוללת מינים רבים, אולם ביחידת לימוד זו נציג מיון חלקי בלבד של קבוצה זו.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במנחה)

- מערכות

חסרי חוליות:

א. פרוקי רגליים - בעלי שלד חיצוני, גוף המחולק לפרקים, וגפיים המחולקות לפרקים. (80 אחוזים מבעלי החיים הם פרוקי רגליים)

ב. תולעים

ג. רכיכות - בעלי גוף רך המוגן לרוב על ידי קונכיה ורגל שבעזרתה הם נעים ונצמדים למשטח

ד. ספוגיים

- מחלקות

1. מערכת פרוקי רגליים מחולקת למחלקות:

א. חרקים - גופם מחולק ל-3 חלקים: ראש, חזה ובטן. בעלי 3 זוגות רגלי הליכה

ב. סרטנאים

ג. רב-רגליים

ד. עכבישניים - בעלי 4 זוגות רגלי הליכה

2. מערכת הרכיכות מחולקת למחלקות:

א. חלזונות

ב. דיונוניים

- סדרות

ממלכת החרקים מחולקת לסדרות:

א. פרפאים

ב. חיפושיות

ג. דבוראים

ד. זבובאים

- משפחות

בסדרת החיפושיות יש את משפחת המושיתיים.

משפחת הדבוראים מחולקת למשפחות: א. נמליים, ב. דבורים.

- סוגים

במשפחת המושיתיים יש סוג: מושית.

במשפחת הנמליים יש סוגים: א. נמלה נווטת, ב. נמלת הקציר.

- מינים

לסוג מושית יש מין: מושית השבע.

לסוג נמלת הקציר יש מינים: א. נמלת הקציר השחורה, ב. נמלת הקציר החולית.

פעילות ברשת

חפשו מידע ברשת על אודות חסרי חוליות שונים. הביאו דוגמאות ואספו תמונות של חסרי חוליות גדולים וקטנים, חסרי חוליות מעופפים, חסרי חוליות החיים במים וחסרי חוליות החיים ביבשה.

*115*

ה. ממלכת הצמחים

*115*

המשותף לכל הצמחים הוא ייצור המזון בתהליך הפוטוסינתזה. בדומה לממלכות אחרות, גם את ממלכת הצמחים מקובל למיין למערכות, מחלקות, סדרות, משפחות, סוגים ומינים. ביחידת לימוד זו נתאר שתי קבוצות של צמחים: צמחים בעלי פרחים וצמחים חסרי פרחים.

במהלך מחזור החיים של הצמחים בעלי הפרחים, הפרחים מתפתחים לפירות ובתוך הפירות מתפתחים הזרעים. בישראל גדלים מינים רבים של צמחים בעלי פרחים, השייכים למשפחות שונות. לפניכם דוגמאות של צמחים משלוש משפחות נבחרות.

הפרחים של הצמחים השייכים למשפחת המורכבים הם זעירים ומקובצים בתפרחות הנראות לעיתים כפרח בודד.

(בספר תמונות)

- שן הארי

- ארטישוק

לפרחים של הצמחים ממשפחת הפרפרניים מבנה אופייני, כפי שאפשר לראות בתמונה. זרעי צמחים רבים ממשפחה זו משמשים למאכל, ביניהם: חומוס (חימצה), אפונה, שעועית, בוטנים, סויה ועדשים.

(בספר תמונות)

- אפונת הגינה

- אספסת

משפחת הדגניים כוללת מינים רבים שפרחיהם ירוקים ומסודרים בתפרחת בצורת שיבולת. גידולי המזון החשובים ביותר לאדם כלוליםבמשפחה זו, ביניהם: חיטה, אורז, שיבולת שועל, תירס וקנה-סוכר.

(בספר תמונות)

- חיטה

- אורז

*116*

הצמחים חסרי הפרחים כוללים את הטחבים, השרכים והמחטנאים. הטחבים הם צמחי יבשה זעירים ופשוטים, חסרי מערכות הובלה (מערכות הובלה - מערכות של צינורות המקשרים בין הסביבה החיצונית לבין כל תאי היצור הרב-תאי ובין התאים לבין עצמם.), הזקוקים לסביבה לחה על מנת להתקיים ולסביבה מימית על מנת להתרבות; השרכים הם צמחים גדולים יותר, בעלי חלוקה ברורה לשורשים, גבעולים ועלים, יש להם מערכות הובלה וחלקם שורדים גם בסביבות יבשות; המחטנאים הם מערכה של שיחים ועצים גדולים, שעליהם צרים ודמויי מחטים (כמו בעצי אורן) או דמויי קשקשים הצמודים לענף (כמו בעצי ברוש). מערכות ההובלה של המחטנאים מפותחות והזרעים שלהם מתפתחים בתוך אצטרובלים.

(בספר תמונות)

- אורן

- טחב

- שרך

ו. מה למדנו בפרק זה?

*116*

- מדענים ממיינים את היצורים החיים על פי תכונות משותפות.

- במדע הטקסונומיה מקבצים יצורים חיים לקבוצות ומכנים אותם בשמות.

- מטרת המיון היא ליצור סדר העשוי להצביע על סדר ההתפתחות של היצורים השונים.

- המיון הראשוני הוא לממלכות: ממלכת בעלי החיים, ממלכת הצמחים, ממלכת -פטריות, ממלכת הפרוטיסטה וממלכת החיידקים.

- את היצורים בכל ממלכה ממיינים שוב למערכות, מחלקות, סדרות, משפחות מינים.

- את בעלי החיים ממיינים לבעלי חוליות ולחסרי חוליות.

- את בעלי החוליות ממיינים למחלקות: יונקים, עופות, זוחלים, דו-חיים ודגים.

- את הצמחים אפשר למיין לצמחים בעלי פרחים ולצמחים חסרי פרחים.

*117*

שאלות סיכום

1. לאיזו ממלכה שייכים השמרים?

א. פרוטיסטה

ב. צמחים

ג. פטריות

ד. חיידקים

2. מה המשותף לכל היצורים השייכים לממלכת הצמחים?

3. הסבירו מדוע הטחבים יכולים לשרוד אך ורק בסביבה לחה.

4. איזה מבין ההיגדים הבאים אינו מאפיין בעלי חיים?

א. תאיהם בעלי גרעין.

ב. ניזונים ממזון הנמצא בסביבתם.

ג. מייצרים מזון בתהליך הפוטוסינתזה.

ד. יצורים רב-תאיים.

5. במה שונים היונקים מיתר בעלי החוליות?

6. א. האם צבים משתייכים למחלקת היונקים? נסחו טענה ונמקו אותה.

ב. האם דולפינים משתייכים למחלקת היונקים? נסחו טענה ונמקו אותה.

7. איזה מהמאפיינים הבאים אופייני לעופות בלבד?

א. נוצות

ב. כנפיים

ג. ריאות

ד. הטלת ביצים

8. לבעל חיים כלשהו יש קשקשים והוא משתמש בריאותיו לצורך חילוף גזים. לאיזו מחלקה הוא משתייך?

א. דגים

ב. זוחלים

ג. יונקים

ד. דו-חיים

9. בשדה נמצא שלד של בעל חיים קטן. איזה בעל חיים אינו יכול להיות בעל השלד?

א. קרפדה

ב. קרפיון

ג. סרטן

ד. לטאה

*118*

קבוצה 1, קבוצה 2

קופים, צדפות

כלבים, תמנונים

זבובים, דגים

*119*

שער 2: חוקרים מערכות הובלה

*119*

לנה ראב"ד

תום ביאליק

מיכל השכל-איטח

ענת ירדן

*120*

(עמוד ריק)

*121*

פרק 6: מערכות הובלה בעולם החי

*121*

*122*

היכרות עם מערכות הובלה בעולם החי

בשער זה נצא למסע היכרות בנפתולי מערכות ההובלה בעולם החי, נתמקד במערכות ההובלה בגוף האדם ובצמחים. נברר מה חשיבותן של מערכות אלו, כיצד הן בנויות ומתפקדות ומה קורה כאשר משהו משתבש. כמו כל מערכת, גם מערכות ההובלה ביצורים חיים בנויות מרכיבים שונים אשר פועלים יחד בהשפעה הדדית ובתיאום מופלא ביניהם. נברר תחילה מהי מערכת.

א. מהי מערכת?

*122*

משימה

מערכת היא אוסף מאורגן של רכיבים ותהליכים הקשורים אלו באלו. כל מערכת פועלת כמכלול ומקיימת תופעה מסוימת, הודות לקשר בין הרכיבים והתהליכים ולתיאום ביניהם. כדי להבין כיצד מערכת נתונה עובדת יש לזהות את הרכיבים והתהליכים המתקיימים בה ולהכיר את הקשרים בין אלה ואלה.

(בספר תמונה)

1. בצילום שלפניכם ובסרטון גל אנושי, המופיע באתר המלווה את הספר, מוצגת דוגמה למערכת שבה אוהדים יוצרים גל אנושי.

צפו בסרטון וענו על השאלות הבאות:

א. השלימו את המילים החסרות בקטע הבא (היעזרו במחסן המילים):

שם המערכת:. גל אנושי.

רכיבים הבונים את הגל האנושי: --.

תהליכים המתרחשים בגל האנושי: --.

קשר בין הרכיבים והתהליכים: כל אחד ואחת מהאוהדים -- ידיים. ומיד לאחר מכן -- ידיים. כאשר עושים את הפעולה הפשוטה בתיאום, נוצר --.

מחסן מילים: הרמת ידיים, הורדת ידיים, אוהדים, מרימים, משתתפים רבים, מורידים, גל אנושי, ידיים

מערכת - אוסף רכיבים ותהליכים הקשורים אלו באלו ופועלים בתיאום לקיום תופעה מסוימת.

רכיב - חלק משלם. פריט המהווה חלק מיחידה שלמה.

*123*

ב. אפשר לארגן את כל הרכיבים, התהליכים והקשר בין הרכיבים לתהליכים במערכת באמצעות התרשים שלפניכם. העתיקו את התרשים והשלימו את החסר.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט – היעזר במורה)

שם המערכת: גל אנושי

א. רכיבים: --

ב. תהליכים: --

קשר בין הרכיבים והתהליכים: כל אחד מהאוהדים מרים ידיים ולאחר מכן מוריד ידיים. כאשר משתתפים רבים עושים את הפעולה הפשוטה בתיאום, נוצר גל אנושי.

ג. לעיתים קרובות מאפייני מערכת שלמה שונים ממאפיינים של רכיבים בודדים במערכת. למשל, במערכת שלפנינו התנועות שכל אוהד או אוהדת מבצעים שונות מהתופעה הכוללת הנוצרת כתוצאה משיתוף הפעולה בין כל האוהדים. הסבירו טענה זו.

2. הציעו דוגמה למערכת מחיי היום-יום. העתיקו את התרשים והשלימו את החסר בהתאם למערכת שבחרתם.

שם המערכת: --

א. רכיבים --

ב. תהליכים --

קשר בין הרכיבים והתהליכים –

*124*

פעילות

מתכננים מערכת הובלה

אתם מהנדסים בשירות חברה דימיונית להנדסת יצורים חדשים. קיבלתם משימה: לתכנן מערכת הובלה של יצור פרי דמיונכם. מערכת הובלה היא זו המשנעת (מעבירה) חומרים, גופים, אנרגיה או מידע ממקום למקום. לצורך ביצוע המשימה ענו על הסעיפים הבאים:

1. לפני שאתם ניגשים לתכנון מערכת ההובלה תארו בקצרה את היצור הדמיוני. בתיאורכם התייחסו לסעיפים הבאים:

א. כיצד הוא נראה? הסבירו במילים והוסיפו ציור.

ב. באיזו סביבה הוא חי?

ג. תארו את אורח חייו (מה הוא עושה במהלך היום והלילה).

2. שלב מקדים לתכנון ובנייה של כל מערכת הוא הגדרת תפקיד המערכת. הגדירו את תפקיד המערכת לפי הסעיפים הבאים:

א. מדוע יש צורך במערכת ההובלה?

ב. אילו חומרים המערכת מובילה? הביאו בחשבון חומרים חיוניים ופסולת.

ג. מדוע החומרים החיוניים דרושים ליצור שתכננתם?

ד. מדוע חומרי הפסולת צריכים להיות מסולקים?

3. השלב הבא הוא תכנון המערכת: רכיבים, תהליכים והקשר ביניהם. לצורך התכנון היעזרו בסעיפים הבאים:

א. אילו רכיבים בונים את המערכת שלכם?

ב. אילו תהליכים מתרחשים במערכת?

ג. הקשר בין הרכיבים הבונים את המערכת ובין התהליכים המתרחשים במערכת.

4. העתיקו את התרשים שבעמוד 123 (סעיף 2) והשלימו אותו בהתאם למערכת ההובלה שתכננתם.

5. הציגו בפני הכיתה את היצור הדמיוני ואת מערכת ההובלה שתכננתם (התייחסו לסעיפים 3-1).

*125*

ב. מי זקוק למערכת הובלה?

*125*

משימה

התבוננו בתמונות הבאות, קראו את קטעי המידע וענו על השאלות.

(בספר תמונות)

- עצלן הוא יצור רב-תאי, אורכו מגיע לכ-60 סנטימטרים. נפוץ ביערות דרום אמריקה. העצלנים מבלים את מירב חייהם תלויים במהופך על עצים. כך הם ישנים, אוכלים, מזדווגים וממליטים. הם יורדים מהעץ רק על מנת לעבור לעץ אחר או לעשות את צרכיהם.

- סנדלית היא יצור חד-תאי, אורכו בין 50 ל-350 מיקרומטר. הסנדלית נפוצה במקווי מים מתוקים ובעיקר במים עומדים. ריסים דקיקים מכסים את התא ומסייעים לסנדלית לנוע.

- מולך קוצני (דרקון קוצני) הוא יצור רב-תאי, אורכו מגיע לכ-20 ס"מ. נפוץ במדבריות מרכז אוסטרליה. המולוך משנה את צבעו בהתאם לטמפרטורה שבה הוא נמצא, הוא הופך לחום בהיר בסביבה חמה ומתכהה ככל שהטמפרטורה יורדת.

- עץ סקוויה הוא יצור רב-תאי, גובהו יכול להגיע ל-115 מטרים (כגובה בניין בן 40 קומות) והיקפו ל-35 מטרים. עצי הסקוויה הם הגדולים ביותר בעולם. גילם יכול להגיע עד 2,200 שנה.

1. בתמונות מופיעים יצורים חיים שונים. רשמו לפחות שלושה חומרים הדרושים לקיום מאפייני החיים בתאי יצורים אלו.

2. הסנדלית היא יצור חד-תאי, כיצד לדעתכם קולטת הסנדלית את החומרים הנחוצים לקיומה?

3. כיצד לדעתכם מגיעים החומרים הדרושים לקיום שלושת היצורים הרב-תאיים שבתמונות לכל אחד מתאי גופם?

*126*

חשיבות מערכת ההובלה ביצורים רב-תאיים

קיום של כל יצור חי מותנה בקליטה של חומרים חיוניים מהסביבה החיצונית וסילוק חומרי פסולת אל הסביבה החיצונית. כל אחד מהתאים הבונים את היצור החי מקיים את כלל מאפייני החיים ועל כן זקוק לצורכי קיום בסיסיים כמו מים, מזון וחמצן. יצורים חד-תאיים קולטים את החומרים הנחוצים לקיומם דרך קרום התא, אשר בא במגע ישיר עם הסביבה החיצונית. חומרי הפסולת, שאינם נחוצים ועלולים להזיק לקיומם של יצורים אלה, מופרשים אל הסביבה החיצונית דרך קרום התא. בשונה מהיצורים החד-תאיים, ביצורים רב-תאיים קיימים תאים רבים שאינם באים במגע ישיר עם הסביבה החיצונית. על כן, תאים אלו אינם יכולים לקלוט את החומרים הנחוצים לקיומם היישר מהסביבה החיצונית ואינם יכולים להפריש חומרי פסולת היישר לסביבה זו. לשם קיום מאפייני החיים בתאים של יצורים רב-תאיים דרושה מערכת המתווכת בין הסביבה החיצונית לבין התאים. התפתחות מערכות הובלה ביצורים חיים, המקשרות בין הסביבה החיצונית לבין כל תאי היצור החי ובין התאים לבין עצמם, אפשרה את הופעת היצורים הרב-תאיים בטבע. תפקידן של מערכות ההובלה ביצורים רב-תאיים הוא להעביר חומרים חיוניים מהסביבה החיצונית אל תאי הגוף, לסלק חומרים שאינם נחוצים ומזיקים מהתאים לסביבה החיצונית ולהעביר חומרים שונים בין תאי היצור הרב-תאי. מערכות ההובלה משפיעות על מערכות אחרות ביצור החי.

לדוגמה: לצורך הפקת אנרגיה בתאי היצור החי דרוש חמצן. כיצד החמצן מגיע אל כל התאים ביצור רב תאי? בגוף האדם החמצן נכנס תחילה אל מערכת הנשימה ומשם הוא עובר אל מערכת ההובלה (מערכת הדם). באמצעות מערכת ההובלה החמצן מגיע אל כל התאים בגוף.

(בספר תמונות)

- כלבי ערבות (סוג של מכרסם)

- כבשה

- ביזון (סוג של בקר)

שאלה

מדוע יצורים רב-תאיים אינם יכולים להתקיים ללא מערכת הובלה?

יצור חד-תאי - יצור חי הבנוי מתא אחד בלבד, המקיים את כל מאפייני החיים; כמו חיידק, סנדלית ואמבה.

יצור רב-תאי - יצור חי הבנוי מתאים רבים שכל אחד מהם מקיים את כל מאפייני החיים, תוך שיתוף פעולה עם תאים אחרים; כמו פטריות, צמחים ובעלי חיים.

מערכת הובלה ביצור חי - מערכת המשנעת (מעבירה) חומרים מהסביבה החיצונית אל תאי היצור החי, בין התאים ומהתאים אל הסביבה החיצונית. מערכות ההובלה מתווכות בין מערכות שונות ביצורים חיים.

*127*

מעניין ומסקרן

גדול על קטנים

אמבה היא מן היצורים החד-תאיים הגדולים ביותר; אורכה של אמבה ממין Amoeba protedus נע בין 200 ל-700 מיקרומטר במהלך תנועתה. בדומה ליצורים חד-תאיים אחרים, האמבה ניזונה באמצעות קליטת החומרים הדרושים לקיומה דרך קרום התא והובלת החומרים באמצעות מערכות הובלה תוך-תאיות (מערכות המעבירות חומרים בין חלקי התא השונים). נוסף על כך, לאמבה מנגנון ייחודי של קליטת מזון מהסביבה החיצונית באמצעות בועיות מזון. בועיות המזון נוצרות כתוצאה מקיפול קרום התא פנימה. המזון אשר נכנס אל הבועית עובר תהליך עיכול. הבועיות נעות בתוך התא ובאות במגע עם כל חלקיו כך שהחומרים החיוניים מגיעים אל כל חלקי התא. שיירי מזון אשר לא התעכלו נפלטים אל הסביבה החיצונית באמצעות התחברות הבועית לקרום התא ופתיחתה כלפי חוץ.

(בספר תמונה)

אמבה ממין Amoeba protedus

צפייה בסרט

צפו בסרטון הזנה באמבה המופיע באתר המלווה את הספר והשלימו את המילים החסרות (היעזרו במחסן המילים):

האמבה היא יצור --. אמבה "בולעת" יצורים חד-תאיים קטנים ממנה באמצעות קיפול -- פנימה. הקיפול יוצר --, שבתוכה המזון עובר פירוק.

מחסן מילים: קרום התא, חד-תאי, בועית מזון

קטן על גדולים

הידרה היא יצור רב-תאי זעיר החי במקווי מים מתוקים. ההידרה בנויה ממספר מועט של תאים ואורכה מגיע למילימטרים ספורים בלבד. למרות היותה יצור רב-תאי, כל אחד מהתאים הבונים את גופה בא במגע ישיר עם המים אשר בסביבתה החיצונית. החומרים החיוניים לקיום תאים הבונים את גופה, וכן חומרי פסולת, עוברים פעפוע בין המים בסביבה החיצונית לנוזל התוך תאי.

(בספר תמונה)

הידרה ממין Hydra vulgaris

שאלה

האם לדעתכם ההידרה זקוקה למערכת הובלה? הסבירו את תשובתכם.

*128*

ג. גוף האדם כמערכת על

*128*

האדם הוא יצור רב-תאי הבנוי ממיליארדי תאים אשר יוצרים רקמות, איברים ומערכות (למידע נוסף על רמות הארגון בגוף האדם היכנסו לקישור הבא: ארגון בטבע). בין כל הרכיבים הבונים את גוף האדם מתקיים קשר ותיאום. אפשר אפוא להתייחס אל גוף האדם כאל "מערכת-על" הבנויה מכמה מערכות: מערכת הנשימה, מערכת העיכול, מערכת ההפרשה, מערכת העצבים, מערכת השלד והשרירים, מערכת הרבייה ומערכת ההובלה (מערכת הדם). תפקודו התקין של הגוף מתאפשר הודות לתפקוד תקין של כל אחת ממערכות אלה בנפרד וכן הודות לקשר בין המערכות השונות ולתיאום ביניהן. כך למשל, אספקת החומרים החיוניים (חמצן, חומרי מזון ומים) אל תאי הגוף וסילוק החומרים הלא נחוצים (פחמן דו-חמצני, חומרי פסולת ומים) מהתאים מתבצעים הודות לקשר שבין ארבע מערכות שונות: מערכת הנשימה, מערכת העיכול, מערכת ההפרשה ומערכת ההובלה (מערכת הדם).

משימה

חומרים חיוניים

הובלה מהסביבה החיצונית אל תאי גוף האדם

חומרי פסולת

הובלה מתאי גוף האדם אל הסביבה החיצונית

*129*

תרשים 1: החומרים הנקלטים בתאי הגוף והחומרים המופרשים מתאי הגוף.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט – היעזר במורה)

(בספר תמונה – רקמת תאים (החומרים הנקלטים ברקמת התאים משמשים לבניית מרכיבים חיוניים של התאים והפקת אנרגיה))

החומרים המופרשים לסביבה החיצונית: פחמן דו-חמצני, חומרי פסולת ומים.

החומרים הנקלטים מהסביבה החיצונית: חמצן, חומרי מזון ומים.

תרשים 2: הקשר בין מערכת ההובלה ובין מערכות הנשימה, העיכול וההפרשה.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

- מערכת ההפרשה – יציאה של חומרי פסולת ומים

- מערכת הנשימה – שחלוף פחמן דו-חמצני, חמצן

- מערכת העיכול – כניסה של חומרי מזון ומים

- מערכת ההובלה - מערכת מתווכת בין המערכות השונות. לתאי הגוף

- תאי הגוף – מקבלים ממערכת ההובלה חמצן וחומרי מזון ומים, ומעבירים אליה פחמן דו חמצני וחומרי פסולת ומים.

*130*

משימה

לפניכם תמונות של שלושה ספורטאים העוסקים בענפי ספורט שונים. במהלך אימונים ותחרויות מבצעים שלושת הספורטאים פעילות גופנית מאומצת. התבוננו בתמונות שלפניכם, צפו בסרטון מייקל פלפס מתאמן לקראת תחרות המופיע באתר המלווה את הספר וענו על השאלות המופיעות מתחת לתמונות.

(בספר תמונות - היעזר במורה)

1. בזמן מאמץ גופני מעורבות מערכות שונות בגוף האדם.

א. ציינו לפחות שלוש מערכות המעורבות במאמץ גופני.

ב. תארו את הקשר המתקיים בין שלוש המערכות שציינתם בסעיף א'.

ג. בחרו מערכת אחת ותארו אילו איברים מרכיבים מערכת זו? ציינו לפחות שלושה איברים.

ד. תארו את הקשר המתקיים בין שלושת האיברים שציינתם בסעיף ג'.

ה. השלימו את תרשים הזרימה הבא, בהתאם למערכת שבחרתם בסעיף ג'.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט – היעזר במורה)

מערכת -- בנויה מאיברים כמו --, הבנויה מרקמות כמו רקמת --, הבנויה מתאים כמו תאי --.

2. אחת המערכות המעורבות במאמץ גופני היא מערכת ההובלה (מערכת הדם).

א. העתיקו את "שמש האסוציאציות" ורשמו ליד החיצים כמה שיותר מושגים הקשורים לדעתכם למערכת ההובלה בגוף האדם. הוסיפו חיצים על פי הצורך.

ב. ציינו ליד כל מושג את רמת הארגון שלו: מערכת / איבר / רקמה / תא.

(בספר תרשים בצורת שמש אסוציאציות - היעזר במורה)

מערכת ההובלה בגוף האדם

*131*

ד. מה למדנו בפרק זה?

*131*

- מערכת היא אוסף של רכיבים ותהליכים. כל מערכת פועלת כמכלול ומקיימת תופעה מסוימת, הודות לקשר בין רכיביה ולתיאום ביניהם.

- מערכות ההובלה ביצורים הרב-תאיים מעבירות חומרים חיוניים מהסביבה החיצונית אל תאי הגוף, מסלקות חומרים שאינם נחוצים ומזיקים מהתאים לסביבה החיצונית ומעבירות חומרים שונים בין תאי היצור הרב-תאי.

- מערכת ההובלה בגוף האדם מתווכת בין המערכות השונות בגוף ובין המערכות לבין תאי הגוף. החומרים החיוניים לתפקוד תקין של תאי הגוף (חמצן, חומרי מזון ומים) מגיעים מהסביבה החיצונית דרך מערכת הנשימה ומערכת העיכול, וחומרים שאינם נחוצים (פחמן דו-חמצני, חומרי פסולת ומים) מסולקים דרך מערכת הנשימה ומערכת ההפרשה.

- במאמץ גופני מעורבות מערכות שונות, כמו למשל: מערכת השלד והשרירים, מערכת הנשימה, מערכת העצבים ומערכת ההובלה. כל אחת מהמערכות בנויה מרכיבים ברמות ארגון שונות (איברים, רקמות, תאים) הפועלים בתיאום.

- למדנו לזהות רכיבים ותהליכים במערכת.

שאלות סיכום

1. חזרו להגדרה של מערכת שבעמוד 122, הסבירו כיצד גוף האדם מתאים להגדרה זו.

2. העתיקו את הקטע הבא למחברת והשלימו את המילים החסרות:

חומרים שונים מובלים בזרם הדם אל --. החומרים החיוניים מנוצלים לבניית התאים ולקיום --.

למשל: החלבונים והשומנים במזון שאנו -- משמשים לבניית -- בתא (למשל -- והציטופלזמה). הגלוקוז במזון שאנו אוכלים והחמצן שאנו נושמים מנוצלים בתאים ל--.

מחסן מילים: רכיבים, תאי הגוף, הפקת אנרגיה, מאפייני החיים, אוכלים, קרום התא

3. סכמו במילים שלכם מהי חשיבותה של מערכת ההובלה בגוף האדם.

*132*

4. העתיקו את התשבץ שלפניכם, והשלימו אותו.

אנכי

1. מערכת זו מובילה חומרי פסולת מהגוף אל הסביבה החיצונית (2 מילים - 11 אותיות).

2. מערכת זו מובילה חמצן מהסביבה החיצונית אל גוף האדם (2 מילים - 11 אותיות).

5. מערכת זו מובילה חומרי מזון ומים מהסביבה החיצונית (2 מילים - 11 אותיות).

7. יצור הקולט את החומרים הנחוצים לקיומו דרך קרום התא (3 מילים - 9 אותיות).

9. חומרי מזון, חמצן ומים מובלים אליו לצורך הפקת אנרגיה ובניית מרכיביו (2 מילים - 4 אותיות).

אופקי

3. אוסף רכיבים ותהליכים הפועלים בתיאום ומקיימים תופעה מסוימת (5 אותיות).

4. מערכת זו מתווכת בין המערכות השונות בגוף ובין תאי הגוף (2 מילים - 11 אותיות).

6. אחד מחומרי הפסולת הנוצרים בתא החי ומובלים מהתאים לסביבה החיצונית (3 מילים - 11 אותיות).

8. תהליך המתרחש בתא חי ודורש חמצן (2 מילים - 10 אותיות).

*133*

פרק 7: מערכת ההובלה בגוף האדם

*133*

*134*

א. מה בין מערכת ההובלה לפעילות גופנית?

*134*

ניסוי

קצב פעילות הלב במנוחה ובזמן מאמץ גופני

בניסוי זה נבחן את השפעת המאמץ הגופני על קצב פעילות הלב (מספר פעימות הלב בדקה).

מהלך הניסוי:

חלק א' - מדידת דופק במנוחה

בחלק זה של הניסוי נבדוק את קצב פעילות הלב במנוחה.

דופק במנוחה

מצאו שתי נקודות נוספות בגוף שאפשר לחוש בהן דופק.

4. כאשר מודדים את קצב פעילות הלב, נהוג לחשב את הדופק לדקה, לכן יש להכפיל פי ארבעה כל תוצאה שקיבלתם בסעיף 3.

לדוגמה: דני מדד דופק של 20 פעימות ב-15 שניות. לצורך חישוב מספר פעימות הלב בדקה (60 שניות) דני הכפיל את מספר הפעימות שמדד פי ארבעה (20 כפול 4 שווה 80), כלומר קצב פעילות הלב של דני הוא 80 פעימות לדקה.

5. מדוע חשוב לחזור על המדידה שלוש פעמים?

6. מדוע מחשבים את ממוצע המדידות?

דופק - התכווצות והתרחבות קצבית של כלי דם הנובעת מפעילות הלב המזרים את הדם בכלי הדם. אפשר להרגיש את הדופק בכלי דם הנקראים עורקים, המצויים קרוב לעור.

*135*

חלק ב' - מדידת דופק לאחר מאמץ גופני

בחלק זה של הניסוי נבצע מאמץ גופני ונבדוק את השינוי שחל בקצב פעילות הלב מיד לאחר המאמץ ולאחר מנוחה.

הקפידו לציין את יחידות המדידה (למשל, 80 פעימות לדקה).

דופק לאחר מאמץ גופני

חלק ג' - ארגון התוצאות וניתוחן

2. התבוננו בתוצאות שקיבלתם וענו על הסעיפים הבאים:

א. האם יש הבדלים בקצב פעילות הלב בזמני המדידה השונים? הסבירו את תשובתכם.

ב. שערו מה משפיע על קצב פעילות הלב.

3. כאשר מדדתם את קצב פעילות הלב במנוחה, התבקשתם לחזור על מדידת הדופק שלוש פעמים (חישוב הממוצע חיזק את אמינות הממצאים), מדוע לדעתכם לא התבקשתם לבצע חזרות לאחר מאמץ? מה היה משפיע על תוצאות המדידה?

4. תצפיות נוספות: רשמו אילו שינויים גופניים נוספים הרגשתם או ראיתם בזמן המאמץ הגופני ולאחריו.

בניסוי זה בחנו את קצב פעילות הלב במנוחה וכן את השפעתו של מאמץ גופני על קצב פעילות הלב. מלבד העלייה בקצב פעילות הלב, במהלך פעילות גופנית מאומצת מתרחשים שינויים גופניים נוספים, כמו עלייה בקצב הנשימה, עלייה בטמפרטורת הגוף, הסמקה של העור והזעה. מערכת ההובלה בגוף האדם (מערכת הדם) מעורבת בכל אחת מהתופעות הללו. כדי להבין תופעות אלו ותופעות נוספות הקשורות למערכת ההובלה בגוף האדם, נצא למסע היכרות עם עולם שלם של רכיבים ותהליכים במערכת זו. נלמד על מבנה מערכת ההובלה ועל תפקודה כמכלול וכן על כל אחד מרכיבי המערכת.

*136*

מיומנויות למידה במדע וטכנולוגיה

ייצוג חזותי של מידע

- נסחו את כותרות העמודות והשורות כך שיהיה ברור לקוראים במה הנתונים עוסקים.

א. מה היתרון בייצוג תוצאות ניסוי באמצעות גרף?

ב. מדוע במקרה זה נכון לעשות שימוש בגרף עמודות ולא בגרף קווי?

3. לצורך בניית גרף עמודות התייחסו לסעיפים הבאים:

א. מהו הגורם המשפיע בניסוי זה (ציר x)? כתבו כותרת מתאימה.

ב. מהו הגורם המושפע בניסוי זה (ציר y)? כתבו כותרת מתאימה, כולל יחידות מדידה.

ד. כתבו כותרת לגרף שבניתם.

4. התבוננו בנתונים שבגרף, ושערו מדוע קיימים הבדלים בין התלמידים השונים.

מיומנויות למידה במדע וטכנולוגיה

שאילת שאלות

1. לאור התוצאות שהתקבלו בניסוי, נסחו שאלה העוסקת בקצב פעילות הלב.

כיצד מבחינים בין שאלת חקר מדעית ובין שאלה שאינה כזאת?

- שאלת חקר מדעית

שאלת חקר מדעית היא שאלה שאפשר לספק עליה תשובה באמצעות תכנון וביצוע חקר (איסוף מידע וניתוחו וכן הסקת מסקנות). שאלות חקר מסוג זה נשאלות בדרך-כלל מתוך התבוננות בתופעות שונות בטבע ורצון להבין כיצד הן מתרחשות או מהו המנגנון העומד מאחוריהן. על פי רוב, מתן תשובה לשאלת חקר אחת מובילה לשאלת חקר נוספת.

*137*

לדוגמה: השאלה "מה הוא דופק" אינה שאלת חקר מדעית, מאחר ש"דופק" הוא מושג המתאר את פעילות הלב ואפשר למצוא את התשובה במקורות מידע. כלומר, כדי לענות על השאלה אין צורך לבצע חקר. לעומת זאת, השאלה "מה ההשפעה של לחץ נפשי על הדופק?" היא שאלת חקר מדעית, שכן על מנת לתת עליה תשובה נדרש תכנון וביצוע חקר.

2. העתיקו את מגוון השאלות שלפניכם ורשמו לגבי כל אחת מהן אם מדובר בשאלת חקר מדעית או לא.

א. האם מתכת במצב צבירה נוזלי נמשכת למגנט?

ב. כיצד צבע הקרקעית משפיע על דגם הסוואה של תמנון?

ג. מה הקשר בין עישון למחלות לב?

ד. מדוע הים כחול?

ה. כיצד כושר גופני משפיע על קצב פעילות הלב במנוחה?

ו. מדוע השיער נראה כהה יותר כשמרטיבים אותו?

3. האם השאלה שהצעתם בסעיף 1 היא שאלת חקר מדעית? הסבירו את תשובתכם.

4. על איזו שאלת חקר מדעית עונה הניסוי המוצג בעמוד 134?

משימה

רשמו לפחות שלוש שאלות בנושא מערכת ההובלה בגוף האדם שתרצו לקבל עליהן מענה בהמשך הפרק.

*138*

ב. רקמת הדם

*138*

מהו הרכב הדם בגופו של אדם?

הדם זורם במערכת ההובלה באדם, מוביל חומרים חיוניים לתאי הגוף ומסלק חומרי פסולת מתאי הגוף. הדם מכיל נוזל הנקרא פלזמה (כ-55 אחוז מנפח הדם) ותאי דם (כ-45 אחוז מנפח הדם). נפחה של פלזמת הדם מושפע מכמות המים בגוף, שכן כ-90 אחוז מפלזמת הדם הם מים וכ-10 אחוז הנותרים הם מומסים שונים (מלחים, חלבונים, חומרי מזון וחומרי פסולת). ירידה בכמות המים גורמת לירידה בנפח הפלזמה והופכת את הדם לצמיג יותר.

(בספר תמונות)

מבחנה עם דגימת דם

שלושת רכיבי הדם המצויים בנוזל הפלזמה:

- תאי הדם האדומים מובילים חמצן בזרם הדם אל תאי הגוף. תאים אלו אינם מכילים אברונים, הם מכילים מולקולות רבות של חלבון המוגלובין ומים. ההמוגלובין מכיל ברזל אליו נקשר חמצן. קוטרם של תאי הדם האדומים הוא כ-8 מיקרומטר (אלפית המילימטר) ועוביים כ-2 מיקרומטר. הם נוצרים במח העצם ומשך חייהם כ-120 יום.

תאי הדם האדומים מהווים כ-45 אחוז מנפח הדם.

- תאי הדם הלבנים הם חלק ממערך ההגנה של הגוף מפני גורמי מחלות (למשל, חיידקים, וירוסים ורעלים) ושייכים למערכת החיסון. תאי דם לבנים מסוגלים לנוע נגד זרם הדם, לצאת מכלי הדם ולשנות את צורתם. תאים אלו נחלקים למספר קבוצות, השונות זו מזו במבנה, בגודל, במשך חייהם ובדרך פעולתם. למשל. תאי דם לבנים מסוג נויטרופילים בולעים ומסלקים חיידקים ופטריות. קוטרם נע בין 7 ל-20 מיקרומטר. הם נוצרים במח העצם ומהווים פחות מ-1 אחוז מנפח הדם.

כמות תאי הדם הלבנים בדם עולה בעת חדירת גורמי מחלה לגוף.

- טסיות (לוחיות) הדם, תפקודן המרכזי הוא בקרישת הדם. בזמן פציעה, טסיות הדם באות במגע עם האזור הפגוע, ובעקבות כך מתחילה שרשרת של תגובות שבסופה נוצרים סיבי חלבון. סיבים אלו יוצרים רשת. תאי דם אדומים ולבנים נתפסים ברשת ההולכת ומתעבה ונוצר מעין פקק האוטם את הפצע ומונע איבוד דם.

הטסיות הן חלקי תא, ללא גרעין. גודלן נע בין 0.5 ל-2.5 מיקרומטר. הן נוצרות במח העצם ומשך חייהן ימים בודדים.

הטסיות מהוות פחות מ-1 אחוז מנפח הדם.

פלזמת דם - נוזל דם המורכב ברובו ממים (כ-90 אחוזים) ומחומרים המומסים בהם (כ-10 אחוז): מלחים, חלבונים, חומרי מזון וחומרי פסולת.

המוגלובין - חלבון המצוי בתאי דם אדומים, מכיל 4 אטומי ברזל אשר קושרים מולקולות חמצן.

מח עצם - רקמה המצויה בחללים שבעצמות הגוף. במח העצם נוצרים כל תאי הדם. (הרחבה)

*139*

מיומנויות למידה במדע וטכנולוגיה

משימה

הדם מהווה כ-8 אחוזים ממסת גוף האדם (מסת הגוף בק"ג כפול 8 לחלק ל-100).

1. חשבו את כמות הדם בגופכם.

המסה שלי היא: -- ק"ג

כמות הדם בגופי: -- ק"ג

2. ציירו גרף עוגה המתאר את אחוז הדם מכלל המסה של גופכם.

*140*

מעניין ומסקרן

ספירת דם היא בדיקת דם פשוטה המאפשרת לקבל מידע כמותי על הרכב הדם. רופאי משפחה מפנים לבדיקה זו נשים בהיריון ולאחר לידה, מטופלים לפני ניתוח, במקרים של זיהום, כשיש חשד למחלות דם ועוד.

לצורך בדיקה זו נלקחת דגימת דם מהמטופלים ונעשה שימוש במכשיר הקרוי צנטריפוגה (סרכזת), להפרדת רכיבי הדם על פי צפיפות החומר (צפיפות חומר - מסת החומר ליחידת נפח (מסה לחלק לנפח שווה צפיפות).). ההפרדה נעשית באמצעות סיבוב מבחנות עם דגימת הדם במהירות גבוהה מאוד. חומרים בעלי צפיפות גבוהה יותר מצטברים בתחתית המבחנה וחומרים בעלי צפיפות נמוכה יותר מצטברים בחלקה העליון. שיטת הפרדה זו נקראת סרכוז.

(בספר תמונה)

צנטריפוגה רפואית

לפניכם צילום של שתי מבחנות, מצד ימין מבחנה עם דגימת דם ובצד שמאל מבחנה עם דגימת דם לאחר סרכוז בצנטריפוגה. העתיקו את המבחנה השמאלית למחברת וסמנו ליד החצים את שמות הרכיבים (בהתאם למידע בעמוד 138).

(בספר תמונה - היעזר במורה)

מבחנות עם דגימות דם לפני ואחרי הפרדה במכשיר צנטריפוגה

*141*

פעילות

דברים שרואים מכאן לא רואים משם - מבט נוסף על רקמת הדם

ציוד וחומרים: תכשיר מוכן עם דגימת דם, מיקרוסקופ אור.

מהלך הפעילות

1. התבוננו מבעד למיקרוסקופ אור בתכשיר של רקמת הדם. התחילו בהגדלה הקטנה ביותר ועברו להגדלה הבינונית. שימו לב, בתכשיר שלפניכם גרעין התא נצבע בצבע סגול-כחול.

2. בהגדלה הבינונית תוכלו להבחין בשני סוגי תאי דם: אדומים ולבנים. כיצד מבחינים בין שני סוגי התאים?

3. ציירו בעיפרון תא אחד מכל סוג, כפי שהוא נראה מבעד למיקרוסקופ האור בהגדלה הבינונית.

4. תנו לציורכם כותרת. רשמו את ההגדלה ליד הציור.

5. רשמו ליד חלקי התא שבציור (קרום, גרעין, ציטופלזמה) את שמותיהם.

מבנה תאי הדם האדומים ותפקודם

בשער "חוקרים חיים" למדנו כי כאשר מתבוננים בטיפת דם, לא מבחינים במיליוני תאי הדם האדומים המצויים בה (מיליליטר - מיליליטר - יחידת מידה לנפח נוזל. 1 מ"ל שווה אלפית ליטר - אחד של דם מכיל כ-5 מיליון תאי דם אדומים). למעשה, צבעה האדום של טיפת הדם הוא המרמז על נוכחות תאי הדם האדומים ברקמת הדם. הצבע האדום של תאי הדם האדומים מתקבל הודות למולקולות (אטומים ומולוקולות הם סוגים של חלקיקים שתלמדו עליהם בהמשך לימודיכם) רבות של חלבון המוגלובין המצוי בתאים אלו (ראו איור). בכל תא דם אדום מצויות כ-270 מיליון מולקולות המוגלובין והוא מהווה כ-30 אחוזים מהמסה של תא דם אדום. כל מולקולת המוגלובין מכילה ארבעה אטומי ברזל, שאליהם נקשרות ארבע מולקולות חמצן. להמוגלובין יכולת לקשור ולשחרר חמצן בסביבות שונות (חמצן נקשר להמוגלובין בריאות ומשתחרר בסמוך לתאי הגוף), וכך החמצן מובל מהריאות אל כל תאי הגוף. נוסף על החמצן, מולקולות ההמוגלובין קושרות פחמן דו-חמצני בשיעור נמוך, ובדרך זו חלק קטן מהפחמן הדו-חמצני מובל מתאי הגוף אל הריאות (מרבית הפחמן הדו- חמצני מומס בפלזמת הדם). כאשר מולקולות חמצן נקשרות אל אטומי הברזל שבהמוגלובין, הצבע של תא הדם האדום הופך להיות אדום בהיר יותר, לכן צבעו של דם עשיר בחמצן הוא אדום בהיר וצבעו של דם עני בחמצן הוא אדום כהה. תאי הדם האדומים הם התאים הקטנים ביותר בגוף האדם. קוטרם כ-8 מיקרומטר והם עוברים בכל כלי הדם בגוף. לתאי הדם האדומים מבנה גמיש המאפשר להם לעבור גם בכלי דם בעלי קוטר קטן מ-8 מיקרומטר.

(בספר תמונות)

טיפת דם על גבי זכוכית נושאת

תאי דם אדומים

מולקולת המוגלובין

*142*

פעילות

1. סדרו את הפריטים הבאים מהגדול לקטן: רקמת דם, מולקולת המוגלובין, תא דם אדום, אטום ברזל.

2. כמה מולקולות של חמצן יכול תא דם אדום אחד לשאת?

3. למדנו כי תאי הדם האדומים אינם מכילים אברונים. מה היתרון בכך מבחינת הובלת החמצן?

מעניין ומסקרן

חומרים מסוימים מצויים בגוף האדם בכמויות מזעריות. עובדה זו אינה מעידה על חשיבותם לתפקוד הגוף כמערכת. למשל, אחוז הברזל בגוף האדם הוא נמוך מאוד (כ-4 אלפיות האחוז ממשקל הגוף!), אולם מחסור בברזל עלול לפגוע באספקת החמצן לתאים. מצב זה נקרא אנמיה. אנשים הסובלים מאנמיה חשים חולשה מרובה ועייפות.

1. מדוע מחסור בברזל פוגע באספקת החמצן לתאים?

2. כיצד אפשר להסביר את העובדה שהסובלים מאנמיה חשים חולשה ועייפות?

3. על איזה טיפול הייתם ממליצים לחולי אנמיה?

(בספר ציור)

מולקולת המוגלובין

צפייה בסרט

צפו בסרטון קשירת החמצן אל תאי הדם האדומים, ותארו במילים שלכם כיצד החמצן נקשר אל תאי הדם האדומים.

*143*

משימה

על פסגת העולם

דמיינו שאתם יוצאים לטיול בהרי ההימלאיה. רכס הרי ההימלאיה נמצא במרכז אסיה, בין הודו לטיבט. ארבע- עשרה הפסגות היחידות בעולם הגבוהות מ-8,000 מטר מצויות כולן בהימלאיה, וביניהן ההר הגבוה בעולם בשם הר האוורסט (המתנשא לגובה 8,844 מטר). "הימלאיה" פירושה "משכן השלג" בשפת הסנקריט (שפה עתיקה של בני המקום).

(בספר תמונה)

רכס הרי ההימלאיה

מטיילים אשר שבים מפסגות ההרים מספרים כי בדרך לפסגה חשו קשיי נשימה, כאב ראש וקושי רב להזיז את השרירים (צפו בסרטון על פסגת העולם המופיע באתר המלווה את הספר. שימו לב לתנועות המטיילים ולנשימות הנשמעות ברקע).

אם תשאלו מקומי החי באזורים הגבוהים של רכס ההימלאיה, על התופעות שהמטיילים מתארים, הוא יסביר לכם כי כל ילד באזור יודע שמטיילים המגיעים לאזור ומיד מטפסים במעלה ההרים סובלים ממחלת גבהים. עוד הוא יספר כי ככל שעולים בגובה, האוויר נעשה דליל יותר וכמות החמצן יורדת, והדבר גורם לעיתים לתופעות כמו חולשה, קשיי נשימה וכאב ראש אשר לעיתים מאלצות את המטיילים לחזור על עקבותיהם.

מהי מחלת גבהים? מדוע הירידה בכמות החמצן גורמת לתופעות אלו?

מחלת גבהים היא מחלה שסובלים ממנה 25-70 אחוז מהמטפסים מהר מדי לגובה (גובה העולה על 3,000 מטר מעל פני הים). עקב ירידה בכמות החמצן באוויר (האופיינית לגבהים אלו) יורדת כמות החמצן הנכנסת לריאות בכל שאיפה. על כן, כמות החמצן אשר נקשר אל תאי הדם האדומים קטנה וכמות החמצן המגיע אל תאי הגוף יורדת. תסמיני המחלה הם: קשיי נשימה, עקב הירידה בכמות החמצן הנכנס אל מערכת הנשימה; חולשה וקשיים בתנועה, עקב ירידה בכמות החמצן המגיע אל תאי השריר; וכן תופעות גופניות נוספות, כמו כאב ראש הנגרם עקב ירידה בכמות החמצן המגיע אל תאי המוח.

*144*

משימה

1. העתיקו את תרשים הזרימה שלפניכם למחברת והשלימו אותו בהתאם למידע בסיפור המקרה:

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט – היעזר במורה)

ככל שעולים בגובה, האוויר הופך להיות --.

כתוצאה מכך כמות החמצן --.

כתוצאה מכך פחות חמצן נקשר אל --.

כתוצאה מכך פחות חמצן מגיע אל --.

כתוצאה מכך מטיילים בגבהים אלו מדווחים על: --, --, --.

2. הסבירו במילים שלכם מדוע מטיילים בהרים גבוהים חשים קושי להזיז את השרירים. בתשובתכם השתמשו במושגים הבאים: תאי דם אדומים, תאי שריר, מיטוכונדריה, חמצן, אנרגיה.

3. אנשים השוהים בהרים מספר ימים מסתגלים לכמות החמצן הנמוכה האופיינית לאזורים אלו. חפשו מידע באינטרנט ומצאו את התשובה לשאלה: מה הקשר בין תאי הדם האדומים להסתגלות לגבהים?

א. לצורך חיפוש המידע באינטרנט בחרו מילות חיפוש מתאימות (לעזרה נוספת הכנסו לקישורים: חיפוש מידע מושכל. חיפוש מידע באינטרנט המופיעים באתר המלווה את הספר.)

ב. עקבו אחר הסעיפים הבאים ובדקו אם המידע באתר נכון ואמין.

- האם מצוין שם הכותב? אם כן, רשמו שם זה.

- האם כותב המידע הוא איש מקצוע? אם כן, ציינו את מקצועו.

- האם ברור על אילו מקורות מידע הכותבים מסתמכים? אם כן, ציינו מקורות אלה.

- האם האתר שייך לארגון מוכר? אם כן, ציינו את שם הארגון.

ג. אם האתר נמצא אמין, רשמו את התשובה לשאלה במילים שלכם.

*145*

משימה

תאי הדם האדומים כמערכת

רכיבים במערכת ביולוגית עשויים להוות מערכת בפני עצמה. למשל, תא דם אדום הוא רכיב במערכת ההובלה בגוף האדם אבל אפשר להתייחס אליו גם כאל מערכת בפני עצמה. העתיקו את התרשים והשלימו אותו.

שם המערכת: תא דם אדום

רכיבים: --

תהליכים:

- קשירת חמצן

- הובלת חמצן

- שחרור חמצן

קשר בין הרכיבים והתהליכים: --

פעילות ברשת

מידע מסף על תאי הדם הלבנים ועל טסיות הדם תמצאו בקישור הבא: תאי הדם הלבנים וטסיות הדם.

משימה

במשימה שבעמוד 137 רשמתם שאלות בנושא מערכת ההובלה בגוף האדם. האם קיבלתם מענה על חלק מהשאלות בפרק זה?

הציעו לפחות שתי שאלות חדשות בעקבות המידע שלמדתם על הרכב הדם בגוף האדם.

*146*

שאלות

שאלות סיכום בנושא הרכב הדם בגוף האדם

1. סדרו את הפריטים הבאים מהגדול לקטן:

גוף האדם, רקמת דם, מולקולת המוגלובין. תא דם אדום, מערכת ההובלה, אטום ברזל.

2. נמקו את הטענה הבאה: המבנה של תאי הדם האדומים בגוף האדם מהווה יתרון בתפקודם במערכת ההובלה.

3. השלימו את המילה החסרה במשפט: חולה הגיע לרופאת המשפחה עם תוצאות בדיקת דם בידיו. הרופאה הביטה בבדיקה ואמרה כי הכמות הגדולה של תאי דם -- בדמו מצביעה על כך שלחולה יש זיהום חיידקי.

4. נפח הפלזמה מושפע מכמות המים בגוף: ירידה בכמות המים גורמת לירידה בנפח הפלזמה ומקשה על זרימת הדם. מדוע לדעתכם מצב זה עלול להיות מסוכן?

5. אם נדמה את פלזמת הדם למים בנהר ואת החמצן המובל לחבילות שיש להוביל אל היעד, למה נדמה את תאי הדם האדומים?

א. לסירות

ב. לגשרים

ג. לצמחי מים

ד. לדגים

6. לטסיות הדם תפקוד חשוב בתהליך הבא:

א. קרישת הדם

ב. הובלת חמצן

ג. הובלת מזון

ד. הגנה מפני חיידקים

7. לפניכם ארבעה מושגים הקשורים להרכב הדם בגוף האדם. העתיקו אותם ורשמו על הקווים משפטים המסבירים את הקשר בין כל זוג מושגים (משפט אחד על כל קו). הוסיפו חיצים המתארים את כיוון הקשר (ראו דוגמה).

מושגים: חמצן, תא דם אדום, פלזמה, פחמן דו חמצני.

דוגמה: חמצן נקשר למולקולות המוגלובין שבתא דם אדום.

תא דם אדום -- פלזמה

פלזמה -- פחמן דו חמצני

*147*

ג. כלי הדם

*147*

מסע בכלי הדם

על מנת להבין כיצד הדם זורם במערכת ההובלה באדם, מוביל חומרים חיוניים לתאים ומסלק מהם חומרי פסולת, נצא למסע דמיוני במערכת הדם ונבחן את מסלול זרימת הדם בתוך כלי הדם.

משימה

לפני שיוצאים למסע חשוב לעיין במפת האזור. התבוננו באיור וענו על השאלות.

(בספר איור - היעזר במורה)

1. באיזו משבצת במפה נמצא הלב?

2. היכן מצוי הדם?

3. לאילו איברים בגוף הדם מגיע?

כלי דם - צינורות שבהם זורם הדם במערכת ההובלה בבעלי חיים.

*148*

ברוכים הבאים למסע בנבכי מערכת הדם בגוף האדם

קוטר כלי הדם בגוף האדם נע בין 3 ס"מ למיקרומטרים בודדים (מיקרומטר - אלפית המילימטר). לצורך המסע נזדקק למצלמה זעירה אשר תבחן את כלי הדם מבפנים. מצלמה בקוטר מיקרומטרים בודדים לא קיימת במציאות, לכן המסע במערכת הדם בגוף האדם הוא דמיוני. המצלמה הדמיונית הזעירה יכולה להתקדם בזרם הדם, יחד עם תאי הדם האדומים, תאי הדם הלבנים והטסיות, ולתעד את המבנה של כלי הדם השונים במערכת ההובלה בגוף האדם ואת תפקודם. כלי הדם שנעבור בהם בנויים מצינורות המהווים נתיבי הובלה של דם מהלב אל כל תאי הגוף ובחזרה אל הלב. נקודת היציאה למסע היא כלי דם היוצא מהלב (אבי העורקים):

מאבי העורקים המצלמה יוצאת, עם זרם הדם, במהירות המגיעה ל-1 מטר / שנייה (3.6 קמ"ש). המצלמה נסחפת בזרם הדם ובתוך פחות משנייה מגיעה להתפצלות. שם היא מתקדמת אל כל כלי דם צרים יותר הנקראים עורקים. בשניות הבאות נראה באמצעות המצלמה התפצלויות רבות. כלי הדם נעשים צרים יותר ויותר. מהירות התנועה של המצלמה בזרם הדם יורדת ככל שאנו מתקדמים במסע. בהגיעה אל כלי הדם הקטנים, הנקראים נימים, נראה שאלה פרושים כרשת מסועפת בסמוך לתאי הגוף. המצלמה נדחסת בקושי רב ועוברת בזהירות, ועדשת המצלמה קולטת את תאי הדם האדומים, הגדולים ממנה, נדחסים ועוברים בנימים הודות למבנה הגמיש שלהם. בין תאי הדם האדומים לדפנות הנימים נוצר חיכוך המייעל את שחרור החמצן מתאי הדם האדומים.

המצלמה ממשיכה בתנועתה בזרם הדם ובתוך מן קצר מגיעה לצומת שבו מתחברים זה לזה כמה נימים ויוצרים כלי דם רחבים יותר, הנקראים ורידים. בהמשך המסע המצלמה עוברת לוורידים רחבים יותר ויותר. בסוף המסלול המצלמה מגיעה עם זרם הדם לווריד רחב בשם וריד חלול אשר מוביל אותה היישר אל הלב.

מעניין ומסקרן

פיתוח מצלמה בקוטר מיקרומטרים בודדים הוא רעיון עתידני וכרוך בהתגברות על אתגרים הנדסיים מורכבים. כיום, הודות לפיתוחים הנדסיים בתחום הביוטכנולוגיה, קיימות מצלמות בקוור 2 ס"מ. מצלמות אלו, הנקראות מצלמות אנדוסקופיות, הן למעשה גלולות מצלמה אשר נכנסות למערכת העיכול ומאפשרות לצלם אותה מבפנים. את המצלמה האנדוסקופית אפשר לבלוע, כמו גלולה, עם מעט מים. המצלמה הזעירה מתקדמת במורד מערכת העיכול ובמהלך התקדמותה מצלמת ומשדרת תמונות ממעמקי מערכת העיכול. הודות לפיתוח מצלמה זו נחסכות חלק מבדיקות האבחון הפולשניות.

שימו לב! בשל גודלה של המצלמה האנדוסקופית היא אינה יכולה להיכנס אל תוך כלי הדם, שכן רוב כלי הדם בעלי קוטר של מיקרומטרים בודדים.

(בספר תמונה)

כמוסה אנדוסקופית פרי פיתוח ישראלי

*149*

מיומנויות למידה במדע וטכנולוגיה

ייצוג מידע באופן חזותי

לפניכם שני איורים. מימין צילום של צומת כבישים ומשמאל ציור סכמטי. ציור סכמטי הוא שרטוט המתאר בקווים כלליים מערכת או תופעה. התבוננו בשני האיורים ועם על השאלות.

(בספר תמונות - היעזר במורה)

- צילום של צומת כבישים

- איור סכמטי של אותו צומת כבישים

1. מה היתרונות ומה החסרונות של ציור סכמטי? (רשמו לפחות שני יתרונות ושני חסרונות).

2. באילו מקרים נעדיף להשתמש בצילום ובאילו מקרים נבחר בציור סכמטי?

3. בביולוגיה עושים שימוש רב בציורים סכמטיים. באילו מקרים נעדיף להשתמש בציור סכמטי בביולוגיה? תנו שתי דוגמאות.

4. תארו באמצעות ציור סכמטי את מסלול הובלת הדם בגוף האדם, על סמך הידע שרכשתם עד כה.

מעניין ומסקרן

אילו היו מותחים ומחברים את כל כלי הדם במערכת ההובלה של אדם בוגר, אורכם היה מגיע ליותר מ-160,000 ק"מ (כאורכו של שביל המקיף את כדור הארץ שלוש פעמים!). כיצד ייתכן שבתוך גוף האדם מצויים צינורות הובלה באורך רב כל-כך?

*150*

מבנה כלי הדם ותפקודם

בסיפור המסע שבעמוד 148 המצלמה עוברת במחזור הגוף, בשלושה סוגים של כלי דם: עורקים, נימים וורידים. לפניכם תיאור קצר של כל אחד מכלי הדם במערכת הדם.

עורקים - מובילים את הדם היוצא מהלב לכיוון תאי הגוף. העורק הראשי, היוצא מהלב, נקרא אבי העורקים. אבי העורקים הוא כלי הדם הגדול והרחב ביותר בגוף האדם (קוטרו כשלושה סנטימטרים). עורק זה מתפצל לעורקים צרים יותר, ואלו מתפצלים לעורקיקים. העורקיקים מתפצלים ומסתעפים לרשת כלי הדם הזעירים ביותר, הנקראים נימים.

נימים - נימים הם כלי הדם הקטנים ביותר. קוטרם כעשרה מיקרומטרים. דרך דופנות הנימים יוצאים מהדם חומרים החיוניים לתפקוד התאים (חמצן, חומרי מזון ומים) ונכנסים מהתאים אל הדם חומרים לא נחוצים (פחמן דו-חמצני, חומרי פסולת ומים). תופעה זו של מעבר חומרים בין הדם לתאי הגוף מתרחשת בנימים בלבד. נימי הדם מתחברים אלו לאלו ויוצרים כלי דם רחבים יותר הנקראים ורידונים, אשר מתחברים אלו לאלו ויוצרים כלי דם רחבים יותר, הנקראים ורידים. הנימים מקשרים בין העורקים (בהם זורם הדם היוצא מהלב) לוורידים (בהם זורם הדם הנכנס ללב).

ורידים - מובילים את הדם מתאי הגוף אל הלב. שני הוורידים הראשיים, הנכנסים אל הלב, נקראים ורידים חלולים. אל הווריד החלול העליון מתנקז דם ורידי המגיע מחלקי הגוף המצויים מעל הלב (למשל, הראש והידיים), ואילו אל הווריד החלול התחתון מתנקז דם ורידי מחלקי הגוף המצויים מתחת ללב (למשל, חלל הבטן ורגליים).

לסיכום, הדם יוצא מהלב דרך העורקים, המתפצלים לעורקיקים, ואלה מתפצלים לנימים. בנימים חומרים חיוניים יוצאים מהדם אל תאי הגוף וחומרי פסולת מהתאים נכנסים אל הנימים. הנימים מתלכדים ויוצרים ורידונים, הוורידונים מתחברים לוורידים - ואלה מחזירים את הדם אל הלב.

משימה

1. לאחר קריאת קטע המידע התבוננו באיור הסכמטי שציירתם בפעילות שבעמוד 149 והוסיפו פרטים או תקנו אותו, לפי הצורך.

2. במה שונים כלי הדם בגופנו?

*151*

(בספר איור, היעזר במורה)

מבנה כלי הדם בגוף האדם

- עורק – מכיל דם הזורם מהלב. בנוי מרקמת שריר עבה, רקמת אנדותל, רקמת חיבור.

- וריד – מכיל דם הזורם אל הלב. בנוי מרקמת שריר דקה, מסתם, רקמת חיבור, רקמת אנדותל.

- נימים

- רקמת אנדותל (רקמת אנדותל - שכבת תאים המצויה בדופן הפנימית של כלי הדם (הרחבה)).

*152*

מעניין ומסקרן

סדרי גודל

קוטרו של אבי העורקים (כלי הדם הגדול ביותר במערכת ההובלה באדם) הוא כשלושה סנטימטרים. קוטר זה דומה לקוטרו של צינור גינה. התבוננו בסרגל שלפניכם; לאורך הסרגל כולו אפשר לסדר בשורה כשלושה עורקים.

קוטרם הממוצע של הנימים (כלי הדם הקטנים ביותר במערכת ההובלה באדם) הוא כעשרה מיקרומטרים. אי אפשר להבחין בנים בודד ללא מיקרוסקופ. התבוננו בסרגל שלפניכם; לאורך מילימטר אחד המסומן בסרגל אפשר לסדר בשורה כמאה נימים!

(בספר איור של סרגל - היעזר במורה)

לאורך 1 מ"מ אפשר לסדר בשורה כ-100 נימים

כיצד חומרים חיוניים מגיעים אל כל תאי הגוף?

הנימים הם כלי הדם הקטנים והרבים ביותר במערכת הדם. רשת צפופה של נימים פזורה בכל רקמות הגוף, מספקת חומרים חיוניים ומסלקת חומרי פסולת מהתאים הבונים את הרקמות. פיזור הנימים ברקמות הגוף, מבנה הנימים וממדיהם הזעירים מאפשרים הובלת דם סמוך לכל תאי הגוף. צפיפות רשת הנימים משתנה בין רקמות הגוף השונות בהתאם לרמת הפעילות של תאי הרקמה.

(בספר תמונה)

הדמיה ממוחשבת של רשת נימים

שאלה

באיזו רקמה נצפה למצוא רשת צפופה יותר של נימים, רקמת שריר או רקמת עצם? הסבירו מדוע.

*153*

מיומנויות למידה במדע וטכנולוגיה

מפענחים גרף

חומרי המזון מגיעים אל מערכת הדם לאחר שעברו תהליך פירוק במערכת העיכול. אחד מחומרי המזון המובלים במערכת הדם הוא גלוקוז (מולקולת סוכר).

1. התבוננו בגרף הבא וענו על השאלות.

(בספר גרף - היעזר במורה)

א. העתיקו את הגרף למחברת ורשמו ליד כל אחד מרכיבי הגרף את המספר המתאים:

(1) כותרת ציר x

(2) כותרת ציר y

(3) הערכים על צירה-x

(4) הערכים על ציר ה-ץ

ב. תנו כותרת לגרף.

ג. כתבו לפי הנתונים שבגרף, מהו ריכוז הגלוקוז בדם שלוש שעות לאחר הארוחה.

ד. כתבו לפי הנתונים שבגרף, מהו הערך הגבוה ביותר של הגלוקוז בדם.

ה. תארו במילים שלכם כיצד, לפי הנתונים שבגרף, משתנה ריכוז הגלוקוז בדם לאורך זמן.

1. העתיקו את הקטע הבא למחברת והשלימו את המילים החסרות.

מעבר חומרים בין הדם ל-- מתבצע בכלי דם מסוג -- בלבד. גלוקוז הוא דוגמה אחת לחומרים -- לתפקוד תאי הגוף.

ז. הסבירו מדוע ריכוז הגלוקוז בדם יורד לאחר שעה וחצי.

*154*

2. הגרף הבא מתאר שינוי בריכוז הגלוקוז לאחר ארוחה אצל אדם החולה בסוכרת.

(בספר גרף - היעזר במורה)

א. תארו את הגרף במילים שלכם.

ב. מה אפשר ללמוד על מחלת הסוכרת מהנתונים המופיעים בגרף?

3. האם אפשר לייצג את שתי העקומות (אחת המתארת את השינוי בריכוז גלוקוז בדם של אדם בריא, והשנייה של אדם חולה סוכרת) על גבי מערכת צירים אחת? אם כן, מה היתרון בכך? אם לא, מדוע אי אפשר לעשות זאת?

מעניין ומסקרן

אנשים מתוקים - מחלת הסוכרת

מחלת הסוכרת נובעת מפגיעה בקליטת גלוקוז (מולקולת סוכר) אל תאי הגוף. כתוצאה מפגיעה זו, רמת הסוכר בדם וכן בשתן של חולי הסוכרת גבוהה ביחס לאנשים בריאים. בלטינית מכונה המחלה Diabetes mellitus, משמע: "שתן מתוק". הסוכרת היא מחלה כרונית (ממושכת) ונכון להיום אין לה מרפא מלא. עיקר הטיפול במחלה טמון בשמירה על רמת סוכר מאוזנת בדם (ככל שרמת הסוכר בדם קרובה לערכים התקינים, כך מצבם של החולים משתפר). שילוב של טיפול תרופתי, תזונה נכונה ופעילות גופנית יכולים לספק לחולים איכות חיים טובה. הסוכרת מתגלה בכ-8-6 אחוזים מכלל האוכלוסייה. בשנים האחרונות חלה עלייה בשכיחות מקרי הסוכרת, והסיבות העיקריות לכך הן עלייה בתוחלת החיים, תזונה לקויה ואורח חיים לא פעיל.

(בספר תמונה)

בדיקת דם לבירור ריכוז הגלוקוז בדם

*155*

כיצד הדם "מטפס" מהרגליים אל הלב?

מאז ומתמיד ניסו חוקרי טבע וגוף האדם לתאר את מבנה מערכות ההובלה ביצורים חיים ולהבין את תפקודן. לפני כארבע מאות שנה, רופא אנגלי בשם וויליאם הארווי, פרסם ספר בשם "על תנועת הלב והדם", ובו תיאר ניסויים רבים שביצע וכן את מסקנותיו על מבנה מערכת ההובלה בגוף האדם ועל תפקודה. הארווי ביסס את ההבנה כי הדם זורם בכלי דם (ורידים ועורקים) במסלול סגור ומחזורי, וכי הלב משמש משאבה אשר דוחפת את הדם ומאפשרת את זרימתו המחזורית. נוסף על כך הצליח הארווי לתת מענה לשאלה שהעסיקה חוקרים רבים: כיצד הדם זורם מהרגליים אל הלב, נגד כוח המשיכה של כדור הארץ? והיה הראשון שתיאר את מנגנון פעולת מסתמי הוורידים.

(בספר תמונות – היעזר במורה)

מבנה מסתמי הוורידים ותפקודם

צפייה בסרט

צפו בסרטון תפקוד המסתמים בוורידים. המופיע באתר המלווה את הספר, ותארו במילים שלכם כיצד מסתמי הוורידים פועלים.

*156*

פעילות

זרימת הדם בוורידים

בפעילות זו נבחן את כיוון זרימת הדם בוורידים.

1. הרימו יד שמאל כלפי מעלה והורידו יד ימין כלפי מטה.

2. פתחו וסגרו את כף יד ימין במשך דקה.

3. לאחר דקה השוו את צבען של שתי כפות הידיים.

א. מה ראיתם?

ב. הציעו הסבר לתופעה.

4. מצאו וריד בולט בשורש כף יד ימין או בגב כף היד, והניחו אצבע אחת על הווריד הבולט.

5. הניחו אצבע שנייה צמודה לראשונה, והחליקו את האצבע השנייה על גבי הווריד בכיוון זרימת הדם (אל הלב).

א. התבוננו היטב בווריד ותארו מה קרה ברגע שהחלקתם עליו את האצבע?

ב. הציעו הסבר לתופעה.

6. הרימו את האצבע השנייה והתבוננו בווריד. שימו לב, הווריד אינו מתמלא! מדוע?

7. הרימו את האצבע הראשונה והתבוננו בווריד.

א. מה ראיתם?

ב. הציעו הסבר לתופעה.

8. מסתמי הוורידים שומרים על זרימה חד-כיוונית של הדם לכיוון הלב. הסבירו כיצד פעילות זו מדגימה את התופעה.

*157*

מסלול הדם במערכת ההובלה באדם

משימה

לפניכם איור סכמטי המתאר את מסלול הדם במערכת ההובלה באדם. התבוננו באיור וענו על השאלות.

(בספר איור - היעזר במורה)

באיור מתוארים שני מסלולי דם המחוברים זה לזה:

1. מחזור הריאות (המחזור הקטן):

במסלול זה, הדם יוצא מצידו הימני של הלב דרך עורק הריאה אל הריאות וחוזר מהריאות לצידו השמאלי של הלב דרך וריד הריאה. בנימי הריאות מתרחש תהליך פעפוע, שבו החמצן שבריאות עובר אל הדם ופחמן דו-חמצני שבדם עובר אל הריאות.

2. מחזור הגוף (המחזור הגדול):

במסלול זה הדם יוצא מצידו השמאלי של הלב דרך אבי העורקים אל עבר תאי הגוף וחוזר לצידו הימני של הלב דרך ורידים חלולים. בנימים המצויים בקרבת תאי הגוף מתרחש תהליך פעפוע, שבו החמצן שבדם עובר אל תאי הגוף ופחמן דו-חמצני שבתאי הגוף עובר אל הדם.

1. איזה איבר במערכת ההובלה מחבר בין שני מחזורי הדם?

2. האם יש חשיבות לכך ששני מחזורי הדם מחוברים ביניהם? הסבירו את תשובתכם.

3. השוו בין האיור הסכמטי שלפניכם לאיור שציירתם בפעילות שבעמוד 149. במה דומים ובמה שונים שני האיורים?

4. אם יש צורך, תקנו את האיור הסכמטי שציירתם או ציירו איור חדש.

א. סמנו באיור את העורקים היוצאים מהלב ואת הוורידים הנכנסים אליו.

ב. בחרו שני צבעים וסמנו באחד מהם את כלי הדם שעובר בהם דם עשיר בחמצן (דם עתיר חמצן) ובאחר את כלי הדם שעובר בהם דם עני בחמצן (דם דל חמצן).

*158*

משימה

מערכת הדם בגוף האדם היא מערכת סגורה ומחזורית

בפרק 4 נלמד על מסלול הובלת מים בצמחים. מסלול ההובלה בצמחים הוא מסלול קווי (מסלול קווי - מסלול ישר, בעל נקודת התחלה או פתח כניסה ונקודת סיום או פתח יציאה.): המים עוברים בצינורות ההובלה מהשורשים, כלפי מעלה, אל כל תאי הצמח. בשונה ממסלול ההובלה בצמחים, בגוף האדם הדם זורם במסלול מחזורי (מסלול מחזורי - מסלול מעגלי, חסר נקודת התחלה או פתח כניסה וחסר נקודת סיום או פתח יציאה. במסלול מעגלי נקודת ההתחלה היא גם נקודת הסיום.).

1. א. העתיקו את שני התרשימים והשלימו את המילים החסרות בעזרת מחסן המילים (אפשר להשתמש בכל מילה יותר מפעם אחת). החיצים בתרשימים מציגים את כיוון הזרימה במערכת ההובלה.

(בספר תרשימים - היעזר במורה)

מחסן מילים: לב, עלים, שורשים, תאי גוף, תאי צמח, ריאות

ב. רשמו כותרות מתאימות לתרשימים.

2. בגופכם כ-5.6 ליטר דם. כיצד ייתכן שהלב מזרים 7,600 ליטר דם בכל יממה?

מערכת ההובלה בגוף האדם היא מערכת סגורה, שכן במצב תקין, הדם זורם בתוך כלי הדם ואינו יוצא מהם. כמו כן, מערכת ההובלה בגוף האדם היא מערכת מחזורית, שכן מסלול זרימת הדם הוא רציף ומעגלי. בכל אחד משני מחזורי הדם (מחזור הריאות ומחזור הגוף) הדם נע במסלול קווי, והחיבור בין שני המסלולים בלב יוצר מסלול מחזורי. מאחר שמסלול הדם הוא מחזורי לא קיימות נקודות התחלה וסוף.

*159*

משימה

כלי הדם בגוף האדם כמערכת

אפשר להתייחס אל כלי הדם כאל סוג של מערכת.

1. העתיקו את התרשים הבא והשלימו אותו.

שם המערכת: כלי דם.

א. רכיבים: --

ב. תהליכים: --

קשר בין הרכיבים והתהליכים: --

2. בחרו באחד מהרכיבים שרשמתם בתרשים והסבירו את הקשר בין המבנה של הרכיב לבין תפקודו.

משימה

במשימה שבעמוד 137 כתבתם שאלות בנושא מערכת ההובלה בגוף האדם. האם קיבלתם מענה על חלק מהשאלות בפרק זה?

הציעו לפחות שתי שאלות חדשות בעקבות המידע שלמדתם על כלי הדם בגוף האדם.

*160*

שאלות

שאלות סיכום בנושא כלי הדם בגוף האדם

1. לפניכם שני תרשימי זרימה מסכמים.

א. העתיקו אותם למחברת והשלימו את המילים החסרות. היעזרו במחסני המילים (אפשר להשתמש באותה מילה פעמיים):

ב. תנו כותרת לכל אחד מהתרשימים.

תרשים 1:

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במנחה)

חומרים מהסביבה החיצונית (-- ו--) מובלים באמצעות כלי הדם אל --, המקיימים את כל מאפייני החיים ומפרישים -- ו--, המובלים באמצעות כלי הדם אל --.

מחסן מילים: הסביבה החיצונית, חומרי מזון ומים, חמצן, פחמן דו-חמצני, מים, תאי הגוף, חומרי פסולת ומים

*161*

תרשים 2

(בספר תרשים - היעזר במנחה)

מחסן מילים: עורקים, ורידים, עורקיקים, מחזור הגוף, ורידונים, מחזור הריאות, נימים

2. לפניכם זוגות של מושגים הקשורים לכלי דם בגוף האדם. העתיקו אותם ורשמו משפטים המתארים את הקשר בין כל זוג מושגים, כך שכל שני מושגים והקשר ביניהם יוצרים משפט אחד. הוסיפו חיצים המתארים את כיוון הקשר.

- לב, ריאות

- חמצן, תאי גוף

- חמצן, ריאות

- ורידים, עורקים

- מחזור הריאות, מחזור הגוף

*162*

ד. הלב

*162*

הלב - משאבה ללא הפסקה

הלב הוא איבר המצוי במרכז בית החזה ונוטה מעט שמאלה. הוא מוגן בעצמות בית החזה המקיפות אותו. הלב זהה במידותיו לאגרוף אחד אצל ילדים ולשני אגרופים אצל מבוגרים.

משימה

בתמונה שלפניכם מופיע צילום רנטגן (צילום רנטגן - צילום המתבצע באמצעות קרינה (אלקטרומגנטית) בעלת כושר חדירה גבוה. קרני הרנטגן חודרות דרך רקמות רכות אך נבלעות ברקמות צפופות. כך נוצר שיקוף ברור של עצמים צפופים. כמו עצמות ורקמת שריר) של בית החזה.

1. מצאו את הלב בצילום (הלב מורכב מרקמת שריר צפופה).

2. נסו לזהות פרטים נוספים בצילום (צלעות, חוליות, סרעפת).

(בספר צילום)

צילום רנטגן של בית החזה

מעניין ומסקרן

הלב הוא המשאבה היעילה ביותר בעולם. הוא פועל ללא הפסקה במשך כל ימי חיינו בקצב של כשבעים פעימות בדקה ומזרים כ-7,600 ליטר דם ביממה. זה שנים רבות חוקרים בתחום הנדסה ביו-רפואית (הנדסה ביו-רפואית - תחום בהנדסה העוסק בפתרון בעיות בנושאים הקשורים לביולוגיה ולרפואה, תוך שימוש בידע הנדסי ומדעי, וכל זאת לתועלת האדם. תחום זה משלב בין תחומי דעת רבים, ובהם ביולוגיה, רפואה, פיזיקה. כימיה, מתמטיקה, מדעי המחשב ועוד) מנסים לספק מענה טכנולוגי מתאים שישמש לב מלאכותי, המניע את הדם במחזורי מערכת ההובלה ומסוגל לעבוד ללא הפוגה עשרות רבות של שנים בקצב ובעוצמה הדומים לאלו של לב אדם. עד היום לא הצליחו לייצר משאבה יעילה כמו הלב האמיתי.

*163*

אספקת דם לשריר הלב

הלב הוא איבר הבנוי מרקמת שריר. פעילות שריר הלב מתאפשרת הודות לכלי דם העוטפים את הלב ומובילים דם המזין את תאי שריר הלב ומרחיק מהם פסולת. שימו לב, הדם המצוי בתוך חללי הלב אינו מזין את שרירי הלב.

שאלות

1. באיור הבא מוצגות רמות ארגון בגוף האדם. העתיקו את התרשים והשלימו את החסר בעזרת דוגמאות הקשורות ללב באדם.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במנחה)

גוף האדם בנוי ממערכות כגון: --

המערכות הכוללות איברים כגון: לב

האיברים המורכבים מרקמות כגון: --

הרקמות הבנויות מתאים כגון: --

התאים המכילים אברונים כגון: --

2. התבוננו באיור שלפניכם וכתבו אילו סוגים של כלי דם (עורקים / נימים / ורידים) עוטפים את הלב. הסבירו את תשובתכם.

כלי דם כליליים - כלי דם העוטפים ומקיפים (מכתרים) את הלב. מקור השם כליליים הוא מהמילה כליל, שפירושה כתר. כלי דם אלו מובילים דם ומזינים את תאי שריר הלב. (הרחבה)

(בספר איור)

לב אדם עם כלי דם כליליים

*164*

מהו התקף לב?

התקף לב (אוטם שריר הלב) הוא מצב של פגיעה באספקת דם לאזורים החיוניים לתפקוד הלב. כתוצאה משיבוש באספקת הדם, חלק מתאי שריר הלב מתים ופעילות הלב נפגמת. פגיעה בעורקים הכליליים חלה בדרך כלל כתוצאה מהתפתחות של טרשת עורקים. טרשת עורקים היא היצרות הדרגתית של עורקים הפוגעת בזרימה תקינה של הדם. היצרות העורקים נובעת מהצטברות משקעים (המכילים שומן ותאי דם לבנים) בדופן העורקים. טרשת עורקים מתחילה להתפתח עוד בילדות ומחמירה כתוצאה מאורח חיים לא בריא. הטרשת עלולה להתפתח בעורקים שונים בגוף האדם ולפגוע בתאים המוזנים מהם, למשל: תאים במוח, בכליות ובלב. התקף לב נובע מהתפתחות טרשת עורקים קשה וחסימה של אחד העורקים הכליליים המזינים את תאי שריר הלב.

(בספר איורים - היעזר במורה)

- עורק בריא

- הצטברות משקעים והיצרות של העורק

- חסימה מלאה של העורק וטרשת עורקים קשה

שאלות

התבוננו באיורים שלפניכם. באיור הימני מופיע לב עם עורקים כליליים תקינים

ובאיור השמאלי מופיע לב עם טרשת עורקים באחד מכלי הדם הכליליים.

(בספר איורים - היעזר במורה)

1. כיצד משפיעה חסימת כלי דם זה על התאים באזור המסומן בכחול?

2. מדוע חסימה של עורק כלילי מסוכנת יותר מחסימה של עורק בזרוע?

התקף לב - מוות של תאים ברקמת שריר הלב כתוצאה מטרשת עורקים קשה באחד העורקים הכליליים המזינים תאים אלו.

טרשת עורקים - היצרות הדרגתית של עורקים הפוגעת בזרימת דם תקינה.

*165*

מה מרגיש אדם החווה התקף לב?

התסמינים האופייניים להתקף לב הם: כאב בחזה (תחושת לחץ או כיווץ בחזה, כאב זה יכול להתפשט ליד שמאל, לצוואר, לכתפיים, ללסת התחתונה ולכיוון הבטן), קוצר נשימה, בחילה, זיעה קרה, סחרחורת וחולשה. אצל אדם הלוקה בהתקף לב לא מופיעים בהכרח כל התסמינים. בכל מקרה של חשד להתקף לב יש להזעיק בדחיפות אמבולנס. ככל שהטיפול ניתן בסמוך להתקף הלב, כך גדל הסיכוי לטיפול יעיל.

צפייה בסרט

צפו בסרטון צנתור עורק כלילי, המופיע באתר המלווה את הספר, ותארו במילים שלכם את התהליך שמבצע הקרדיולוג (רופא לב).

רפואה מונעת - שמירה על בריאות הלב וכלי הדם

שאלות

1. כיום ידוע כי עישון, השמנה, היעדר פעילות גופנית ומתח נפשי הם גורמי סיכון המובילים להתפתחות טרשת עורקים. לפניכם תמונות המציגות התנהגויות שעוזרות לעיכוב התפתחות טרשת העורקים, התבוננו בתמונות וערכו רשימה של התנהגויות מומלצות למניעת המחלה.

(בספר איורים - היעזר במורה)

2. הגיל הממוצע להתרחשות התקף לב הוא 60. אם כך, מדוע לדעתכם חשוב לאמץ התנהגויות לשמירה על בריאות הלב וכלי הדם כבר בגיל צעיר?

*166*

מיומנויות למידה במדע וטכנולוגיה

זה עתה התמניתם לתפקיד "אחראי יחסי ציבור בנושא בריאות" מטעם בית הספר. במסגרת התפקיד עליכם להביא למודעותם של תלמידי בית הספר את נושא בריאות הלב וכלי הדם. הכינו כרזה שבעזרתה תשכנעו את תלמידי בית הספר בחשיבות אימוץ התנהגויות לשמירה על בריאות הלב וכלי הדם. כדי להפיק את הכרזה המשכנעת ביותר עליכם להיעזר בהוראות הבאות:

א. חיפוש מידע באינטרנט

- בחרו מילות חיפוש מתאימות. למידע בנושא היכנסו לקישור: חיפוש מידע באינטרנט המופיע באתר המלווה את הספר.

- ודאו כי המידע באתר נכון ואמין (בדקו האם מופיע שם הכותב, מקצועו, מקורות המידע שעליהם הוא מסתמך ושם הארגון שאליו שייך האתר).

ב. תכנון הכרזה

- גבשו לעצמכם את מטרות הכרזה ואת המסר שלה.

- נסחו כותרת קצרה וקולעת לכרזה.

- גבשו נושאים מרכזיים שבהם תתמקדו (רשמו בנקודות מה צפוי להופיע בכל נושא).

- נסחו את קטעי הטקסט ניסוח קצר, ממוקד וענייני. רשמו טיעונים מבוססים ומשכנעים.

- הכינו סקיצה ראשונית של הכרזה (כדי לקבל תמונה מלאה בנוגע למבנה הכללי של הכרזה).

ג. הכנת הכרזה

- בחרו את צבע הרקע של הכרזה (בולט אך נעים לעין).

- עצבו את כותרת הכרזה כך שתהיה ברורה ומושכת.

- רשמו את שמותיכם מתחת לכותרת.

- בחרו צבעים לכותרות ולכותרות המשנה. כך שימשכו את העין וידגישו את המילים החשובות.

- אפשר להציג את קטעי הטקסט על רקע בהיר מרקע הכרזה, וזאת כדי להבליט את המלל ולהקל על הקריאה.

- הקפידו לא להעמיס בכרזה מידע רב מדי.

- הקפידו שהכיתוב והאיורים יהיו בגודל הנראה היטב גם ממרחק של שני מטרים.

ראו קישור: דוגמאות לכרזות מוכנות המופיע באתר המלווה את הספר.

*167*

מבנה הלב ותפקודו

הלב הוא איבר הבנוי מרקמת שריר עבה. שריר הלב מתכווץ ומתרפה ללא הרף ומשנה את נפח החללים שבלב. לב האדם בנוי משני מדורים - ימין ושמאל - שמפרידה ביניהם מחיצה שרירית. הודות לחלוקה זו, הלב פועל כמשאבה כפולה: משאבה אחת (מדור שמאל) מתכווצת ודוחפת את הדם (דם עשיר בחמצן ועני בפחמן דו-חמצני) אל אבי העורקים לכיוון מחזור הדם הגדול (מחזור הגוף); ומשאבה שנייה (מדור ימין) מתכווצת ודוחסת את הדם (דם עני בחמצן ועשיר בפחמן דו-חמצני) אל עורק הריאה לכיוון מחזור הדם הקטן (מחזור הריאות). שתי המשאבות פועלות במקביל ובתיאום ומניעות את הדם במערכת ההובלה. כל אחד ממדורי הלב מחולק לשני חללים: החללים העליונים (קטנים יותר) מכונים עליות והחללים התחתונים (גדולים יותר) מכונים חדרים.

משימה

השלימו את המילים החסרות בקטע הבא (היעזרו במחסן מילים):

הלב מחולק ל--. כל מדור מחולק ל-- ול--. החלק הימני של הלב מזרים דם -- אל הריאות, דרך --. החלק השמאלי של הלב מזרים דם -- אל כל -- דרך מחזור הגוף.

מחסן מילים: עשיר בחמצן, מחזור הריאות, עני בחמצן, עלייה, תאי הגוף, חדר, שני מדורים

מיומנויות למידה במדע וטכנולוגיה

על חיתוכים וחתכים

1. במקצועות המדע והטכנולוגיה אנו נעזרים תכופות באיורים המציגים חתכי אורך ורוחב של אובייקטים שונים. לפניכם שני צילומים של חתכים בפירות (חתך אורך בתפוח וחתך רוחב בתפוז). התבוננו בצילומים וענו על השאלות.

(בספר ציורים)

חתך רוחב בתפוז, חתך אורך בתפוח

א. מה אפשר ללמוד מהצילומים על כל אחד מהפירות?

ב. ציירו כיצד ייראו חתך רוחב בתפוח וחתך אורך בתפוז.

*168*

2. התבוננו באיור הלב שלפניכם וענו על השאלות.

(בספר איור - היעזר במורה)

א. ציינו את סוג החתך שבאיור (חתך אורך / חתך רוחב).

ב. מה אפשר ללמוד על הלב מחתך זה?

ג. זהו את חלקי הלב (עלייה ימינית, עלייה שמאלית, חדר ימיני, חדר שמאלי, מחיצה, עורק הריאה, אבי העורקים, מסתם). היעזרו במידע שבעמוד 167 (למעלה).

ד. העתיקו את האיור למחברת ורשמו ליד כל מספר את שם החלק בלב.

ה. באיור מופיעים חיצים המציגים את כיוון זרימת הדם. כתבו מה צבע החיצים המסמנים דם עשיר בחמצן ומה צבע החצים המסמנים דם עני בחמצן.

שימו לב!

- נהוג להציג חתך של הלב כתמונת ראי (תמונת ראי - שכפול או העתקה של עצם מסוים באופן מדויק אך במהופך), כך שצד שמאל של הלב מופיע בצד ימין של האיור (דמיינו כי אתם מתבוננים בלב של אדם העומד מולכם).

- הלב באיור נוטה מעט, זאת מאחר שבגוף האדם הלב מצוי בנטייה דומה.

*169*

משימה

"לב חדש מהקופסה"

קראו את הקטע הבא וענו על השאלות.

השתלת לב מלאכותי התבצעה לראשונה בשנת 1982 על ידי ד"ר קולף. המושתל הצליח לשרוד 112 יום. השתלה זו היוותה פריצת דרך משמעותית, ומאז חלו שיפורים רבים אשר הגבירו את יעילות העבודה של הלב המלאכותי ואפשרו אורך חיים ממושך יותר למושתלים. על פי רוב, לב מלאכותי מעניק לחולה תחליף זמני לפעילות הלב עד לביצוע השתלת לב (למשל במקרים שבהם יש צורך להמתין עד למציאת תורם מתאים). פעמים רבות התקף לב פוגע רק בחלקים מסוימים של הלב, והלב המלאכותי נועד להחליף את החלק הפגוע - ולא את הלב כולו. לדוגמה, פגיעה בחדר שמאל של הלב תוביל לכך שישתילו לב מלאכותי המספק תמיכה לצד השמאלי של הלב, ובצד ימין יישאר הלב המקורי. כאשר התקף הלב פוגע בשני החדרים, יש להשתיל לב מלאכותי שיחליף את פעילות שני חדרי הלב. בשנת 2006 הושתל לב מלאכותי קבוע בבן אדם לראשונה בישראל, וב- 2010 הושתל לב מלאכותי חדשני השוקל 140 גרם בלבד. הלב הזעיר שואב את הדם ומזרים אותו במערכת ההובלה בסיוע מגנטים חזקים המותקנים בו. את האנרגיה ללב המלאכותי מספקות סוללות קטנות המורכבות על תיק צד קטן שאיתו יכול החולה לנוע בנקל.

1. מדוע הלב המלאכותי זקוק לסוללות?

2. מה היתרון של לב מלאכותי קטן?

3. לפניכם מכתבה של רוני. קראו את המכתב וענו על שאלותיה.

סבתא שלי עברה ניתוח לב, השתילו לה לב מלאכותי.

איך פועל לב מלאכותי? האם אפשר לחיות ולעשות כל פעילות עם לב מלאכותי?

רוני

*170*

מעניין ומסקרן

דג הזברה ותיקון לבבות שבורים

במערכות ההובלה של כל היצורים החיים בעלי מערכת דם סגורה התפתחו שרירים הפועלים כמשאבה המניעה את הדם בצינורות ההובלה באופן מחזורי. שרירים אלו מהווים את הלב. ליבם של רוב היונקים דומה מאוד ללב האדם. מכל בעלי החוליות, לדגים לב בעל המבנה הפשוט ביותר. בניגוד למערכת ההובלה שלנו, לדגים מערכת הובלה הבנויה ממחזור דם אחד. ליבם של הדגים בנוי משני חללים בלבד: עלייה וחדר, המופרדים במחיצה. מהעלייה שבלב הדגים זורם דם עני בחמצן אל החדר ומשם אל אבי העורקים לכיוון הזימים (זימים - איברי הנשימה של דגים). בזימים הדם מועשר בחמצן וממשיך לזרום אל תאי הגוף של הדג וחזרה אל הלב.

בשנת 2002 גילתה קבוצת מחקר מבית הספר לרפואה באוניברסיטת הרווארד, שבמקרה של פגיעה ברקמת שריר הלב בדגי הזברה, הרקמה הפגועה עוברת שיקום בתוך זמן קצר. החוקרים בחנו תהליך זה בעכברי מעבדה וגילו חלבון שפעילותו נמוכה ביותר בעוברי עכברים בשלב שבו ליבם עדיין גדל; וגבוהה ביותר כשצמיחת תאי שריר הלב מואטת או נעצרת. הדבר מרמז על כך שחלבון זה הוא האחראי לעצירת חלוקת התאים בשריר הלב. בעקבות המחקר עולה שאלה חדשה: האם תרופה הפוגעת בפעילות החלבון תוכל לסייע בשיקום רקמת שריר הלב ביונקים שסבלו מהתקף לב? זאת במטרה למצוא דרך לזרז החלמה של השריר החשוב ביותר בגוף.

(בספר איור)

איור סכמטי של מערכת ההובלה בדגים

*171*

מה אפשר ללמוד מעובי דופנות הלב?

משימה

בתמונה שלפניכם איור של חתך אורך בלב אדם. שימו לב לשוני בעוביין של דופנות חללי הלב (עליות וחדרים). התבוננו באיור וענו על השאלות.

1. באילו חללים בלב רקמת שריר עבה יותר - עליות או חדרים?

2. מדוע לדעתכם שונה עובי רקמת השריר של העליות מזה של החדרים?

הלב בנוי מרקמת שריר. התכווצות שריר הלב יוצרת לחץ המזרים את הדם בין חללי הלב (מהעליות לחדרים) ומהחדרים לעורקים היוצאים מהלב. הפעילות המתואמת של כיווץ שריר הלב, תחילה דופנות העליות ולאחר מכן דופנות החדרים, בשילוב פעילותם של המסתמים החד-כיווניים (המצויים בין העליות לחדרים ובין החדרים לעורקים היוצאים מהם) - מאפשרת את הזרמת הדם מהלב אל מחזורי הדם (מחזור הריאות ומחזור הגוף). עוצמת ההתכווצות של שריר הלב תלויה בעובייה של רקמת השריר. ככל שרקמת השריר עבה יותר, השריר יכול להתכווץ בעוצמה גדולה יותר.

עובי רקמת השריר של כל אחד מחלקי הלב מותאם לתפקודו. כך, רקמת השריר העבה של החדרים מותאמת לכיווץ בעוצמה גדולה. דחיסה של הדם בחדרים והזרמתו אל מחזורי הדם (מחזור הגוף ומחזור הריאות). רקמת השריר הדקה של העליות מותאמת לכיווץ בעוצמה נמוכה יותר, דחיסה של הדם בעליות והזרמתו אל החדרים. לחדר שמאל רקמת שריר עבה ביחס לחדר ימין, מאחר שמחדר שמאל הדם מוזרם אל מחזור הגוף (המחזור הגדול) ואילו מחדר ימין הדם מוזרם אל מחזור הריאות (המחזור הקטן).

(בספר איור - היעזר במורה)

חתך אורך בלב

מהי חשיבות המחיצה בלב?

המום המולד הנפוץ ביותר במבנה הלב הוא פגם בשלמות המחיצה בין חדרי הלב (2-3 לידות מתוך 1,000 לידות). בשבוע השביעי להיריון נוצר אצל עובר אדם קרום המשמש מחיצה, וזו מפרידה בין שני מדורי הלב (הימני והשמאלי). במצב תקין תינוק נולד עם מחיצה המפרידה באופן מוחלט בין מדורי הלב. פגם בשלמות המחיצה גורם לדם העשיר בחמצן לזרום מחדר שמאל לחדר ימין ולהתערבב בדם עני בחמצן שבחדר ימין.

(בספר איור)

פגם בשלמות המחיצה בלב אדם

*172*

שאלות

1. כיצד פגם בשלמות המחיצה יכול להשפיע על הרכב הדם בחדרי הלב?

2. מדוע פגם בשלמות המחיצה יכול לגרום לדם לזרום מחדר שמאל לחדר ימין ולא להפך? התייחסו ללחצים השונים בשני החדרים.

מהי חשיבות המסתמים שבלב?

בלב האדם ארבעה מסתמים - זוג מסתמים בין העליות לבין החדרים וזוג נוסף בין החדרים לבין העורקים הראשיים (אבי העורקים ועורק הריאה). המסתמים בלב בנויים כעלעלים עבים הנפתחים ונסגרים לסירוגין בכיוון אחד בלבד, וכך שומרים על כיוון זרימת הדם מהעליות לחדרים ומהחדרים לעורקים.

הקולות הנשמעים בעת פעילות הלב ("דפיקות לב") מתקבלים כתוצאה מסגירת המסתמים. הקול החלש יותר מתקבל כתוצאה מסגירת המסתמים בין העליות לחדרים והקול החזק יותר מתקבל כתוצאה מסגירת המסתמים בין החדרים לעורקים.

שאלות

1. התבוננו באיור שלפניכם וענו על השאלות.

(בספר איור - היעזר במורה)

חתר רוחב בלב אדם

- מסתמים בין העליות לחדרים

- מסתמים בין חדרים לעורקים

א. באיור מופיע חתך רוחב בלב אדם. ציינו מאיזו זווית ראייה (מהצד / מלמעלה / מלמטה) צויר הלב.

ב. בחתך שלפניכם אפשר לזהות את ארבעת המסתמים שבלב. האם בכל חתך אורך בלב אפשר להבחין במסתמים? הסבירו את תשובתכם.

2. ארבעת המסתמים שבלב תורמים לפעילות הלב כמשאבה יעילה. מה לדעתכם היה קורה לזרם הדם בלב אילולא היו בו מסתמים?

*173*

כיצד הלב מזרים את הדם ומניע אותו במערכת ההובלה?

צפייה בסרט

צפו בסרטון פעימות הלב. המופיע באתר המלווה את הספר, ורשמו לפחות חמישה תהליכים המתרחשים בלב.

משימה

מחזור אחד של כיווץ והרפיה של הלב נקרא פעימת לב. לפניכם איור המתאר מחזור אחד של פעימת לב. באיור מופיעים ארבעה שלבים (4-1). התאימו בין המשפטים הבאים, המתארים תהליכים המתרחשים בלב, ובין המספרים המופיעים באיור:

א. הרפיית שרירי הלב: הדם מהוורידים ממלא את העליות.

ב. הדם ממלא את חדרי הלב.

ג. התכווצות העליות: הדם זורם מהעליות לחדרים.

ד. התכווצות החדרים: הדם זורם מהחדרים לעורקים.

(בספר איור - היעזר במורה)

מחזור פעילות הלב בגוף האדם

פעימת לב - כיווץ והרפיה של הלב. מחזור אחד של כיווץ והרפיה הוא פעימת לב אחת.

*174*

משימה

הלב כמערכת

1. אפשר להתייחס אל הלב כאל מערכת. העתיקו את התרשים והשלימו אותו.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

שם המערכת: --

רכיבים: --

תהליכים: --

קשר בין הרכיבים והתהליכים: --

2. בחרו רכיב אחד מבין הרכיבים הבונים את הלב והסבירו את הקשר בין המבנה של הרכיב לבין תפקודו.

לדוגמה:

רכיב: חדר שמאל

קשר בין מבנה חדר שמאל לתפקודו במערכת: חדר שמאל של הלב בגוף האדם בנוי מרקמת שריר. התכווצות השריר יוצרת לחץ המזרים את הדם מהחדר אל אבי העורקים לכיוון מחזור הגוף. רקמת השריר העבה של חדר שמאל מותאמת לכיווץ בעוצמה גדולה והזרמתו של הדם אל מחזור הדם הגדול (מחזור הגוף).

פעילות ברשת

פעילות לארגון ידע - מדרג הרכיבים בלב.

*175*

שאלות

הקשר בין פעילות הלב ומאמץ גופני

בפתיחת הפרק ערכנו ניסוי שבו מדדנו את קצב פעילות הלב במנוחה ולאחר מאמץ גופני. תוצאות הניסוי הצביעו על קשר בין קצב פעילות הלב ובין מאמץ גופני. כעת, לאחר שהכרתם את מבנה הלב ותפקודו, ענו על השאלות הבאות:

1. מדוע קצב פעילות הלב עולה בזמן מאמץ גופני? בתשובתכם השתמשו במושגים: חמצן, אנרגיה, תאי שריר, אספקת דם.

2. לאחר מאמץ גופני קל יותר לחוש את הדופק. הסבירו כיצד תופעה זו יכולה להעיד על עוצמת התכווצות שרירי הלב.

מעניין ומסקרן

הידעתם? ככל שבעל החיים קטן יותר, כך ליבו פועם בקצב מהיר יותר. גם באותו המין, קצב פעילות הלב של פרט צעיר גבוה יותר ביחס לפרט הבוגר. כמו כן, נמצא כי קיים יחס הפוך בין קצב פעילות הלב ובין תוחלת החיים הממוצעת של בעל החיים (ככל שקצב פעילות הלב גבוה יותר, כך תוחלת החיים קצרה יותר).

בתמונות שלפניכם יצורים חיים שונים. התאימו בין התמונה לקצב פעילות הלב במנוחה של היצור החי המופיע בה.

(בספר תמונות - היעזר במורה)

קצב פעילות הלב במנוחה: כ-70 פעימות בדקה; כ-100 פעימות בדקה; כ-9 פעימות בדקה; כ-500 פעימות בדקה: כ-25 פעימות בדקה.

*176*

משימה

1. במשימה שבעמוד 137 רשמתם שאלות בנושא מערכת ההובלה בגוף האדם. האם קיבלתם מענה על חלק מהשאלות בפרק זה?

2. הציעו לפחות שתי שאלות חדשות בעקבות המידע שלמדתם על הלב בגוף האדם.

שאלות

שאלות סיכום בנושא הלב בגוף האדם

1. לפניכם תרשים סכמטי של לב אדם.

א. רשמו את שמות חלקי הלב בהתאם למספרים שבאיור.

ב. סדרו את שמות חלקי הלב לפי הסדר שבו הדם זורם בהם.

(בספר איור - היעזר במורה)

2. העתיקו את התרשים והשלימו את החסר.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

בזמן מאמץ גופני דרושה אנרגיה רבה לפעילות --. במצב זה, תאי השריר צורכים -- בשיעור גבוה יותר. כתוצאה מכך מוגבר – הלב.

3. לפניכם חמישה מושגים הקשורים ללב בגוף האדם.

(בספר איור, היעזר במורה)

מחיצה - חדר ימין

חדר שמאל

דם עשיר בחמצן - דם עני בחמצן

א. העתיקו את המושגים למחברת.

ב. באיור שני קווים המקשרים בין זוגות מושגים. הוסיפו לפחות שלושה קווים נוספים המקשרים בין המושגים (אפשר להוסיף לכל מושג יותר מקו אחד).

ג. רשמו על כל קו משפט מקשר (המסביר את הקשר בין כל זוג מושגים כך ששני המושגים והקשר ביניהם יוצרים משפט). הוסיפו חיצים המתארים את כיוון הקשר (ראו דוגמה בעמוד 146).

*177*

מיומנויות למידה במדע וטכנולוגיה

בניית מפת מושגים

מפת מושגים היא סוג של תרשים המציג קשרים בין מושגים ויכול לשמש כלי לארגון הידע שלנו בנושא מסוים. אפשר לבנות מפות מושגים בכל נושא.

לפניכם דוגמה למפת מושגים בנושא "המשפחה של טלי".

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט – היעזר במורה)

עמית הוא אח של טלי.

עמית הוא בן של דניאל ורותי. טלי היא בת של דניאל ורותי.

טלי הולכת לגן חובה. עמית לומד בבית ספר.

שימו לב, על הקווים רשומים משפטים המסבירים את הקשר בין כל זוג מושגים. החיצים מתארים את כיוון הקשר (כיוון קריאת המשפט).

לצורך ארגון הידע בנושא הלב בגוף האדם נבנה מפת מושגים הכוללת את הרכיבים והתהליכים המתקיימים במערכת ונציג את הקשרים הקיימים בין הרכיבים והתהליכים השונים במערכת. בעמוד 176 התנסיתם בבנייה של מפות מושגים מצומצמות.

הוראות לבניית מפת מושגים בנושא הלב בגוף האדם

א. ציירו במחברת 8 מעגלים (לצורך המשימה מומלץ לפנות עמוד שלם במחברת).

ב. נסו להיזכר בכל המושגים הקשורים ללב ורשמו בכל אחד מהמעגלים מושג אחד.

ג. על מנת לתאר את הקשר בין המושגים השונים הוסיפו חיצים המחברים בין המושגים ורשמו מעל כל אחד מהחיצים משפט מקשר, כך שכל שני מושגים והקשר ביניהם יוצרים משפט (בדומה לשאלה 7 בעמוד 146).

הוסיפו חיצים מקשרים רבים ככל האפשר.

*178*

ה. מה למדנו בפרק זה?

*178*

- הדם הוא נוזל המכיל פלזמה, תאי דם אדומים, תאי דם לבנים וטסיות דם.

- תאי הדם האדומים נושאים חמצן אל כל תאי הגוף. תאי הדם הלבנים הם חלק ממערך ההגנה של הגוף. טסיות דם מעורבות בתהליך קרישת הדם.

- תאי הדם האדומים מכילים מולקולות רבות של החלבון המוגלובין, שאליו נקשר חמצן.

- קיימת התאמה בין מבנה תאי הדם האדומים (צורה, גודל, גמישות והחומרים שמהם התאים בנויים) ובין תפקודם במערכת ההובלה (נשיאת חמצן).

- כלי הדם הם צינורות המשמשים נתיב להובלת דם אל כל תאי הגוף.

- המבנה הייחודי של כל אחד מכלי הדם (עורקים, נימים, ורידים) מאפשר הובלה יעילה של חומרים חיוניים (חמצן, חומרי מזון ומים) הדרושים לקיום תאי הגוף וכן סילוק החומרים הלא נחוצים (פחמן דו-חמצני, חומרי פסולת ומים) שאינם דרושים לתאים ואף עלולים להזיק להם.

- מעבר חומרים בין הדם לתאי הגוף מתרחש בנימים בלבד.

- מערכת הדם היא מערכת סגורה ומחזורית.

- התקף לב (אוטם שריר הלב) הוא מצב של פגיעה באספקת דם דרך העורקים הכליליים לאזורים החיוניים לתפקוד הלב.

- טרשת עורקים היא מחלה הנובעת מהיצרות הדרגתית של עורקים, ופוגעת בזרימה תקינה של הדם.

- גורמי סיכון מובילים להתפתחות טרשת עורקים הם: עישון, השמנה, היעדר פעילות גופנית ומתח נפשי.

- הלב מחולק לשני מדורים (ימין ושמאל) המופרדים במחיצה. בכל מדור יש חדר ועלייה.

- בין העליות לחדרים ובין החדרים לעורקים מצויים מסתמים השומרים על זרימה חד-כיוונית של הדם.

- מבנה הלב מאפשר פעילות יעילה של הלב כמשאבה השואבת ודוחפת את הדם במערכת סגורה ומחזורית, וזאת בהפרדה מלאה בין דם עשיר בחמצן (המגיע אל הלב מהמחזור המערכתי) ודם עני בחמצן (המגיע אל הלב מהמחזור הריאתי).

- עובי רקמת השריר של כל אחד מחלקי הלב מותאם לתפקודו.

- בזמן מאמץ גופני עולה שיעור החמצן והגלוקוז הדרושים לתאי השריר, וזאת לשם אספקה מוגברת של אנרגיה הדרושה לפעילות תאי השריר. לכן בזמן מאמץ גופני קצב פעימות הלב עולה.

- למדנו לזהות קשרים בין רכיבים ותהליכים במערכת.

- למדנו לארגן את הרכיבים והתהליכים במארג של קשרים באמצעות מפת מושגים.

*179*

שאלות סיכום

1. לפניכם רשימת תהליכים המתרחשים במערכת ההובלה באדם: הובלת חמצן, הובלת חומרי מזון, הובלת פחמן דו-חמצני, הובלת חומרי פסולת, הגנה על הגוף מפני גורמי מחלה, קרישת דם.

א. העתיקו את רשימת התהליכים למחברת ורשמו ליד כל תהליך אילו רכיבים מעורבים בו.

ב. רשמו שני תהליכים נוספים המתרחשים במערכת ההובלה בגוף האדם, וציינו אילו רכיבים מעורבים בהם.

2. חזרו להגדרה של מערכת בעמוד 122.

א. הסבירו כיצד מערכת ההובלה בגוף האדם מתאימה להגדרה של מערכת.

ב. העתיקו את התרשים הבא והשלימו אותו. רשמו לפחות עשרה רכיבים הקשורים למערכת ההובלה באדם ולפחות שישה תהליכים המתקיימים במערכת זו.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט – היעזר במורה)

שם המערכת - מערכת ההובלה בגוף האדם.

רכיבים: --

תהליכים: --

קשר בין הרכיבים והתהליכים: --

3. לצורך ארגון הידע בנושא מערכת ההובלה בגוף האדם צרו מפת מושגים (ראו הסבר מפורט בעמוד 177) הכוללת את הרכיבים והתהליכים המתקיימים במערכת (התייחסו להרכב הדם, כלי הדם והלב).

פעילות ברשת

פעילות לארגון ידע - מפת מושגים, הערכה עצמית של ידע.

משחק כרטיסיות - מיון מושגים בנושא מערכת ההובלה בגוף האדם.

*180*

(עמוד ריק)

*181*

פרק 8: מאזן המים והחום בגוף

*181*

*182*

שמירה על סביבה פנימית יציבה

כאשר מגדלים תאים חיים במעבדה, במנותק מהגוף, למטרות מחקר, מספקים להם החוקרים את כל התנאים הדרושים לקיומם (מים, חומרי הזנה, חמצן וטמפרטורה קבועה). יצורים חיים בנויים מתאים ועל-כן זקוקים לצורכי הקיום הבסיסיים. הסביבה שבה הם מצויים מספקת להם את כל צורכי הקיום, אך תנאי הסביבה משתנים תדיר: טמפרטורה עולה ויורדת, זמינות המים והמזון משתנה ללא הרף. אם כך, כיצד נשמרים תנאים מתאימים ויציבים הדרושים לתפקוד התאים הבונים את היצורים החיים? ביצורים חיים מתקיימים תהליכים שבאמצעותם נשמרת סביבה פנימית יציבה. לדוגמה, אם תמדדו את טמפרטורת גופכם, תגלו שהיא עומדת סביב 37 מעלות צלזיוס ביום חם וביום קר גם יחד. שמירה על טמפרטורה בטווח צר של כשתי מעלות בין 36.5 ל-38.5 מעלות צלזיוס חיונית לתפקודם התקין של התאים בגוף האדם. סטייה של שתי מעלות לכל כיוון (עליית טמפרטורת הגוף מעל 38.5 מעלות צלזיוס או ירידה מתחת ל-36.5 מעלות צלזיוס) עלולה לפגום בתפקוד התאים ומכאן לפגוע בתפקוד גוף האדם כמערכת.

בפרק זה נלמד על המנגנונים השומרים על מאזן המים והחום ביצורים חיים, למרות השינויים המתרחשים בסביבה.

א. מאזן מים ביצורים חיים

*182*

בשער "חוקרים חיים", למדנו כי המים נחוצים לכל תהליכי החיים. למים תכונות ייחודיות אשר הופכות אותם לחיוניים בעבור כל היצורים החיים. המים הם נוזל בעל יכולת זרימה, תכונה המאפשרת להם לשמש מוביל של חומרים שונים במערכות ההובלה ביצורים חיים. המים משמשים מימס עיקרי בגופם של יצורים חיים (חומרים חיוניים כמו חלבונים, סוכרים ומלחים מומסים במים), תכונת המים כמימס חיונית לקיום התהליכים הכימיים בתוך התאים ובמרקם החוץ תאי. כמו כן, המים תורמים לשמירה על הצורה והמבנה הפנימי של תאי היצורים החיים. תכונה נוספת של המים היא חום סגולי (חום סגולי - תכונה של חומר, המתייחסת לכמות האנרגיה התרמית שיש להשקיע על מנת להעלות את הטמפרטורה של החומר) גבוה, כלומר היכולת לקלוט אנרגיה תרמית רבה מבלי שהטמפרטורה תעלה באופן משמעותי. תכונה זו חשובה כיוון שבתאי היצורים החיים נוצרת אנרגיה תרמית רבה כחלק מתהליך הפקת אנרגיה.

שאלה

מהם ארבעת התפקידים המרכזיים של המים בגופם של יצורים חיים?

*183*

תכולת מים ביצורים חיים

המים מהווים חלק גדול ממסתם של היצורים החיים על פני כדור הארץ. תכולת המים ביצורים החיים נשמרת יציבה בדרך כלל הודות למנגנוני ויסות ובקרה המתקיימים בגופם. במצב תקין, כמות המים הנקלטת מהסביבה החיצונית שווה לזו הנפלטת לסביבה החיצונית. ההפרש בין כמות המים הנקלטת לזו הנפלטת נקרא מאזן מים.

מרבית המים בגופם של היצורים החיים מצויים בתוך התאים. באדם, כשני שלישים מכמות המים מצויים בציטופלזמה (הנוזל התוך תאי), היתר מצויים במרקם החוץ תאי. אחוז המים שונה בתאי הגוף השונים, כך למשל בתאי העצם בגוף האדם 20 אחוז הם מים, ובתאי המוח 85 אחוז הם מים.

לפניכם מספר דוגמאות לתכולת המים הממוצעת ביצורים חיים שונים. הנתונים מוצגים באמצעות גרף מסוג "גרף עוגה" המתאר את אחוז המים מכלל המסה.

אדם - 70 אחוז מים, 30 אחוז חומרים אחרים

גזר - 89 אחוז מים, 11 אחוז חומרים אחרים

חיידק E.coli - 74 אחוז מים, 26 אחוז חומרים אחרים

שמר - 60 אחוז מים, 40 אחוז חומרים אחרים

סנדלית - 98 אחוז מים, 2 אחוז חומרים אחרים

מאזן מים - ההפרש בין כמות המים הנקלטת בגוף לכמות המים הנפלטת מהגוף.

מאזן מים תקין - כמות המים הנקלטת בגוף שווה לזו הנפלטת מהגוף.

*184*

משימה

1. רשמו כותרות חסרות לעמודות.

קליטת מים ביצורים חיים

שאלות

קיימות כמה דרכים שבהן מים נכנסים מהסביבה החיצונית לגופם של בעלי החיים.

1. רשמו לפחות שתי דרכים שאתם מכירים לקליטת מים בגופם של יצורים חיים.

2. המים מהווים כ-70 אחוזים ממשקלו של גוף האדם. מה היא לדעתכם הדרך העיקרית שבה מים נקלטים בגוף האדם?

*185*

מעניין ומסקרן

צפרדעים ודו-חיים אחרים יכולים לקלוט מים דרך עורם. המים בסביבתם חודרים דרך קרום תאי העור בתהליך פעפוע. בבעלי חיים אלו קליטת המים דרך העור יעילה ביותר ולכן הם כמעט אינם זקוקים לשתייה.

בהיעדר מקור זמין לשתייה, גמל ובעלי חיים מדבריים אחרים החיים באזורים צחיחים, עושים שימוש במים המתקבלים כתוצר לוואי של תהליכים תאיים. בדבשת הגמל מצויה רקמת שומן, ובתאי השומן מוגברים התהליכים התאיים הגורמים לפליטת מים כתוצר לוואי - וכך נוצרת כמות גדולה של מים המשמשת את הגמל.

שאלות

לפניכם גרף עוגה המתאר את הדרכים לקליטת מים בגוף האדם. התבוננו בגרף וענו על השאלות.

1. תנו כותרת לגרף.

2. סדרו את הדרכים לקליטת מים באדם בסדר עולה, מהדרך שבה נקלטים הכי מעט מים ועד הדרך שבה נקלטים רוב המים.

3. כיצד היה נראה גרף המתאר את הדרכים לקליטת מים בצפרדע?

4. כיצד היה נראה גרף המתאר את הדרכים לקליטת מים בגמל?

(בספר תרשים עוגה, היעזר במורה)

מזון - 49 אחוז

תהליכים תאיים - 11 אחוז

שתייה - 40 אחוז

*186*

פליטת מים ביצורים חיים

משימה

היעזרו בתמונות הבאות וכתבו מה הן ארבע הדרכים לפליטת מים בגוף האדם.

(בספר תמונות - היעזר במורה)

פעילות

פליטת מים בנשימה

ציוד וחומרים: זכוכית קרה

מהלך הפעילות

1. נשפו אוויר על זכוכית קרה.

2. במה אתם מבחינים? הסבירו את התופעה.

כאשר אנו שואפים אוויר לריאות, האוויר מלוחלח (מוספים לו מים) באמצעות מים המצויים בדופנות דרכי הנשימה. כאשר אנו נושפים אוויר מהריאות, יוצאים עימו המים כאדים. מקור המים שהצטברו על הזכוכית בפעילות הוא אדי מים אשר נפלטו בנשיפה והתעבו על גבי הזכוכית הקרה. רק חלק קטן מהמים נפלטים דרך מערכת הנשימה, בנשיפה. רוב המים נפלטים מהגוף דרך מערכת ההפרשה, בשתן. מעט מים נפלטים דרך מערכת העיכול, בצואה. הזעה ופעפוע של מים דרך תאי העור הם מנגנון נוסף לפליטת מים מהגוף.

משימה

בעלי חיים שיש להם מעט בלוטות זיעה על פני הגוף פולטים מים בתהליך הלחתה (הגברת קצב הנשימה ואידוי מים מהלשון).

א. חפשו באינטרנט סרטון שבו אפשר להבחין בתופעה זו (השתמשו במילת מפתח "Panting", הלחתה באנגלית).

ב. תנו דוגמה לשני בעלי חיים המבצעים הלחתה.

*187*

שמירה על מאזן מים תקין

מאזן מים תקין הוא מצב שבו כמות המים היוצאת מהגוף שווה לזו הנכנסת אליו. לצורך קיום תהליכי החיים בתאי הגוף דרושה סביבה פנימית ובה כמות מים מתאימה. כמות נמוכה מדי יכולה לגרום להתייבשות התא ואילו כמות גדולה מדי יכולה לגרום להתפוצצות התא. בגוף קיימים מנגנונים לשמירה על מאזן מים תקין. כאשר כמות המים כגוף יורדת, המוח מקבל מתאי חישה (דוגמה לתאי חישה בגוף היא תאי חישה המצויים בכלי הדם ורגישים לשינויים בלחץ שהדם מפעיל על דופן כלי הדם) הפזורים בגוף אותות המעידים על כך שכמות המים בגוף נמוכה. המוח מעביר אותות המפעילים מנגנוני תיקון, ואלה מסייעים לגוף לחזור למאזן מים תקין. אותות אלו גורמים לנו לחוש צמא (תחושה המעודדת שתיית מים) וכך גורמים להגדלת כמות המים הנקלטת. נוסף על כך, אותות אלו גורמים להפחתת כמות המים המופרשת בשתן וכך מופחתת כמות המים הנפלטת מהגוף. ככל שכמות המים בשתן קטנה, כך צבעו נעשה כהה יותר. זו הסיבה ששתן כהה, שהוא שתן שיש בו פחות מים, מעיד על מחסור במים בגוף. מחסור גדול במים עלול לגרום להתייבשות. שתייה מרובה של מים בתוך זמן קצר עלולה להוביל להרעלת מים. הרעלת מים נגרמת משתייה מהירה של כמות גדולה של מים שאין בהם מלחים. במצב זה כמות המים הגדולה נכנסת לתאי הגוף דרך קרום התא בתהליך פעפוע, התאים מתנפחים ותפקודם נפגע. כאשר התאים מתנפחים, הקרום עלול להיקרע ולגרום למוות של התאים. נוסף על כך, ריכוז המלחים הנמוך יכול לפגוע בתפקוד המוח.

מעניין ומסקרן

שתייה מרובה של משקאות המכילים אלכוהול עלולה לגרום להתייבשות, זאת מאחר שאלכוהול פוגע במנגנונים השומרים על מאזן המים בגוף - אלכוהול מגביר את הפרשת השתן ופוגע בתחושת הצמא.

משימה

1. חפשו באינטרנט וכתבו כמה כוסות מים מומלץ לאדם בוגר לשתות ביום על מנת לשמור על מאזן מים תקין; האם בכל מקורות המידע ההנחיות זהות?

2. במאמר שפורסם ב-2002 בכתב העת American Journal of Physiology תוקף המחבר ה. ואלטין (H.Valtin) את ההנחיה שלפיה יש לשתות שמונה כוסות מים ביום. המחבר טוען שהנחיה זו בעייתית כי אינה מביאה בחשבון את סוג האקלים, את רמת הלחות, או את רמת הפעילות הספורטיבית של האדם. מדוע לדעתכם יש חשיבות לתת הנחיה הנוגעת לכמות המים המומלצת המותאמת לתנאים הסביבתיים ולרמת הפעילות של האדם?

3. האם ספורטאי מאבד יותר או פחות מים מאדם ממוצע? הסבירו.

4. למי הייתם מציעים לשתות יותר מים במהלך היום, לאדם הפעיל ספורטיבית או לאדם שאינו פעיל? הסבירו את תשובתכם.

*188*

ב. מאזן חום ביצורים חיים

*188*

טמפרטורת הסביבה משתנה ללא הרף. קיימים הבדלי טמפרטורות בין יום ובין לילה, בין אזורים שונים על פני כדור הארץ ובין עונות השנה. קיימים בעלי חיים (למשל זוחלים וחרקים) שאינם מסוגלים לשמור על טמפרטורת גוף יציבה, וטמפרטורת גופם משתנה בהתאם לסביבה. בעלי חיים אלו אינם מסוגלים לתפקד כאשר הטמפרטורה בחוץ גבוהה או נמוכה מדי.

בעלי חיים אחרים, ובהם גם האדם, בעלי מנגנונים לשמירה על טמפרטורת הגוף, המאפשרים להם לחיות בתנאי סביבה משתנים. מנגנונים אלו מופעלים כאשר המוח קולט מתאי חישה הפזורים בגוף אותות המבשרים על שינוי בטמפרטורת הגוף. מאזן חום תקין הוא מצב שבו כמות החום הנפלטת שווה לזו הנקלטת בגוף או המיוצרת בו.

שאלות

לפעילות תקינה של תאי הגוף דרושה טמפרטורה קבועה יחסית. כיצד לדעתכם עובדה זו משפיעה על התנהגותם של זוחלים ושל חרקים?

גורמים המשפיעים על מאזן החום

התבוננו בתמונות הבאות וענו על השאלות:

(בספר תמונות - היעזר במורה)

1. מה יקרה לטמפרטורת הגוף בכל אחד מהמקרים המתוארים בתמונות?

2. מה לדעתכם תהיה התגובה לשינוי (תגובה גופנית ותגובה התנהגותית)?

מאזן חום - ההפרש בין כמות החום הנקלטת או המיוצרת בגוף לכמות החום הנפלטת מהגוף.

מאזן חום תקין - כמות החום הנקלטת בגוף או המיוצרת בו שווה לכמות החום הנפלטת מהגוף.

*189*

שמירה על מאזן חום תקין

כפי שהזכרנו, בגוף האדם מנגנונים לשמירה על טמפרטורת הגוף. מנגנונים אלו מספקים לתאי הגוף סביבה פנימית בעלת טמפרטורה יציבה. כך יכול האדם לחיות ולתפקד בתנאי סביבה משתנים ולשמור על סביבה פנימית יציבה.

התבוננו באיורים שלפניכם. למי לדעתכם יהיה קר יותר כאשר יעמוד בחוץ ביום קר, ומדוע?

כמו שלמדנו בשער "מסע בין חומרים", יש חומרים המוליכים חום ביעילות גבוהה, כמו כסף ונחושת, ויש חומרים המוליכים חום ביעילות נמוכה, כמו בד או קלקר (חומרים מבודדים). ככל שהחומר המקיף את הגוף מוליך חום פחות טוב, חום הגוף עובר באיטיות לסביבה החיצונית, ולכן הגוף יאבד פחות חום. כאשר טמפרטורת הסביבה נמוכה ביחס לטמפרטורת העור, הגוף מאבד חום שנפלט לסביבה. האוויר הוא מוליך גרוע של חום ולכן בדוגמה שלפנינו, כאשר האוויר נלכד בין השערות הוא יוצר שכבת בידוד. ככל שהגוף מבודד יותר מהטמפרטורה של הסביבה החיצונית, הוא מאבד פחות חום.

צמרמורת וסימור שיער הם דוגמאות למנגנוני ויסות חום המונעים איבוד חום לסביבה. כתוצאה מסימור השיער אוויר רב יותר נכלא בין השערות וכך נוצרת שכבת בידוד יעילה יותר. ביגוד עבה, למשל סוודר, מבודד אף הוא על-ידי כליאת אוויר. גם השומן הוא מוליך איטי של חום, ועל כן יכול לשמש מבודד.

התבוננו באיורים הבאים. למי לדעתכם יהיה קר יותר הפעם כאשר יעמוד בחוץ ביום קר, ומדוע?

(בספר איורים - היעזר במורה)

על מנת שהטמפרטורה תישאר יציבה, קיימים בגוף מנגנונים לשמירה על מאזן חום תקין. כאשר טמפרטורת הגוף יורדת, מתקבלים במוח אותות מתאי חישה הפזורים בגוף המעידים על ירידת הטמפרטורה. המוח מעביר אותות המפעילים מנגנונים אשר מאפשרים לגוף לחזור למאזן חום תקין. אותות אלו גורמים לרעידת שרירים ולצמרמורת, אשר כמו כל פעילות גופנית, גורמים לייצור חום. אותות אלו גורמים גם לסימור השיער ולכיווץ כלי הדם הקרובים לעור (כלי דם היקפיים).

*190*

שאלות

שומן ושיער מהווים שכבת בידוד המפחיתה את איבוד החום לסביבה. יש גם דרכים התנהגותיות למנוע איבוד חום.

1. כיצד אתם מתנהגים כשקר לכם? רשמו לפחות שלוש דרכים לחימום הגוף בשעה שקר.

2. הסבירו כיצד כל אחת מהדרכים שציינתם בסעיף 1 מסייעת לחימום הגוף.

בקרה על זרימת דם בגוף האדם

רקמת שריר המצויה בדופן העורקים, המובילים דם מהלב לכל תאי הגוף, הנה בעלת יכולת להתכווץ בתגובה לאותות מהמוח. כיווץ או הרפיה של השרירים בדופן העורקים משנים את קוטר העורק, וכך משנים את כמות הדם העוברת בעורקים. ככל שקוטר העורק גדול יותר, כך כמות דם גדולה יותר יכולה לעבור דרכו; וככל שקוטר העורק קטן יותר, כך כמות דם קטנה יותר יכולה לעבור דרכו. השינוי בקוטר העורקים מאפשר בקרה על אספקת הדם לאיברי הגוף השונים. בזמן מאמץ גופני עולה אספקת הדם לשרירים המעורבים בפעילות הגופנית, הודות לכך שקוטר העורקים המובילים את הדם לשרירים עולה. אותו מנגנון בקרה מופעל כאשר טמפרטורת הסביבה יורדת: כאשר טמפרטורת הסביבה נמוכה מטמפרטורת הגוף, העורקים המצויים קרוב לעור מתכווצים, זרימת הדם בכלי דם אלו יורדת, וכתוצאה מכך פחות חום עובר מהדם לסביבה החיצונית (כלומר הגוף מאבד פחות חום).

שאלות

1. מהי לדעתכם החשיבות הטמונה בהגברת אספקת הדם לשרירים המעורבים בפעילות גופנית בזמן מאמץ גופני?

2. העתיקו למחברת את הקטע הבא וסמנו בעיגול את המילים המתאימות:

אם ביום קר ומושלג נצא החוצה בחולצה דקה, עורקינו המצויים קרוב לעור (יתכווצו / יתרחבו), זרימת הדם בכלי דם אלו (תרד / תעלה), כתוצאה מכך (פחות / יותר) חום יעבור מהדם לסביבה החיצונית.

3. לפניכם זוגות מושגים. העתיקו אותם ורשמו משפטים המסבירים את הקשר בין כל זוג מושגים.

- מוח - קוטר העורקים

- טמפ' הסביבה - כיווץ העורקים

- מאמץ גופני - קוטר העורקים

4. לפניכם סדרת ארועים המתרחשים בגוף האדם כאשר טמפרטורת הסביבה יורדת.

העתיקו את האירועים הבאים וסדרו אותם לפי הסדר הנכון:

תאי חישה מעבירים מידע למוח; סימור שיער, רעידות, כיווץ כלי דם הקפיים; טמפרטורת גוף נמוכה; טמפרטורת הגוף עולה; המוח מעביר אותות לגוף

*191*

משימה

קראו את הקטע שלפניכם וענו על השאלות.

אדם אשר נזקק להליך רפואי שעלול לגרום לכאב רב מקבל פעמים רבות טיפול המדכא (באופן חלקי) את מערכת העצבים. טיפול זה נקרא הרדמה. הרדמה מלאה (הרדמה כללית) היא טיפול תרופתי המשרה חוסר הכרה מבוקר ונשלט. הרדמה מלאה פוגעת בשמירה על מאזן החום בגוף האדם. לאחר שלוש-ארבע שעות של הרדמה יורדת טמפרטורת הגוף ומתייצבת על כ-34.5. מצב זה נקרא היפותרמיה (היפו - תת, תרמיה - חום), כלומר טמפרטורת הגוף יורדת מתחת לזו התקינה. את הירידה בטמפרטורת הגוף אפשר לייחס בעיקר לפגיעה בשליטה על השרירים האחראים לכיווץ העורקים. ירידה של מעלה עד שלוש מעלות בחום הגוף היא שכיחה לאחר ניתוחים וגורמת לתופעות של רעידות וכן לתופעות אחרות העלולות לפגוע בהחלמת החולה.

1. תנו כותרת לקטע.

2. מה הגורם העיקרי לירידה המתונה בחום הגוף כתוצאה מהרדמה?

3. מדוע חוסר שליטה בשרירים פוגע במאזן החום?

מעניין ומסקרן

שתיית משקאות אלכוהוליים במזג אוויר קר עלולה להיות מסוכנת. אלכוהול גורם להתרחבות העורקים ההיקפיים (הקרובים לעור), דבר המוביל להרגשה מתעתעת של חימום הגוף, בעוד שבפועל הגוף מאבד חום רב לסביבה החיצונית, ומתקרר. הטמפרטורה של הדם העובר בכלי הדם ההיקפיים יורדת בהשפעת הסביבה החיצונית; מכלי הדם ההיקפיים הדם ממשיך לזרום אל כלי דם פנימיים יותר ולקרר את כל חלקי הגוף. לכן ניסיון לחמם את הגוף על-ידי שתיית אלכוהול עלול לגרום לירידה חדה בטמפרטורת הגוף ולנזק גופני.

ניסוי

פליטת חום לסביבה

מטרת הניסוי: בניסוי זה נבדוק את ההבדל בין פליטת החום לסביבה כאשר כף היד סגורה לעומת פעולה דומה כאשר כף היד פתוחה.

ציוד וחומרים: מד-טמפרטורה, קערה ובה מים קרים.

מהלך הניסוי:

1. סגרו את כף ידכם על מד-טמפרטורה למשך חצי דקה. כתבו את טמפרטורת כף היד.

2. הכניסו את ידכם לקערת המים הקרים כאשר היד סגורה והשאירו אותה בקערה במשך חצי דקה.

*192*

3. הוציאו את היד ומיד מדדו שוב את טמפרטורת כף היד בעודה סגורה.

4. הכניסו שוב את היד לקערה למשך חצי דקה, אך הפעם פתחו את כף היד ופרשו את האצבעות.

5. הוציאו את היד מהקערה ומדדו את טמפרטורת כף היד.

6. ענו על השאלות הבאות:

ב. באיזה מהמקרים חלק גדול יותר משטח פני כף היד היה חשוף למים?

ג. ממה נובע לדעתכם ההבדל בין טבילת כף היד כאשר היא פתוחה ובין טבילתה בעודה סגורה?

ד. התכרבלות היא אחת מהדרכים ההתנהגותיות המסייעת למנוע איבוד חום. מה הסיבה לכך?

מעניין ומסקרן

כאשר טמפרטורת הסביבה נמוכה מאוד, נדרשת פעילות שרירים על מנת לייצר חום רב יותר. פעילות השרירים דורשת אנרגיה המגיעה מהמזון שאותו אנו צורכים. אם כך, כיצד יתקיימו בעלי חיים כמו דובי הקוטב, החיים בסביבה שבה הטמפרטורה בחורף היא כמינוס 40 מעלות צלזיוס ואין כמעט מזון? דובי הקוטב נכנסים בחורף למצב של "תרדמת חורף חלקית", דבר המאפשר להם לעבור את החורף בלי לבזבז אנרגיה על חימום הגוף. במצב זה הם אינם אוכלים או שותים ואינם עושים את צרכיהם. קצב פעילות התאים שלהם יורד, קצב פעימות הלב יורד מ-40-70 פעימות בדקה עד ל-8-12 פעימות, וטמפרטורת גופם יורדת בכ-10 מעלות. יצורים חסרי מנגנונים לוויסות טמפרטורה, כגון חרקים וזוחלים. נכנסים לתרדמת חורף מלאה, כך שטמפרטורת גופם יורדת עד שהיא משתווה לטמפרטורת הסביבה.

*193*

ג. הקשר בין מאזן מים ובין מאזן חום

*193*

פליטה חום בהזעה

פליטה של מים מהגוף בהזעה מסייעת בשמירה על מאזן חום הגוף. בלוטות הזיעה בעור מפרישות זיעה המכילה מים, והתאדות הזיעה גורמת לקירור הגוף, למשל במהלך פעילות גופנית מאומצת תאי השריר מתכווצים ונרפים, תהליך כיווץ השרירים דורש אנרגיה רבה. אחד מתוצרי הלוואי של ייצור אנרגיה בתאי השריר הוא חום, ולכן טמפרטורת הגוף נוטה לעלות במהלך פעילות גופנית. הזעה מסייעת לקירור הגוף.

פעילות

כיצד נפלט חום בהזעה?

ציוד וחומרים: צמר גפן ספוג באלכוהול וצמר גפן ספוג במים.

מהלך הפעילות

1. מרחו את צמר הגפן הספוג באלכוהול על זרועכם. מה הרגשתם בזרוע?

2. מרחו את צמר הגפן הספוג במים על זרועכם. מה הרגשתם הפעם?

3. נשפו על אזור המריחה. מה הרגשתם?

4. מה ההסבר לתופעה?

כאשר מים מתאדים מפני הגוף, התהליך גורם לקירור הגוף. ככל שהאוויר יבש יותר, הזיעה מתנדפת בקלות רבה יותר וחום הגוף יורד מהר יותר. גם האלכוהול שמרחתם על העור מתאדה, ולכן אף הוא גורם לתחושת קרירות. אלכוהול מתאדה מהר יותר ממים ולכן גורם לתחושת קרירות חזקה יותר ממים. רוח מזרזת את אידוי המים ולכן נשיפת אוויר על אזור רטוב תורמת לקירור.

מעניין ומסקרן

בעלי חיים כמו כלבים, שיש להם מעט בלוטות זיעה, מקררים את גופם בעיקר על-ידי הלחתה. הלחתה, כמו הזעה, מתבססת על קירור באמצעות אידוי מים. בשונה מהזעה, שבה מתאדים מים על גבי העור, הלחתה היא אידוי מים הנמצאים על גבי הלשון.

*194*

משימה

- ריצה מהירה נגד הרוח.

- ישיבה בסאונה רטובה.

- ישיבה בשמש ביום חם ויבש.

- ישיבה ביום חם על חוף הים (שבו האוויר לח).

דיון

1. לפניכם רצף אירועים. ציינו בכל שלב מה השתנה במאזן המים והחום?

- אדם רץ:

החום -- (עלה / ירד / לא השתנה) - הסבירו

כמות המים -- (עלתה / לא השתנתה / ירדה) – הסבירו

אדם מזיע:

החום -- (עלה / ירד / לא השתנה) - הסבירו

כמות המים -- (עלתה / לא השתנתה / ירדה) – הסבירו

- אדם שותה:

החום -- (עלה / ירד / לא השתנה) - הסבירו

כמות המים -- (עלתה / לא השתנתה / ירדה) – הסבירו

2. מהו הקשר בין מאזן מים למאזן חום?

*195*

התייבשות ומכת חום

ברכותינו, סיימתם התמחות, וכעת אתם רופאים בבית חולים שהגיעו אליו שניים: ארז, המצוי ללא הכרה, וחברתו רננה, שהגיעה איתו. רננה מספרת כי הם יצאו לריצה ופתאום היא שמה לב שארז נשאר מאחור, מתלונן על חולשה וסחרחורת. רננה הזמינה אמבולנס ברגע שארז איבד את הכרתו. היה זה יום חם ויבש מאוד. קראו את קטע המידע שלפניכם וענו על השאלות.

מהי התייבשות?

התייבשות נגרמת כתוצאה ממאזן מים לא תקין, כאשר כמות המים הנפלטת מהגוף גדולה מכמות המים הנקלטת בגוף. הסימנים הראשונים של התייבשות הם: צימאון, יובש בפה, חוסר הזעה ושתן בצבע כהה מהרגיל. אם מאזן המים לא מתוקן, מחסור במים גורם לכך שהדם הופך להיות צמיגי יותר, וכתוצאה מכך נפגעת זרימת הדם בכלי הדם. הסימנים שבאים לידי ביטוי במצב זה הם: חולשה כללית, סחרחורות ודפיקות לב מהירות. במקרים חמורים יותר יופיעו סימני בלבול ואיבוד הכרה. על מנת לטפל בהתייבשות יש להחזיר את מאזן המים למצב תקין, וזאת על-ידי שתייה מרובה של מים. אם לא מטפלים בהתייבשות, היא עלולה לגרום למכת חום ואף למוות.

מהי מכת חום?

מכת חום היא תופעה של מאזן חום לא תקין. במצב של מכת חום טמפרטורת הגוף עולה מעל 38 מעלות ובמקרים חמורים אף מעל 40 מעלות, זאת כתוצאה מחשיפה לטמפרטורה גבוהה של הסביבה, או כתוצאה מפעילות גופנית מאומצת (הגורמת לעליית טמפרטורת הגוף) - או שילוב של השניים - וחוסר יכולת של הגוף לקרר את עצמו. סימני מכת חום הם: כאבי ראש עזים, חולשה קיצונית, הזעה מרובה, סחרחורות, בלבול ואיבוד הכרה מהיר. מכת חום עלולה לפגוע בכל מערכות הגוף ואף להוביל למוות. אם חושדים שאדם סובל ממכת חום, חשוב מאוד להזעיק עזרה רפואית ולפנות את הנפגע לחדר מיון במהירות האפשרית. עד שיגיע הצוות הרפואי הטיפול העיקרי במכת חום הוא קירור הגוף (באמצעות מעבר למקום מוצל והרטבת הגוף במים קרים). מכת חום עלולה להתרחש גם במצב של מאזן מים תקין, כלומר שתייה מרובה תמנע התייבשות אך לא בהכרח תמנע מכת חום.

שאלות

1. האם בהתבסס על המידע שמסרה לכם רננה אפשר לקבוע ממה סובל ארז? הסבירו את תשובתכם.

2. חברו חמש שאלות לפחות (שאותן תפנו לרננה) ושתי בדיקות לפחות שתעזורנה לכם לקבוע ממה ארז סובל.

3. הסבירו מדוע התייבשות עלולה לגרום למכת חום.

4. לקראת היציאה לטיול השנתי באזור מכתש רמון שבנגב, בבית הספר רוצים לפרסם דף הנחיות למניעת התייבשות ומכת חום. ערכו רשימה של שלוש המלצות, עבור תלמידי בית הספר, להתגוננות מפני התייבשות ומכת חום בטיול.

*196*

מעניין ומסקרן

חיים ללא כאב

דמיינו לעצמכם כיצד נראים חייו של ילד שאינו חש כאב ואינו מסוגל להזיע כשחם לו. קרוב לוודאי שדמיינתם חיים נטולי סבל, אך למעשה מדובר במחלה תורשתית קשה ונדירה מאוד בשם . C.I.P.A(Congenital Insensitivity to Pain with Anhidrosis - C.I.P.A. בתרגום לעברית - אי רגישות מולדת לכאב, המלווה בחוסר הזעה) . החולים במחלה זו אינם חשים כאב, עקב פגיעה מולדת במנגנונים העצביים האחראים על תחושת הכאב בגופם (למשל, ילדים החולים במחלה אינם מרגישים טמפרטורות קיצוניות, חמות או קרות). מצב זה מסוכן ביותר. הכאב חיוני כדי להתריע על פגיעה בגופנו. פעמים רבות, הודות לתחושת הכאב אנו יודעים להגיב ולהימנע מפגיעה. בהיעדר תחושת הכאב, נפגעת היכולת של גופנו להגיב ולהימנע מהסכנה. ילדים חולי .C.I.P.A אינם לומדים להימנע מהתנהגויות שעלולות לפגוע בגופם (חשבו על דוגמאות מחיי היום-יום שבהן תחושת הכאב חיונית למניעת מצבים מסוכנים). מאפיין נוסף של המחלה הוא חוסר היכולת של החולים לשמור על טמפרטורת גוף יציבה, זאת כתוצאה משיבוש המנגנונים העצביים האחראים על ויסות החום והיעדר בלוטות הזעה (כתוצאה מכך גופם אינו יכול לצנן את עצמו בהזעה). עקב כך, טמפרטורת גופם של חולי .C.I.P.A עלולה לעלות מעל הטמפרטורה התקינה, ומצב זה עלול לפגוע בתפקוד תאי הגוף ואף להוביל למוות.

לקריאה נוספת על המחלה היכנסו לקישור: מחלת .C.I.P.A המופיע באתר המלווה את הספר.

כיצד העובדה שלילדים רבים החולים במחלת .C.I.P.A אין בלוטות הזעה קשורה לחוסר היכולת שלהם לשמור על טמפרטורת גוף יציבה?

*197*

ד. מה למדנו בפרק זה?

*197*

- ביצורים חיים מתקיימים תהליכים שבאמצעותם נשמרת סביבה פנימית יציבה. סביבה זו חיונית לתפקוד תקין של תאי היצורים החיים.

- מאזן מים תקין בגוף האדם נשמר כאשר כמות המים הנקלטת באמצעות שתייה, מזון ותהליכים תאיים שווה לכמות המים הנפלטת באמצעות נשיפה, שתן, צואה והזעה.

- מאזן חום תקין בגוף האדם נשמר בדרכים התנהגותיות (למשל, לבוש והתחממות ליד תנור) ופיזיולוגיות (למשל, שינויים בקוטר כלי הדם ההיקפיים, הזעה ורעידת שרירים).

- בין מאזן מים למאזן חום קיים קשר הדוק.

*198*

שאלות סיכום

1. סימור השיער, רעידת השרירים וכיווץ כלי הדם הם דוגמאות לדרכים פזיולוגיות לשמירה על מאזן חום תקין. אילו מהדרכים נועדו לסייע בהפקת חום ואילו נועדו למנוע איבוד חום?

2. מה לדעתכם יקרה כאשר יתקבלו במוח אותות המעידים על כך שטמפרטורת הגוף עלתה? אילו פעולות תבוצענה במקרה זה?

3. בעת ריצה, שרירי הרגליים מייצרים אנרגיה תרמית רבה, וזרם הדם בכלי הדם המצויים קרוב לעור מתגבר. כתוצאה מכך הפנים מאדימות (דבר המעיד על התרחבות כלי הדם באזור הפנים). מה היתרון הטמון במנגנון זה לשמירה על טמפרטורת הגוף?

4. לאחר ארוחה גדולה דם רב זורם לכלי דם המובילים דם לאיברים פנימיים, החשובים בתהליך העיכול, ופחות דם מגיע לכלי דם הקרובים לעור. כיצד לדעתכם הדבר משפיע על מאזן החום בגוף?

5. השפתיים אדומות עקב כלי הדם הרבים הנמצאים בהן; מדוע בתנאי קור הן מחווירות?

6. כעת אתם מנהלים פורום ייעוץ באינטרנט. ענו תשובות מנומקות ומפורטות לפניות הבאות:

א. אני רצה כמה פעמים בשבוע ושמתי לב שכאשר אני רצה ביום קר, אני שותה פחות מאשר ביום חם. האם זה תקין?

ב. קראתי שבמלחמת העולם הראשונה נתנו לחיילים בברית המועצות שלחמו באזורים מושלגים וקרים לשתות אלכוהול כדי שיתחממו. האם כדאי גם לי לשתות אלכוהול ביום קר?

ג. שמי נועם ואני מגדלת צפרדע באקווריום ריק. שמעתי שצפרדעים אינן שותות. האם אני צריכה להשאיר כלי שתייה לצפרדע שלי?

ד. אני מודאג מאוד. שמתי לב שבזמן האחרון השתן שלי כהה מאוד. על מה הדבר יכול להעיד?

ה. יועץ יקר, אני נוהג לשתות כ-1220 מ"ל מים ביום. בדרך-כלל אני אוכל מזון המכיל כ-800 מ"ל מים. כמו כן אני פעיל ספורטיבית, וכמות השתן שלי היא 1350 מ"ל. האם כמות השתייה שלי תקינה? (בשאלה זו התייחסו לכך שייצור המים מתהליכים תאיים הוא כ-200 מ"ל, שאדם הפעיל ספורטיבית מאבד בהזעה כ-150 מ"ל מים ושהגוף מאבד בשאר הדרכים כ-900 מ"ל מים).

ו. אני דניאל, ואני רצה הרבה עם הכלב שלי. שמתי לב שגם כשחם מאוד, אני מזיעה הרבה יותר ממנו. האם זה בסדר או שכדאי לקחת אותו לווטרינר?

*199*

פרק 9: מאזן מים ומערכות הובלה בצמחים

*199*

*200*

א כיצד נשמר מאזן המים בצמחים?

*200*

צמחים צורכים כמויות עצומות של מים, הרבה יותר מהכמות שצורכים בעלי חיים.

עוד במאה השמונה-עשרה גילה החוקר האנגלי סטפן היילס (Stephen Hales) שצמחי חמנייה במסה השווה לזו של אדם צורכים ביממה כמות מים הגדולה פי שבעה-עשר מכמות המים שהאדם צורך. כך למשל, עץ אגוז או עץ אלון צורכים כ-200 עד 400 ליטר מים ביממה אחת.

כיצד הצמחים מצליחים לקלוט כמויות כה גדולות של מים?

(בספר תמונה)

צמחי חמנייה מצויה בעת פריחתם

ניסוי

האם צמחים קולטים מים?

בניסוי זה נבדוק אם צמח קולט מים מהמצע שבו הוא נמצא.

ציוד וחומרים: שתי משורות בנפח 50 סמ"ק כל אחת, גבעול צמח עם עלים, שמן, מאזניים.

מהלך הניסוי

1. מדדו את מסת גבעול הצמח. רשמו את התוצאות בטבלת איסוף הנתונים (ראו בעמוד הבא).

2. מלאו את שתי המשורות במים בנפח זהה. רשמו את נפח המים ששמתם בטבלת איסוף הנתונים.

שימו לב, את נפח המים במשורה אנו מודדים לפי הנקודה התחתונה ביותר בצורה הקעורה שבראש עמוד המים במשורה.

3. הכניסו את הגבעול למשורה 2.

4. הוסיפו שכבה דקה של שמן (כ-1 סמ"ק) לשתי המשורות.

5. מדדו את גובה פני המים בכל יומיים במשך שישה ימים רצופים. את התוצאות רשמו בטבלת איסוף הנתונים.

6. בסיום הניסוי מדדו שוב את מסת הגבעול ורשמו את התוצאה בטבלת איסוף הנתונים.

7. חשבו את נפח המים שנפלטו מהמשורה במהלך הניסוי (ההפרש בין נפח המים ההתחלתי לנפח המים בסוף הניסוי). חשבו גם את הפרש מסת הצמח בין תחילת הניסוי וסופו.

*201*

טבלת איסוף נתונים

8. הציגו את תוצאות הניסוי בדרך נוספת.

9. ענו על השאלות הבאות:

א. האם המים במשורה 1 נותרו ללא שינוי? ובמשורה 2? הסבירו תוצאות אלה.

ב. מדוע לדעתכם הוספתם את שכבת השמן למשורות?

ג. האם המים שנפלטו ממשורה 2 (עם הצמח) נשארו בתוך הצמח? נמקו את תשובתכם. מה אפשר להסיק מכך לגבי המים שעברו בצמח?

ד. מה אפשר להסיק מתוצאות הניסוי?

ה. נסחו שאלת חקר מדעית הכוללת את הגורם המשפיע והגורם המושפע שהניסוי שערכתם נותן לה מענה.

לסיכום

הצמח קולט את המים מהמצע שבו הוא נמצא ורוב המים שהוא קולט נפלטים לסביבה. בהמשך הפרק נלמד מהו אותו מנגנון שדרכו מים נקלטים, עוברים ונפלטים מהצמח.

*202*

מהו מאזן מים?

המים מרכיבים את רוב תכולת התאים. בתאי הצמח המים נמצאים בעיקר בציטופלזמה ובחלוליות של התאים. המים חיוניים לתהליכים שונים בצמח ולהובלה של מומסים ושל חומרי מזון. את רוב המים הצמח קולט מהקרקע, דרך מערכת השורשים. במצב של מאזן מים תקין נשמרת כמות המים קבועה ביצור החי, כלומר, יש איזון בין כמות המים הנקלטת ובין זו הנפלטת. כאשר כמות המים הנפלטת מהצמח גדולה מכמות המים שהצמח קולט, יש מחסור במים בצמח, כלומר, יש מאזן מים שלילי.

(בספר איור)

תא צמח ובו חלולית

חלולית, דופן התא, קרום התא, ציטופלזמה, גרעין התא

ניסוי

מאזן מים בתא הצמח

ציוד וחומרים: שקית ניילון עם פס סגירה, כלי עם מים.

מהלך הניסוי

1. התבננו בשקית הניילון הריקה וציירו במחברת את צורתה ואת המבנה שלה.

א. האם לדעתכם מבנה השקית יציב?

2. מלאו את השקית במים עד למחציתה וסגרו היטב את הפתח. תארו וציירו את צורת השקית במחברת.

א. האם השקית יציבה?

ב. כיצד המים משפיעים על צורת השקית?

3. פתחו את השקית ומלאו אותה במים כמעט עד סופה. סגרו אותה היטב. ציירו את צורת השקית במחברת.

א. האם כעת השקית יציבה יותר?

4. סדרו כמה שקיות מים מלאות יחד ונסו ליצור מבנה יציב.

א. האם הייתם מצליחים ליצור מבנה יציב באמצעות שקיות שאינן מלאות במים עד סופן? מדוע?

*203*

בדומה לקשיחותה ויציבותה של שקית המים המלאה בנוזל, כך גם תאי הצמח. במצב תקין, תא צמח מלא במים. המים מעניקים לתא את קשיחותו ואת יציבותו בכך שהם ממלאים אותו ולוחצים על דופן התא וזו מוסיפה לקשיחותו. כאשר יש מחסור במים, נפח התא קטן ומבנהו הופך לרפוי.

מה קורה לצמח כשחסרים בו מים?

לפניכם תמונות של צמח בושמת הגינה לאחר ימים אחדים ללא השקיה. שערו מהו הקשר בין צורתו החיצונית של הצמח ובין הפסקת ההשקיה.

(בספר תמונות)

- בושמת הגינה בתחילת הניסוי

- לאחר שלושה ימים ללא השקיה

- לאחר שבוע ללא השקיה

הצמח תלוי במאזן מים תקין ויציב. כאשר יש מחסור במים, מאזן המים הופך לשלילי ואין מספיק מים בתאי הצמח השונים. הצמח כולו מתחיל לאבד את צורתו היציבה, בתהליך הנקרא כמישה. כאשר אספקת המים הקבועה חוזרת לצמח, הוא יכול לעיתים להתאושש ולחזור למאזן מים תקין. לכן יש חשיבות רבה למנגנוני הבקרה והוויסות של קליטה ופליטה של המים בצמח.

כמישה - מצב שבו יש חוסר מים בצמח ובעקבותיו הצמח נראה נבול ורפוי.

*204*

משימה

כמה מים יש בחלקי הצמח השונים?

דונו בכיתה בשאלות הבאות:

1. שערו אם כמות המים שווה או שונה בחלקי הצמח השונים (פירות, עלים, גבעול, שורשים, זרעים וכולי). הסבירו את השערתכם.

2. כיצד אפשר לדעת מה כמות המים שיש בחלקי הצמח השונים? חשבו על ניסוי שבעזרתו אפשר למדוד זאת.

א. באילו חלקי צמח נמצא אחוז המים הגבוה ביותר?

ב. באילו חלקי צמח נמצא אחוז המים הנמוך ביותר?

ג. שערו מדוע יש הבדל בין כמות המים שבפירות לעומת זו שבזרעים?

*205*

קליטת מים - שורשים ויונקות

שורשי הצמחים מצויים לרוב בקרקע או במצע שבו הם גדלים. המים מפעפעים מהקרקע לצמח דרך קרומי תאי השורשים. עם המים מגיעים לצמח גם חומרים המומסים בהם, כמו מלחים החיוניים לצמח. המים עם המומסים מועברים מהשורש לכל שאר חלקי הצמח דרך צינורות מערכת ההובלה של הצמח. התבוננו בתמונות של שורשי הצמחים השונים שלפניכם וענו על השאלות הבאות:

שאלות

1. מה דומה ומה שונה בין שורשי הצמחים השונים?

2. מה היתרון הטמון בהסתעפויות הרבות של השורשים?

3. מה הקשר בין תנאי הסביבה (אקלים, סוג הקרקע, כמות המים הזמינה וכו') לבין מבנה השורשים?

(בספר תמונות)

אפשר לראות כי בכל השורשים שבתמונות יש הסתעפויות רבות המסייעות לצמח להגדיל את שטח הפנים של השורשים הבא במגע עם המצע ולאפשר למים רבים יותר לפעפע לתוך הצמח. סמוך לקצות השורשים יש מבנים דמויי שערות דקיקות - אלו הם תאי היונקות, ואפשר לראותם בעזרת מיקרוסקופ אור.

תאי יונקות - תאי רקמת החיפוי של שורשי צמחים, מהם יוצאות שלוחות דקיקות המגדילות את שטח הפנים של הצמח הבא במגע עם המצע שבו הוא גדל.

*206*

על מנת להבין את הקשר בין המבנה המסועף והמפותל של השורשים והיונקות לבין הגדלת שטח הפנים הבא במגע עם המצע, בצעו את המשימה הבאה:

משימה

כיצד שטח פנים מפותל ומסועף מגדיל את שטח הפנים הבא במגע עם הסביבה?

התבוננו בשלושת האיורים של קו חוף הים. בכולם יש קטע חוף באורך דומה אך לכל אחד מבנה מעט שונה של צורת קו חוף. באיזה מהם קו החוף הוא הארוך ביותר? תוכלו להיעזר בחוט דק על מנת להשוות בין אורכי קו החוף בכל אחד מהאיורים על-ידי הנחת החוט לאורך קו החוף ומדידת אורכו לאחר מכן בעזרת סרגל.

(בספר איורים, היעזר במורה)

ניסוי

צפייה מקרוב בשורשים של נבטי חיטה

בניסוי זה נתבונן בשורשים של נבטי צמח החיטה בהגדלות שונות בעזרת בינוקולר ומיקרוסקופ אור.

ציוד וחומרים: נבטים צעירים של חיטה שהונבטו על גבי חרסים, צלחת פטרי, נייר שחור, בינוקולר, מיקרוסקופ אור, טוש לסימון, תמיסת מתילן כחול, זכוכיות נושאות, זכוכיות מכסות, כלי עם מים, טפי, נייר סופג, סכין חיתוך.

מהלך הניסוי

א. התבוננות בנבט מבעד לבינוקולר

הניחו את הנבט על הנייר השחור, האירו עליו בתאורה עילית והתבוננו בו מבעד לבינוקולר. ציירו אותו וציינו את שמות חלקיו (ציינו מתחת לציור את שם מכשיר ההגדלה ואת שיעור ההגדלה).

ענו על השאלות הבאות:

1. איזה מבנה מאפיין את השורש?

2. נסו להעריך את מספר ההסתעפויות בקצה צמח אחד. רשמו במחברת את מספר ההסתעפויות המשוער.

*207*

ב. התבוננות בנבט מבעד למיקרוסקופ אור

1. טפטפו על גבי זכוכית נושאת נקייה טיפה אחת של תמיסת מתילן כחול.

2. חתכו את קצה הנבט העשיר ביונקות (2-1 מילימטרים בלבד), הניחו את קצה הנבט בתמיסת המתילן הכחול שעל גבי הזכוכית הנושאת וכסו בזכוכית מכסה.

3. ספגו את עודף הצבע בעזרת נייר סופג.

4. הניחו את הזכוכית הנושאת על שולחן מיקרוסקופ האור והביטו בהגדלה הקטנה. העבירו להגדלה בינונית, מצאו אזור שבו אפשר לראות מספר רב של יונקות היוצאות מהשורש וציירו את שאתם רואים. השתדלו שהציור יהיה מפורט ככל האפשר. ציינו מתחת לציור את שם מכשיר ההגדלה ואת שיעורה.

לאחר ביצוע הניסוי ענו על השאלות הבאות:

1. האם הבחנתם בתאי יונקות בבינוקולר או במיקרוסקופ האור? האם הבחנתם בגרעינים בתאים שבהם התבוננתם?

2. מהו תפקודן של היונקות?

3. עם התארכות השורש מתפתחות בקצהו יונקות חדשות. כיצד לדעתכם עובדה זו מסייעת לצמח?

(בספר תמונות)

חתכי שורשי צמח בהגדלות שונות מבעד למיקרוסקופ אור

פעילות ברשת

כיצד מחשבים את שיעור ההגדלה?

היונקות הדקיקות מצליחות לעבור ברווחים שבין גרגרי הקרקע הקטנים ולספוג טיפות מים קטנות הספוחות לגרגרים. המים והחומרים המומסים בהם מפעפעים וחודרים אל היונקות דרך הדופנות הדקות שלהן. נוסף על הפעפוע דרך דופנות תאי היונקות, מים נכנסים לתאי היונקות גם דרך תעלות מיוחדות בקרומי התא. הודות למספרן הרב ולשטח הפנים הגדול שלהן, היונקות מצליחות להגדיל במידה ניכרת את נפח המים שהצמח קולט מהקרקע. מים ומומסים מגיעים מהיונקות אל השורש וממנו לחלקי הצמח האחרים דרך צינורות העצה, שנלמד עליהם בהמשך.

*208*

משימה

השורשים כמערכת

העתיקו את התרשים הבא למחברת והשלימו את המונחים החסרים בעזרת מחסן המילים למטה.

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

שם המערכת: מערכת השורשים

רכיבים: --

תהליכים: פעפוע של מין וחומרים

קשר בין הרכיבים והתהליכים: ההסתעפויות הרבות של ה-- ותאי היונקות הבאים במגע עם חלקיקי ה --, מאפשרים ל-- להיכנס לצמח בתהליך ה--.

מחסן מילים: מים ומומסים, שורשים, קרקע, פעפוע

*209*

(בספר איור – היעזר במורה)

קליטת מים בצמח הפלפל

*210*

פליטת מים - דיות ופיוניות

צמחים מאבדים לאוויר כ-99 אחוז מהמים שנקלטים בשורשים. איבוד המים לסביבה מתרחש בעיקר בתהליך שנקרא דיות. אדי המים יוצאים דרך פתחים בעלים הנקראים פיוניות.

דיות - איבוד מים בצמחי יבשה, בעיקר דרך הפיוניות.

הפיוניות הן פתחים מיקרוסקופיים זעירים הנמצאים ברקמות החיפוי של העלה או על גבעולים ירוקים (כמו למשל ברותם המדבר).

(בספר תמונות - היעזר במורה)

פיוניות בעלים של צמחים שונים

פיונית מורכבת משני תאים המכונים תאי שמירה, אשר יכולים להתנפח או להתרוקן ממים. דופן התא של תאי השמירה מעובה יותר מדופנות תאים אחרים. כאשר תאי השמירה מתנפחים ממים, הפתח ביניהם מתרחב וגזים יכולים לצאת ולהיכנס לצמח. כאשר הם מתרוקנים ממים, הפתח נסגר וחילוף הגזים מצטמצם. דרך הפיוניות עוברים גזים שונים ואדי מים יכולים להתאדות לאוויר. כלומר, תהליך הפתיחה והסגירה של הפיוניות משפיע על מאזן המים ועל תהליך חילוף הגזים בצמח.

פיוניות - פתחים ברקמת החיפוי (אפידרמיס) של צמחים שדרכם מתבצע חילוף גזים ותהליך הדיות. כל פיונית מורכבת משני תאים המכונים תאי שמירה.

דיון

מדוע לדעתכם בחלק מהצמחים יש פיוניות גם בגבעול הצמח וגם בעלים?

*211*

ניסוי

צפייה מקרוב בפיוניות

בניסוי זה נצפה בחתך של עלה צמח ונתבונן בפיוניות שבו.

ציוד וחומרים: עלה של הצמח יהודי נודד, מיקרוסקופ אור, זכוכית נושאת, זכוכית מכסה, טפי, כלי עם מים, נייר סופג, סכין חיתוך, מלקטת.

מהלך הניסוי

1. טפטפו טיפת מים במרכז זכוכית נושאת נקייה.

2. שברו את העלה לרוחבו בעדינות וקלפו מצידו התחתון קרום דק ככל האפשר.

3. חתכו בעזרת סכין חיתוך קטע קטן מהקרום והניחו אותו בטיפת המים על גב הזכוכית הנושאת.

4. כסו בזהירות בזכוכית מכסה.

5. ספגו את עודפי המים בעזרת נייר סופג.

6. התבוננו מבעד למיקרוסקופ האור בהגדלה הקטנה ביותר. העבירו להגדלה בינונית. נסו לזהות את הפיוניות.

7. ציירו את התאים והפיוניות שאתם רואים מבעד למיקרוסקופ האור. ציינו את שמות חלקי התא המוכרים לכם, את מכשיר ההגדלה ואת שיעורה.

(בספר תמונה)

פיוניות בעלים של צמח יהודי נודד

שאלות

לאחר הצפייה בפיוניות דרך מיקרוסקופ האור, ענו על השאלות הבאות:

1. כמה פיוניות הצלחתם לזהות במיקרוסקופ?

2. האם הפיוניות היו פתוחות או סגורות? כיצד קבעתם זאת?

*212*

מיומנויות למידה במדע וטכנולוגיה

כיצד מסיקים מסקנות?

על מנת לענות על שאלת החקר ולאשר או להפריך את השערתנו, ולאחר שאספנו את הנתונים והצגנו את התוצאות, עלינו להסיק מסקנות. המסקנות הן הסברים הגיוניים המבוססים על תוצאות החקר ועל הידע המצוי במקורות מידע. ככל שהמסקנות מבוססות על יותר תוצאות ונתונים שהתקבלו, כך הן יכולות להיות כוללניות יותר. כלומר, אפשר ללמוד מהן על מצבים שלא נבדקו בחקר. לדוגמה, אם נבדוק את מידת הנעליים של עשרה אנשים בני עשרים ונמצא שלכולם נעליים בין המידות 42-40, לא נוכל להסיק מכך שלכל האנשים בגילים אלה או לרובם מידת נעליים בין 40 ל-42. אם נבדוק מאות מינים וסוגים של צמחים שונים ונמצא כי כולם זקוקים לאור שמש על מנת להתקיים, נוכל להסיק שאור שמש הוא אחד מצורכי הקיום של רוב הצמחים. לאחר שמדענים מגיעים למסקנותיהם, הם מפרסמים אותן בקרב קהיליית המדענים באמצעות מאמרים, כנסים והרצאות מדעיים, על מנת לשכנע את עמיתיהם ולקבל ביקורת על עבודתם.

על מנת להגיע למסקנות נכונות יש לשים לב לנקודות הבאות:

- המסקנות צריכות להתבסס על התוצאות שקיבלנו ולהתייחס אליהן.

- המסקנות צריכות להתבסס על מספר רב של ממצאים / חזרות על מנת שאפשר יהיה להכליל.

- במסקנות יש להימנע מהכללות כוללניות מדי ומרחיקות לכת שאינן מוכחות בתוצאות שקיבלנו.

- על המסקנות להיות ברורות, בהירות ומנוסחות היסב.

- חשוב להבחין בין תוצאות למסקנות. המסקנות מפרשות את התוצאות שהתקבלו.

- רצוי להתייחס במסקנות לידע מדעי הידוע לנו ממקורות מידע שונים, כמו מאמרים, ספרי לימוד או אנציקלופדיות.

*213*

משימה

*214*

משימה

האם יש הבדל במספר הפיוניות בצד העליון ובצד התחתון של הצמח?

לפניכם גרף עמודות המסכם נתונים לגבי מספר הפיוניות הממוצע למילימטר מרובע (ממ"ר) בצד העליון ובצד התחתון של עלים מצמחים שונים. התבוננו בגרף וענו על השאלות הבאות:

(בספר תרשים עמודות, - היעזר במורה)

מספר פיוניות ממוצע בצד עליון ובצד תחתון של עלי צמחים שונים

בעבר למדנו לקרוא גרפים שונים. על מנת לענות על השאלות ולהסיק מסקנות מהגרף חשוב לבצע את הפעולות הבאות:

- קראו את כותרות הגרף והצירים. חשבו מה אפשר ללמוד מהן.

- כאשר בגרף עמודות יש השוואה של יותר מנושא אחד, בדקו מה מייצגים הצבעים השונים במקרא.

- השוו בין הנתונים בעמודות השונות.

1. מה מייצגות העמודות הכחולות בגרף? מה מייצגות העמודות הצהובות?

2. באיזה צמח המספר הקטן ביותר של פיוניות בצד העליון של העלים?

3. באילו צמחים יש מספר שונה של פיוניות בצד העליון ובצד התחתון של העלה?

4. באילו צמחים יש מספר זהה או דומה של פיוניות בצד העליון ובצד התחתון של העלה?

5. נסו לשער מדוע יש מספר שונה או דומה של פיוניות בצד העליון או בצד התחתון של כל אחד מהצמחים שנבדקו.

6. מה אפשר להסיק מהגרף לגבי ההבדל בין מספר הפיוניות בצד העליון ובצד התחתון של העלים בצמחים השונים? נסחו את מסקנותיכם על פי כללי ניסוח המסקנות שלמדתם.

7. שיבולת השועל ממשפחת הדגניים נזרעת בתחילת החורף ונקצרת באביב. החמנייה צומחת בעיקר בקיץ. מה יכול להיות הקשר בין עונת הגידול של הצמח לפיזור הפיוניות בצד העליון ובצד התחתון של העלים?

*215*

גורמים סביבתיים המשפיעים על מאזן המים בצמח

כמה מים מאבד צמח ביום חם?

בגרף העמודות הבא מופיעים נתונים מתוך ניסוי שבו נמדדה כמות המים שנפלטה מצמח חמנייה אחד במשך יום קיץ חם אחד. כל עמודה מסמלת את כמות המים שנפלטו מהצמח במשך השעתיים שעברו. הביטו בגרף וענו על השאלות הבאות:

(בספר תרשים עמודות, - היעזר במורה)

דיות של מים מצמח חמנייה ביום קיץ חם

1. באילו שעות איבד צמח החמנייה הכי הרבה מים? מה יכולה להיות הסיבה לכך?

2. באילו שעות איבד צמח החמנייה הכי פחות מים? מה יכולה להיות הסיבה לכך?

3. בין השעות שתים-עשרה לשתיים בצהריים הייתה ירידה קלה בכמות המים שאיבד הצמח בדיות. מהי לדעתכם הסיבה לכך?

4. מה אפשר להסיק מהגרף לגבי קצב הדיות מהצמח בשעות היום השונות? נסחו את מסקנותיכם על-פי כללי ניסוח המסקנות שלמדתם.

5. האם אתם משערים שגרף דומה יתקבל ממדידת הדיות של צמחים אחרים בימים חמים? הסבירו.

6. האם אתם משערים שגרף דומה יתקבל ממדידת הדיות של אותו צמח חמנייה ביום חורפי? הסבירו.

7. בצמחים מסוימים התפתחו מנגנונים לצמצום איבוד המים בימים חמים. נסו להעלות הצעות למנגנונים כאלה על סמך מה שלמדתם בפרק הנוכחי.

גורמים סביבתיים רבים משפיעים על עוצמתו של תהליך הדיות ועל כמות המים שהצמחים מאבדים לאוויר. עוצמת האור משפיעה על תהליך הפתיחה של הפיוניות. מאחר שרק באור מבצעים הצמחים פוטוסינתזה, תיפתחנה הפיוניות בשעות האור ותתאפשר כניסת אוויר המכיל פחמן דו-חמצני וחמצן לתאים שבעלים. גורמי אקלים כמו לחות יחסית של האוויר, טמפרטורה ועוצמת הרוח משפיעים ישירות על התאדות המים מהצמח. יובש (לחות אוויר נמוכה), טמפרטורה גבוהה ורוחות חזקות מגבירים את קצב דיות המים מהצמח.

*216*

התאמות צמחים לסביבה מדברית בישראל

צמחים מסוימים מותאמים לקיום בתנאי מחייה קיצוניים, כמו למשל במדבר יבש. יש צמחים שמספר העלים והענפים שלהם בתקופת היובש קטנים במידה רבה, ויש כאלה שבהם הזרעים היבשים שלהם נותרים בקרקע ובעונת הגשמים נובט וצומח כל הצמח מחדש. צמחים אחרים הם בעלי איברים תת-קרקעיים המיועדים לאגירת מים ומזון, כמו פקעות או בצלים, ושאר חלקי הצמח שלהם נובלים בתקופת היובש. יש צמחים שבהם כמות המים הנפלטים בדיות מווסתת על-ידי הפתיחה והסגירה של הפיוניות או על-ידי שעווה קשיחה המצפה את העלים. כמות המים הנקלטת מהקרקע יכולה לגדול באמצעות שורשים מסועפים וארוכים במיוחד.

(בספר תמונות - היעזר במורה)

1. שיטה סלילנית - השיטה היא עץ קוצני הגדל בעיקר בערוצי נחלים יבשים בנגב. שורשי השיטה יכולים להגיע לעומק רב בקרקע.

2. צבר מצוי - שיח הגדל בצידי הדרכים. העלים הרחבים שלו הם למעשה גבעולים קוצניים ובשרניים המכוסים בציפוי עבה. ממנו צומח פרי הסברס. הגבעולים הבשרניים אוגרים מים לתקופות היבשות.

3. רותם המדבר - שיח הצומח בחולות מישור החוף, במדבר יהודה ובנגב. בעל מערכת שורשים כפולה: האחת עמוקה ומגיעה לעומק רב בקרקע, והשנייה פרוסה במרחב ומכסה שטח גדול. לרותם מעט עלים קטנים הנושרים בקיץ. הפיוניות נמצאות על הגבעול ושקועות בתוך חריצים.

4. זוגן השיח - שיח קטן הגדל בנגב ובמדבר יהודה. בעל גבעולים מעוצים. כל עלה מורכב מזוג עלעלים בשרניים גליליים הנושרים בקיץ. בזוגן נאגרים מים בעלים הבשרניים על מנת שישמשו מקור מים בתקופות היבשות.

דיון

התבוננו בתמונות של צמחי המדבר השונים וקראו את ההסברים עליהם. כיצד לדעתכם הם שורדים את תנאי המחסור במים במדבר?

פעילות ברשת

איך צמחים שורדים בתנאי מדבר?

במשימה זו תקבלו כרטיסיות עם דוגמאות לצמחי מדבר שונים (ראו נספח בסוף הפרק). עליכם לענות על השאלות שבכרטיסיות על-ידי חיפוש המידע באינטרנט או במקורות מידע אחרים. הציגו את המידע שאספתם בפני הכיתה.

*217*

משימה

השפעתם של גורמים סביבתיים על הפיוניות בצמח

תרשים סיכום - מאזן המים בצמח

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

מאזן מים תקין בצמח נשמר דרך:

א. רקמת השורש - המורכבת מתאי שורש ויונקות, המאפשרים קליטת מים מהקרקע.

ב. רקמת החיפוי (אפידרמיס) - שיש בה תאי פיוניות, שמתקיים בהם תהליך דיות וחילוף גזים.

*218*

ב. כיצד עוברים חומרים בצמחים?

*218*

צמחים הם יצורים רב-תאיים מורכבים המקיימים את כל מאפייני החיים. לצמחים תפקיד חיוני ברמות הארגון הביולוגי בטבע, שכן הם משמשים בסיס לכל שרשרת המזון: זאת בזכות יכולתם לנצל את אנרגיית האור ולייצר בעזרתה חומרי מזון (סוכר הנקרא גלוקוז) מפחמן דו-חמצני שבאוויר וממים, בתהליך הפוטוסינתזה. לכל הצמחים מבנה בסיסי דומה וכולם בנויים מתאים המכילים אברונים ייחודיים לצמחים, החל מהטחבים הזעירים הגדלים על הקירות במקומות לחים ומוצלים ועד לעצי ענק ביערות העד.

בפרק זה נכיר את מערכות ההובלה המרכזיות של הצמח: מערכת העצה ומערכת השיפה. נלמד מהם החומרים המובלים ועוברים בצמח, וכיצד הם עוברים בו, ונכיר חלק מהחוקרים שגילו, חקרו ותיארו את העולם המרתק של מערכות ההובלה בצמח.

משימה

צייר לי עץ

1. ציירו עץ על חלקיו השונים במחברת או על הלוח. השתדלו שהציור יהיה מפורט, ורצוי להשתמש בצבעים שונים. ציינו את חלקי העץ המוכרים לכם.

2. לאחר מכן ענו על השאלות הבאות:

א. מהם החומרים שהעץ זקוק להם?

ב. מאין מגיעים החומרים הללו לעץ?

ג. כיצד לדעתכם עוברים החומרים בחלקיו השונים של העץ?

ד. הוסיפו לציור העץ את שמות החומרים שציינתם וחיצים המתארים את

כיוון תנועתם בעץ.

חלק מהצמחים, כמו עצים, יכולים להיות גבוהים מאוד וגדולים. העצים מורכבים ממיליארדי תאים הזקוקים לאספקה מתמדת של חומרים שונים. לכן מערכות ההובלה בעצים, כמו גם בצמחים קטנים וזעירים, צריכות להיות יעילות.

*219*

מעניין ומסקרן

עץ הסקויה - העץ הגבוה ביותר

עצי הסקויה הם מהעצים הגבוהים והגדולים בעולם. גובהם מגיע ל-100 מטרים ויותר, וגיל הבוגרים שבהם מוערך באלפיים שנה לערך. גובהו הרב של עץ הסקויה מקשה על מים להגיע מהקרקע לחלקיו העליונים, וחלק מהמים שהעץ זקוק להם נקלטים דרך העלים בצמרותיו מרסיסי מים הנישאים באוויר מהים. ריכוז עצי הסקויה הגדול ביותר הוא באזור קליפורניה בארצות הברית, שם הם נקראים עצי רדווד (Redwood - 'עץ אדום', על שם גזעו האדמדם של העץ).

נכון ל-2008, העץ הגבוה ביותר בעולם נמצא בפארק הלאומי רדווד שבקליפורניה. עץ זה נקרא היפריון (על שמו של אל השמש במיתולוגיה היוונית) והוא מתנשא לגובה של כ-115 מטר. נפחו המשוער כ-500 מטר מעוקב (מ"ק) וגילו המוערך 700 שנה. עץ זה עדיין לא הגיע לשיא גובהו. מיקומו המדויק של ההיפריון נשמר בסוד על מנת להגן עליו מנזקי בני אדם.

(בספר תמונות)

עצי סקויה בפארק הלאומי רדווד שבקליפורניה

צפייה בסרט

עץ הסקויה

שאלות

1. לאחר קריאת הקטע והצפייה בסרט על עץ הסקויה, רשמו לפחות שלוש שאלות המסקרנות אתכם והקשורות למערכות ההובלה בצמחים.

2. האם השאלות שכתבתם הן מדעיות? האם אפשר למצוא להן תשובות במאגרי מידע, או שצריך לבצע ניסויים כדי לנסות לענות עליהן?

3. בחרו שאלה אחת מהשאלות שכתבתם ותכננו דרך לחקור אותה על מנת למצוא לה תשובה.

*220*

ג. כיצד המים עולים בצמחים? מערכת העצה

*220*

לאחר שהמים והמומסים נקלטו מהקרקע אל תוך מערכת השורשים של הצמח, הם זורמים במעלה הצמח אל שאר חלקיו דרך מערכת העצה.

מידע והרחבה

מערכת העצה מורכבת מצינורות חלולים ועגולים העשויים מתאי צמח מתים. רק הדופן העבה והקשיחה של תאי העצה נשארת, והיא נותנת לצינורות העצה את חוזקם. התאים צמודים בצורת חוליות לאורך צינור העצה. הצינורות דקים מאוד וקוטרם אינו עולה על כמה מיקרומטרים (מיקרומטר: מיליונית המטר או אלפית המילימטר). צינורות העצה ארוכים מאוד, במיוחד בעצים שגובהם רב, שם אורכם יכול להגיע לכמה מטרים.

ניסוי

צביעת עלי כותרת

האם המים עולים מהמצע דרך צינורות העצה אל שאר חלקי הצמח? בניסוי זה נערוך תצפית על המתרחש כאשר מניחים פרח בעל עלי כותרת לבנים עם גבעול המפוצל בתחתיתו בתוך קעריות של מים צבועים, כך שכל חלק מהגבעול המפוצל טובל בקערית עם מים בצבע שונה.

ציוד וחומרים: שלוש מבחנות עם מים הצבועים בצבעי מאכל שונים, פרח בעל עלי כותרת לבנים וגבעול ארוך המפוצל בקצהו (לדוגמה ציפורן או ורד), מספריים, מגש, זכוכית מגדלת.

מהלך הניסוי

1. הניחו את הגבעול המפוצל במבחנות המים הצבועים כך שכל התפצלות תהיה טבולה במבחנה אחרת.

2. רשמו וציירו את התוצאות שהתקבלו כעבור כמה דקות.

3. מה אפשר להסיק מהתוצאות? האם הן תאמו את השערתכם?

מערכת העצה - מערכת ההובלה בצמחים, בה מובלים מים ומומסים משורשי הצמח אל שאר חלקיו.

*221*

כיצד המים עולים במעלה צינורות העצה?

המים עולים במעלה הצמח, בניגוד לכוח הכבידה הפועל עליהם כלפי מטה. מה מסייע למים לעלות אל שאר חלקי הצמח? אחד מהמבנים המסייעים לכך הוא הצינוריות הדקות של מערכת העצה.

ניסוי

עליית מים בנייר

ציוד וחומרים: שתי כוסות כימיות, מים צבועים בצבע מאכל, נייר סופג.

מהלך הניסוי:

1. מזגו את המים הצבועים לאחת משתי הכוסות הכימיות והניחו את הכוס הריקה לצידה.

2. גלגלו ריבוע אחד של נייר סופג לצורת גליל.

3. הניחו את הנייר כך שצידו האחד טבול בכוס עם המים וצידו השני נמצא בכוס הריקה.

4. עקבו במשך מספר דקות אחר המתרחש.

5. רשמו את תוצאות תצפיתכם במחברת מתחת לכותרת הפעילות ותיאור מהלכה.

6. שערו וכתבו - מדוע לדעתכם עברו המים מכוס אחת לשנייה? מה השפיע על המים?

בניסוי זה ראינו כיצד המים חודרים לסיבי הנייר ועולים דרכם במעלה הנייר בניגוד לכוח המשיכה המושך אותם מטה. כעת נבדוק מהם הגורמים המשפיעים על תהליך זה.

(בספר תמונה)

חתך רוחב בגבעול חיטה (הגדלה פי 100)

*222*

ניסוי

עליית מים בצינוריות דקות

ציוד וחומרים: צינוריות קפילריות שקופות בגדלים שונים, קשיות שתייה דקות מסוגים וגדלים שונים, כוס כימית עם מים צבועים בצבע מאכל, סרגל.

מהלך הניסוי:

1. התבוננו בציוד ובחומרים השונים העומדים לרשותכם בניסוי זה. חשבו ורשמו מהם הגורמים השונים שיכולים לדעתכם להשפיע על קצב או על גובה עליית המים בצינוריות השונות.

2. נסחו שאלת חקר אשר תבחן את אחד מהגורמים שרשמתם בסעיף הקודם. אל תשכחו לציין מהם הגורמים המשפיעים והמושפעים ומה הקשר ביניהם.

3. תכננו ניסוי שאותו תוכלו לבצע בכיתה בעזרת הציוד והחומרים העומדים לרשותכם. רשמו מהי השערתכם, כיצד תאספו את הנתונים, ומה תהיה דרך הצגת התוצאות.

4. הראו למורה את שאלת החקר ואת תכנון הניסוי שלכם. אם תקבלו אישור, בצעו את הניסוי לפי התכנון שלכם, אספו את התוצאות ונתחו אותן.

5. כתבו את מסקנותיכם מהניסוי, את ביקורתכם על הניסוי ושאלות חקר חדשות המעניינות אתכם לנוכח מסקנותיכם.

צינורות העצה בצמח דקים ונימיים, קוטר החלל הפנימי שלהם צר. ככל שהצינור צר יותר, כך הנוזלים עולים דרכו לגובה רב יותר, בניגוד לכוח המשיכה המושך אותם מטה. הכוחות הגורמים לעליית המים בצינור הם כוחות משיכה בין הדופן הפנימית של הצינור הנימי לבין חלקיקי המים. כוחות אלה נקראים כוחות נימיים. בזכות כוחות אלה עולים המים מהקרקע במעלה צינורות העצה, דרך הגבעול או הגזע, אל שאר חלקי הצמח הגבוהים.

יש גורמים נוספים המסייעים למים לעלות במעלה הצמח בניגוד לכוח המשיכה, נוסף על הכוחות הנימיים. כוחות משיכה בין חלקיקי המים המסייעים להם להישאר צמודים ורציפים בעודם זורמים במעלה צינורות העצה. כמו כן, ההפרש בין כמויות המים הגדולות בקרקע לבין כמויות המים הקטנות יחסית בצמח ובאוויר מסייע למים לעלות במעלה הצמח.

*223*

ניסוי

עליית מים בצינורות העצה בצמח הסלרי

כמו שלמדנו במהלך הפרק, המים מהקרקע עולים במעלה מערכת העצה של הצמח. בניסוי זה נעקוב אחר קצב עליית המים בצמח הסלרי.

מטרת הניסוי: בדיקת קצב עליית המים בגבעול סלרי.

ציוד וחומרים: 3 כוסות כימיות של 100 מ"ל, מים עם צבע מאכל, 3 גבעולי סלרי טריים חתוכים באורכים של כ-10 ס"מ, בקבוקון שמן, זכוכית מגדלת, טוש סימון, סרגל, משורה של 10 מ"ל.

מהלך הניסוי:

1. התבוננו בגבעול הסלרי החתוך בעזרת זכוכית מגדלת. זהו את צינורות העצה לאורך הגבעול ובראשו החתוך. ציירו במחברת את צינורות העצה.

2. כיילו את הכוסות הכימיות: מדדו בכל פעם 5 מ"ל של מים עם צבע מאכל בעזרת המשורה, העבירו את המים לכוס הכימית, סמנו בנקודה את הגובה שאליו הם הגיעו ורשמו לצידה את כמות המים שבכלי. חזרו על פעולה זו עד שתגיעו ל-30 מ"ל בכל אחת מהכוסות הכימיות.

3. הכניסו גבעול סלרי אחד לתוך כל כוס כימית.

4. הוסיפו שכבה דקה של שמן לכוס הכימית.

5. עקבו במשך שעה אחר קצב עליית המים הצבועים בסלרי. בדקו ורשמו מדי 20 דקות בטבלת איסוף הנתונים את הגובה שאליו הגיעו המים בצמח ואת נפח המים שנשאר בכלי. העתיקו את טבלת איסוף הנתונים למחברת.

טבלת איסוף נתונים

*224*

שאלות

1. מדוע הוספתם את שכבת השמן מעל המים בתחילת הניסוי?

3. מדוע בדקתם שלושה גבעולי סלרי בניסוי ולא הסתפקתם באחד?

4. מהי המהירות הממוצעת (בס"מ / שעה) של המים העולים בצינורות העצה?

5. אילו גורמים סביבתיים יכולים להשפיע על קצב עליית המים בגבעול הסלרי?

6. אילו שאלות חדשות עולות בעקבות הניסוי? כיצד הייתם עונים עליהן?

7. הציעו ניסוי שיפתור את אחת מהשאלות ששאלתם.

משימה

קליטת המים בצמח

בתרשים שלפניכם מופיע מסלול קליטת המים בצמח, מהקרקע לכל חלקי הצמח. העתיקו אותו למחברת והשלימו את שמות חלקי הצמח מהרשימה.

חלקי הצמח: תאי יונקות, שורשים, צינורות עצה

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

מים ומומסים בקרקע מפעפעים לתוך הצמח דרך --:

א. אשר בקצותיהם נמצאים --, המאפשרים את הגדלת שטח הפנים של הצמח, שבאים במגע עם חלקיקי הקרקע.

ב. משם עוברים המים ל -- ועוברים דרכם אל שאר חלקי הצמח.

לסיכום

המים עולים במעלה צינורות העצה של הצמח, בניגוד לכוח המשיכה, בין היתר בעזרת הכוחות הנימיים שבצינורות אלה.

*225*

ד. כיצד סוכרים עוברים בצמחים? מערכת השיפה

*225*

בחלקי הצמח הירוקים נוצרים חומרי המזון של הצמח (סוכרים) בתהליך הפוטוסינתזה. כיצד הם עוברים לשאר תאי הצמח הזקוקים להם?

מרצ'לו מלפיגי (Marcello Malpighi), פרופסור לרפואה וחוקר שחי באיטליה במאה השבע-עשרה, היה סקרן לגלות כיצד חומרים זורמים בצמחים. מלפיגי טען שכמו שקיימים צינורות הובלה בגופם של בעלי חיים, כך חייבת להיות מערכת הובלה גם בצמחים. מלפיגי החליט לבדוק אם קליפת הגזע של העץ מכילה את מערכת ההובלה של העץ. לצורך הניסוי חתך והסיר רצועת קליפה מגזע העץ, כמו שאפשר לראות באיור הימני למטה. לאחר זמן מה, כאשר בדק מלפיגי את מצבו של העץ, גילה כי האזור שמעל לטבעת שהוסרה התעבה והתנפח, כמו שאפשר לראות באיור השמאלי. כעבור זמן מה העץ כולו מת. מכיוון שההתעבות התרחשה רק מעל לחתך (ראו איור שמאלי), הסיק מלפיגי שחומרים מסוימים זורמים מלמעלה כלפי מטה בעץ ושזרימתם עוכבה בגלל החתך בקליפה.

(בספר תמונה)

Marcello Malpighi (1628-1694)

(בספר איור - היעזר במורה)

שחזור הניסוי של מלפיגי:

- הסרת רצועה מקליפת העץ

- לאחר כמה ימים התנפח האזור מעל הרצועה שהוסרה

*226*

שאלות

1. תארו את הניסוי של החוקר מלפיגי.

2. מה היו תוצאות הניסוי?

3. הסבירו את מסקנותיו של מלפיגי. כיצד הוא הגיע אליהן?

4. אילו חומרים לדעתכם זרמו בקליפה החיצונית של העץ בניסוי?

5. אילו שאלות נוספות הייתם מעלים בעקבות הניסוי של מלפיגי?

מתוך הניסוי של מלפיגי וניסוייהם של חוקרים אחרים, אפשר להסיק כי תוצרי הפוטוסינתזה מועברים מהעלים לשאר חלקי הצמח במערכת הובלה נפרדת ממערכת העצה. מערכת הובלה זו נקראת מערכת השיפה.

(בספר תמונה)

חתך בגבעול דלעת (הגדלה פי 100)

מידע והרחבה

מערכת השיפה, כמו מערכת העצה, מורכבת מצינורות דקים הבנויים מתאים המסודרים בצורת חוליות. אולם, בשונה מתאי העצה, תאי השיפה הם תאים חיים בעלי דופנות דקות יחסית שבהן הרבה נקבים קטנים (תאי השיפה נקראים גם תאי כברה, על שם הכלי המאפשר סינון וניפוי קמח וגרגרים קטנים). מבנה נקבובי זה מאפשר את מעבר תוצרי הפוטוסינתזה דרך צינורות השיפה אל שאר תאי הצמח. תוצרי הפוטוסינתזה עוברים בצמח מהמקום שבו הם נוצרים (שם יש ריכוז גבוה) אל שאר תאי הצמח (שם יש ריכוז נמוך). חללם הפנימי של צינורות השיפה קטן מחללם של צינורות העצה.

מערכת השיפה - מערכת ההובלה בצמחים בה מובלים תוצרי הפוטוסינתזה מהחלקים הירוקים בצמח לשאר חלקיו על מנת שיוכלו לשמש מקור אנרגיה זמינה או לאגירתה.

*227*

משימה

סיכום מערכת השיפה

לפניכם מספר מושגים הקשורים למערכת השיפה. בחרו שניים מהם ונסחו משפט המתאר את הקשר ביניהם. חזרו על הפעולה מספר פעמים בכל פעם, עם שני מושגים אחרים.

מושגים: צינורות שיפה, מערכת השיפה, עלים ירוקים, תאי כברה, תוצרי פוטוסינתזה, שאר חלקי הצמח

מעניין ומסקרן

סירופ מייפל

מהו סירופ המייפל שאותו אנו מוסיפים למאכלים מסוימים?

עץ המייפל גדל בצפון אמריקה ומייצר בתאיו הירוקים (בתהליך הפוטוסינתזה) כמות רבה במיוחד של סוכר, הנקרא גלוקוז. את הגלוקוז, הזורם בצינורות השיפה, מפיקים מהעץ על-ידי פציעת הגזע - יצירת חתך בצינורות השיפה הראשיים המובילים את הסוכר אל חלקי הצמח התחתונים, והנחת כלי לאיסוף העסיס מתחת לחתך.

מגזעי עצים בוגרים אפשר להפיק 12-35 ק"ג סוכר בשנה אחת. עסיס זה מעובד ונמכר לשימוש בשם סירופ מייפל. הסירופ הנמכר בחנות לרוב אינו סירופ מייפל אמיתי, אלא תחליף המכיל אחוזים נמוכים מאוד של מייפל (כ-2 אחוזים).

(בספר תמונות - היעזר במורה)

עצי מייפל ואיסוף סירופ המייפל

*228*

ה. מה למדנו בפרק זה?

*228*

- צמחים צורכים כמויות גדולות של מים.

- שמירה על מאזן מים תקין בצמח חשובה לשמירה על המבנה והתפקוד של תאי הצמח ושל הצמח כולו.

- הצמח קולט את רוב המים מהקרקע הלחה דרך מערכת השורשים ותאי היונקות שבקצותיהם.

ההסתעפויות הרבות של תאי היונקות וההתפצלויות של השורשים מגדילים בצורה משמעותית את שטח הפנים של הצמח שבא במגע עם הקרקע ובכך גדלה כמות המים שהצמח קולט.

- פליטת מים מצמחים מתרחשת בעיקר בתהליך הדיות דרך הפיוניות שבעלים. כאשר פתח הפיונית פתוח, יכול להתקיים חילוף הגזים, ואדי המים נפלטים לאוויר.

- גורמים שונים בסביבת הצמחים - כמו טמפרטורה, עוצמת אור ולחות יחסית - משפיעים על קצב הדיות בצמח ועל מצב פתיחת הפיוניות.

- מערכות ההובלה בצמחים הן: מערכת העצה ומערכת השיפה.

- מערכת העצה מורכבת מצינוריות דקות המובילות מים ומומסים אשר נקלטים בשורשי הצמח לכל חלקי הצמח האחרים.

- מערכת השיפה מורכבת מצינוריות דקות המובילות את תוצרי הפוטוסינתזה מהעלים ומהחלקים הירוקים שבצמח בצינורות אל כל חלקי הצמח האחרים.

*229*

תרשים סיכום מערכות ההובלה בצמח

(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במורה)

מערכות הובלה בצמח הן:

א. מערכת השיפה - שמובילה את תוצרי הפוטוסינטזה (המשמשים כחומר מזון לצמח) מהחלקים הירוקים אל שאר חלקי הצמח.

ב. מערכת העצה - שמובילה מים ומימסים, הנקלטים מהקרקע דרך שורשים ויונקות, ועוברים לשאר חלקי הצמח על מנת לשמור על מאזן מים תקין של הצמח. אלו נפלטים לאוויר דרך פיוניות בתהליך הדיות.

צפייה בסרט

מערכות ההובלה בצמח

*230*

שאלות סיכום

1. איזה מהמשפטים הבאים מתאים לתיאור התהליך המתרחש במערכת העצה?

א. מים וסומסים עוברים מהעלים לשאר חלקי הצמח.

ב. מים ומומסים עוברים משורשי הצמח לשאר חלקי הצמח.

ג. תוצרי הפוטוסינתזה עוברים משורשי הצמח לשאר חלקי הצמח.

ד. תוצרי הפוטוסינתזה עוברים מהעלים לשאר חלקי הצמח.

2. איזה מהמשפטים הבאים מתאים לתיאור התהליך המתרחש במערכת השיפה?

א. מים ומומסים עוברים מהעלים לשאר חלקי הצמח.

ב. מים ומומסים עוברים משורשי הצמח לשאר חלקי הצמח.

ג. תוצרי הפוטוסינתזה עוברים משורשי הצמח לשאר חלקי הצמח.

ד. תוצרי הפוטוסינתזה עוברים מהעלים לשאר חלקי הצמח.

3. איזה מהמשפטים הבאים מתאר בצורה נכונה את קליטת המים בצמח?

א. מים נקלטים בשורשי הצמח ועוברים דרך מערכת העצה לשאר חלקי הצמח.

ב. מים נקלטים דרך העלים ויורדים אל שורשי הצמח.

ג. מים נקלטים דרך העלים ועוברים לשאר חלקי הצמח דרך מערכת השיפה.

ד. מים נקלטים בשורשי הצמח וגם דרך הפיוניות בעלים.

4. מדוע התנפחה קליפת הגזע מעל האזור שקולף בניסוי של מלפיגי?

א. מפני שמים ומומסים הצטברו בצד התחתון של הרצועה שקולפה עקב חיתוכם של צינורות העצה.

ב. מפני שמים ומומסים הצטברו בצד העליון של הרצועה שקולפה עקב חיתוכם של צינורות השיפה.

ג. מפני שתוצרי הפוטוסינתזה הצטברו בצד העליון של הרצועה שקולפה עקב חיתוכם של צינורות השיפה.

ד. מפני שתוצרי הפוטוסינתזה הצטברו בצד התחתון של הרצועה שקולפה עקב חיתוכם של צינורות העצה.

5. איזה מהגורמים הבאים אינו משפיע על תהליך הדיות בצמח?

א. כמות החמצן באוויר.

ב. טמפרטורת הסביבה.

ג. עוצמת אור השמש.

ד. הלחות היחסית באוויר.

6. צמח שהוחזק תקופה ארוכה ללא אור שמש איבד את עליו הירוקים. איזו מערכת הובלה נשער שנפגעה והתנוונה בצמח?

7. אילו חומרים נכנסים ויוצאים דרך הפיוניות כאשר הן פתוחות?

8. מה חשיבותו של המבנה המסועף והמפותל של השורשים ושל תאי היונקות בצמח?

9. התגלה צמח מדברי לא מוכר שבו כל הפיוניות נמצאות בצד התחתון של העלים. מדוע לדעתכם התפתח הצמח בצורה זו?

10. חיידק מזיק התפתח בשורשיו של צמח ופגע בתאי היונקות. מהו הנזק הצפוי לצמח? אילו מערכות תיפגענה?

*231*

נספח: תעודות זהות לצמחים

*231*

תעודת זהות לצמח

שם הצמח: סירה קוצנית

שם מדעי-לועזי של הצמח: --

אזור גידול: --

מאפייני סביבת הגידול: --

מאפיינים מיוחדים במבנה הצמח / צורתו:--

כיצד הצמח מותאם למחסור במים: --

פרטים נוספים: --

מקורות מידע: --

תמונת הצמח

תעודת זהות לצמח

שם הצמח: ארנבית צרת עלים

שם מדעי-לועזי של הצמח: --

אזור גידול: --

מאפייני סביבת הגידול: --

מאפיינים מיוחדים במבנה הצמח / צורתו: --

כיצד הצמח מותאם למחסור במים: --

פרטים נוספים: --

מקורות מידע: --

תמונת הצמח

*232*

תעודת זהות לצמח

שם הצמח: מלוח קיפח

שם מדעי-לועזי של הצמח: --

אזור גידול: --

מאפייני סביבת הגידול: --

מאפיינים מיוחדים במבנה הצמח / צורתו: --

כיצד הצמח מותאם למחסור במים: --

פרטים נוספים:--

מקורות מידע:--

תמונת הצמח

תעודת זהות לצמח

שם הצמח: איריס הנגב

שם מדעי-לועזי של הצמח: --

אזור גידול: --

מאפייני סביבת הגידול: --

מאפיינים מיוחדים במבנה הצמח / צורתו: --

כיצד הצמח מותאם למחסור במים:--

פרטים נוספים: --

מקורות מידע: --

תמונת הצמח

*233*

מילון מונחים

*233*

- אאוקריוט: יצור חי הבנוי מתא אחד או יותר בהם החומר התורשתי מצוי בתוך גרעין מוגדר. כל היצורים פרט לחיידקים ולאצות מסוימות הם אאוקריוטיים (ביוונית: אאו - אמיתי; קריון - גרעין).

- אברון: מבנה המצוי בציטופלזמת התא, מוקף בקרום ובעל צורה ותפקוד אופייניים.

- אפידרמיס: רקמת חיפוי חיצונית (ביוונית: אפי - עליון; דרמיס - עור).

- ביולוגיה: מדע העוסק בחקר היצורים החיים (ביוונית: ביוס - חיים; לוגוס - תורה, מחקר).

- בינוקולר: אמצעי הגדלה בעל שתי עיניות המאפשר הסתכלות בשתי עיניים בבת אחת, דרך שתי מערכות עדשות נפרדות המאפשרות ראייה תלת-ממדית של הדוגמה (בלטינית: בי - שניים, אוקולר - של העין, עינית).

- גרעין התא: אברון המכיל חומר תורשתי (DNA).

- דופן התא: מעטה קשיח יחסית העוטף מבחוץ את הקרום של תאי צמחים, פטריות, חיידקים מסוימים ויצורים נוספים.

- דופק: התכווצות והתרחבות קצבית של כלי דם הנובעת מפעילות הלב המזרים את הדם בכלי הדם. אפשר להרגיש את הדופק בכלי דם הנקראים עורקים, המצויים קרוב לעור.

- דיות: איבוד מים בצמחי יבשה, בעיקר דרך הפיוניות.

- די-אן-איי (DNA): חומר תורשתי; חומר העובר בתורשה מהורים לצאצאיהם ומכיל מידע ליצירת חלבונים שונים. DNA הם ראשי התיבות של Deoxyribo-Nucleic-Acid

- הכחדה: היעלמות מוחלטת של מין כלשהו מן העולם.

- המוגלובין: חלבון המצוי בתאי דם אדומים, מכיל 4 אטומי ברזל אשר קושרים מולקולות חמצן.

- התקף לב: מוות של תאים ברקמת שריר הלב כתוצאה מטרשת עורקים קשה באחד העורקים הכליליים המזינים תאים אלו.

- ורידים: כלי דם המובילים את הדם מתאי הגוף אל הלב.

- חומרים אורגניים: חומרים המורכבים מפחמן ומימן הקשורים זה לזה; יצורים חיים בנויים מחומרים אורגניים.

*234*

- חלולית: אברון המכיל מים ומומסים, אופייני לתאי הצמחים ומקנה להם יציבות.

- טסיות: חלקי תאים, ללא גרעין, משתתפים בתהליך קרישת דם. חלק מרקמת הדם.

- טקסונומיה: מיון שיטתי של יצורים חיים (טקסוס - סידור, אונוס - שיטה).

- טרשת עורקים: היצרות הדרגתית של עורקים הפוגעת בזרימת דם תקינה.

- יונקות: תאי רקמת החיפוי של שורשי צמחים. מתאים אלה יוצאות שלוחות דקיקות המגדילות את שטח הפנים של הצמח הבא במגע עם המצע שבו הוא גדל.

- יצור חד-תאי: יצור חי הבנוי מתא אחד בלבד, המקיים את כל מאפייני החיים; כמו חיידק. סנדלית ואמבה.

- יצור רב-תאי: יצור חי הבנוי מתאים רבים שכל אחד מהם מקיים את כל מאפייני החיים, תוך שיתוף פעולה עם תאים אחרים; כמו פטריות, צמחים ובעלי חיים.

- כושר הפרדה: היכולת להבחין בין שתי נקודות סמוכות זו לזו. למשל, כושר ההפרדה של עין האדם הוא עשירית המילימטר, כלומר שתי נקודות שהמרחק ביניהן הוא פחות מעשירית המילימטר ייראו לאדם כנקודה אחת בלבד.

- כלורופלסט: אברון המצוי בתאי צמחים. אברון זה מכיל כלורופיל המקנה לצמחים את צבעם הירוק ובתוכו מתקיים תהליך הפוטוסינתזה (ביוונית: כלורוס - ירוק; פלסט - מבנה קטן).

- כלי דם: צינורות שבהם זורם הדם במערכת ההובלה בבעלי חיים.

- כלי דם כליליים: כלי דם העוטפים ומקיפים (מכתרים) את הלב. מקור השם כליליים הוא מהמילה כליל, שפירושה כתר. כלי דם אלו מובילים דם ומזינים את תאי שריר הלב.

- כמישה: מצב שבו יש חוסר מים בצמח ובעקבותיו הצמח נראה נבול ורפוי.

- לב: איבר במערכת הדם, הבנוי מרקמת שריר עבה. הלב מניע את הדם במערכת ההובלה.

- מאזן חום: ההפרש בין כמות החום הנקלטת או המיוצרת בגוף לכמות החום הנפלטת מהגוף.

- מאזן מים: ההפרש בין כמות המים הנקלטת בגוף לכמות המים הנפלטת מהגוף.

- מאפייני חיים: מבנים, תופעות ותהליכים המתקיימים בכל היצורים החיים.

- מח עצם: רקמה המצויה בחללים שבעצמות הגוף. במח העצם נוצרים כל תאי הדם.

- מחזור הגוף: מסלול זרימת דם מהלב אל כל חלקי הגוף וחזרה אל הלב.

*235*

- מחזור הריאות: מסלול זרימת דם מהלב אל הריאות וחזרה אל הלב.

- מיטוכונדריון: אברון שבו מתרחש עיקר תהליך הפקת האנרגיה מגלוקוז (ברבים: מיטוכונדריה).

- מין (species): קבוצת יצורים בעלי תכונות משותפות, היכולים להתרבות בינם לבין עצמם.

- מין פולש: מין שהועבר לאזור מחיה חדש על-ידי האדם, התרבה בהצלחה באזור החדש והשפיע על היצורים האחרים באזור זה.

- מיקרואורגניזמים: יצורים חיים זעירים שאי אפשר להבחין בהם ללא אמצעי הגדלה (מיקרו - קטן: אורגניזם - יצור חי).

- מיקרומטר: יחידה למדידת אורך שאורכה אלפית המ"מ (0.001 מ"מ).

- מיקרוסקופ: מכשיר המאפשר להתבונן בעצמים ולהבחין בפרטים זעירים אשר אינם נראים בעין רגילה (ביוונית: מיקרו - קטן, סקופ - לראות).

- מסתם: רכיב במערכת ההובלה, המבטיח זרימת דם חד-כיוונית. המסתמים מצויים בוורידים ובלב.

- מערכת: אוסף רכיבים ותהליכים הקשורים אלו באלו ופועלים בתיאום לקיום תופעה מסוימת.

- מערכת הובלה ביצור חי: מערכת המשנעת (מעבירה) חומרים מהסביבה החיצונית אל תאי היצור החי, בין התאים ומהתאים אל הסביבה החיצונית. מערכות ההובלה מתווכות בין מערכות שונות ביצורים חיים.

- מערכת העצה: מערכת ההובלה בצמחים, בה מובלים מים ומומסים משורשי הצמח אל שאר חלקיו.

- מערכת השיפה: מערכת ההובלה בצמחים בה מובלים תוצרי הפוטוסינתזה מהחלקים הירוקים בצמח לשאר חלקיו על מנת שיוכלו לשמש מקור אנרגיה זמינה או לאגירתה.

- מרקם חוץ-תאי: חומר המצוי בין תאים.

- נימים: כלי הדם הקטנים ביותר. דרך דופנות הנימים יוצאים מהדם חומרים החיוניים לתפקוד התאים ונכנסים אל הדם חומרי פסולת מהתאים.

- עורקים: כלי דם המובילים את הדם היוצא מהלב לכיוון תאי הגוף.

- פוטוסינתזה (הטמעה): תהליך ייצור גלוקוז ממים ומפחמן דו-חמצני. התהליך מתרחש בעזרת אור, בתוך התאים שבאיברי הצמח הירוקים.

*236*

- פיוניות: פתחים ברקמת החיפוי (אפידרמיס) של צמחים שדרכם מתבצע חילוף מים ותהליך הדיות. כל פיונית מורכבת משני תאים המכונים תאי שמירה.

- פלזמת דם: נוזל דם המורכב ברובו ממים (כ-90 אחוז) ומחומרים המומסים בהם (כ-10 אחוז): מלחים, חלבונים, חומרי מזון וחומרי פסולת.

- פעימת לב: כיווץ והרפיה של הלב. מחזור אחד של כיווץ והרפיה הוא פעימת לב אחת.

- פרוקריוט: יצור חי חסר גרעין תא (ביוונית: פרו - לפני; קריון - גרעין).

- צורכי קיום: גורמים שבלעדיהם היצורים החיים אינם יכולים להתקיים.

- ציטופלזמה: נוזל סמיך המהווה את כל תכולת התא, פרט לגרעין (ציטו - תא, פלזמה - בעל צורה).

- קרום התא: שכבה המגדירה את גבולות התא, מפרידה בין תא אחד לבין תאים אחרים ובינו לבין המרקם החוץ-תאי.

- רכיב: חלק משלם. פריט המהווה חלק מיחידה שלמה.

- רקמה: קבוצת תאים בעלי מבנה דומה ותפקוד משותף. לדוגמה: רקמת שריר, רקמת עצם.

- שורשים: חלק בצמח הנמצא לרוב בקרקע או במצע הגידול, שדרכו מים ומומסים נכנסים לצמח.

- שלד התא: רשת סיבים המצויה בציטופלזמה ומורכבת ממולקולות חלבון. סיבים אלה מקנים לתא את צורתו ומאפשרים את תנועתו.

- תא חי: יחידת המבנה והתפקוד הקטנה ביותר ביצורים חיים, המקיימת את כל מאפייני החיים.

- תאי דם אדומים: תאים חסרי אברונים, המהווים חלק מרקמת הדם ומכילים מולקולות רבות של חלבון המוגלובין, הנושא חמצן בזרם הדם.

- תאי דם לבנים: תאים המהווים חלק מרקמת הדם וממערך ההגנה של הגוף מפני גורמי מחלות.

- תאי יונקות: תאי רקמת החיפוי של שורשי צמחים, מהם יוצאות שלוחות דקיקות המגדילות את שטח הפנים של הצמח הבא במגע עם המצע שם הוא גדל.

סוף הספר