חוקרים מערכות חיים ב'
כיתה ח'
מטמו"ן חדש – מדע וטכנולוגיה לחטיבת הביניים
דפוס איילון, 2013
עמודי דפוס 3-250
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 מכון ויצמן
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 ב' כולל את השערים הבאים: יצורים חיים בסביבתם וחוקרים מערכות רבייה.
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.
ספרי מטמו"ן חדש לכיתה ח':
- חוקרים חוסר ואנרגיה ב'
- חוקרים מערכות חיים ב'
תוכן העניינים
(התוכן ערוך כך: שם הפרק ועמוד דפוס)
*3*
פתח דבר
ספר הלימוד "חוקרים מערכות חיים ב'" הוא הספר הרביעי בסדרת 'מטמו"ן חדשי. ספר זה, המיועד לתלמידי כיתה ח', עוסק בנושאים מעולם הביולוגיה ובו שני שערים "יצורים חיים בסביבתם" ו"חוקרים מערכות רבייה".
מה ב"יצורים חיים בסביבתם" (שער 1)?
השער "יצורים חיים בסביבתם" עוסק בנושא מערכות אקולוגיות. במהלך הלימוד נכיר את המושגים והרעיונות המרכזיים באקולוגיה ונתעמק במבנה ובתפקוד של המערכת האקולוגית. נלמד על הגורמים הדוממים (הא-ביוטיים), על הגורמים החיים (הביוטיים) המרכיבים אותה ועל יחסי הגומלין ביניהם. נעסוק במקומו של האדם ובהשפעתו על המערכות האקולוגיות.
לימוד הנושא יחשוף אותנו בדרך חווייתית ופעילה לסביבה הטבעית ולמרכיביה. נתנסה בתצפיות ובמדידות בשדה, בפעילויות חקר במעבדה ובפעילות מתוקשבת. נבצע ניסויים ונצפה ביצורים חיים בבית גידולם הטבעי ובמעבדה. הלימוד מלווה בדוגמאות של סביבות טבעיות מנופי הארץ ושל בעלי חיים וצמחים האופייניים לטבע הארץ. התמונות, התצלומים והאיורים הרבים בשער ימחישו לנו את התכנים והמושגים הנלמדים. כל זה יחד עם קטעי המידע והדוגמאות הרבות הכלולים בשער מבטיחים לנו חוויה לימודית מעניינת ומאתגרת.
מה ב"חוקרים מערכות רבייה" (שער 2)?
בשער "חוקרים מערכות רבייה" נעסוק בתהליכי הרבייה וההתפתחות של יצורים חיים, ונלמד על דרכי הרבייה ותהליכי הרבייה וההתפתחות של מגוון יצורים חיים, כולל האדם. בלימודינו נכיר את הרבייה כמאפיין חיים, ואת חשיבותה לחיי היצורים החיים. נתוודע לדרכי הרבייה בטבע, ונתמקד גם בתהליכים התאיים המהווים את הבסיס לתהליכי הרבייה וההתפתחות ביצורים אלה. כמו כן נעסוק בתהליכי ההתפתחות של היצורים החיים מרגע הגעתם אל העולם ועד הפיכתם ליצורים בוגרים. במהלך הלמידה נכיר סוגים שונים של מאמרים מדעיים, נבצע תצפיות וניסויי חקר, נרכוש מיומנויות חקר חדשות ונתרגל מיומנויות למידה וחקר שלמדנו זה כבר בספרי 'מטמו"ן חדש- בעבר.
אנו מאחלים לכם למידה מהנה ופורייה
צוות מטמו"ן חדש
*4*
מקרא הסמלים
(בספר 3 תמונות)
(בספר 3 תמונות)
(בספר 3 תמונות)
(בספר 3 תמונות)
(בספר 3 תמונות)
(בספר 3 תמונות)
(בספר 3 תמונות)
(בספר 3 תמונות)
(בספר 3 תמונות)
(בספר 3 תמונות)
(בספר 3 תמונות)
(בספר 3 תמונות)
(בספר 3 תמונות)
*7*
*7*
*8*
*8*
כאשר אתם שומעים את המילה טבע, בוודאי עולה בדמיונכם תמונה של נוף ירוק ובו עצים, שדה פורח, מים זורמים, שקט ושלווה. אנו תופסים את הטבע כמקום נאצל שאליו הולכים להירגע ו"לתפוס שלווה". האומנם כר הוא הדבר? מנקודת מבט אקולוגית הטבע רחוק מלהיות שליו ושקט. בטבע יש התרוצצות מתמדת של בעלי חיים העסוקים ללא הפסק בחיפוש מזון, במציאת בן או בת זוג להתרבות, בטיפול בצאצאים, בחיפוש מסתור ובהישרדות. בטבע יש תחרות על משאבי הסביבה בין מינים שונים ובין פרטים בני אותו מין.
יש טורפים ונטרפים, יש טריטוריות, יש כובשים ונכבשים. יש טפילים המנצלים את הפונדקאי המארח אותם, יש גוזלים בקן הדוחפים את אחיהם כדי לזכות במזון. יש קניבליזם (קניבליזם: תופעה שבה בעל חיים אוכל את בשרו של בעל חיים אחר בן אותו מין.), יש ניצול של החלש והלא מותאם ונידויו. יש להקות של פרטים הפועלים יחד בחיפוש מזון ובהגנה מפני אויבים. יש מינים פולשים הדוחקים את המינים המקומיים ותופסים את מקומם. זה קורה בכל יום, בכל שעה ובכל מקום בעולם; ועם זאת יש בטבע חוקיות המאפשרת למערכת כולה להתקיים. האקולוגיה עוסקת בהבנת התופעות המרתקות הללו בטבע ובחוקיות העומדת מאחוריהן.
גם אנחנו, בני האדם, חלק מהמערכת הזאת, אלא שבזכות יכולתנו השכלית הצלחנו לרתום את הטבע ואת היצורים החיים לצרכינו; לפתח זנים חדשים של צמחים ובעלי חיים ולתרבת מינים המספקים לנו מזון, לבוש, תרופות וחומרים נוספים; לפתח טכנולוגיות המסייעות לנו להתקיים בתנאי סביבה שונים ומגוונים.
תוחלת החיים של האדם גדלה הודות לכך, ועקב העלייה ברמת החיים וההצלחה להדביר חלק מהמחלות ולפתח תרופות מתאימות למחלות נוספות, אוכלוסיית העולם הולכת וגדלה בקצב מהיר. גידול האוכלוסייה מחייב כיבוש עוד ועוד שטחים ודחיקת היצורים החיים שהשטחים הללו הם בית גידולם.
כיצד האדם משפיע על המערכות האקולוגיות בטווח הקרוב ובטווח הרחוק יותר? על שאלה זו ועל הרבה שאלות נוספות נלמד ביחידה "יצורים חיים בסביבתם". במהלר הלימוד נכיר מאפיינים ומרכיבים שונים של הסביבה וננסה להבין את מארג הקשרים ויחסי הגומלין ביניהם. הלימוד ילווה בתצפיות, בשאילת שאלות, בביצוע ניסויים ובאיסוף מידע. הפעילויות תתבצענה בסביבות למידה שונות: בחדר המעבדה, בכיתה, בשדה ובסביבה וירטואלית, בעזרת המחשב. המטרה היא להכיר את הסביבה שבה אנו חיים ולהבינה טוב יותר - באופן שיאפשר לנו לכבדה ולשמור עליה.
שיהיה לכולנו לימוד פורה ומעניין!
(בספר 5 תמונות)
שדה פורח, נחל איתן, עגורים בהתכנסות
*9*
*9*
*10*
*10*
מאז ומעולם עוררו תופעות החיים סקרנות והתפעלות בקרב האדם, והוא שאף לדעת ולהבין את העולם הסובב אותו. קיומו של האדם היה ועודנו תלוי בסביבתו הטבעית. מהטבע הוא משיג את מרבית מזונו, את לבושו וכן חומרים לבניית מגוריו. הסביבה משפיעה על האדם; התנאים הקיימים בה קובעים במידה רבה את אורח חייו של האדם החי בה ואת התנהגותו. האדם משפיע על הסביבה ומשנה אותה. הוא בונה בתים, סולל כבישים, הופך אזורים טבעיים לשדות חקלאיים או לשטחי מגורים. האדם בונה סכרים ומשנה את הזרימה של נחלים. במקום אחד הוא כורת יערות, ובאחר - נוטע עצים. הוא יוצר זנים חדשים של צמחים ובעלי חיים ומשביח מינים טבעיים. האדם גם מזהם את הסביבה ופוגע בצומח ובחי המצוי בה.
בטיולים כיתתיים או בטיולים משפחתיים בוודאי ביקרתם באזורים שונים בארץ וראיתם שיש הבדלים בין אזור אחד למשנהו. הנגב שונה מהכרמל, הגליל שונה ממישור החוף, והרי יהודה שונים מהרי אילת. ארץ-ישראל היא קטנה בשטחה אבל מגוונת מאוד בנופיה. יש בה מדבר וחורש, חוף ים וחולות, עמקים והרים, נחלי איתן ונחלי אכזב. לכל אזור יש מאפיינים הייחודיים לו, והם אלה שקובעים את תנאי הסביבה ובעקבות זאת את מרכיביה.
(בספר איור)
נופים בארץ ישראל: 1. הגולן 2. הגליל 3. הכרמל 4. מדבר יהודה 5. הרי אילת
בצפון הארץ נמצא ההר הגבוה ביותר בארץ-ישראל, הוא הר החרמון - גובהו 2,224 מטר, הטמפרטורה הממוצעת בו נמוכה, ובחודשי החורף פסגתו מושלגת. מהצד השני, בדרום הארץ נמצא המקום היבשתי הנמוך ביותר בעולם, הוא חוף ים המלח, 425 מטר מתחת לפני הים, ושם הטמפרטורה גבוהה מאוד. הטמפרטורה הגבוהה ביותר בארץ נמדדה עד כה בסדום, 48 מעלות צלזיוס בצל. יש אזורים בארץ שכמות המשקעים השנתית בהם מגיעה ל-800 מילימטר, ולעומת זאת יש אזורים שיורדים בהם פחות מ-25 מילימטר גשם במשך שנה שלמה.
*11*
בזכות מיקומה הגיאוגרפי - נקודת חיבור בין שלוש היבשות: אירופה, אסיה ואפריקה - מהווה ארץ-ישראל גשר בין אזורי אקלים שונים, ולכן נמצא בה נוסף על המינים המקומיים גם מינים של צמחים ובעלי חיים שמוצאם מאפריקה, מאסיה ומאירופה. הרבגוניות הזאת מתבטאת במגוון מינים רחב. הטבלה הבאה תמחיש את הדבר.
מגוון מינים - מדד המבטא את עושר המינים, כלומר מספר המינים החיים בשטח מסוים, ואת שכיחותם היחסית בו.
טבלה 1: מספר מיני העופות בארצות שונות בהשוואה לשטחן
(בספר איור)
הארץ, השטח בקמ"ר, מספר מיני העופות, מספר מיני העופות ל-1,000 קמ"ר
ישראל, 29,600, 470, 15.8
בריטניה ואירלנד, 244,000, 489, 2
סקנדינביה, 774,00, 295, 0.38
גרמניה, 356,000, 258, 0.73
פולין, 312,000, 230, 0.74
סין, 9,800,000, 1,198, 0.12
יפן, 370,000, 533, 1.44
עיראק, 444,000, 420, 0.95
מצרים, 990,000, 427, 0.43
סודן, 2,500,00, 871, 0.35
(בספר איור)
עיינו בטבלה וענו על השאלות הבאות:
1. איזו מדינה היא בעלת השטח הגדול ביותר?
2. באיזו מדינה יש את מספר מיני העופות הגדול ביותר?
3. באיזו מדינה מגוון מיני העופות (מספר מינים ליחידת שטח) הוא הגדול ביותר?
4. מנו שני גורמים העשויים לדעתכם להשפיע על מגוון מיני העופות בארצות השונות.
5. רשמו שלושה מיני עופות שאתם מכירים בסביבת מקום המגורים שלכם.
*12*
מרכיבי הסביבה
מדע האקולוגיה עוסק בחקר יחסי הגומלין בין היצורים החיים לבין סביבתם ובין היצורים החיים לבין עצמם. אקולוגים נוהגים למיין את הגורמים בסביבה לשניים: א-ביוטיים וביוטיים.
גורמים א-ביוטיים - המרכיבים הלא-חיים של הסביבה המשפיעים על השפע והתפוצה של היצורים החיים בה: טמפרטורה, משקעים, לחות, רוחות, הרכב האוויר, סוג המסלע והקרקע, המים והרכבם, המיקום הגיאוגרפי.
גורמים ביוטיים - היצורים החיים בסביבה, אלה הנראים לעין ואלה שאינם נראים לעין, המשפיעים על השפע והתפוצה של יצורים אחרים בסביבתם: הצמחים, בעלי החיים כולל מיקרואורגניזמים ויחסי הגומלין ביניהם.
נוהגים למיין את המרכיבים בסביבה גם על-פי השתייכותם לארבע מערכות המכונות בשם כולל מערכות כדור הארץ, ואלו הן:
גאוספרה (גאו - מסלע; ספרה - כדור) - מערכת הכוללת את הסלעים ואת הקרקעות של כדור הארץ.
אטמוספרה (אטמו - אוויר) - מערכת הכוללת את הגזים העוטפים את כדור הארץ.
ביוספרה (ביו - חיים) - מערכת הכוללת את היצורים החיים על פני כדור הארץ.
הידרוספרה (הידרו - מים) - מערכת הכוללת את כל מקווי המים על פני כדור הארץ (אוקיינוסים, נחלים, אגמים, מי תהום ומעיינות).
(בספר תמונה 1)
מערכות כדור הארץ
מערכות כדור הארץ:
אטמוספרה
ביוספרה
הידרוספרה
גאוספרה
*13*
(בספר תמונה 1)
פעילות
פעילות 1: סיור להכרת הסביבה ומרכיביה
ציוד וחומרים: זכוכית מגדלת, כלי איסוף (כגון: שקיות פלססיק, קופסאות פלסטיק), מלקטת, מכחול, בריסטול, מצפן, מד-טמפרטורה, מד-לחות, מד-רוח, מדבקות.
לכל סיור יש להצטייד בפריטים הבאים: נעלי הליכה סגורות, כובע, בקבוק מים לשתייה, שקית אשפה, מצע קשיח לכתיבה, כלי כתיבה, מחברת, מצלמה.
מהלך הפעילות
צאו לחצר בית הספר או לשדה קרוב, ובצעו את הפעילויות הבאות:
(בספר תמונה 1)
שדה בור
1. תצפית
א. רשמו את שם המקום, התאריך והשעה, וכן ציינו את עונת השנה.
ב. התבוננו סביב ותארו במשפטים ספורים את מאפייני השטח. שלבו בתיאור את רוב הפרטים שאתם רואים. שימו לב לגוונים השונים של הקרקע ושל השמים, לפסולת ולחפצים מעשי ידי אדם, לריכוזים של צמחייה, לעקבות בעלי חיים ועוד.
ג. קבעו את תחומי השטח שאותו תרצו לחקור. גבולות השטח ייקבעו על ידכם, על פי שיקולים שתדונו בהם ביניכם בקבוצה. פרטו את השיקולים שלכם.
ד. ציירו על גבי בריסטול מפה המתארת את השטח שבחרתם ואת גבולותיו. רשמו על גבי המפה את הצפון, היעזרו במצפן.
ה. סמנו במקום המתאים במפה את הפרטים שאתם רואים.
2. מדידות
א. מדדו את טמפרטורת האוויר בעזרת מד-טמפרטורה (את טמפרטורת האוויר מודדים במקום מוצל כדי למנוע את השפעת הקרינה הישירה על המדידה).
ב. מדדו את הטמפרטורה על פני הקרקע במקום חשוף לשמש ובמקום מוצל.
ג. מדדו את הטמפרטורה בתוך תלולית עפר, של חולד למשל, או בתוך קן נמלים.
ד. מדדו את לחות האוויר בעזרת מד-לחות.
ה. בעזרת מד-רוח מדדו את מהירות הרוח ואת כיוונה.
ו. הביטו למעלה ותארו את השמים שמעליכם (שמים נקיים, עננות קלה, עננות בינונית, עננות מלאה).
ז. רשמו את הממצאים במחברותיכם, הקפידו לרשום ליד כל ממצא את יחידות המדידה המתאימות.
*14*
3. איסוף פריטים מהסביבה
א. אספו בשטח דוגמאות של מרכיבי הסביבה, לדוגמה: ענף, פרח, עלה (הקפידו שהם יהיו מצמח לא מוגן), סלע, קרקע וכדומה, והביאו אותן לכיתה.
ב. האם אתם מזהים עדויות לפעילות בעלי חיים בסביבה? אם כן, מהן? אספו בשקית דוגמאות לעדויות כאלה.
ג. האם אתם מזהים עדויות לפעילות האדם בסביבה? אם כן, מהן? אספו בשקית דוגמאות לעדויות כאלה.
4. צילום הסביבה
צלמו את הפריטים הבאים:
- קרקע, סלעים
- בעלי חיים
- צמחים
- שמים
- עדויות לפעילות בעלי חיים
- עדויות לפעילות האדם
5. סיכום הסיור בכיתה
א. ארגון הפריטים שנאספו
1. ערכו בכיתה תצוגה של הפריטים שאספתם. הפריטים שאספתם קשורים כולם למרכיבי כדור הארץ.
2. מיינו את הפריטים שאספתם ושייכו אותם לכל אחת ממערכות כדור הארץ.
ב. דו"ח מסכם
1. הכינו דו"ח מסכם בעזרת מצגת והציגו אותו במליאת הכיתה. שלבו בדו"ח את הדברים הבאים:
- מקום הסיור, תאריך הסיור ושעת הסיור
- המפה של השטח שצפיתם בו
- תיאור תחומי השטח
- תיאור הפריטים שאספתם
- הגורמים הביוטיים והגורמים הא-ביוטיים בסביבה שחקרתם
- תוצאות המדידות
- עדויות מצולמות
2. הציגו את המצגת בפני הכיתה.
3. כיצד לדעתכם ייראה בית הגידול שחקרתם בעוד שלושה חודשים? ציינו שינויים בגורמים הא-ביוטיים והביוטיים.
*15*
כללי התנהגות במהלך סיור לימודי
הסיור הוא פעילות לימודית קבוצתית בשטח המתקיימת במסגרת הלימודים הרגילה. במהלך הסיור תאספו מידע ואותו עליכם לרשום במחברותיכם להמשך הפעילות בכיתה. בסיום הסיור כל קבוצה תכין דו"ח מסכם, על-פי ההנחיות שתינתנה לכם.
כחובבי טבע עליכם לשמור על הסביבה כך שגם אחרים יוכלו ליהנות ממנה וללמוד בה לאחר שתעזבו את השטח. לשם כך עליכם להקפיד על כללי ההתנהגות הבאים:
1. אין להשאיר פסולת או כל פריט אחר בשטח. יש להכניס פריטים מיותרים לתיק או לשקית ולזרוק לפח האשפה הקרוב.
2. אסור לפגוע בבעלי חיים ובצמחים.
3. אפשר לערוך תצפיות גם על-ידי לכידה של בעלי חיים, אבל יש להקפיד לשחררם בבית גידולם לאחר התצפית.
4. אסור לגעת בבעלי החיים בידיים חשופות. בעלי חיים קטנים יש לאסוף במלקטות בלבד. יש להימנע מאיסוף נחשים, עקרבים ונדלים.
5. מצמחים שאינם מוגנים אפשר לקטוף ענף לדוגמה, ואילו צמחים מוגנים יש לצלם בלבד! אם אינכם בטוחים אם צמח מוגן או לא, התייעצו עם מוריכם.
6. הקפידו על שקט! אתם עורכים תצפיות על בעלי חיים בסביבתם הטבעית. רעש ותנועה חשודה עשויים לגרום להם להסתתר או לברוח, ולא תוכלו לראותם.
7. הקפידו על חבישת כובע, הליכה בנעליים סגורות ושתייה מרובה של מים. שמירה על כללי התנהגות נאותים היא תנאי להצלחת הסיור ולהנאה ממנו.
(בספר תמונה 1)
נדל ארסי
*16*
סביבות שונות
חולות, חוליות (דיונות) ושלולית חורף
נתאר עתה שתי סביבות שונות המהוות בתי גידול לבעלי חיים וצמחים שונים.
בית גידול - המקום שבו חי, גדל ומתפתח היצור החי. בו מתקיימים התנאים הנחוצים לו וממנו הוא מקבל את צורכי הקיום שלו, כגון: מים, מזון, מקום מסתור וחמצן. ליצורים חיים שונים בתי גידול שונים.
לילה בחולות
יצאנו עם אקולוג רשות הטבע והגנים לסיור בחולות בפארק ניצנים. התחלנו את הסיור בהליכה לרוחב הפארק וחצינו אזורים השונים זה מזה בפני השטח שלהם, בכיסוי הצומח ובמיני הצמחים הגדלים בהם. השמש החלה לשקוע, רוח קרירה נשבה מהים. החלטנו להתמקם ולבצע מדידות בשטח.
התמקמם ליד אחת התלוליות והתחלנו בהקמת תחנת המדידות. הנחנו מד-טמפרטורה על פני החול, נעצנו מדי-טמפרטורה בחול בעומקים שונים ובתוך מחילות מכרסמים. העמדנו מד-לחות למדידת לחות האוויר והנחנו שבשבת בראש החולית, למדידת כיוון הרוח ומהירותה.
עתה ניגשנו להכין שביל טשטוש שישמש אותנו לגילוי עקבות בעלי חיים. הכנו שביל טשטוש באורך 100 מטר. בעזרת מגב גומי מרחנו את המשטח כך שקיבלנו שטח חלק לגמרי. באזור מרוחק יותר מיקמנו מלכודות ללכידת חרקים. מתחת לשיחים הנחנו מלכודות למכרסמים במרחקים שונים. בכל מלכודת הנחנו פיתיון, בדרך כלל במבה, חטיף אהוב על המכרסמים. לאחר הנחת כל המכשירים והמלכודות התכנסנו סביב מדורה ושמענו הרצאה על החולות בפארק ניצנים.
(בספר 3 תמונות)
שביל טשטוש
אקולוג - מומחה העוסק בחקר הסביבה על כל מרכיביה, ובכלל זה יחסי הגומלין בין היצורים החיים לבין סביבתם.
*17*
טבלה 2: מדידות וממצאים בתחנת המדידה בחולות בשעת הלילה.
(בספר 3 תמונות)
(תאריך: 5-6 ביוני 2009)
בספר טבלה בשמונה טורים
הגורם הנבדק, שעת מדידה 18:30, שעת מדידה 20:00, שעת מדידה 22:00, שעת מדידה 0:00, שעת מדידה 2:00, שעת מדידה 4:00, שעת מדידה 6:00
טמפרטורת פני הקרקע (מעלות צלזיוס), 34, 29, 24, 23, 21, 20, 21
טמפרטורה בעומק 10 ס"מ (מעלות צלזיוס), 37, 35, 32, 31, 29, 27, 28
טמפרטורה בעומק 20 ס"מ (מעלות צלזיוס), 35, 33, 32, 31, 30, 30, 30
טמפרטורה במחילה (מעלות צלזיוס), 31, 31, 30, 30, 29, 28, 28
לחות יחסית באויר (באחוזים), 54, 70, 82, 92, 100, 100, 100
כיסוי עננים, אין, אין, אין, אין, אין, אין, אין
כיוון הרוח, צפון מערב, צפון מערב, אין, אין, אין, אין, אין
עוצמת הרוח, ++, ++, --, --, --, --, --
מצב ירח, שקיעה, אין, אין, אין, אין, אין, אין
בעזרת לוח העקבות זיהינו את היצורים הבאים שעברו בשביל הטשטוש:
שחאורית רחבת כנף (חיפושית גדולה), תיקן חולות, מושית השבע (פרת משה רבנו), גרביל חולות, ארינמל, ישימונית מצויה, נחושית חולות.
במלכודת החרקים מצאנו: נמלת קציר, תיקן חולות, שחאורית רחבת כנף, רצה מצוירת, זבלית חולות.
הנחנו עשר מלכודות למכרסמים, חמש מהן היו ריקות ובאחרות לכדנו ירבוע מצוי אחד, שני גרבילי חולות ושני גרבילי חוף.
(בספר תמונה 1)
מלכודת חרקים, מלכודת מכרסמים, עקבות בחול
*18*
(בספר תמונה 1)
פעילות
פעילות 2: גורמים ביוטיים וגורמים א-ביוטיים
1. העתיקו למחברת את הטבלה הבאה, מיינו את הגורמים שנמדדו ושנבדקו בסיור הלילי בחולות לפי גורמים ביוטיים וגורמים א-ביוטיים ורשמו אותם בטבלה.
(בספר תמונה 1)
גורמים ביוטיים, גורמים א-ביוטיים
--, --
--, --
--, --
--, --
2. בעלי החיים שנתקלנו בהם בסיור בחולות באופמן ישיר על ידי לכידתם במלכודות, או באופן עקיף על ידי זיהוי עקבותיהם, שייכים למחלקות שונות.
חפשו באינטרנט או במקורות מידע נוספים כמו האנציקלופדיה "החי והצומח של ארץ ישראל", מידע על בעלי החיים הללו ואת תמונותיהם. על סמך מידע זה מיינו את בעלי החיים למחלקות. ראו דוגמה בטבלה הבאה.
(בספר תמונה 1)
שם המחלקה, שמות בעלי-החיים
חרקים, שואורית רחבת כנף: תיקן חולות: מושית השבע: ארינמל
זוחלים, --
יונקים, --
3. בחרו אחד ממיני בעלי החיים שנמצאו בסיור, כאלה שנלכדו או שנראו עקבותיהם. חפשו במקורות מידע וכתבו:
א. סיכום על אורח חייו של בעל החיים, מבנה גופו, מזונו, מי הם אויביו, היכן הוא נפוץ, שעות הפעילות שלו ופרטים מעניינים נוספים.
ב. ציינו דרך התאמה אחת של בעל החיים שבחרתם לחיים בחולות. הסבירו את היתרון של דרך ההתאמה שציינתם.
ג. צרפו תמונה של בעל החיים.
*19*
את אותן מדידות שביצענו בתחנה בלילה ביצענו גם בשעות היום. בטבלה 3 מוצגים הנתונים.
טבלה 3: מדידות וממצאים בתחנת המדידה בחולות בשעות היום
(בספר תמונה 1)
הגורם הנבדק, שעת מדידה 10:15, שעת מדידה 11:15, שעת מדידה 12:15, שעת מדידה 13:15
טמפרטורת פני הקרקע (מעלות צלזיוס), 33, 43, 49, 47
טמפרטורה בעומק 10 ס"מ (מעלות צלזיוס), 27, 27, 28, 29
טמפרטורה בעומק 20 ס"מ (מעלות צלזיוס), 28, 27, 28, 28
טמפרטורה במחילה (מעלות צלזיוס), 27, 28, 27, 27
לחות יחסית באויר (באחוזים), 55, 50, 49, 55
כיסוי עננים, כיסוי חלקי, כיסוי חלקי, כיסוי חלקי, כיסוי חלקי
כיוון הרוח, דרום מערב, דרום מערב, דרום מערב, דרום מערב
עוצמת הרוח, חלשה, חלשה, חלשה, חלשה
שאלות:
1. רוב בעלי החיים בחולות מעדיפים להסתתר בשעות היום ולהיות פעילים בשעות הערב והלילה. עיינו בנתונים בטבלאות 2 ו-3 והסבירו מדוע.
2. ציינו יתרון נוסף לפעילות בלילה.
(בספר 2 תמונות)
ירבוע מצוי
*20*
(בספר 2 תמונות)
מעניין ומסקרן
מקור החולות ותכונותיהם
חולות מישור החוף בישראל משתרעים לאורך כ-190 קילומטר ברצועה צרה שרוחבה נע בין קילומטר אחד לשבעה קילומטרים. פארק החולות בניצנים
נמצא מדרום לאשדוד והוא אזור החולות הגדול ביותר שנותר במישור החוף.
מקורם של החולות הוא בהרי אתיופיה, והם מובלים אל הים התיכון על-ידי נהר הנילוס. מישפך הנילוס בצפון מצרים מגיע החול אל חופי ארץ-ישראל עם גלי הים, החול שוקע על החוף, מתייבש בזמן השפל, והרוח נושאת אותו מהים פנימה אל היבשה.
הרוח אינה מסוגלת לשאת גרגרי חול בקוטר גדול (כ-2 מ"מ) למרחק רב, והתנועה - המכונה זחילה - נעשית בצורה של הקפצות. אחת מתוצאותיה של
תנועות ההקפצה והזחילה האיטית היא יצירת גלונים המכסים פני שטח של חול בלתי מלוכד.
פסגת כל גלון מכוסה בחול גס, זוחל, המצטבר ויוצר מעטה גלי שהרוח אינה מסוגלת להזיז ישירות.
תנועת החול על-ידי הרוח יוצרת את החוליות (דיונות). לחולית יש פרופיל לא
סימטרי: הצד הפונה לרוח הוא בעל שיפוע מתון, והצד המוגן מהרוח הוא תלול.
רוב כמות החול בחולית נמצאת במרכזה, ואילו השוליים צרים יותר, דבר המקנה לחולית צורה של חצי סהר.
קצב ההתקדמות של חוליות תלוי בעוצמת הרוח ובגובה החולית. בבדיקות שבוצעו במהלך 25 השנים האחרונות נמצא כי הדיונות בחולות ניצנים נדדו מרחק בין 2.5 ל-3.9 מטר בממוצע לשנה.
(בספר 2 תמונות)
- גלונים
(בספר 2 תמונות)
- חולית (דיונה)
בגלל מיקומו הגיאוגרפי של פארק החולות ומגוון יחידות הנוף המצויות בו יש בו עושר של מיני צמחים ובעלי חיים. קיימים בו גם צמחים ובעלי חיים שזהו אזור התפוצה הבלעדי שלהם ולא נמצא אותם במקומות אחרים. מיני צמחים ובעלי חיים אלה נקראים מינים אנדמיים. בפארק החולות חיים צמחים ובעלי חיים נדירים שחלקם בסכנת הכחדה. פארק החולות נמצא בסכנת הרס גבוהה בגלל סיבות שונות: תהליכי הפיתוח לצורכי בנייה ותיירות, כרייה בלתי חוקית של חול לבנייה ולסלילת כבישים, תנועת רכבי שטח הפוגעת בקרקע, בצומח ובבעלי החיים, השלכה בלתי חוקית של פסולת המזהמת את השטח ואת מי התהום.
מין אנדמי - מין בעל תפוצה גיאוגרפית מוגבלת לאזור מסוים אשר לא יימצא בכל אזור אחר בעולם.
הביטוי "מין אנדמי" נגזר משמם של קבוצת איים באוקיינוס ההודי, הנקראים איי אנדמן, שבהם נצפתה לראשונה התופעה של מינים אנדמיים.
*21*
ילד של חולות / עמוס קינן (עמוס קינן. אל ארצך, אל מולדתך. ידיעות אחרונות. 1981)
"יש ילדים של העמק, ילדים של ההר ויש ילדים של חולות
אני ילד של חולות
וכאשר הם נעלמים
נעלם לי הדבר שבו נולדתי
ומי שרוצה, יכול לקרוא לזה מולדת."
(בספר תמונה 1)
עקבות כלי רכב בחול מצבור אשפה בחולות
(בספר תמונה 1)
פעילות ברשת
עוד על פארק החולות קראו בכתבה באתר הספר.
בריכות החורף
עד לפני כמה עשורים שלוליות החורף, או כמו שהן מכונות בלשון המדעית בריכות החורף, היו נפוצות מאוד ברחבי הארץ. בשני העשורים האחרונים מספרן הצטמצם מאוד בשל תהליכי הפיתוח והעיור המואצים. חלקן יובשו, ועל שטחן נבנו שכונות מגורים או נסללו כבישים, וחלקן זוהמו והחיים בהן נכחדו. גם המעטות שעדיין קיימות נמצאות בסכנת הכחדה. במרכז העיר ירושלים נמצאת בריכה עתיקה הנקראת בריכת ממילא. בימי הקיץ הבריכה יבשה לגמרי, ועם בוא החורף היא מתמלאת מים והופכת לסביבה מלאת חיים. יצאנו לבקר בבריכת ממילא באמצע החורף. השלולית הייתה רוחשת חיים, אלפי סרטנים ירודים, זחלי יתושים, ראשנים וקרפדות התרוצצו בתוך המים. אצה חוטית צפה גושים- גושים בתוך המים, וציפורים נראו עפות ומתרוצצות סביב בחיפוש מזון.
הצטיידנו ברשתות ללכידת יצורים חיים, בערכות לבדיקת המים, בכוסות זכוכית, בכלי פלסטיק ובזכוכיות מגדלת. בעזרת הרשתות לכדנו מינים שונים של יצורים על פני המים, בגוף הבריכה ובתחתיתה. לאחר שהתבוננו ביצורים וזיהינו אותם החזרנו אותם לבריכה. המינים שלכדנו היו: זים רגל, דפנייה, סרטן בוץ - מחלקת סרטנים מסננים, שט גב, חיפושית מים, זחלי יתושים, בר יומן ושפיריות - מחלקת החרקים.
(בספר איור)
בריכת חורף
*22*
כמו כן מדדנו את המשתנים הא-ביוטיים בבריכה.
טבלה 4: מדידות בבריכת ממילא
(בספר איור)
(בספר איור)
(תאריך: 12/2/2010, שעה: 11:00)
הערך, הגורם הנמדד
טמפרטורה באוויר, 22 מעלות צלזיוס
טמפרטורת המים, 18 מעלות צלזיוס
pH, 7.0
חמצן מומס, 12 mg/l (mg/l - מיליגרם לליטר)
מליחות, 60 mg/l
ריכוז זרחות (פוספאט), 0.25 mg/l
(בספר איור)
משימה
בחרו גורם א-ביוטי אחד שנמדד ותארו את השפעתו על היצורים החיים בבריכת החורף.
(בספר איור)
גורם א-ביוטי, ההשפעה על היצורים החיים בבריכת החורף
טמפרטורה, --
pH, --
מליחות, --
ריכוז חמצן מומס, --
*23*
(בספר איור)
פעילות
פעילות 3: התאמת יצורים חיים לסביבתם
הכרת מבנה גופה ואורח חייה של הדפנייה (Daphnia magna)
בפעילות הבאה נכיר את אחד היצורים הנפוצים ביותר בבריכת החורף, את הדפנייה, ונלמד על אורח חייה והתאמתה לחיים בבית גידול זה. הדפנייה נפוצה גם במקווי מים מתוקים אחרים, כמו אגמים, נחלים ובריכות קבועות.
ציוד וחומרים: כוס זכוכית עם מים המכילים דפניות, טפי, זכוכית מגדלת, מיקרוסקופ אור או בינוקולר, זכוכית מתקן בעלת שקע או זכוכית שעון, צמר גפן, מחט מתקן.
מהלך הפעילות
1. לפניכם כלי זכוכית ובתוכו דפניות. התבוננו בהן ותארו בקצרה את תנועת הדפנייה. שימו לב לאיברי התנועה, לכיוון התנועה ולצורת התנועה.
2. העבירו בעזרת טפי כמה דפניות לזכוכית שעון, הוסיפו מעט מים כדי לאפשר להן לנוע. התבוננו בהן מבעד לזכוכית מגדלת.
3. בחרו בפרט הגדול ביותר והשקוף ביותר, העבירו אותו בעזרת הטפי לזכוכית מתקן בעלת שקע, האטו את תנועתו על-ידי הוספת מעט צמר גפן לטיפת המים שבשקע. העבירו את זכוכית המתקן עם הדפנייה למיקרוסקופ אור והסתכלו עליה בהגדלה קטנה.
4. זהו את האיברים הבאים ותארו אותם (היעזרו באיור): עין מורכבת, לב, מעי, שחלה, גפיים, מחושים, כיס דגירה.
5. אתרו את הלב ועקבו אחר התכווצויותיו.
6. העבירו להגדלה בינונית, הסתכלו שוב על הלב, שימו לב לזרימת הדם מן הלב אל חלקי הגוף השונים.
7. הסתכלו על המעי וזהו מה אוכלת הדפנייה (רמז: שימו לב לצבע תכולת המעי).
8. הסתכלו בכיס דגירה, בדקו את תכולתו וציינו באיזה מצב הוא. כיס זה עשוי להיות באחד מהמצבים הבאים:
א. ריק.
ב. מכיל מספר רב של ביצים.
ג. מכיל עוברים בשלבי התפתחות שונים.
ד. מכיל שתי ביצי קיימא בתוך נרתיק מיוחד הנקרא "אוכף".
ביצי קיימא - ביצים מופרות העטופות במעטה קשיח. ביצים אלו עמידות בתנאי יובש, ותבקענה רק בעונה גשומה.
*24*
רשמו במקום המתאים את האיברים הבאים: עין מורכבת, לב, מעי, שחלה, גפיים, מחושים, כיס דגירה
(בספר תרשים)
דפנייה - מבנה גוף ואיברים
הדפניות נמנות עם קבוצה של בעלי חיים זעירים שבדרך-כלל צפים ונסחפים במים. אלה מכונים זואופלנקטון, ומהווים מזון לדגים וליצורים חיים אחרים במקווה המים.
זואופלנקטון - בעלי חיים קטנים הצפים ונסחפים במים (זואו - בעל חיים; פלנקטון - נסחף).
*25*
(בספר תרשים)
מעניין ומסקרן
הכול על הדפנייה
מין: Daphnia magna סוג: דפנייה (Daphnia) משפחה: דפניים (Cladocera) סדרה: דפנאיים (Crustacea) מחלקה: סרטנים מסננים תת-מערכה: סרטנאים מערכה: פרוקי רגליים ממלכה: בעלי חיים
הדפנייה היא יצור רב-תאי השייך לקבוצת יצורים הנקראת בשם כולל סרטנים ירודים או בשמם המדעי סרטנים מסננים. היא חיה במקווי מים מתוקים כמו בריכות חורף, אגמים ונחלים שהמים בהם אינם מזוהמים, כמו למשל בכנרת. גודלה 3-1 מילימטרים. היא ניזונה מאצות המרחפות במים ומתרכובות אורגניות. אזורי החזה והבטן שלה מכוסים בשריון דק ושקוף. במינים מסוימים מתמשך השריון בקצהו האחורי למעין קוץ. בראש בולט זוג מחושים הנושא זיפים מנוצים המשמשים לשחייה. השחייה נראית כעין ניתור במים. בראשה בולטת עין מורכבת גדולה ויחידה. החזה נושא גפיים דמויי עלעלים המשמשים לתנועה ומסייעים בסינון המזון. הבטן נמצאת בחלק האחורי ומקופלת כלפי הגחון והיא נושאת מצידה הגבי זוג זיפים. הדפניות מתרבות בדרך-כלל ברביית בתולין, ומרבייה זו נוצרות רק נקבות. אולם כאשר התנאים בבריכה משתנים לרעה, כלומר, טמפרטורת המים עולה, יש מחסור במזון ואיכות המים יורדת,
מתפתחים מרביית הבתולין גם זכרים. כאשר יש זכרים ונקבות, יכולה להתרחש רבייה זוויגית. מן הביצים המופרות מתפתחות בכיס הדגירה הגבי 2-1 ביצי קיימא העטופות מעטה קשה. כאשר הדפנייה עם הביצים מתה, אלה נותרות בתוך הנשל ושוקעות לקרקעית או צפות על פני המים. ביצי הקיימא עוברות את תקופת הקיץ, שבה השלולית יבשה, בזכות המעטה הקשה העוטף אותן. בחורף, עם ירידת הטמפרטורה ובוא הגשמים, נמס המעטה, הביצים בוקעות - ומתפתחות מהן דפניות נקבות, וחוזר חלילה.
(בספר תרשים)
מחזור חיים של דפנייה:
מחזור רבייה אל-זוויגית
יצירת ביצית, התלכדות תאי הרבייה, מחזור רבייה זוויגית, ביצי קיימא, בקיעת ביצי קיימא
רביית בתולין - סוג של רבייה אל-זוויגית שבה מתפתחים צאצאים מתאי-ביצה לא מופרים.
רבייה זוויגית - רבייה שבה מעורבים שני הורים, ובה מועבר רק חלק מהחומר התורשתי מכל הורה אל הצאצאים. צאצאים שנוצרו ברבייה זוויגית דומים אך אינם זהים בתכונותיהם להורה ואינם זהים זה לזה.
*26*
(בספר תרשים)
משימה
קראו את המידע על הדפנייה. העתיקו למחברותיכם את טבלה 5.
מלאו את הטבלה על-פי הנתונים שאספתם בתצפית ומקריאת הקטע "מעניין ומסקרן".
טבלה 5: התאמת מבנה הדפנייה לפעולות החיים שהיא מקיימת
(בספר תרשים)
מאפייני חיים, כיצד הדפנייה מקיימת פעולות אלה?
תנועה, --
תזונה, --
רבייה, --
נשימה, --
קליטת מידע מהסביבה, --
(בספר תרשים)
צפייה בסרט
צפו בסרטון הדפנייה באתר הספר.
*27*
(בספר תרשים)
שאלות
בריכת החורף היא גוף מים טבעי המתהווה במקומות נמוכים בנוף. ברוב המקרים, מקור המים בבריכה הוא גשמי החורף הממלאים אותה ישירות או המגיעים כנגר עילי מאגן ניקוז. בבריכת החורף יש מחזוריות של עונה רטובה, שבה יש מים בבריכה, ועונה יבשה, שבה הבריכה מתייבשת. בגופי המים הללו מתקיימת חברה המותאמת לחיים בתנאים אלו.
1. ציינו שלושה הבדלים בין בריכת חורף לבין מקווה מים מתוקים יציב.
2. מנו שלושה גורמים א-ביוטיים שהשפעתם על החיים בבריכת החורף בולטת במיוחד.
3. לפניכם גרף המתאר את השתנות ריכוז החמצן המומס במי הבריכה במהלך שעות היממה.
א. תארו על פי הגרף את השינויים בריכוז החמצן בבריכת החורף במהלך שעות היממה.
ב. כיצד נסביר את ההבדל בריכוז החמצן המומס בשעות הלילה לעומת ריכוזו בשעות היום? ציינו לפחות שני הסברים.
(בספר 3 תמונות)
גרף 1: ריכוז החמצן המומס במים בבריכת חורף לאורך שעות היממה (ביחידות מ"ג/ליטר)
4. כתוצאה מהבנייה הרבה בארץ הולכות ונעלמות מהנוף בריכות החורף. מדוע לדעתכם יש לשמור על בית גידול זה? מנו לפחות שתי סיבות.
5. "זמינות הבריכה ואופי שרשרת המזון בה יוצרים מערכת אקולוגית מתפרצת מבחינת ההופעה וההיעלמות של מאכלסיה". הסבירו משפט זה.
6. על סמך הידע שרכשתם על בריכת החורף ועל הדפניות הסבירו:
א. מה קורה ליצורים החיים בבריכת החורף כאשר הבריכה מתייבשת בקיץ?
ב. מה מאפשר ליצורים החיים הללו להופיע מחדש עם בוא הגשמים כאשר הבריכה מתמלאת מים?
*28*
(בספר 3 תמונות)
פעילות
פעילות 4: אותה סביבה - תנאים שונים
הסביבה היא מגוונת והתנאים בה משתנים כל העת, לאורך היממה ולאורך השנה. אין דומה אותה הסביבה בקיץ ובחורף. השינויים הללו משפיעים על היצורים החיים בסביבה. הם מחייבים אותם ביכולת הסתגלות רחבה המתבטאת בשינויים בהתנהגות, בשעות הפעילות, ברמת הפעילות ואף ב"בריחה" מהסביבה בעונות מסוימות וחזרה אליה בעונות שבהן התנאים מתאימים יותר.
(בספר 3 תמונות)
(בספר 3 תמונות)
(בספר 3 תמונות)
1. לפניכם שלוש תמונות משדה בור. שלוש התמונות צולמו באותו שדה אך בעונות שונות (חורף, אביב וקיץ).
א. תארו את ההבדלים בין התמונות.
ב. התאימו כל תמונה לעונה שבה צולמה (קיץ, חורף, אביב).
ג. אילו מאפיינים סביבתיים לא השתנו בשלוש עונות השנה?
ד. אילו מאפיינים סביבתיים השתנו בשלוש עונות השנה?
ה. כיצד המאפיינים הסביבתיים שהשתנו יכולים להשפיע על בעלי החיים והצמחים המצויים באזור זה - מבחינת כמותם, שעות הפעילות שלהם? הסבירו והביאו דוגמאות.
2. אחת התופעות הנפוצות בעולם החי היא נדידת הציפורים.
א. הסבירו כיצד התופעה קשורה לשינויים בסביבה.
ב. ציינו מהם היתרונות ומהם החסרונות של הנדידה בעבור הציפורים.
*29*
(בספר 3 תמונות)
מעניין ומסקרן
שחפית הקוטב (Sterna paradisaea) היא ציפור בגודל בינוני. אורכה נע בין 33 ל-36 סנטימטרים ומשקלה של שחפית בוגרת נע בין 86 ל-127 גרם. שחפית הקוטב נחשבת לציפור בעלת טווח הנדידה הארוך בעולם. מסע הנדודים שלה מתחיל באתרי הקינון והרבייה שלה, הנמצאים באזור הקוטב הצפוני. עם בוא החורף באזור זה היא נודדת אל הקוטב הדרומי, בקרבת אנטארקטיקה, שם שורר האביב. עם בוא החורף בקוטב הדרומי היא חוזרת שוב לאתרי הקינון והרבייה. מדי שנה נודדת הציפור הקטנה הזאת מהקוטב הצפוני לקוטב הדרומי ובחזרה ועושה מרחק עצום של למעלה מ-20,000 קילומטר לכל כיוון.
(בספר 3 תמונות)
צפייה בסרט
בסרטון שחפית הקוטב תוכלו לצפות בציפור המופלאה הזאת ובדרך התנהגותה כאשר היא מגינה על אזור הקינון שלה. על נדידת הציפורים תוכלו לקרוא עוד בנדידת ציפורים באתר הספר.
*30*
(בספר 3 תמונות)
פעילות
פעילות 5: בית גידול אחד - סביבות שונות
הסביבה יכולה לשנות את פניה לאורך שנים, וזאת מסיבות שונות. השינויים הללו יכולים להיות ארוכי טווח ומלווים בשינויים בהרכב מיני הצומח ובעלי החיים. מינים שהתאימו לסביבה הראשונית לא יתאימו לתנאים בסביבה החדשה. כתוצאה מכך הם עלולים להיעלם, ובד בבד יתפסו את מקומם מינים אחרים, מתאימים יותר. התמונות הבאות מראות סביבות שונות בפארק החולות בניצנים. באזור אחד חוליות (דיונות) נודדות שכיסוי הצומח בהן הוא מועט ביותר. באזור שני צומח דליל, ובו מרחק גדול בין שיח אחד למשנהו; באזור זה החול לא התייצב לגמרי, והוא מכונה אזור החולות המיוצבים למחצה. באזור שלישי הצומח מפותח וצפוף, ובו בעיקר שיחים של לענה חד-זרעית, רותם המדבר וידיד חולות מצוי, אשר מסביבם התרוממו תלוליות של חול. באזור זה החול אינו נודד, והוא מכונה אזור החולות המיוצבים. המעבר מדיונות חול נודדות לאזור עם חולות יציבים בפארק החולות בניצנים הוא תהליך מהיר, ולו משמעויות אקולוגיות רבות. למשל, בחולות יציבים יש צמחים רבים יותר, והצמחים הם מקור משיכה לבעלי חיים המוצאים בהם מקור מזון או מקום מסתור. נוכחות הצמחים גורמת לשינוי התנאים הא-ביוטיים, כמו לחות, טמפרטורה ומהירות הרוח בסביבתם. כמו כן, חומרים שמקורם בצמחים מתים הולכים ומצטברים על הקרקע ובשכבות העליונות שלה. חומרים אלה משנים את תכונות החול ומגדילים את יציבות הקרקע.
(בספר 5 תמונות)
- חוליות נודדות
- חולות מיוצבים למחצה
- חולות מיוצבים
יצורים חיים, צמחים ובעלי חיים מותאמים לסביבה שבה הם חיים. ההתאמה לסביבה יכולה להיות מבנית, כמו התאמת צבע בעל החיים לצבע הסביבה או התאמת צורת גוף הדג לתנועה במים; התנהגותית, כמו פעילות בלילה והסתתרות בשעות היום; פיזיולוגית, כמו השרת עלים בעצים בעונה הקרה או התרחבות כלי הדם בעור כשטמפרטורת הסביבה גבוהה. בהרבה מקרים נמצא אצל בעלי חיים וצמחים שילוב של שלושת מנגנוני ההתאמה.
לפניכם תמונות של יצורים שונים שבית גידולם הוא החולות. מתחת לתמונות מופיע מידע על תכונות כל אחד מהיצורים ועל אורח חייו. התאימו כל אחד מהיצורים לאחד משלושת בתי הגידול. נמקו את תשובתכם.
טבלה 6: בתי גידול בחולות
(בספר 5 תמונות)
בית הגידול, בעלי החיים, נימוקים
דיונות נודדות, --, --
חולות מיוצבים למחצה, --, --
חולות מיוצבים, --, --
*31*
(בספר תרשים - היעזר במורה)
1. גרביל החולות (Gerbillus pyramidium): מכרסם הפעיל בלילה, וביום מסתתר במחילות. ניזון מצמחים. בדרך כלל חופר את מחילתו בין שורשי צמחים.
2. שנונית החולות ( Acanthodactylus scutellatus): לטאה קטנה, הפעילה ביום. חופרת מחילות, ובהן מסתתרת בשעות הלילה. אצבעות רגליה משוננות, דבר המרחיב את שטח הפנים של רגליה ומסייע לה לנוע בחולות. בצידי אצבעות הרגליים של השנוניות מצויים קשקשים משוננים המרחיבים את שטח האצבעות, והדבר מונע שקיעה בחול. ניזונה מחרקים בעיקר.
3. שנונית השפלה (Acanthodactylus schreiberi): לטאה בגודל בינוני. אורכה עד 30 ס"מ. זנבה ארוך ביחס לגופה. שנונית השפלה פעילה ביום, מתחפרת במחילות לא עמוקות, לרוב בסמוך לשורשי שיחים. ניזונה מחרקים בעיקר.
4. נחש חולות (Lytohynchus diadema): נחש קטן, שצבעו כצבע החול. פעיל בלילה ואינו ארסי. החרטום שלו בולט, והוא מתחפר היטב בחול. ניזון מחרקים ומלטאות קטנות.
5. ישימונית מצויה (Stenodactylus sthenodactylus): שממית קטנה, שאורכה עד 10 סנטימטרים. בקיץ היא פעילה בלילה, ובחורף היא פעילה לפעמים באמצע היום. הישימונית המצויה היא שוכנת קרקע. היא מתחפרת בחולות במשך היום, ניזונה מחרקים ומפרוקי רגלים אחרים. הגפיים שלה דקים, אצבעותיה קצרות יחסית, ישרות ואינן מורחבות. בארץ היא נפוצה בחולות מישור החוף וכן בנגב, במדבר יהודה ובבקעת הירדן.
(בספר תרשים - היעזר במורה)
פעילות ברשת
על התנאים הא-ביוטיים והביוטיים באזורים שונים בארץ קראו באתר הספר.
*32*
–דף חסר בPDF
רמות ארגון בסביבה
נוכחנו לדעת שהסביבה מורכבת מאוד. כדי להקל על הבנתה הגדירו האקולוגים רמות ארגון בסביבה.
1. אוכלוסייה
2. חברה
3. מערכת אקולוגית
4. ביוספרה
רמות הארגון שבהן עוסקת האקולוגיה וקשרי הגומלין ביניהן
אוכלוסייה - אוסף יצורים בני אותו מין החיים בסביבה אחת ובזמן נתון. לדוגמה:
אוכלוסיית הנמרים במדבר יהודה. המין הוא נמר, והסביבה היא מדבר יהודה. דוגמה נוספת: אוכלוסיית הנשרים בנחל גמלא.
חברה - מספר אוכלוסיות המתקיימות יחדיו באותה סביבה. לדוגמה: חברת החורש הים תיכוני. החברה הזאת מורכבת מאוכלוסיית המין אלון מצוי, המין אלה ארץ-ישראלית, המין חרוב מצוי ומינים אחרים שכולם מתקיימים באזור הים התיכון. דוגמה נוספת היא חברת הדגים בשמורת האלמוגים במפרץ אילת, הכוללת דגים רבים ממינים שונים.
מערכת אקולוגית - מערכת אקולוגית כוללתאת החברה ואת הסביבה הפיזית שבה החברה מתקיימת; רמת ארגון הכוללת את הגורמים הביוטיים (היצורים החיים) ואת הגורמים הא-ביוטיים (הגורמים הלא חיים) ויחסי הגומלין ביניהם. בריכת החורף עם כל היצורים המתקיימים בה היא מערכת אקולוגית. הנחל עם כל היצורים החיים המתקיימים בו הוא מערכת אקולוגית. המרכעת האקולוגית היא מערכת פתוחה; אנרגיה עוברת למערכת מבחוץ, יצורים חיים מחוץ למערכת יכולים להיזון מיצורים החיים בה. חומרים מבחוץ עוברים אל המרכת וגם חומרים הנוצרים במערכת האקולוגית יכולים להגיע החוצה.
יש הרואים את העיר כמערכת אקולוגית. העיר היא סביבת חיים. יש בה יצורים חיים. בעיקר בני אדם אבל גם צמחים ובעלי חיים אחרים. יש בעיר גורמים א-ביוטיים ויש כמובן השפעה הדדית בין הגורמים הביוטיים והא-ביוטיים, וכן יחסי גומלין בין היצורים החיים לבין עצמם. העיר, כמו המערכת האקולוגית, היא מערכת פתוחה. היא מקבלת אנרגיה וחומרים מבחוץ ומעבירה החוצה חומרי פסולת, אנרגיה וחומרים אחרים.
ביוספרה - (ביו - חיים; ספרה - כדור) כל המערכות האקולוגיות על פני כדור הארץ.
*33*
דף חסר בPDF
*33*
- הגורמים בסביבה כוללים גורמים פיזיים שאינם חיים. כמו הקרקע, הסלעים, האבנים והמים, וכן התנאים הקשורים למזג האויר והאקלים, כמו: טמפרטורה, עוצמת הרוח וכיוונה, אחוז הלחות, כמות המשקעים ועוד. הגורמים הללו נקראים גורמים א-ביוטיים.
- בסביבה מצויים בם יצורים חיים. הם הגורמים הביוטיים בה.
- בין הגורמים הא-ביוטיים לבין הגורמים הביוטיים יש יחסי גומלין. שינוי בגורם אחד מוביל ברוב המקרים לשינויים בגורמים אחרים.
- בתיאור הסביבה נוהגים להשתמש ברמות ארגון, ובהן מין, אוכלוסיה, חברה, מערכת אקולוגית, ביוספרה.
- אפשר לשייך כל אחד מהגורמים הטבעיים בסביבה לאחת ממערכות כדור הארץ: הגאוספרה, ההידרוספרה, האטמוספרה והביוספרה.
- הסביבה היא מגוונת ומשתנה. התנאים בסביבה משתנים משעה לשעה וגם מעונה לעונה. התנאים בסביבה בשעות היום שונים מהתנאים בשעות הלילה. סביבה אחת תראה אחרת באביב לעומת החורף. השינויים בסביבה יכולים להתרחש לאורך שנים ומסביבה אחידה נקבל סביבה הטרוגנית ובה תת-סביבות השונות זו מזו, ולהיפך.
- יצורים חיים, צמחים ובעלי חיים מותאמים לסביבה שבה הם חיים. התאמה יכולה להיות מבנית, התנהגותית, פזיולוגית או שילוב של שלוש דרכי ההתאמה.
- לאדם יש השפעה גדולה מאוד על הסביבה, הרבה יותר מאשר ליצורים אחרים. הנטייה שלנו לשנות את הסביבה לצרכינו גורמת נזק לסביבה ולמרכיביה ובסופו של דבר מצב זה עלול לפגוע גם בנו.
*34*
שאלות סיכום
1. מי מהבאים הוא דוגמה לגורם א-ביוטי בבריכת חורף?
א. הנחליאלי
ב. ביצי הקיימא של הדפניות
ג. אצה חוטית
ד. קרינת השמש
2. איזה מהגורמים הבאים הוא דוגמה לגורם ביוטי בבית גידול?
א. הקרקע
ב. הסלע
ג. המים
ד. העץ
3. האקולוגיה עוסקת בחקר:
א. השינויים הפיזיים בסביבה לאורך הזמן.
ב. השינויים בגורמים הביוטיים בסביבה לאורך הזמן.
ג. יחסי הגומלין בין החומרים בסביבה.
ד. יחסי הגומלין בין היצורים החיים לבין סביבתם ובין היצורים החיים לבין עצמם.
4. שני גורמים ביוטיים המשפיעים על המערכת האקולוגית הם:
א. הטמפרטורה והיצורים החיים.
ב. הצמחים והחרקים.
ג. המים והאצות.
ד. המים והקרקע.
5. ההבדל בין חברה לאוכלוסייה הוא:
א. חברה כוללת פרטים שונים בני אותו המין ואילו אוכלוסייה כוללת פרטים שונים שאינם בני אותו המין.
ב. חברה מתארת מצב כללי של בית גידול מסוים ואילו אוכלוסייה מתארת מצב ספציפי מקומי של אותו בית גידול.
ג. אין כלל הבדל בין אוכלוסייה לחברה, מכיוון שאלו שתי מילים המתארות את כלל האורגניזמים בבית גידול.
ד. אוכלוסייה מכילה פרטים בני אותו המין ואילו חברה מכילה כמה אוכלוסיות בבית גידול אחד.
6. בסיור שערכתם מדדתם גורמים א-ביוטיים. גם בסיור בחולות ובבריכת החורף נמדדו גורמים א-ביוטיים. הסבירו מדוע חשוב למדוד את הגורמים הא-ביוטיים בבית הגידול.
7. האור הוא אחד הגורמים הא-ביוטיים בסביבה.
א. הסבירו מהו גורם א-ביוטי.
ב. הביאו שתי דוגמאות ליחסי הגומלין בין האור ליצורים חיים (צמחים ובעלי חיים) בסביבה.
8. הביאו שתי דוגמאות ממקום מגוריכם לשינויים שהאדם עשה בסביבה הטבעית. הסבירו כיצד כל שינוי כזה משפיע על היצורים החיים בסביבה.
*35*
*35*
*36*
*36*
לפניכם שתי תמונות של סביבות חיים שונות.
(בספר 2 תמונות)
(בספר איור)
תמונה א', תמונה ב'
באיזו סביבה יהיו לדעתכם בעלי חיים רבים יותר? הסבירו את תשובתכם.
כל היצורים החיים זקוקים למקור להפקת אנרגיה לשם קיום פעולות החיים שלהם, וכן לחומרים המשמשים אבני יסוד בבניית גופם. שני המרכיבים הללו טמונים במזון שכל יצור חי צורך. המזון מכיל יסודות, תרכובות אורגניות ותרכובות אנאורגניות (מינרלים). תהליכים כימיים בחומרים הללו (תגובות עם חמצן) מהווים מקור אנרגיה.
תרכובות אורגניות - תרכובות המכילות פחמן ומימן (במספרים משתנים), ולרוב גם חמצן, הקשורים זה לזה; למשל פחמימות ושומנים. במאה התשע-עשרה סברו כי תרכובות אורגניות נוצרות רק ביצורים חיים ולכן הן נקראו אורגניות (אורגניזם - יצור חי.), כלומר שמקורן ביצורים חיים. היום אפשר ליצור תרכובות אורגניות גם בתהליכים מלאכותיים. מספר התרכובות האורגניות בעולם עצום, יותר מעשרה מיליון.
תרכובות אנאורגניות - תרכובות הבנויות ממגוון רחב של יסודות, לאו דווקא פחמן, מימן וחמצן. התרכובות האנאורגניות הן פשוטות, יחסית, מקורן בסביבה הדוממת (כלומר שאינה כוללת יצורים חיים) והן מכילות מספר אטומים קטן. דוגמאות: מים, פחמן דו-חמצני, מינרלים ועוד.
מינרל - חומר אנאורגני מוצק, שנוצר בתהליכים טבעיים בקרקע, בעל הרכב כימי מוגדר ואחיד. מקור המילה מינרל הוא במילה הלטינית minera, שפירושה מכרה. בעולם ידועים כ-5,000 מינרלים. דוגמאות למינרלים: קלציט (גיר), קוורץ, גבס, מלח בישול.
בביקורנו בסביבה (בפרק הקודם) הבחנו במגוון של צמחים. בעבור בעלי חיים רבים במערכת האקולוגית הצמחים הם מזון. הצמחים הם חלק מהמרכיבים הביוטיים של הסביבה. בפעילויות הבאות נכיר את מבנה הצמחים ואת תפקודם במערכת האקולוגית.
*37*
(בספר איור)
פעילות
פעילות 1: הכרת מבנה הצמח וחלקיו
בחדר הכיתה מוצג אוסף של מיני צמחים שנאספו בסביבה הקרובה שלכם.
1. בחרו בצמח אחד מהאוסף והתבוננו בו. בוודאי הבחנתם שלצמח כמה חלקים.
2. האיור שלפניכם הוא של צמח הפלפל: העתיקו אותו למחברת ורשמו במקום המתאים את שמות האיברים הבאים: שורש, גבעול, עלה, פרח ופרי.
(בספר איור)
איור של צמח הפלפל
*38*
תהליך הפוטוסינתזה
צמחים הם יצורים חיים המצויים על פני כל כדור הארץ. הם מהווים מרכיב חיוני בכל בית גידול. רוב הצמחים קבועים במקומם ומחוברים לקרקע בעזרת מערכת שורשים. השורשים קולטים מהקרקע מים ומינרלים הדרושים להתפתחות הצמח. המים והמינרלים מגיעים אל כל חלקי הצמח בעזרת מערכת הובלה הכוללת צינורות שיפה וצינורות עצה הנמצאים בשורשים, בגבעולים ובעלים.
צמחים אינם זקוקים לתרכובות אורגניות ממקור חיצוני. שכן הם מייצרים אותן בעצמם, ולכן הם מכונים היצרנים של ממלכת החי. מתרכובות אנאורגניות (פחמן דו-חמצני ומים) הם מייצרים בנוכחות אור גלוקוז, המהווה מקור להפקת אנרגיה וליצירת תרכובות אורגניות אחרות שמהן הצמחים בונים את גופם. תהליך זה מכונה פוטוסינתזה, או: תהליך ההטמעה.
(בספר נוסחה)
(בספר איור)
CO2 - פחמן דו חמצני
H2O - מים
C6H12O6 - גלוקוז
O2 - חמצן
הנוסחה:
CO2 + H2O - אור שמש, כלורופיל - C6H12O6 + O2
יצרנים - יצורים הבונים את החומרים האורגניים הנחוצים להם מחומרים אנאורגניים שאותם הם קולטים בסביבתם.
תהליך הפוטוסינתזה - (פוטו - אור; סינתזה - הרכבה) - תהליך כימי שבו הצמח מייצר תרכובות אורגניות (גלוקוז) מתרכובות אנאורגניות (מים ופחמן דו-חמצני). תהליר זה מתאפשר רק בנוכחות אור. בתהליר זה נפלט חמצן.
גלוקוז - חד-סוכר. חומר אורגני שנוסחתו הכימית C6H1206 . הגלוקוז הוא תוצר של תהליך הפוטוסינתזה.
צינורות שיפה - מערכת הובלה בצמח שדרכה עוברים חומרי מזון שהינם תוצר הפוטוסינתזה (בעיקר גלוקוז) - מן העלים אל הגבעול, אל השורשים ואל אברי הצמח האחרים, כמו פרחים ופירות.
צינורות עצה - מערכת הובלה בצמח שדרכה מים ומינרלים עוברים מן השורשים אל כל חלקי הצמח.
(בספר 2 תמונות)
תהליך הפוטוסינתזה
*39*
(בספר 2 תמונות)
פעילות
פעילות 2: היכן מתבצע תהליך הפוטוסינתזה בצמח?
תהליך הפוטוסינתזה מתרחש באברונים מיוחדים המצויים בתאי הצמח, בעליו ובגבעוליו. אברונים אלה מכונים כלורופלסטים. צבע הכלורופלסטים ירוק בגלל הכלורופיל המצוי בתוכם.
כלורופיל (מיוונית: כלורוס - ירוק, פילו - עלה), צבען (פיגמנט) ירוק הנמצא ברוב הצמחים והאצות ובכמה סוגים של חיידקים. לכלורופיל תפקיד חשוב בתהליך הפוטוסינתזה. הוא קולט אנרגיית אור וממיר אותה לאנרגיה כימית המשמשת את היצורים לתהליכי החיים שלהם. לרוב הצמחים כמה סוגי כלורופיל שכל אחד מהם קולט אור באורך גל שונה.
בפעילות הבאה נצפה בכלורופלסטים בתאים של אצה חוטית.
ציוד וחומרים: מיקרוסקופ אור, זכוכית נושאת, זכוכית מכסה, כלי עם אצה חוטית בתוך מים, מחט מתקן, מלקטת, סכין חיתוך.
מהלך הפעילות
1. בעזרת המלקטת הוציאו אצה חוטית מהכלי.
2. חתכו בזהירות חתיכה קטנה מהאצה החוטית בעזרת סכין החיתוך, ופרשו אותה על פני זכוכית נושאת בעזרת מלקטת ומחט מתקן.
3. הוסיפו טיפת מים וכסו בזכוכית מכסה.
4. הביטו באצה מבעד למיקרוסקופ האור, תחילה בהגדלה קטנה ולאחר מכן
עברו להגדלה גדולה.
5. התמקדו בתא אחד. זהו את דופן התא ואת הגרעין. שימו לב שאת רוב נפחו של התא ממלא נוזל התא, המכונה ציטופלזמה. צמוד לדופן התא מצויים האברונים השונים. תוכלו להבחין היטב בכלורופלסטים בתוך הציטופלזמה.
6. ציירו במחברותיכם תא אחד כפי שהוא נראה בהגדלה גדולה. התייחסו בציור לאברוני התא. רשמו ליד הציור את שיעור ההגדלה שבה השתמשתם.
7. הביטו בצילום האצה החוטית שבתמונה: אתרו את האברונים שראיתם דרך מיקרוסקופ האור ורשמו אותם על גבי הציור שציירתם במקומות המתאימים.
(בספר תמונה 1)
- כלי עם אצות חוטיות
(בספר תמונה 1)
- כלורופלסטים באצה חוטית ירוקה (הגדלה פי 30)
*40*
(בספר תמונה 1)
מעניין ומסקרן
אצה חוטית (Spirogyra) שייכת לקבוצה גדולה של אצות המכונות אצות ירוקות. לאצה צורה דמוית חוטים ארוכים, ומכאן שמה. האצה החוטית גדלה במים מתוקים. היא נפוצה במעיינות, בנחלים ובבריכות דגים, בעיקר באזורים שבהם זרימת מים. האצה גדלה על דופנות מקווה המים ונצמדת לכל משטח אפשרי. קצב הגידול שלה מדהים (עשוי להגיע למטר וחצי ויותר ביום). אצה זו עלולה לגרום לנזקים משמעותיים בבריכות דגים, הן לציוד המותקן בבריכה והן לשוכני הבריכה. משאבות ומסננים עלולים להיסתם באצות ולגרום לשיתוק מערכת האוורור והסינון; צמחי מים עלולים להיפגע משמעותית מאצות חוטיות שתחנוקנה את ענפיהם; ונוסף על כך, אצות אלה עלולות לגרום לתמותה של דגים במקווה המים. דגים קטנים עלולים להסתבך בה, כמו ברשת דייגים; וגרוע מכך, מאחר שבשעות הלילה האצה סופחת חמצן ממי הבריכה, הדגים עלולים למות מחוסר חמצן.
על-פי-רוב, האצה מופיעה במקווה המים בחורף או בתחילת האביב, וגוועת בקיץ, כאשר טמפרטורת המים עולה. האצה מתפתחת באקווריומים לא מטופלים, היא נחשבת לקשה מאוד לטיפול וכדי להיפטר ממנה נדרש על-פי-רוב שימוש בכמה שיטות ובמגוון חומרים. ועם זאת האצה תורמת לאיכות המים על-ידי העשרתם בחמצן מומס הנפלט בתהליך הפוטוסינתזה שהיא מבצעת. במהלך שעות האור; ומשמשת לעיתים מקום מסתור ליצורים חיים מפני טורפיהם.
נוסף על האור, בתהליך הפוטוסינתזה הצמחים זקוקים למים (H20) ולפחמן דו-חמצני (CO2); את המים הם קולטים מהקרקע בעזרת השורשים ואת הפחמן הדו-חמצני הם קולטים מהאוויר, דרך פתחים זעירים בעלה ובגבעולים, המכונים פיוניות. דרך הפיונית מתרחשים חילופי הגזים (אדי מים, חמצן ופחמן דו-חמצני ועוד) בין הצמח ובין הסביבה.
הפיונית מורכבת משני תאים, הנקראים תאי סגירה, ביניהם פתח שדרכו מתרחש חילוף הגזים. תאי הסגירה מתרחבים ומתכווצים ובכך פותחים וסוגרים את פתח הפיונית. הפתיחה והסגירה של הפיונית מושפעות מהתנאים הסביבתיים שבקרבת העלה.
(בספר תמונה 1)
פיוניות
(בספר תמונה 1)
פעילות
פעילות 3: הסתכלות על פיוניות בצמחים
בפעילות זו נכיר את הפיוניות שדרכן מתבצע חילוף הגזים בין הצמח לבין הסביבה.
ציוד וחומרים: מיקרוסקופ אור, זכוכית נושאת, זכוכית מכסה, ענף עם עלים מהצמח יהודי נודד.
*41*
מהלך הפעילות
1. טפטפו טיפת מים במרכז זכוכית נושאת.
2. בעזרת מלקטת הסירו פיסת אפידרמיס תחתון של עלה "יהודי נודד", ופרשו אותה בתוך טיפת המים. כסו בזכוכית מכסה וספגו את המים העודפים בעזרת נייר סופג.
3. הניחו את התכשיר המוכן על שולחן מיקרוסקופ האור.
4. הדליקו את המיקרוסקופ וכוונו אותו להגדלה הקטנה ביותר.
5. התבוננו דרך עינית המיקרוסקופ וחדדו את התמונה בעזרת בורג הכיוון הגס ולאחר מכן בעזרת בורג הכיוון העדין.
6. מצאו פיונית וציירו אותה במחברתכם. ציינו בציור את פתח הפיונית ואת תאי הסגירה. רשמו מתחת לציור את שיעור ההגדלה.
(בספר תמונה 1)
שאלות
1. אילו חומרים נפלטים דרך הפיונית?
2. אילו חומרים נקלטים דרך הפיונית?
3. מנו שני גורמים העשויים להשפיע על פתיחה וסגירה של פתח הפיונית.
4. עיינו בגרף הבא וענו על השאלות הבאות:
א. מה מתאר הציר האופקי (ציר ה-X)?
ב. מה מתאר כל אחד מהצירים האנכיים (צירי ה-Y)?
ג. תארו על פי הגרף את השינויים החלים בכמות החמצן הנפלטת מהצמח לאורך שעות היום.
ד. באילו שעות משעות היום פתיחת הפיוניות היא מקסימלית? באילו שעות היא מינימלית? הציעו הסבר למנגנון זה.
ה. מהו הקשר בין שיעור פתיחת הפיוניות לבין כמות החמצן הנפלטת מהצמח?
(בספר גרף)
(בספר תמונה 1)
שיעור פתיחת הפיוניות וכמות החמצן הנפלטת מצמח במשך היום
*42*
נשימה ופוטוסינתזה
כמו כל יצור חי, גם הצמח נושם. בתהליך הנשימה הצמח מפיק אנרגיה לפעילות החיים שלו. תהליך הנשימה מתקיים במהלך כל חייו של הצמח, יום-יום, שעה-שעה. בתהליך הנשימה הצמח קולט מהסביבה חמצן (02) ופולט אליה פחמן דו-חמצני (C02). תהליך חילוף הגזים מתבצע בעיקר דרך הפיוניות.
(בספר תמונה 1)
שאלות
1. עיינו בפירוט המאפיינים של תהליכי הנשימה והפוטוסינתזה בטבלה. מחקו בכל משפט את המילים שאינן מתאימות לתהליך.
טבלה 1: מאפייני תהליך הנשימה ותהליך הפוטוסינתזה
(בספר תמונה 1)
מאפיינים, תהליך פוטוסינתזה, תהליך נשימה
מטרת התהליך, ייצור חומרים אורגניים שבהם אצורה אנרגיה כימית/הפקת אנרגיה מפירוק חומרים אורגניים, ייצור חומרים אורגניים שבהם אצורה אנרגיה כימית/הפקת אנרגיה מפירוק חומרים אורגניים
זמן ההתרחשות, התהליך מתרחש רק במהלך היום/בום ובלילה, התהליך מתרחש רק במהלך היום/ביום ובלילה
תיאור ההתרחשות, נפלט/נקלט פחמן דו-חמצני C02, נפלט/נקלט פחמן דו חמצני C02
תיאור ההתרחשות, נפלט/נקלט חמצן 02, נפלט/נקלט חמצן 02
מקום ההתרחשות, מתרחש בכל חלקי הצמח/רק בחלקים הירוקים של הצמח, מתרחש בכל חלקי הצמח/רק בחלקים הירוקים של הצמח
2. הסבירו את המונח פוטוסינתזה. פרטו מהם המגיבים ומהם התוצרים של התהליך.
3. שני עציצים בגודל זהה ובתוכם צמחים זהים הוכנסו לשתי חממות, מהשעה שש בבוקר ועד השעה שש בערב.
עציץ אחד הוכנס לחממה שקופה, והשני הוכנס לחממה אטומה לאור.
כל שאר התנאים בשתי החממות היו זהים, ובשתיהן היה האוויר לח והאדמה מושקית.
הגרפים 1 ו-2 מציגים את השתנות אחוז החמצן באוויר שבתוך שתי החממות לאורך שעות היום.
א. תארו את תוצאות הניסוי המוצגות בגרף 1 ובגרף 2.
ב. קבעו איזה גרף מייצג את הצמחים שהיו בחממה השקופה ואיזה גרף מייצג את הצמחים שהיו בחממה האטומה לאור? נמקו את תשובתכם.
*43*
(בספר 2 גרפים)
(בספר תמונה 1)
גרף 1: השתנות ריכוז החמצן בחממה א'
גרף 2: השתנות ריכוז החמצן בחממה ב'
(בספר תמונה 1)
פעילות
פעילות 4: השפעת גורמים סביבתיים על התפתחות צמחים
בפעילות זאת נבדוק את השפעת האור על התפתחות צמחים ועל תהליך הפוטוסינתזה.
חלק א' - מהי השפעת האור על התפתחות צמחים?
בפעילות זאת נשווה בין צמחים שגדלו באור לצמחים שגדלו בחושך.
ציוד וחומרים: נבטי שעועית שגודלו 10 ימים באור, נבטי שעועית שגודלו 10 ימים בחושך, סרגל מדידה.
מהלך הפעילות
1. לפניכם שני כלים ובכל אחד מהם נבטי שעועית שהונבטו במשך 10 ימים. בכלי א' נבטים שגדלו באור, ובכלי ב' נבטים שגדלו בחשיכה מוחלטת.
א. התבוננו בנבטים והשוו ביניהם. רשמו לפחות שני הבדלים בין הנבטים בכלי א' לבין הנבטים בכלי ב'.
ב. מדדו בעזרת סרגל את אורכם של חמישה נבטים מכלי א' ושל חמישה נבטים מכלי ב' ורשמו בטבלה.
טבלה 2: השוואה בין אורך נבטים שגדלו באור לבין אורך נבטים שגדלו בחושך
(בספר תמונה 1)
מספר הנבט, אורך נבטים שגדלו באור (כלי א') בס"מ, אורך נבטים שגדלו בחושך (כלי ב') בס"מ
--, --, --
--, --, --
--, --, --
--, --, --
--, --, --
ממוצע:, --, --
*44*
(בספר תמונה 1)
שאלות
1. מהו האורך הממוצע של נבטים שגדלו באור?
2. מהו האורך הממוצע של נבטים שגדלו בחושך?
3. שרטטו גרף עמודות שיציג את תוצאות המדידות.
א. תנו שם לגרף.
ב. מה אפשר להסיק מן הגרף ששרטטתם?
4. האם אפשר להמשיך לגדל את נבטי השעועית בחושך עד ליצירת פרחים ופירות? הסבירו.
5. לפי הידע שצברתם עד כה, אילו שינויים נוספים מתרחשים בצמחים
שגודלו באור בהשוואה לצמחים שגודלו בחושך?
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
מדידת אורך הנבטים
חלק ב' - מהי השפעת האור על תהליך הפוטוסינתזה?
במהלך הפוטוסינתזה נוצר גלוקוז באברים הירוקים של הצמח. בפעילות זו נבדוק נוכחות גלוקוז בעלים שגדלו בחושך ובעלים שגדלו באור.
ציוד וחומרים: 2 צלחות פטרי, עלי ומכתש, מקלונים לזיהוי גלוקוז, מי ברז, תמיסת גלוקוז בריכוז 1 אחוז. מלקטת, עט סימון, עלים של נבטים שגדלו בחושך, עלים של נבטים שגדלו באור, משפך עם בד סינון (3-2 פיסות גזה בגודל 10 על 10 ס"מ), 2 מבחנות.
מהלך הפעילות
שלב א' - בדיקת נוכחות גלוקוז
כדי לבדוק נוכחות גלוקוז בתמיסה נשתמש במקלונים לזיהוי גלוקוז. כשהמקלון בא במגע עם תמיסה המכילה גלוקוז הוא משנה את צבעו. עוצמת הצבע תלויה בריכוז הגלוקוז בתמיסה.
שימו לב - מקלון הבדיקה נועד לשימוש חד-פעמי,
1. קחו 2 מבחנות, סמנו אותן בעזרת עט הסימון במספרים 2-11 והוסיפו להן את החומרים הבאים:
למבחנה 1- מי ברז
למבחנה 2 - תמיסת גלוקוז בריכוז 1 אחוז
2. טבלו בעזרת מלקטת מקלון לזיהוי גלוקוז בכל אחת מהמבחנות. לאחר כמחצית הדקה הוציאו את המקלון, השאירו מעט זמן באוויר ובדקו את צבעו.
3. רשמו במחברתכם באיזה מבחנה חל שינוי בצבע המקלון.
שלב ב' - בדיקת נוכחות גלוקוז בעלים מנבטים שגדלו באור ובעלים מנבטים שגדלו בחושך.
1. לפניכם נבטים של שעועית או של עדשים שנבטו וגדלו בחושך, וכן נבטים של אותם מינים שנבטו וגדלו באור.
2. בחרו חמישה נבטים מאלו שגדלו בחושך ותלשו מהם את עליהם.
3. שימו את העלים שתלשתם במכתש. הוסיפו מעט מי ברז וכתשו אותם לעיסה.
4. סננו את הנוזל לתוך מבחנה דרך משפך עם בד הסינון.
*45*
5. מזגו את הנוזל לצלחת פטרי.
6. טבלו בנוזל מקלון לזיהוי גלוקוז.
7. נקו את המכתש והעלי היטב במים.
8. חזרו על פעולות 7-2, אך הפעם עם עלים שגדלו באור.
9. העתיקו את הטבלה למחברת ורשמו בה את תוצאות הפעילות.
טבלה 3: נוכחות גלוקוז בנבטים שגדלו באור ובנבטים שגדלו בחושך
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
התנאים, נוכחות גלוקוז (+ או -)
עלים שגדלו בחושך, --
עלים שגדלו באור, --
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
שאלות
1. מהי מסקנתכם מתוצאות הניסוי?
2. מהי משמעות הדבר לגבי הצמחים?
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
ניסוי
אור, טמפרטורה, כמות מים, איכות מים וסוג קרקע הם גורמים א-ביוטיים המשפיעים על התפתחותם של צמחים.
1. בחרו באחד מהגורמים המוזכרים לעיל והציעו מערך מחקר שיבדוק את השפעתו של גורם זה על התפתחותם של צמחים.
2. ציינו מהו הגורם שבחרתם.
3. נסחו את שאלת החקר שאתם מעוניינים לבדוק, ועשו זאת כך שיהיה ברור שאתם בודקים את הקשר בין גורם מסוים לבין התהליך או התופעה או בין גורם אחד לגורם אחר.
4. ציינו מהו הגורם המשפיע ומהו הגורם המושפע.
5. רשמו את מערך המחקר שיכול לתת תשובה לשאלתכם, וזאת בהתייחסות לנקודות הבאות: פירוט השערת המחקר וכן הכלים והחומרים שתזדקקו להם במהלכו. הגישו את הצעתכם וקבלו אישור מהמורה.
6. בצעו את הניסוי.
7. תארו בכתב את מה שהתרחש ורשמו את התוצאות. זכרו לציין את תאריך התצפית.
8. רשמו את המסקנות הנובעות מהתוצאות.
9. אם עולות על דעתכם שאלות נוספות בעקבות הניסוי ותוצאותיו, רשמו אותן.
*46*
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
מעניין ומסקרן
זרעים, פסיגים ונבטים
זרע הוא חלק הצמח שממנו יתפתח הדור הבא - הצמח הצעיר. זרע נוצר מביצית מופרית, הוא בנוי מעובר, מרקמה שבה אגורים חומרי תשמורת ומקליפה חיצונית העוטפת אותם. את הזרעים מחלקים לשתי קבוצות: חד-פסיגיים ודו-פסיגיים.
דוגמה לזרע דו-פסיגי היא השעועית. מבחוץ הזרע מכוסה בקליפה עבה, ואם נרחיק את הקליפה, נראה שני חצאי אורך, אלה הפסיגים. הפסיגים מעובים מאוד, ובתוכם אגור המזון הדרוש להתפתחותו של הזרע הנובט. ברווח בין שני הפסיגים מונח העובר - ניצן הזרע. הוא מורכב משני עלים צעירים, מגבעולון קצר ומחלק מחודד שהוא השורשון. במהלך הנביטה של זרע השעועית מתרחשים כמה תהליכים. בתחילה הזרע סופג מים ותופח, קליפת הזרע נקרעת והשורשון פורץ החוצה. בהמשך השורשון הולך וגדל והופך לשורש העיקרי של הצמח. במקביל צומח הגבעולון כלפי מעלה יחד עם שני העלים הצעירים ושני הפסיגים. במהלך הנביטה מנוצל חומר התשמורת האגור בפסיגים, והם מצטמקים ונושרים. העלים הצעירים מתפתחים ונוצרים גם עלים חדשים ירוקים. עתה הצמח מסוגל ליצור לו את מזונותיו ואינו תלוי במלאי המזון האגור בזרע. דוגמאות נוספות לזרעים דו-פסיגיים הן זרעי האפונה והעדשים.
דוגמה לזרע חד-פסיגי היא התירס. הזרע עטוף בקליפה, ומכיל את העובר וכן רקמה נוספת המכילה חומרי תשמורת ומכונה אנדוספרם.
העובר בנוי משלושה חלקים עיקריים: פסיג יחיד, נצרון ושורשון.
(בספר 2)
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
זרע דו-פסיגי של שעועית
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
זרע חד-פסיגי של תירס
*47*
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
פעילות
פעילות 5: השפעת גורמים א-ביוטיים שונים על קצב הפוטוסינתזה
ניתוח גרפים
הגורמים הא-ביוטיים בסביבה משפיעים על תהליך הפוטוסינתזה של צמחים ובתוך כך גם על המערכת האקולוגית.
הגרפים הבאים מתארים את השפעתם של גורמים א-ביוטיים שונים על קצב הפוטוסינתזה.
(בספר 3 גרפים)
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
עוצמת הארה
טמפרטורה (מעלות צלזיוס)
ריכוז חמצן
1. עיינו בשלושת הגרפים והשלימו את הפרטים בטבלה.
טבלה 4: ניתוח הגרפים
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
מאפיינים, גרף מס' 1, גרף מס' 2, גרף מס' 3
מה מבטא ציר X, --, --, --
מה מבטא ציר Y, --, --, --
תנו שם לגרף, --, --, --
מהי המגמה של הגרף, --, --, --
2. מהו טווח הטמפרטורות האופטימלי לתהליך הפוטוסינתזה?
3. על סמך הנתונים בכל אחד מהגרפים, סכמו מהי השפעתו של כל אחד מהגורמים הסביבתיים על קצב הפוטוסינתזה.
4. כיצד כל אחד מהגורמים הסביבתיים שנבדקו יכול להשפיע על המערכת האקולוגית?
*48*
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
מעניין ומסקרן
תהליך הפוטוסינתזה וההתחממות הגלובלית
במהלך עשרות השנים האחרונות נעשות מדידות רציפות של ריכוז הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה ושל הטמפרטורה של האוויר במאות תחנות מחקר ברחבי העולם. התוצאות של המדידות הללו מצביעות על שתי עובדות ברורות.
א. ריכוז הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה עלה במידה ניכרת בעשרות השנים האחרונות. העלייה בריכוז הפחמן הדו-חמצני החלה מאז המהפכה התעשייתית במאה ה-19.
ב. הטמפרטורה הממוצעת של כדור הארץ עלתה ב-0.5 מעלה מאז אמצע המאה הקודמת, והיא ממשיכה לעלות. על פי התחזית היא צפויה לעלות בשתיים עד שלוש מעלות צלזיוס עד סוף המאה שלנו.
לדעת המדענים התופעה של התחממות כדור הארץ, המכונה ההתחממות הגלובלית, היא בעיקר תוצאה של פליטת פחמן דו-חמצני (2C0) על-ידי האדם משריפת דלקים בתחנות חשמל ומשימוש בתחבורה. ההתחממות הגלובלית יכולה לגרום לשינויי אקלים העלולים להשפיע על מיליוני בני אדם בכל רחבי העולם בדרכים רבות, למשל: הפשרת קרחונים שתגרום לעלייה בגובה פני הים ולהצפות בעיקר של ערים השוכנות לחוף ימים: שינויים במשטר הגשמים ועלייה בתדירות הסערות שיגרמו לבצורות ולרעב: שינויי האקלים יגרמו לפגיעה במערכות האקולוגיות ובמגוון הביולוגי ועוד.
ואכן אנחנו עדים בשנים האחרונות, להפשרת קרחונים באזור הקוטב הצפוני ולשיטפונות בכמה אזורים בדרום אסיה. העשור האחרון של המאה העשרים (שנות התשעים של המאה הקודמת) היה החם ביותר באלף השנים האחרונות.
התהליך המרכזי המווסת את ריכוז ה-2CO באטמוספרה הוא תהליך הפוטוסינתזה. בתהליך זה, כפי שלמדנו, הצמחים קולטים C02 מהאטמוספרה ויחד עם מים ובעזרת אור הם יוצרים גלוקוז. לכן יערות הם גורם חשוב מאוד בהקטנת ריכוז הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה ובמיתון ההתחממות הגלובלית. מצד שני, כריתת יערות ושריפת עצים יגבירו את עליית ריכוז ה-CO2 באטמוספרה ואת קצב ההתחממות הגלובלית וכל המתלווה אליה. במדינות רבות בעולם נעשים מאמצים למנוע כריתת יערות ולעודד נטיעת עצים כדי להגביר את קליטת ה-CO2 ואת הקטנת ריכוזו באטמוספרה. ראויים לציון בהקשר זה פעולות הקרן הקיימת לישראל בנטיעת עצים ובטיפוח היערות בארץ.
משימה: צפו בסרט ההתחממות הגלובלית. על סמך הצפייה בסרט וידע אישי שלכם ענו על השאלות הבאות:
א. מנו שני גורמים עיקריים לפליטת פחמן דו-חמצני לאטמוספרה.
ב. תארו שתי דוגמאות של השפעת ההתחממות הגלובלית על המערכות האקולוגיות.
ג. ציינו שתי דרכים שכל אחד מאיתנו יכול לאמץ בחיי היום-יום, כדי לצמצם את העלייה בריכוז הפחמן הדו- חמצני באטמוספרה ובעקבות כך למתן את ההתחממות הגלובלית. הסבירו כל אחת מהדרכים שבחרתם.
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
*49*
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
פעילות
פעילות 6: הזנה בצמחים
לפניכם שלד של מפת מושגים המתארת את יחסי ההזנה בטבע. השלימו את המפה בעזרת המושגים המופיעים בתחתית העמוד.
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
מחסן מושגים:
צמחים, בעלי חיים מים, אנרגיית אור מהשמש, צרכנים, תהליך הפוטוסינטזה, חמצן, יצרנים, גלוקוז, פחמן דו-חמצני, אנרגיה, תרכובות
-- קולטים --, --
בעזרת -- הם מבצעים את... --
ובו נוצר --, נפלט --
משמשים בסיס להפקת --, ומקור ליצירת --
על-כן נקראים הצמחים --
את הצמחים אוכלים --
על-כן הם נקראים --
*50*
(בספר תמונה 1)
פעילות ברשת
על הקשר בין צמחים, קירור, איוורור ואיכות האוויר קראו באתר הספר
(בספר תמונה 1)
מעניין ומסקרן
ידיד החולות
במרחבי חולות שוממים ונטולי ירק באזור החוף גדל צמח יוצא דופן, הוא ידיד החולות.
לצמח מנגנונים מיוחדים המאפשרים לו להתקיים על החולות הנודדים בתנאי אקלים קשים של רוחות ויובש. ידיד החולות משתרש בחול ומתרבה על-ידי שלוחות המשתרעות על החול ומונעות את נדידתו. אפשר לנצל תכונה זאת של ידיד החולות לשם ייצוב חולות נודדים - ואכן נוהגים לשתול אותו על פני החוליות, בעיקר באזורים הקרובים למקומות יישוב ולכבישים. העלה של ידיד החולות גלול בדמות מרזב, ויכול להיפתח על-ידי חריץ המצוי לכל אורכו. העלה הגלול מוגן היטב מבחוץ בשכבה נוקשה. כאשר עוצמת הרוח גוברת, שולי העלה נצמדים זה לזה, והחריץ כמעט נסגר, כך שפני השטח הפנימיים של העלה מוגנים ונמצאים באווירה לחה. כאשר התנאים נוחים, שולי העלה נפתחים, ושטח העלה הפנימי נחשף לתנאים החיצוניים. באופן זה מתאפשרת עלייה בחילוף הגזים ובקצב הפוטוסינתזה.
(בספר תמונה 1)
(בספר תמונה 1)
שאלות
1. מדוע שותלים את ידיד החולות סמוך לכבישים הנסללים על חולות נודדים?
2. ציינו שני תנאי אקלים הקיימים בחוליות שבאזור החוף, והסבירו מהם הקשיים שתנאים אלו גורמים לצמחים הגדלים באזור.
3. מה מאפשר לידיד החולות "להתגונן" בפני התנאים הסביבתיים הקיימים בחוליות?
4. מהו הקשר בין חשיפת שטח העלה הפנימי של ידיד החולות לבין קצב הפוטוסינתזה?
*51*
צמחים טפילים וצמחים טורפים
רוב הצמחים הירוקים מייצרים בעצמם את התרכובות האורגניות הדרושות להתפתחותם. בטבע שתי קבוצות של צמחים שדרך ההזנה שלהן שונה מדרך ההזנה של צמחים רגילים. אלו הם הצמחים הטפילים והצמחים הטורפים.
צמחים טפילים
טפיל הוא יצור שחי בתוך יצור חי אחראו עליו, וניזון על חשבון יצור זה בלי לתרום לו דבר - וברוב המקרים אף מזיק לו. היצור שעליו מתקיים הטפיל מכונה פונדקאי, וברוב המקרים הטפיל אינו יכול להתקיים בלעדיו. אנו מכירים טפילים רבים מחיי היום-יום, כמו כינים, היכולות להתקיים ולהתרבות רק בשיער של יונקים; קרציות, הניזונות מדמם של יונקים כמו כלבים. בטבע יש בעלי חיים טפילים וגם צמחים טפילים.
לצמח הטפיל ענפים ופרחים על-קרקעיים והוא קולט מן הפונדקאי מים, מינרלים ותרכובות אורגניות. לעיתים קרובות יש לטפילים מסוג זה גם גבעולים או עלים ירוקים, והם קולטים מן הפונדקאי מים ומינרלים. לצמחים הטפילים יש גם פרחים וזרעים, וכך הם מתרבים. דרכי ההיצמדות של הצמח הטפיל לצמח הפונדקאי הן שונות, אבל המשותף הוא שבכל סוגי הטפילים יוצרים הנבטים קשר רצוף עם מערכת ההובלה של הפונדקאי. יצירת הקשר נעשית באמצעות איבר מיוחד של הטפיל החודר דרך האפידרמיס של הפונדקאי. האיבר ממשיך לגדול ולחדור אל תוך הצמח עד שהוא מגיע למערכת ההובלה, ושם נוצר קשר ישיר לצינורות ההובלה. מצינורות ההובלה של הפונדקאי יונק הצמח הטפיל מים, מינרלים ותרכובות אורגניות.
(בספר 2 תמונות)
הרנוג השיטים על עץ שיטה
אפידרמיס - שכבת התאים החיצונית בצמחים ובבעלי חיים. לעיתים היא בנויה משכבה אחת ולעיתים משכבות אחדות. אצל בני האדם זו שכבת תאי העור.
(בספר 2 תמונות)
שאלות
1. האם תהליך הפוטוסינתזה מתרחש בצמחים טפילים? מהי העדות לכך?
2. לרוב הצמחים הטפילים יש פרחים וזרעים. מה חשיבותם של הפרחים והזרעים?
3. האם לדעתכם טפיל יכול לגרום למותו של הפונדקאי? אם כן, כיצד הדבר ישפיע על הטפיל?
*52*
צמחים טורפים
אחת מתופעות הטבע המרתקות היא הצמחים הטורפים. תופעה זו לא הייתה מוכרת עד לראשית המאה התשע-עשרה. חוקרים לא ידעו אז שצמחים יכולים לטרוף. בסוף המאה התשע-עשרה כתב אבי תורת האבולוציה צ'רלס דרווין ספר מקיף על צמחים טורפים, אשר הוביל לתחילתו של מחקר על תופעה ייחודית ולא מוכרת זו. היום ידועים יותר מעשרה סוגים של צמחים טורפים הכוללים למעלה מ-600 מינים. צמחים טורפים הם ירוקים, ובעלי מערכת הזנה כפולה: נוסף על היותם יצרנים - כלומר מקיימים את תהליך הפוטוסינתזה - מאחר שהם ירוקים, מערכת ההזנה שלהם מותאמת לטריפת חרקים ויצורים זעירים אחרים. הם לוכדים את בעלי החיים, ממיתים אותם, מפרקים את התרכובות הבונות את גופם - וקולטים אותן לתוך תאיהם. מערכת ההזנה הכפולה מקנה יתרון לצמחים הטורפים ומאפשרת להם להתקיים בסביבות שבהן תנאים המקשים על התפתחותם של צמחים אחרים, כמו מיעוט מינרלים בקרקע.
לצמחים הטורפים יש פרחים, ורובם הגדול מואבק על-ידי חרקים. אחד הצמחים הטורפים הגדל בארץ הוא הנאדיד. לסוג זה כ-200 מינים. הוא גדל בביצות ובמקווי מים מתוקים, וטורף יצורים חד-תאיים גדולים, פרוקי רגלים ודגיגונים. הצמח חסר שורשים, עליו בשרניים, גזורים לאונות, ושקועים במים או בולטים מעליהם. הגבעול מזדקף מעל פני המים ופרח צהוב נישא עליו. לאיבר הטריפה של הצמח צורת שלפוחיות דמויות נאד מים. בפי כל שלפוחית שערות חישה, ובקצה העליון שלה "דלת" הנפתחת כלפי פנים בלבד. חרק המגיע סמוך לדלת זו מגרה את שערות החישה. הדלת נפתחת, ובתוך כך מים ויצורים אחרים נשאבים אל הנאדיד, והדלת נסגרת מיד. מיצי עיכול המופרשים בחלל הנאדיד ממיתים את היצורים החיים ומפרקים אותם. החומרים המרכיבים את גוף החרק שנטרף נספגים אל תוך תאי הצמח.
מינים נוספים של צמחים טורפים הם הדיונאה והכדנית.
ידוע כי הצמחים הטורפים זקוקים לחרקים לצורך האבקה מחד גיסא, אך יש בהם מלכודות הלוכדות חרקים מאידך גיסא. בהקשר זה מעניין מקומם של הפרחים בצמחים הטורפים. במינים מסוימים הפרחים נמצאים גבוה מעל המלכודות, ובמינים אחרים הפריחה מתרחשת כאשר המלכודות אינן פעילות, וכך נוצרת הפרדה בין המלכודת ההורגת את החרקים לבין הפרח הזקוק לחרקים חיים לשם האבקה. מידע נוסף על צמחים טורפים אפשר למצוא באתר הספר.
(בספר 2 תמונות)
נאדיד
(בספר 2 תמונות)
כדנית
(בספר 2 תמונות)
שאלות
1. איזה יתרון טמון ביכולת הטריפה של צמחים?
2. כיצד יכולים החרקים המאביקים לבקר את הצמחים הטורפים בלי להיטרף?
*53*
*53*
- פוטוסינתזה הוא תהליך כימי ובו הצמח מייצר תרכובות אורגניות (גלוקוז) מתרכובות אנאורגניות (מים ופחמן דו-חמצני). בתרכובות האורגניות שאותן הצמח יוצר בתהליך הפוטוסינתזה אגורה אנרגיה. לביצוע התהליך הצמח קולט בעזרת הכלורופיל אנרגיית אור מהשמש ולכן תהליך זה מתאפשר רק בנוכחות אור. בתהליך זה נפלט חמצן. התהליך מתואר כך:
(בספר נוסחה)
(בספר 2 תמונות)
CO2 + H2O - אור שמש, כלורופיל - C6H12O6 + O2
- הגלוקוז הנוצר בתהליך הפוטוסינתזה משמש להפקת אנרגיה לתהליכי החיים בצמח. הגלוקוז מהווה גם מקור ליצירת תרכובות אחרות הדרושות לבניין תאי הצמח. בזכות החומרים האורגניים שהצמח מייצר יכול זרע קטן השוקל גרמים בודדים להתפתח לשיח ואף לעץ ענקי שמסתו מאות קילוגרמים.
- הצמחים הירוקים הם היצרנים החשובים ביותר של תרכובות אורגניות בעולם. כל היצורים החיים האחרים (בעלי החיים, פטריות, חיידקים) צורכים את התרכובות האורגניות הנוצרות בצמחים ירוקים לצורך תזונתם, בהיותם יצרנים של תרכובות אורגניות ובזכות החמצן שהם משחררים לאוויר בתהליך הפוטוסינתזה, הצמחים הם הבסיס לקיום חיים על פני כדור הארץ.
- למדנו לצפות בתאים זעירים בעזרת מיקרוסקופ אור.
*54*
שאלות סיכום
1. צמחים הם בדרך-כלל ירוקים כי:
א. התאים שלהם מכילים כלורופיל.
ב. הם קולטים אור בצבע ירוק.
ג. הם מורכבים בעיקר ממים.
ד. הם קולטים חומרי מזון ירוקים מהקרקע.
2. צמח הותקף על-ידי מחלה שהורסת את הכלורופלסטים. מה צפוי שיקרה לצמח?
א. הוא יפסיק לגדול אבל לא ימות.
ב. הוא יפסיק לקלוט קרינת אור, וימות.
ג. הוא יפסיק לנשום, וימות.
ד. הוא יקלוט חומרי מזון רבים יותר בעזרת השורשים, וימשיך לחיות.
3. איזה מהתהליכים הבאים מתקיים בצמחים ובבעלי חיים בדרך זהה?
א. רבייה אל-זוויגית
ב. נשימה תאית
ג. זרימה של נוזלי הגוף
ד. הפרשה של פסולת
4. הצמחים הם יצרנים מאחר ש-
א. הם קולטים חומרי מזון מהקרקע.
ב. הם מפרקים עמילן לגלוקוז.
ג. הם קולטים אור שמש כדי לייצר סוכרים.
ד. הם מפרקים יצורים מתים.
5. מה צבעו של הכלורופלסט?
א. צהוב
ב. חסר צבע
ג. לבן
ד. ירוק
6. איזה מהמשפטים הבאים מתאר בצורה הטובה ביותר יצרן?
א. משתמש באור שמש כדי לפרק מולקולות אורגניות גדולות.
ב. יוצר תרכובות אורגניות מפחמן דו-חמצני וממים בעזרת אור.
ג. משתמש באנרגיה שיצורים פוטוסינתטיים אחרים יצרו.
ד. משתמש באנרגיה שיצורים אוכלי עשב וטורפים יצרו.
*55*
7. איזה מהחומרים הבאים נפלט בתהליך הפוטוסינתזה?
א. פחמן דו-חמצני
ב. פחמן
ג. חמצן
ד. מים
8. בדיון בכיתה אמרו תלמידים את המשפטים הבאים. איזה משפט נכון?
א. הפוטוסינתזה היא הנשימה של הצמחים.
ב. צמחים אינם נושמים אלא מבצעים פוטוסינתזה.
ג. צמחים נושמים רק בלילה.
ד. צמחים נושמים וגם מבצעים פוטוסינתזה.
9. איזה מהמשתנים הבאים ישמש כדי למדוד את קצב הפוטוסינתזה בצמחים?
א. ייצור פחמן דו-חסצני
ב. ייצור מים
ג. ייצור חמצן
ד. ייצור מימן
10. מדוע צמחים זקוקים לאור?
א. מאחר שהאור חיוני לצמח כדי לפרוח.
ב. מאחר שהאור מאפשר לצמח לקלוט מים.
ג. מאחר שהאור מאפשר לצמח לקלוט מן הקרקע חומרים הדרושים לקיומו.
ד. מאחר שבאמצעות האור הצמח מייצר חומרים הדרושים לקיומו.
11. אנשים מפיקים אנרגיה מהמזון שהם אוכלים. מה מקור האנרגיה במזון?
א. דשנים
ב. השמש
ג. ויטמינים
ד. הקרקע
12. "העולם נראה כה שונה לאחר שלומדים מדע. לדוגמה, עצים עשויים בעיקר מאוויר. כאשר הם נשרפים, הם שבים לאוויר, ובחום הבעירה משתחרר חומה הלוהט של השמש, אשר נרתם להמרת האוויר לעץ. אלה הם דברים נפלאים, והמדע עשיר בהם להפליא" (ריצ'רד פיינמן, 1968).
הסבירו את הנאמר בקטע בהסתמך על מה שלמדתם בפרק זה.
13. תלמיד טוען שתהליך הפוטוסינתזה חשוב רק לצמחים. הסבירו מדוע טענתו שגויה.
*57*
*57*
*58*
*58*
למה זקוקים היצורים החיים כדי להתקיים?
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
שניים מהצרכים היסודיים ההכרחיים לכלל היצורים החיים הם:
1. אנרגיה לביצוע פעולות החיים: תנועה, רבייה, בניית חומרים, הפעלת החושים ועוד.
2. חומרים שונים לבניית גופם, לגידול ולהתרבות.
כמו שלמדנו בפרק הקודם על תהליך הפוטוסינתזה, הצמחים יוצרים בעצמם גלוקוז, המשמש להם מקור אנרגיה לכל פעולות החיים ובסיס ליצירת תרכובות אורגניות אחרות הדרושות להם לשם גדילה והתפתחות.
(בספר תרשים)
יצורים חיים זקוקים לאנרגיה וחומרים.
אנרגיה - כגון אור (הצמחים) - אפשר להפיק מתרכובות אורגניות.
חומרים:
- מים
- תרכובות אורגניות - כמו שומנים, פחמימות, חלבונים.
- חומרים אנאורגניים - כמו חנקן, זרחן, חמצן, מים.
*59*
לעומת זאת בעלי החיים אינם יכולים לקלוט אנרגיה מהשמש ולצורך הפקתה זקוקים לחומרים אורגניים מן המוכן. הדרך המוכרת לכולנו לקליטת חומרים אורגניים היא אכילת יצורים חיים אחרים. הפרה אוכלת עשב, השחרור אוכל פרי מן העץ, האריה אוכל את בשר הזברה, כלב הים אוכל דגים ודוב הקוטב אוכל את כלב הים.
הצמחים - המייצרים את התרכובות האורגניות שהם צורכים, ובעקבותיהם כל שאר היצורים - נקראים יצרנים. בעלי החיים הניזונים מחומרים אורגניים מוכנים נקראים צרכנים.
צרכן - יצור חי המקבל את התרכובות האורגניות מיצורים אחרים לצורכי קיומו ומפיק מהן אנרגיה לפעולות החיים שלו.
את הצרכנים מחלקים על-פי המקור שממנו הם ניזונים. בעלי חיים הניזונים מצמחים ומקבלים מהם ישירות את החומרים האורגניים נקראים צרכנים ראשוניים; ואלה המקבלים אותם מבעלי חיים אחרים נקראים צרכנים שניוניים. בשפה העממית מכונות שתי קבוצות אלו צמחוניים וטורפים. הצמחוניים הם הצרכנים הראשוניים, והטורפים הם הצרכנים השניוניים.
יש בעלי חיים הניזונים מצמחים וגם מבעלי חיים, ואלה נקראים אוכלי כול; לדוגמה העורב האפור אוכל גם תולעים וזוחלים שהם מזון מהחי, וגם פירות, ירקות וזרעים שהם מזון מהצומח. מאחר שהיצרנים בבית הגידול הם אלה המייצרים את התרכובות האורגניות שצורכים כל היצורים החיים והם עצמם, הרי קיום כל הצרכנים תלוי בהם. את יחסי ההזנה בין היצורים החיים במערכת אקולוגית אפשר לתאר בעזרת תרשים פשוט.
(בספר 6 תמונות)
עשב, זחל, שחרור
בתרשים זה העשב נאכל על ידי הזחל, והזחל נאכל על ידי השחרור. כיוון החץ מסמל את כיוון מעבר חומרי המזון והאנרגיה מיצור אחד ליצור השני. החומרים האורגניים בעשב עוברים אל הזחל ומשמשים אותו להפקת אנרגיה וכן לבניית גופו. החומרים האורגניים בזחל עוברים אל השחרור ומשמשים אותו להפקת אנרגיה ולבניית גופו. תרשים זה נקרא שרשרת מזון.
שרשרת מזון - תיאור איכותי של יחסי ההזנה בין יצורים חיים בבית גידול. הייצוג של יחסי ההזנה הוא קווי (ליניארי). כל שרשרת מזון מתחילה ביצרן, היצרן נאכל על-ידי הצרכן הראשוני, שנאכל על-ידי הצרכן השניוני.
בכל בית גידול יש יותר משרשרת מזון אחת. שרשרות מזון בבתי גידול שונים - שונות במספר החוליות שבהן.
*60*
(בספר 6 תמונות)
נוהגים לכנות את החוליות בשרשרת המזון במונח רמת הזנה. בשרשרת המזון לעיל יש ייצוג של שלוש רמות הזנה: יצרנים, צרכנים ראשוניים, צרכנים שניוניים.
רמת הזנה - מיקום בשרשרת מזון, הנקבע על-פי ממפר השלבים של מעברי אנרגיה המתרחשים עד לאותה רמה.
דוגמאות לשרשרת מזון
(בספר איור)
אלון, יערון, נץ
אצה, קרפיון, חסידה
שרשרת מזון היא תיאור פשטני של יחסי ההזנה במערכת האקולוגית. בכל חוליה בשרשרת המזון יש מין אחד בלבד. בטבע הדברים מורכבים הרבה יותר. הצרכן הראשוני ניזון בהרבה יותר ממין אחד של צומח, וגם הצרכן השניוני טורף מינים רבים ושונים של צרכנים ראשוניים, כמו שאנחנו רואים באיור, בעמוד הבא.
*61*
(בספר תרשים)
מארג מזון:
טורפי על - נמרים
צרכנים שניונים - נץ, שועלים, ינשופים, נחשים
צרכנים ראשוניים - חגבים, עכברים, ציפורים, ארנבות
יצרנים - פירות, עשב
מפרקים
יחסי ההזנה בדוגמה שבאיור נראים כמו רשת של חיצים או מארג, וכל חץ מתאר מעבר של חומרים ואנרגיה מיצור אחד למשנהו. לתיאור מורכב כזה אנחנו קוראים מארג מזון. מארג מזון מורכב מהרבה שרשרות מזון הקשורות יחד.
מארג מזון - תיאור של מכלול יחסי ההזנה בבית הגידול. הוא מורכב מסך כל שרשרות המזון המתקיימות בבית הגידול והקשרים ביניהן. מארג המזון מחולק לרמות הזנה, ובכל רמת הזנה יכולים להימצא כמה וכמה מינים.
בעוד שבכל רמת הזנה בשרשרת מזון יש מין אחד בלבד, הרי במארג מזון יכולים להימצא כמה וכמה מינים בכל רמת הזנה. במארג מזון שבאיור מופיעים מפרקים, ובהם נדון מאוחר יותר.
*62*
(בספר תרשים)
שאלות
1. העתיקו את טבלה 1 למחברת. רשמו בטבלה את שמות בעלי החיים שפגשתם בסיור הלימודי להכרת הסביבה וציינו את מזונם, על-פי הידוע לכם ובעזרת חיפוש במקורות.
טבלה 1: בעלי החיים ומזונם
(בספר תרשים)
שם בעל החיים, מזונו, רמת הזנה
--, --, --
--, --, --
--, --, --
--, --, --
2. מיינו את בעלי החיים שציינתם בשאלה 1 לרמות הזנה ורשמו אותן בטבלה.
3. בבית הגידול מתחת לאבן לא גדלים צמחים ברוב המקרים. כיצד לדעתכם מתקיימים בבית גידול זה בעלי חיים צמחוניים (צרכנים ראשוניים) ובעלי חיים אוכלי בשר (צרכנים שניוניים) ללא נוכחות היצרנים? הסבירו.
4. מדענים שחקרו את החיים באוקיינוסים גילו בשנים האחרונות בעלי חיים מיוחדים החיים בעומק מאות מטרים מתחת לפני המים, בבית גידול חשוך לחלוטין שאור שמש לא מגיע אליו.
א. האם צמחים יכולים להתקיים בבית גידול זה? הסבירו.
ב. כיצד יכולים להתקיים בעומק האוקיינוסים צרכנים ראשוניים, צרכנים שניוניים ואף טורפי על ללא נוכחות היצרנים?
(בספר תרשים)
פעילות
פעילות 1: מה אוכלים בעלי חיים? בניית מארג מזון
לפניכם חיצים וסדרת כרטיסיות המכילות מידע על מינים שונים שהחורש הוא בית גידולם. בכל כרטיסייה תמונה של המין ופירוט מזונו. היעזרו בכרטיסיות ובחיצים וערכו תרשים של מארג מזון שיתאר את יחסי ההזנה בין היצורים החיים בחורש. היעזרו במארג המזון שבתמונה. שימו לב: ראש החץ מופנה לכיוון הצרכן (אוכל צמחים או טורף).
*63*
עורבני שחור כיפה (Garruius giandarius)
משפחה: עורבים (Corvidae)
סדרה: ציפורי השיר (Passeriformes.)
מחלקה: עופות (Aves)
ממלכה: בעלי חיים
ציפור בגודל יונה בעלת נוצות בצבעי שחור, כחול ולבן ועל ראשה כתם שחור. היא אוכלת כול, ובכלל זה חיפושיות וחרקים אחרים, נבטים, זרעים ופירות עסיסיים. בלוטי האלון מהווים מקור מזון חשוב בתפריט שלה.
(בספר תרשים)
אלון מצוי (Quercus calliprinos)
משפחה: אלוניים (Fagaceae)
סדרה: אלונאים (Fagales)
מחלקה: דו-פסיגיים (Dicotyledones)
מערכה: מכוסי זרע (Angiospermae.)
ממלכה: צמחים
עץ ירוק עד, השכיח והאופייני ביותר לחורש הים תיכוני בארץ-ישראל. פריו נקרא בלוט. בעץ בוגר וגדול עשויים להבשיל כל שנה אלפי בלוטים, אך רובם אינם נובטים. את הבלוט אוכלים מכרסמים, ציפורים וחרקים.
(בספר תרשים)
נמייה (Herpestes ichneumon)
משפחה: גחניים (Viverridae)
סדרה: טורפים יבשתיים (Carnivora)
מחלקה: יונקים (Mammalia)
ממלכה: בעלי חיים
טורף בעל גוף גלילי וזנב ארוך וגמיש. הוא טורף מבחר רחב של בעלי חיים קטנים, ובהם יונקים, עופות, זוחלים, דו-חיים, דגים, חרקים, סרטנים, חלזונות ונחשים.
(בספר תרשים)
*64*
לטאה ירוקה (Lacerta trilineata)
משפחה: לטאיים (Lacertidae)
תת-סדרה: לסאות (Sauria)
סדרה: קשקשאים (Squamata)
מחלקה: זוחלים (Reptilia)
ממלכה: בעלי חיים
אורכה עד 43 ס"מ, שוכנת בחורש ובאזור מכוסה שיחים שבחבל ההר. פעילה ביום, ניזונה בעיקר מחרקים ומפרוקי רגליים אך צדה וטורפת גם זוחלים קטנים.
(בספר תרשים)
צפע ארצישראלי (Vipera palaestinae)
משפחה: צפעוניים (Viperidae)
תת-סדרה: נחשים (Ophidia)
סדרה: קשקשאים (Squamata)
מחלקה: זוחלים (Reptilia)
ממלכה: בעלי חיים
הנחש הארסי השכיח ביותר בישראל. ניזון מעכברים. מחולדות, מציפורים ומלטאות.
(בספר תרשים)
חיוואי הנחשים (Circaetus gallicus)
משפחה: ניציים (Accipitridae.)
סדרה: דורסי יום (Falconiformes)
מחלקה: עופות (Aves)
ממלכה: בעלי חיים
עוף דורס גדול המקנן בעצים לא גבוהים, ניזון בעיקר מנחשים. משלים את תפריטו בזוחלים אחרים, כגון: זיקיות, חרדונים וגם קרפדות וציפורי שיר.
(בספר תרשים)
*65*
חדקונית הבלוטים (Baianinus eiphas)
משפחה: חדקוניתיים (Curculionidae)
סדרה: חיפושיות (Coleoptera)
מחלקה: חרקים (Insecta)
ממלכה: בעלי חיים
חיפושית שאורך גופה 6-10 ס"מ. צבעה חום בהיר עד אפור, בעלת חדק ארוך כאורך גופה. הנקבה מטילה ביצה לתוך בלוט צעיר של אלון. הזחל הבוקע ניזון בחלקים הרכים של הבלוט.
(בספר תרשים)
יערון גדול (Apodemus mystacinus)
משפחה: עכבריים (Muridae)
סדרה: מכרסמים (Rodentia)
מחלקה: יונקים (Mammalia)
ממלכה: בעלי חיים
מכרסם הנפוץ בחורש הים תיכוני, בעיקר בחורשים שבהם גדל אלון מצוי.
אורך גופו כ-11 ס"מ ואורך זנבו כ- 12 ס"מ. ניזון בעיקר מזרעים, מבלוטי אלון, מקליפות עצים וכן מחרקים.
(בספר תרשים)
(בספר תרשים)
שאלות
1. מדוע נקרא התרשים מארג מזון?
2. מי נמצא בתחתית מארג המזון? הסבירו.
3. מי נמצא בראש מארג המזון?
4. ממה ניזון עץ האלון?
5. מארג המזון שיצרתם אופייני לחורש. האם בסביבה שונה יהיה מארג המזון שונה? הסבירו.
6. התרשים שבעמוד הבא מתאר יחסי הזנה בין כמה יצורים חיים. איך נקרא תרשים זה? מהו ההבדל בין תרשי זה למארג מזון?
*66*
(בספר תרשימי פירמידה, מתוארים מהבסיס למעלה)
עשב, חשופית, דרור, בז
פירמידת מזון
שרשרת מזון ומארג מזון הם תיאורים של יחסי ההזנה בין היצורים החיים במערכת האקולוגית. כאשר אקולוגים ניגשים לחקור מערכת אקולוגית, אין הם מסתפקים ביחסי ההזנה הקיימים בין מרכיביה, אלא מעוניינים גם בנתונים הכמותיים, למשל: כמה עשב ביום אוכל עדר צבאים בנחל הצבאים באזור ירושלים? כמה זברות טורף אריה בשבוע בסוואנות של קניה?
כדי לתאר תיאור כמותי של יחסים אלה משתמשים האקולוגים בתרשים פירמידת מזון. בפירמידת מזון באים לידי ביטוי כמויות האנרגיה או החומרים העוברים מרמת הזנה אחת לשנייה.
פירמידת מזון - ייצוג גרפי המתאר את היחסים הכמותיים בין השלבים השונים בשרשרת מזון מסוימת. אפשר לבטא את היחסים הכמותיים באמצעות מספר היצורים בכל רמת הזנה (פירמידת מספרים), או באמצעות מסת היצורים בכל רמה (פירמידת ביומסה), או באמצעות ערך אנרגטי יחסי בכל רמה (פירמידת אנרגיה).
בניית פירמידת מזון וניתוחה יכולים לסייע להבנת מצבה של המערכת האקולוגית. הנתונים הנאספים עשויים לתת לנו תשובות לשאלות שונות, כמו: האם יש מספיק מזון לכל היצורים החיים הנמצאים במערכת האקולוגית? כמה רמות הזנה יכולות להתקיים במערכת האקולוגית? האם המערכת האקולוגית תשרוד לאורך זמן או האם היא בסכנת התמוטטות? מה אפשר לעשות כדי לאפשר למערכת האקולוגית לתפקד?
1. פירמידת מספרים
(בספר תרשים בצורת פירמידה)
צמחים - 300
צמחוניים - 30
טורפים - 10
טורף על - 2
2. פירמידת ביומסה
(בספר תרשים בצורת פירמידה)
צמחים - 1000 ק"ג
צמחוניים - 100 ק"ג
טורפים - 10 ק"ג
טורף על - 1 ק"ג
3. פירמידת אנרגיה
(בספר תרשים בצורת פירמידה)
צמחים - 1000 קילוקלוריות
צמחוניים - 100 קילוקלוריות
טורפים - 10 קילוקלוריות
טורף על - 1 קילוקלוריות
*67*
קיימות דרכים שונות לתאר פירמידת מזון. כאשר הנתונים בכל רמת הזנה בפירמידה מבוטאים במספרים של יצורים חיים, נכנה אותה פירמידת מספרים. דרר אחרת היא לבטא את הנתונים בכל רמת הזנה בביומסה, ואז נכנה אותה פירמידת ביומסה. אפשר לבטא את הנתונים בכמויות אנרגיה בכל רמת הזנה, ובמקרה זה נדבר על פירמידת אנרגיה. לכל דרך תיאור יש יתרונות וחסרונות. השימוש בכל אחד מהתיאורים תלוי במטרות שלשמן נבנתה הפירמידה.
ביומסה - המסה של כל החומר היבש (ללא מים) ביצור חי. במחקר האקולוגי נוהגים למדוד את הביומסה בבית גידול מסוים, באזור מסוים או במערכת אקולוגית מסוימת בזמן נתון.
(בספר 3 תמונות)
פירמידת מזון
- יצרנים - צמחים
- צרכנים ראשוניים - אוכלי עשב
- צרכנים שניוניים - טורפים
- טורפי על
בכל פירמידת מזון המתארת את יחסי ההזנה בבית גידול או מערכת אקולוגית כלשהם, היצרנים נמצאים בבסיס הפירמידה, מעליהם הצרכנים הראשוניים, מעליהם הצרכנים השניוניים ובקדקוד הפירמידה נמצאים טורפי העל. אם כן, חברת היצורים החיים בבית הגידול מתבססת על החומרים האורגניים המיוצרים על-ידי היצרנים. אפשר להתבונן על חומרי המזון כעל מקור לאנרגיה, לבחון את השינויים בכמויות האנרגיה המצויות בכל אחת מרמות ההזנה שבפירמידה ולהשוות ביניהן.
לא כל כמות הצמחים שאוכלים אוכלי הצמחים מתווספת למשקלם, חלק ממה שהם אכלו אינו מעוכל אלא מופרש כחומרי פסולת, חלק מנוצל להפקת אנרגיה לצורכי פעולות החיים שלהם ורק חלק בונה את גופם ועובר לטורפים הניזונים מהם. גם הטורפים לא מנצלים את כל כמות החומרים המצויה בצרכנים הראשוניים שהם ניזונים מהם לבניית גופם. חלק הם לא מצליחים לעכל ומופרש כחומרי פסולת וחלק מנוצל להפקת אנרגיה לצורכי פעולות החיים שלהם. וכך הדבר עם טורפי העל. כך איפה פוחתת בהדרגה כמות החומרים (הביומסה) העוברת משלב לשלב בפירמידת המזון.
*68*
רק חלק מהאנרגיה ברמת הזנה אחת עובר לרמה הבאה. חלק זה של האנרגיה הוא כ-10 אחוזים בממוצע. חלק מהאנרגיה שבמזון שהצרכנים הראשוניים אכלו משמשת אותם לפעולות החיים שלהם, חלק מהאנרגיה מצוי בהפרשות ובמזון לא מעוכל. אנרגיה זאת לא מגיעה כמובן אל הצרכנים השניוניים. לכן כמות האנרגיה המצויה במזון שהצרכנים השניוניים יאכלו תהיה קטנה יותר. תהליך דומה מתרחש במעבר האנרגיה מהצרכנים השניוניים לטורפי העל.
(בספר 3 תמונות)
פעילות
פעילות 2: שרשרת מזון, מארג מזון ופירמידת מזון
לפניכם נתונים על כמויות מזון יחסיות הנדרשות לקיום מינים שונים של יצורים חיים במקווה מים מתוקים:
10 גרם אצות דרושים לגידול 1 גרם של דפניות.
10 גרם של דפניות דרושים לגידול 1 גרם של חרקי מים.
10 גרם של חרקי מים דרושים לגידול 1 גרם של דגים.
1. ציירו את שרשרת המזון במקווה המים, ומתחת לכל חוליה בשרשרת המזון ציינו את רמת ההזנה שאליה משתייך היצור בחוליה (יצרן, צרכן ראשוני, צרכן שניוני, צרכן שלישוני).
2. מהו מקור האנרגיה לכל שרשרת המזון? הסבירו.
3. טורפי העל נקראים כך מאחר שאין להם טורפים, למרות זאת מספרם בבית הגידול קטן. בתיאור יחסי ההזנה בבית הגידול, הם ממוקמים בראש מארג המזון ובקדקוד פירמידת המזון. מהם הגורמים המגבילים את גודל אוכלוסיית טורפי העל בבית הגידול? הסבירו.
4. ציירו פירמידת מזון המתארת את יחסי ההזנה בין יצורים חיים בבית גידול הבא: על עץ תות אחד חיים כ-100 תולעים וחרקים הניזונים מעלי העץ ומהגזע שלו. מהתולעים והחרקים באותו עץ ניזונים כ-30 ציפורי שיר ומציפורי השיר ניזונים 2 חתולי בר ו-3 עופות דורסים.
כיצד נקרא לסוג פירמידת המזון שציירתם?
5. מהו ההבדל בין פירמידת המזון מסוג זה לשאר הסוגים של פירמידות המזון?
6. באיזו רמת הזנה בפירמידת המזון מצויה כמות האנרגיה הגדולה ביותר? סמנו את התשובה הנראית לכם מתאימה ביותר. נמקו את בחירתכם.
א. ברמת היצרנים.
ב. ברמת הצרכנים הראשוניים.
ג. ברמת הצרכנים השניוניים.
ד. כמות האנרגיה שווה בכל הרמות.
*69*
(בספר 3 תמונות)
מעניין ומסקרן
על טורפים ונטרפים
הזאב הוא אחד מטורפי העל במערכת האקולוגית, יש לו תפקיד חשוב בוויסות כמות היצורים בבית הגידול. עיקר טרפו הוא אוכלי עשב, כמו צבאים, יעלים וארנבות. הוא תלוי בהם לאורך כל השנה. הזאבים יכולים לאכול גם טרף זמין אחר, כמו יונקים קטנים, ציפורים, נחשים, לטאות, דגים ואף חרקים ותולעים. זאב אוכל בממוצע 4.50 ק"ג בשר ליום. כשיש מספיק טרף ומזון זמין, הוא יכול לאכול כמויות בשר הרבה יותר גדולות בבת אחת. במצבים אחרים, כאשר הטרף איננו זמין, הוא יכול להסתובב ימים מספר ללא מזון. זאבים יכולים לצום תקופה של שבועיים ואף יותר תוך כדי חיפוש טרף. כשהם זוכים למצוא טרף, הם ימלאו את קיבתם עד למציאת הטרף הבא. הזאבים צדים בדרך-כלל בלהקות. כמות הציד של להקת זאבים מושפעת מגורמים רבים, ובהם הרכב הלהקה, גודל הלהקה, תנאי מזג האוויר, צפיפות הטרף, סוג הטרף וגודלו. כל זאב בלהקת זאבים אשר טרפה הוא בעיקר צבאים יכול לצוד בממוצע 15-19 צבאים בשנה.
שקנאי הוא עוף מים הניזון בעיקר מדגים. הוא חי סביב מקווי מים ואת הדגים הוא צד על-ידי טבילת הראש והמקור בתוך המים ולכידת הדג. שקנאי בוגר יכול לאכול בכל יום כמות דגים שמשקלה כ-25 אחוזים ממשקל גופו. משקלו של שקנאי בוגר הוא בין 8 ל-10 ק"ג. שקנאי כזה יכול לאכול בכל יום 2 עד 2.5 ק"ג דגים. שקנאים צעירים שקצב גידול גופם הוא מהיר יכולים לאכול בכל יום כמות דגים השווה ל-40 אחוזים ממשקל גופם. תארו לכם נער או נערה בגילכם, שמשקל גופם כ-50 ק"ג וקצב הגידול שלהם הוא מהיר, אוכלים 20 ק"ג מזון בכל יום (כ-40 אחוזים ממשקל גופם). אחד מחוקרי הציפורים חישב ומצא שזוג שקנאים בוגרים וארבעת האפרוחים שלהם מחסלים כטון אחד (1,000 ק"ג) דגים במהלך שנת רבייה. חשבו מה יכול לקרות לבריכת דגים שלהקה של כמה מאות שקנאים נוחתים בה במהלך נדידתם ושוהים בה יום אחד למנוחה ולאכילה. לא פלא שנדידת השקנאים גורמת כאב ראש לא קטן למגדלי הדגים.
לצבאים תפריס מגוון מאוד, והם אוכלים מגוון רחב של סוגי מזון: עשב, פירות רכים וקשים, פטריות, חזזיות, ענפים רכים של עצים ושיחים. אקולוגים מעריכים שצבי צורך ביום מזון השווה בכסותו ל-2-4 אחוזים ממשקל גופו. צבי זכר שמשקלו הממוצע הוא כ-25 ק"ג אוכל בממוצע כ-1 ק"ג מזון ליום.
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
זאב
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
שקנאים
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
צבי
*70*
*70*
צמחים מתים; עלים, ענפים ופירות נושרים מעצים אל הקרקע; בעלי חיים מתים וגופם נטמן בקרקע או נשאר על פניה. מה קורה לשרידי הצמחים ובעלי החיים לאחר מותם? לאן הם נעלמים? מה קורה לחומרים שבנו את גופם?
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
פעילות
פעילות 3: מי ומי במפרקים?
מטרת הפעילות: לבדוק מי מפרק את החומרים הבונים את גופם של בעלי חיים וצמחים מתים.
ציוד וחומרים: 2 צלחות פטרי המכילות מצע ג'לטין, כפית שטוחה, נייר דבק שקוף, תמיסת יוד בבקבוק טפי, עט סימון, דגימת קרקע מהגינה.
מהלך הפעילות:
1. סמנו את שמכם ואת התאריך על בסיסן של צלחות הפטרי עם מצע הג'לטין (המצע נראה צלול וצהבהב).
2. פתחו את המכסה של אחת הצלחות כמו שמתואר בציור. פזרו קצת אדמת גינה על מצע ג'לטין. סגרו את מכסה הצלחת ואטמו אותה בנייר דבק שקוף. את הצלחת השנייה השאירו סגורה. אטמו גם אותה בנייר דבק שקוף.
3. צפו בצלחות אחת ליום או ליומיים ורשמו את אשר אתם רואים.
4. בתום שבוע פתחו את שתי צלחות הג'לטין והתבוננו בהן. מהו ההבדל בין שתי הצלחות? הסבירו.
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
שאלות
1. מי הם היצורים שהתפתחו על צלחת הפטרי עם אדמת הגינה?
2. מה תפקידה של הצלחת ללא אדמת הגינה בניסוי? הסבירו.
מפרקים - יצורים הניזונים מפירוק חומרים אורגניים לחומרים אנאורגניים. חומרים אורגניים נמצאים בהפרשות של יצורים חיים, בחלקי צמחים, בגופם של יצורים שמתו ובחומרי פסולת. עם קבוצת המפרקים נמנים חיידקים ופטריות.
*71*
המפרקים הם קבוצה מיוחדת וחשובה בבית הגידול. לצורך גידולם הם צורכים תרכובות אורגניות מוכנות כמו הצרכנים, אבל בשונה מהאחרונים הם מפרקים את התרכובות האורגניות מחוץ לגופם על-ידי הפרשת אנזימים לסביבתם. מקצת מתוצרי הפירוק - מולקולות קטנות ומסיסות - נספג אל תוך גופם של המפרקים ומשמש להם מקור אנרגיה ומקור לתרכובות פחמן. בתהליכי הפירוק של המפרקים נשארים בסביבה חלק מתוצרי הפירוק, למשל חומרים אנאורגניים (מינרלים), ואת אלה מנצלים שוב יצורים החיים בקרקע או צמחים הקולטים אותם דרך השורשים. חלק מתוצרי הפירוק נפלט לאוויר, כמו CO2, ואלו נקלטים שוב על-ידי הצמחים. למפרקים יש תפקיד חשוב במחזור החומרים במערכת האקולוגית.
מגוון החומרים שמפרקים המפרקים, בעיקר החיידקים שבהם, הוא עצום. בני האדם למדו להשתמש בתכונה זו של החיידקים לתועלתם. כך למשל, נמצא זן של חיידקים הניזונים מנפט. יש המגדלים חיידקים אלו במיוחד לניקוי שרידי נפט ממכליות גדולות. באסון כתם הנפט שהותירה מכלית שטבעה מול חופי ספרד פוזרו למים כמויות גדולות של קש ועליו חיידקים מפרקי נפט. בנוכחות כמויות גדולות של מזון זה החיידקים מתרבים מאוד ומפרקים כמויות גדולות של הנפט. כל עוד הנפט לא מתמצק החיידקים יכולים לפרק אותו לתרכובות פשוטות הנמסות במים ואינן מזיקות לסביבה ולבעלי החיים בים.
קבוצה אחרת של בעלי חיים המשתתפים בתהליך פירוק החומרים האורגניים, אבל בדרך שונה, היא אוכלי הנבלות, כמו הנשר או הצבוע. יצורים אלה נקראים הסניטריים של המערכת האקולוגית, מאחר שהם מנקים אותה מגוויותיהם של יצורים מתים.
(בספר 4 תמונות)
יצורים חיים - חלקם הם יצרנים, חלקם הם צרכנים.
צרכנים - חלקם הם מפרקים, חלקם הם צרכנים ראשוניים, חלקם הם צרכנים שניוניים, חלקם הם טורפי על.
(בספר 4 תמונות)
שאלות
1. תוצרי הפירוק של המפרקים הם תרכובות פשוטות כמו חמצן, פחמן דו-חמצני ומים. הביאו דוגמאות ליצורים חיים בסביבה המשתמשים בתרכובות אלו.
2. הסבירו את חשיבותם של המפרקים בקרקע. מה היה קורה לו לא היו קיימים בה המפרקים?
3. חיתולים חד-פעמיים שנקברו בקרקע יכולים להישאר בה מאה שנים. כלי זכוכית שנקברו בקרקעית הים בתקופה הרומית (2,500 שנה לפני זמננו) עדיין שומרים על צורתם המקורית ועל העיטורים המצוירים עליהם.
א. מה אנחנו למדים על החומרים שמהם עשויים החיתולים וכלי הזכוכית?
ב. הצטברותם של חיתולים חד-פעמיים וכלי זכוכית בקרקע יכולה להוות מטרד סביבתי. כיצד אפשר להתמודד עם בעיה זו?
*72*
(בספר 4 תמונות)
מעניין ומסקרן
הפטריות
הפסריות הן קבוצה גדולה ומגוונת של יצורים חיים. יש להן צורות שונות, והן גדלות כמעט בכל מקום. קיימים בעולם למעלה ממאה אלף סוגי פטריות, ואפשר למצוא אותן באוויר, במים, באדמה ובמזון. רוב הפטריות הן רב-תאיות אך יש פטריות בנות תא אחד בלבד, כמו השמרים.
(בספר 2 תמונות)
פטריות כובע
תאי שמרים x 1000
קורים ונבגים של עובש
הפטריות נחשבות למפרקים החשובים ביותר במערכת האקולוגית. הן מפרקות את החומרים שמהם הן ניזונות מחוץ לגופן, על-ידי הפרשת אנזימי עיכול. האנזימים מפרקים את המזון למולקולות אורגניות קטנות שאותן הפטריות יכולות לספוג דרך קרומי גופן. כך הפטריות מפרקות יצורים מתים (גופות ושרידים של בעלי חיים, צמחים וחלקי צמחים מתים וחומרים אורגניים אחרים).
יש פטריות שהן טפילות, יש פטריות המקיימות יחסי הדדיות עם יצורים חיים אחרים, כמו האורנייה עם עץ האורן, ויש פטריות החיות עם אצות ביחסי גומלין הדוקים בחזזיות.
חזזית - יצור חי המורכב מאצה ומפטרייה המקיימות ביניהן חיי שותפות.
פטריות רבות משמשות את האדם:
- פטריות מועילות לצמחים רבים וכן לגידולים חקלאיים.
-יש פטריות המשמשות לפירוק חומרים מזיקים.
- השימוש הנפוץ והפשוט ביותר בפטריות הוא מאכל. פטריות מהסוג הצומח ביערות, בין אם מקורן ביער טבעי ובין אם בגידול חקלאי, נקטפות ונאכלות באופן ישיר על-ידי האדם, ומשמשות מרכיב חיוני במזונות רבים, כגון מרקים, רטבים ומוצרי מאפה; את הפטריות מוסיפים למאכלים בתבלינים, הן משמשות בתעשיית המזון כמו השמרים. מיני עובש (סוג של פטריות), אשר בדרך-כלל מעידים על התיישנות וריקבון של מזון, מצורפים לגבינות רבות ומקנים להן טעם ייחודי.
- פטריות משמשות מקור גם לתעשיית התרופות, ובייחוד תרופות אנטיביוטיות.
מנגד יש פטריות שנחשבות למזיקות ואף מסוכנות לאדם:
- פטריות מסוימות הן רעילות לאדם, ואכילתן עלולה לסכן חיים.
- פטריות מתפתחות על מזונות וגורמות לשינוי טעמם (לרוב לרעה) ולעיתים אף הופכות אותם לרעילים.
- פטריות מסוימות גורמות להזיות רבות עוצמה (פטריות הזיה), ומוגדרות כסם מסוכן.
- פטריות שונות גורמות לנזקים בצמחים ועלולות לפגוע ביבולים חקלאיים.
על תכונה מעניינת ומפתיעה שהתגלתה בפטריות קראו בכתבה על מה פטריות חושבות? באתר הספר.
*73*
(בספר 2 תמונות)
מעניין ומסקרן
"החיים בזבל" - על דשונת (קומפוסט) ועל הדשנה (קומפוסטציה)
הפסולת שאנחנו משליכים יום-יום לפחי האשפה היא בעיקרה חומרים אורגניים כמו שאריות מזון, קליפות ירקות ופירות, גזם של צמחים ועוד. האם חשבתם על כך שאפשר להפוך את הפסולת הזאת לדשן מועיל לשדות ולגינות ובד בבד לשמור על איכות הסביבה?
הדשנה היא תהליך שבו חומרים אורגניים, שמקורם מהחי או מהצומח, עוברים פירוק על-ידי המפרקים (כמו חיידקים ופטריות) בתנאים מבוקרים. חומר אורגני שהפך לדשונת הוא דשן טבעי אשר מפחית את הצורך בדשנים כימיים מזהמים ומשפר לאין ערוך את המרקם הפיזי של הקרקע, שחשיבותו גדולה ביותר לצמחים. תהליך ההדשנה הוא היום תהליך תעשייתי שמייצרים בו כמויות גדולות מאוד של דשונת הנמכרת לחקלאים ולבעלי גינות. במדינות מפותחות ובעלות מודעות סביבתית גבוהה נעשים ניסויים להשתמש בזבל אנושי, כלומר צואה ושתן (בדומה לזבל חיות משק), כמרכיב מרכזי בתעשיית הקומפוסט. מהלך כזה יוביל לחיסכון במים ויצמצם את זיהום מאגרי המים הנגרם ממערכות הביוב.
אפשר להקים בבית או בבית הספר פינת הדשנה, שאליה מושלכות שאריות המזון ופסולת אורגנית אחרת. אין להשליך לפינת ההדשנה שאריות בשר או חלילה זבל אנושי - שתן וצואה. לקבלת דשונת איכותית חשוב שהתהליך ייעשה בסביבה מאווררת, העשירה בחמצן, ולכן נוהגים להפוך את ערימות הדשונת בתדירות גבוהה.
שיטה נוספת לפירוק שאריות מזון במהירות ידועה בשם "וורמי-קומפוסט" ובה נעשה שימוש בתולעי אדמה. תולעים אוכלות מוצרים אורגניים שונים, ולאחר העיכול מייצרות דשונת עשירה ויעילה במיוחד. התולעים מבצעות את הפירוק במיכל המופרד מהקרקע ובשל כך אפשר להשתמש בשיטה זו גם ללא גינה, וזהו יתרון חשוב בתנאים עירוניים או במגורים צפופים.
(בספר תמונה 1)
ארגז לייצור דשונת
תולעים אדומות בערימת דשונת
*74*
תולעי הקומפוסט האדומות (Eisenia fetida) - מין של תולעים המצוי ביערות אירופה. תולעים אלו מסוגלות לעבד במהירות כמויות גדולות של אשפה אורגנית לדשן ביולוגי המעולה לצמחי בית וגן ולגידולים חקלאיים. הפרשות התולעים הופכות לדשן אורגני איכותי הנקרא הומוס. דשן זה מכיל מגוון רחב של יסודות מזון בצורה זמינה וקלה לספיגה בצמחים, חומרים מונעי מחלות וחומרים המגדילים את חסינות הצמח למזיקים, ומעלים באופן משמעותי את פריון הקרקע ואת כמות היבול. מראיהו של ההומוס דומה מאוד לאדמה, קל, וללא ריח. הוא מכיל כמויות גדולות של חנקן, זרחן, אשלגן, סידן, מגנזיום ומיקרו-אורגניזמים.
כמה עובדות מעניינות על התולעים האדומות:
1. התולעים רגישות מאוד לאור, וזקוקות לסביבה לחה מכיוון שהן נושמות דרך עורן. בפועל ניזונות התולעים מתוצרי פירוק הפסולת כתוצאה מפעילות חיידקים ומהחיידקים עצמם.
2. שלשול הגינה הנפוץ ("תולעת הגשם") הוא קרוב משפחה של התולעת האדומה, ואף הוא מועיל וחשוב לפוריות הקרקע.
3. צ'רלס דרווין (1882-1809) חקר תולעים במשך שנים רבות, וטען שכל חלק פורה בכוכב הלכת שלנו עבר ולו פעם אחת דרך מערכת העיכול של תולעי האדמה.
(בספר תרשים פירמידה)
שלשול הגינה
*75*
*75*
- מקובל לחלק את היצורים החיים בסביבה לקבוצות לפי דרך ההזנה שלהם:
1. יצרנים: בקבוצה זאת נכללים הצמחים המייצרים את מזונם בעצמם בתהליך הפוטוסינתזה. באמצעות פחמן דו-חמצני, מים ואור השמש הם מייצרים גלוקוז ומשחררים חמצן לאוויר.
2. צרכנים ראשוניים: בקבוצה זאת נכללים בעלי החיים הניזונים מצמחים. למעשה הם צרכנים, שכן הם צורכים את החומרים האורגניים שייצרו הצמחים. (הם אינם מסוגלים לייצר בעצמם את החומרים הנחוצים להם לשם קיומם.)
3. צרכנים שניוניים: בקבוצה זאת נכללים בעלי החיים הניזונים מבעלי חיים אחרים, והם למעשה הטורפים.
4. טורפי העל: בקבוצה זאת נכללים בעלי חיים אשר אינם נטרפים על-ידי בעלי חיים אחרים. קבוצה זאת נמצאת תמיד בראש מארג המזון ופירמידת המזון.
- כדי לדעת ממה ניזונים בעלי החיים צריך לעקוב אחריהם בטבע ולהיעזר במקורות מידע שונים.
- האקולוגים מתארים את יחסי ההזנה בין מינים שונים בבית הגידול בשלושה אופנים עיקריים:
1. שרשרת מזון - תיאור איכותי של יחסי ההזנה בין יצורים חיים בבית גידול. שרשרת המזון בנויה מחוליות: החוליה הראשונה כוללת את היצרנים, החוליה השנייה את הצרכנים הראשוניים, לאחריה הצרכנים השניוניים ובסופה טורפי העל. כל חוליה כזאת נקראת רמת הזנה. בשרשרת מזון יש כמה רמות הזנה ובכל רמת הזנה מין אחד בלבד.
2. רמת הזנה - מיקום בשרשרת המזון הנקבע על-פי מספר השלבים של מעברי האנרגיה המתרחשים עד לאותה רמה.
3. מארג מזון - תיאור איכותי של מכלול יחסי ההזנה בבית גידול. סך כל שרשרות המזון המתקיימות בבית הגידול והקשרים ביניהן. במארג מזון יכולים להימצא בכל רמת הזנה כמה וכמה מינים.
4. פירמידת מזון - תיאור כמותי של יחסי ההזנה בין היצורים החיים בבית גידול. בכל רמת הזנה בפירמידת המזון יכולים להימצא כמה מינים ויבואו לידי ביטוי מספר היצורים או המסה שלהם או ערך אנרגטי יחסי.
- חומרים בסביבה עוברים שינויים מחזוריים. הצמחים קולטים תרכובות אנאורגניות, כמו מים ופחמן דו-חמצני, אשר הופכות לתרכובות אורגניות בתהליך הפוטוסינתזה. התרכובות האורגניות עוברות בין רמות ההזנה השונות מצמחים אל אוכלי הצמחים ומהם לטורפים. כל רמה ניזונה מהחומרים שהרכיבו את היצורים ברמה הנמוכה יותר. כך, אם נסמן בדרך מיוחדת את הפחמן שהרכיב את מולקולת הפחמן הדו-חמצני באוויר, נמצא אותו בצמחי התלתן שאכלה הפרה ובעקבות זאת נמצא פחמן מסומן גם בבשר הפרה, ובאדם שאכל את בשר הפרה.
- המפרקים ניזונים מהפרשות היצורים ומשרידי גופם, והם ממחזרים את התרכובות האורגניות חזרה לתרכובות אנאורגניות, כמו מלחים המסיסים במים, פחמן דו-חמצני ותרכובות חנקן הנפלטות לאוויר. הצמחים קולטים שוב את המלחים שבמים או בקרקע ואת הפחמן הדו-חמצני שבאוויר וכך מתחיל מחזור חומרים חדש.
*76*
שאלות סיכום
1. האנרגיה המועברת בשרשרת מזון היא:
א. אנרגיה כימית ב. אנרגיית חום ג. אנרגיית אור ד. אנרגיה קינטית
2. לפניכם איור של פירמידת מזון
(בספר תרשים פירמידה)
א. התאימו לכל אחת מהמסגרות באיור את רמת ההזנה המתאימה מהרשימה:
צרכנים שניוניים, טורפי על, יצרנים, צרכנים ראשוניים
ב. מהי משמעות השטח של כל מסגרת בפירמידה?
3. לפניכם רשימה של יצורים חיים שנדגמו בקיץ בבית גידול מסוים. התאימו את היצורים למסגרות בתוך הפירמידה או לרמת ההזנה המתאימה.
נחשים, נמלים, מכסמים, קוצים, פרחים חד-שנתיים, לטאות, עופות דורסים
4. יצורים חיים המנצלים את אנרגיית השמש כדי ליצור את חומרי המזון הדרושים להם הם: א. צרכנים ב. טורפים ג. יצרנים ד. אוכלי כול
5. בעלי חיים שמזונם - והמקור לאנרגיה בעבורם - הוא צמחים הם: א. יצרנים ב. אוכלי כול ג. צרכנים ד. טורפים
6. בעלי חיים כמו הדובים, האוכלים גם דגים וגם כלבי ים, הם:
א. יצרנים ב. טורפים ג. צמחוניים ד. אוכלי כול
7. לפניכם פירמידת מזון המראה את יחסי המסה בין חמש קבוצות של אורגניזמים.
(בספר תרשים)
מהבסיס למעלה - עשבים, חרקים, צפרדעים, נחשים, נצים
מהו מקור האנרגיה לכל הפירמידה?
א. שמש ב. עשב ג. צפרדעים ד. חרקים
8. מי מהרשימה הבאה הוא היצרן במערכת האקולוגית?
א. הצבי ב. האריה ג. עץ האלון ד. החקלאי
9. שרשרת המזון מתחילה ב-
א. בעל חיים האוכל בעל חיים אחר.
ב. בעל חיים האוכל צמח ירוק.
ג. צמח ירוק האוכל חרק.
ד. חיידקים מפרקים שאריות של עץ יבש.
*77*
10. החשיבות האקולוגית של המפרקים בטבע היא בכך שהם:
א. מבצעים פירוק פחמן דו-חמצני (C02) המצוי באוויר.
ב. הופכים כמויות גדולות של חומרים אורגניים לחומרים אנאורגנים.
ג. מפיקים אנרגיה מחמצון תרכובות אורגניות.
ד. מספקים אנרגיה לבעלי-חיים גם בנוכחות חמצן וגם בהיעדרו.
11. התבקשתם להוסיף למארג מזון גם את המפרקים. מאילו חוליות נכון לסמן את החיצים המצביעים אל כיוון המפרקים?
א. רק מן הצמחים שבמארג.
ב. רק מבעלי החיים הצמחוניים.
ג. רק מבעלי החיים הטורפים.
ד. מכל היצורים החיים: הצמחים ובעלי החיים.
12. תארו והסבירו את הדרך שבה יצורים מכל אחת מקבוצות הבאות משיגים את האנרגיה ואת חומרי המזון הדרושים לצורכי החיים שלהם.
א. יצרנים
ב. צרכנים
ג. מפרקים
הביאו דוגמה של יצור מכל אחת מהקבוצות הללו.
13. לפניכם איור של מארג מזון. החיצים מציינים מעבר של חומרים ושל אנרגיה במערכת האקולוגית.
(בספר 3 תמונות)
א. אילו התבקשתם להכין פירמידת מזון ממארג מזון זה, כמה רמות הייתם כוללים בה? הסבירו.
ב. אילו התבקשתם להכין פירמידת מזון ממארג מזון זה, את מי הייתם שמים ברמת הצרכנים הראשוניים?
1- נחש וירגזי
2- ירגזי וחגב
3- יערון ונחש
4- חגב ויערון
ג. מי יעמוד בראש פירמידת המזון?
1- הנחש
2- החיוויאי
3- החיוויאי והנחש
4- החיוויאי, הנחש והירגזי
*79*
*79*
*80*
בבתי גידול חיים זה לצד זה יצורים חיים בני אותו מין ובני מינים שונים ומקיימים ביניהם יחסי גומלין. לקשרים ההדדיים הללו יש השפעות חיוביות או שליליות על היצורים החיים. יחסי גומלין אלה יכולים להתרחש בין פרטים בני אותו המין, ובמקרה כזה הם יכונו יחסי גומלין תוך-מיניים. יחסי גומלין מתרחשים גם בין יצורים חיים בני מינים שונים, ואלה יכונו יחסי גומלין בין-מיניים. דוגמאות ליחסי גומלין תוך-מיניים הם יחסי רבייה. כשמין מתרבה ברבייה זוויגית, כדי להתרבות הוא זקוק לפרט נוסף, בדרך-כלל מהזוויג האחר. דוגמאות נוספות הן יחסי הגומלין התוך-מיניים הקיימים בין פרטים בני אותו מין החיים יחד בקבוצה או בלהקה כחלק הכרחי בחייהם. חיים בקבוצה או בלהקה מקנים יתרונות רבים, ובהם הגנה ושיפור ביכולת להשיג מזון.
בין יצורים חיים בני מינים שונים בבתי גידול מתקיימים יחסי גומלין מסוגים שונים. בתמונות הבאות מוצגות דוגמאות של יחסי גומלין כאלה.
(בספר תמונה 1)
יחסי גומלין מסוגים שונים: פרפר על פרח, נמר ויעל, קרציה על פרווה של כלב
1. העתיקו את הטבלה הבאה והשלימו את הפרטים כפי שהם באים לידי ביטוי בכל אחת מהתמונות. פרטו מהי השפעתם של יחסי הגומלין על כל אחד מהיצורים המעורבים.
טבלה 1: יחסי גומלין בין יצורים חיים
(בספר תמונה 1)
מספר תמונה, היצורים המעורבים, תיאור יחסי הגומלין, השפעת יחסי הגומלין על כל אחד מהיצורים המעורבים
1, פרפר, פרח, הפרפר מקבל מזון מהפרח והפרח נעזר בפרפר להאבקה,
הפרפר והפרח מקיימים מערכת יחסי גומלין שיש בה תועלת לכל אחד מהם
--, --, --, --
--, --, --, --
*81*
2. האם אתם מכירים סוגים נוספים של יחסי גומלין בין יצורים החיים בסביבה? אם כן, ציינו אותם.
יחסי הגומלין בין המינים השונים המאכלסים בתי גידול הם רבים ומגוונים. נעסוק בעיקרים שבהם: טריפה, תחרות וחיי שיתוף. ליחסי הגומלין הללו ואחרים השפעה רבה על היבטים רבים במערכת האקולוגית, כמו: הרכב החברה, מספר המינים, גודל האוכלוסייה של כל מין, המבנה והארגון של רמות ההזנה ועוד.
טריפה
סוג נפוץ ביותר של יחסי גומלין בין היצורים החיים הם קשרי טורף-נטרף. בסוג זה מין אחד, הטורף, אוכל את המין האחר, הנטרף. גודל האוכלוסייה של הטורף תלוי בגודל האוכלוסייה של הנטרף: ככל שיש יותר טרף, לטורף יש יותר מזון, הוא גדל ומתרבה ואוכלוסייתו גדלה. באותה מידה אוכלוסיית הנטרף מושפעת מאוכלוסיית הטורף. ככל שיש יותר טורפים הם לוכדים יותר טרף ואוכלוסיית הנטרף קטנה וההיפך.
(בספר תמונה 1)
פעילות 1: ניתוח גרף
(בספר גרף)
(בספר תמונה 1)
הגרף שלפניכם מתאר את השתנותן לאורך זמן של אוכלוסיית הטורף ואוכלוסיית הנטרף, המקיימים ביניהם יחסי גומלין. עיינו בגרף וענו על השאלות הבאות:
1. מה מבטא הציר האנכי בגרף?
2. מה מבטא הציר האופקי בגרף?
3. תארו את השינויים המתרחשים עם הזמן באוכלוסיית הטורף.
4. תארו את השינויים המתרחשים עם הזמן באוכלוסיית הנטרף.
5. מה קורה לאוכלוסיית הטורף כאשר אוכלוסיית הנטרף גדלה? ומה קורה לה כאשר אוכלוסייתו קטנה?
6. מה יקרה אם אוכלוסיית הנטרף תקטן מאוד?
7. האם ייתכן מצב שבו אחד המינים ייכחד, הטורף או הנטרף? הסבירו.
8. האם ייתכן מצב שבו שני המינים ייכחדו? הסבירו.
*82*
(בספר תמונה 1)
פעילות
פעילות 2: משחק
בפעילות הבאה נלמד, דרך משחק, על גורמים שונים המשפיעים על טריפה.
במודל שלנו לוח קרטון הוא בית הגידול. בבית גידול זה נמצאים חלזונות שאותם ידמו במודל פקקים של בקבוקי משקה מפלסטיק (או גפרורים או דסקיות קרטון) ומכרסם מסוים הניזון מחלזונות. את המכרסם ידמה תלמיד שעיניו קשורות. על "המכרסם" "לטרוף" פקקים רבים ככל האפשר במשך דקה. טריפה פירושה איתור פקק על השולחן, לכידתו ביד אחת והכנסתו לכוס הנמצאת בידו השנייה של "הטורף".
ציוד וחומרים: טוש צבעוני; סרגל 30 ס"מ; לוח קרטון בגודל 100 על 70 ס"מ; פקקי פלסטיק של בקבוקי שתייה, לפחות 50 פקקים; גפרורים או דסקיות קרטון עגולות; שעון עצר; מטפחת לכיסוי העיניים; כוס פלסטיק.
הוראות המשחק:
חלק א'
1. העתיקו את טבלה 2 למחברת.
2. בעזרת סרגל חלקו את שטח לוח הקרטון ליחידות ששטחן 30 על 30 ס"מ. סמנו את גבולות המשבצות בטוש הצבעוני.
3. פזרו בכל משבצת את הפקקים על-פי הרשום בטבלה 2. בשלב ראשון פקק אחד במשבצת.
4. בחרו "טורף" מבין חברי הקבוצה, כסו את עיניו במטפחת ותנו בידו כוס פלסטיק.
5. הובילו את הטורף אל השולחן, והפעילו את שעון העצר ברגע שיתחיל לטרוף. עליו לטרוף במשך דקה אחת בדיוק.
6. בסיום הדקה ספרו כמה פקקים נמצאים בכוס, ורשמו זאת במקום המתאים בטבלה.
7. חזרו על המשחק בצפיפויות הרשומות בטבלה (2 פקקים בכל משבצת, אחר-כך 4 פקקים בכל משבצת וכך הלאה עד 8 פקקים במשבצת).
8. לאחר שסיימתם, ציירו גרף המתאר את הקשר בין צפיפות הטרף לבין עוצמת הטריפה.
טבלה 2: עוצמת הטריפה בצפיפויות שונות של טרף
(בספר תמונה 1)
מספר הניסוי, צפיפות הטרף (מספר פקקים במשבצת), עוצמת הטריפה (מספר פקקים שנאספו בדקה)
1, 1, --
2, 2, --
3, 4, --
4, 6, --
5, 8, --
*83*
שאלות
1. תארו במילים את התוצאות המבוטאות בגרף.
2. לנטרפים בטבע כמה דרכים להימנע מטריפה, למשל בריחה או הטעיה של הטורף על-ידי הסוואה או התחפשות לטרף לא טעים, ועוד.
3. הציעו דרך שבה יוכל הטרף שלכם (הפקקים) להימנע מטריפה, וכתבו לאיזו דרך במציאות מתאים הפתרון שלכם. נסו את הדרך שהצעתם.
חלק ב'
1. עד כה בדקנו את השפעתו של טורף אחד על מספר הנטרפים בשטח. כעת נבדוק את השפעתם של כמה טורפים. לשם כך נבחר בצפיפות הגבוהה ביותר של הטרף (8 פקקים במשבצת), אולם נגדיל את מספר הטורפים.
א. בצעו את הניסוי בצפיפות המרבית כאשר שני תלמידים מכוסי עיניים משמשים טורפים. רשמו את התוצאות שהתקבלו בטבלה.
ב. חזרו על הניסוי, והפעם שלושה תלמידים מכוסי עיניים "יטרפו" פקקים. רשמו את התוצאות בטבלה.
ג. חזרו על הניסוי בפעם האחרונה, והפעם ארבעה תלמידים מכוסי עיניים "יטרפו" פקקים.
רשמו את התוצאות בטבלה.
טבלה 3: עוצמת הטריפה וצפיפות הטרף (צפיפות הטרף: 8 במשבצת)
(בספר תמונה 1)
מספר הניסוי, צפיפות הטרף (מספר פקקים בכל משבצת), צפיפות הטורף (מספר התלמידים מכוסי עיניים המשתתפים בטריפה), עוצמת הטריפה (מספר פקקים שאספו בדקה כל ה"הטורפים")
1, 8, 1, רשמו את התוצאה שקיבלתם בחלק א' של המשחק
2, 8, 2, --
3, 8, 3, --
4, 8, 4, --
2. שרטטו גרף המראה את הקשר בין כמות הטורפים לבין עוצמת הטריפה. מה אתם מסיקים מהתוצאות שקיבלתם?
*84*
(בספר תמונה 1)
שאלה
לפניכם גרף המתאר את הקשר בין צפיפות הטרף לבין קצב הטריפה. הטורף הוא מין ציפור הנקראת סבכי והטרף - זחלי פרפרים.
(בספר גרף)
(בספר תמונה 1)
א. מה מתאר הציר האנכי (ציר y) ומה מתאר הציר האופקי (ציר x)?
ב. שני חלקים בגרף מסומנים בספרות 1 ו-2. תארו את הקשר בין צפיפות הטרף לבין קצב הטריפה (כמות הזחלים שהציפור אוכלת ביחידת זמן) בכל אחד מחלקי הגרף.
ג. האם נכונה הטענה שלפיה ככל שצפיפות הטרף גדולה, כך יטרוף הטורף יותר? נמקו את תשובתכם בהסתמך על הנתונים בגרף.
ד. האם התוצאות שקיבלתם במשחק דומות למתואר בגרף?
ה. לאיזה חלק במשחק מתייחס הגרף - לחלק א' או לחלק ב'? הסבירו.
טריפה היא דוגמה בולטת של יחסי גומלין בין מינים בבית גידול. יחסי טורף-נטרף הם מרכיב חשוב במערכת האקולוגית ויש להם השפעה רבה על המבנה שלה ועל תפקודה. בסוג זה של יחסי גומלין יצור אחד, הטורף, יוצא נשכר; ואילו היצור השני, הנטרף - נפגע. קיים קשר הדוק בין גודל אוכלוסיית הנטרף ובין גודל אוכלוסיית הטורף. הקשר הזה הוא מורכב ומתבטא במחזוריות בגודלן של אוכלוסיית הנטרף והטורף: עליות וירידות בגודל אוכלוסיית הטורף העוקבות בזמן אחר עליות וירידות בגודל אוכלוסיית הנטרף.
אולם קורה שמחזוריות זאת מופרת מסיבות שונות, וכמות הטרף בבית הגידול קטנה מאוד, או שכמות הטורפים בבית הגידול גדלה מאוד; או אז, התוצאות יכולות להיות קשות, ובהן היעלמות או הכחדה של הנטרף או של הטורף, ובמצבים קיצוניים אף התמוטטותה של המערכת האקולוגית כולה.
*85*
(בספר תמונה 1)
מעניין ומסקרן
זאבים ואיילים בקולורדו
מישור הקאיבאב (Kaibab) הוא אזור פראי במדינת קולורדו במרכז ארצות הברית. באזור זה חיו איילים וזאבים. כדי לעודד את גידול אוכלוסיית האיילים השמידו בתחילת המאה הקודמת (1920) את הזאבים, וציד האיילים באזור נאסר. בעקבות כך התחילה אוכלוסיית האיילים להתרבות בקצב מהיר, ובתוך עשר שנים גדלה מ-5,000 פרטים ל-30,000 פרטים. אז התברר שהצמחייה באזור החלה להידלדל ונצפתה תמותה רבה בקרב האיילים; בחורף קשה אחד מתו בבת אחת כ-80 אחוזים מתוך 30,000 איילים. בשנות השלושים של המאה הקודמת הבינו הממונים על ניהול השטח מה התרחש. כדי למנוע את ההכחדה של אוכלוסיית האיילים עקב מחסור במזון החליטו להחליף את הטריפה הטבעית, שנעשתה בעבר על-ידי הזאבים, בציד מבוקר. ואז התייצבה המערכת האקולוגית.
(בספר תמונה 1)
ארנבות באוסטרליה
בשנת 1840 הביאו אסירים מבריטניה שתים-עשרה ארנבות ליבשת אוסטרליה. הארנבות התרבו בקצב מהיר מאוד, וב-1995 הוערך מספרן ב-300 מיליון פרטים! הארנבות מהוות בעיה אקולוגית חמורה באוסטרליה: הן גורמות נזקים כבדים לחקלאות, פוגעות בצמחייה הטבעית באזורים רבים, מתחרות במינים של חיות כיס מקומיות ואף דוחקות אותן מבתי הגידול שלהן. במרוצת השנים נעשו ניסיונות לצמצם את אוכלוסיית הארנבות על-ידי ציד מוגבר, אך ללא הועיל. אחת מהשיטות שהציעו לחיסול הארנבות היא הדבקת האוכלוסייה בנגיף הפוגע בפוריותן ועל-ידי כך מצמצם מאוד את התרבותן.
ב-1996 החלו באוסטרליה בהדבקת הארנבות בנגיף. מבצע זה הוא אחד הניסויים האקולוגים הגדולים ביותר שנערכו אי פעם ולווה במחקר ובסקרים צמודים. התוצאות הראו שמספרן של הארנבות ירד בכ-95 אחוזים! כתוצאה מכך החלו מינים רבים של צמחים לשגשג, מינים שלבעלי חיים שהיו על סף היעלמות התרבו ואוכלוסייתם גדלה. כך למשל גדלה אוכלוסיית הקנגורו האפור פי שישה בתקופה קצרה מאוד. לעומת זאת נצפתה ירידה משמעותית באוכלוסיית חתולי הבר, שהם מין טורף, כנראה בשל היעלמות טרפם - הארנבות. האקולוגים מקווים כי החתולים יתרגלו למצב החדש, וימצאו להם מקורות מזון אחרים. למרות החששות לא נמצאו סימנים שהנגיף פגע בבעלי חיים אחרים.
אנשי רשויות הסביבה באוסטרליה מתכננים לבצע בשנים הקרובות מעקב ושחרור מבוקר של הנגיף, בשילוב אמצעים אחרים, כמו ציד והרס מחילות של הארנבות, כדי לנסות למנוע התאוששות של אוכלוסייה זו.
שאלה: יש הטוענים שאל לו לאדם להתערב במערכת האקולוגית ויש לתת לטבע לעשות את שלו. האם שני הקטעים שקראתם תומכים בגישה הזאת? נמקו.
(בספר תמונה 1)
*86*
תחרות
יצורים חיים מנצלים לשם קיומם את המשאבים בסביבה, כמו אור, מים, מזון, מרחב, ועוד. לעיתים קרובות כמות המשאבים בסביבה היא מוגבלת, ואז קיימת בין היצורים החיים תחרות על המשאבים הללו או על חלקם. התחרות על משאב יכולה להתקיים בין פרטים בני אותו מין (תחרות תוך-מינית), או בין פרטים בני מינים שונים (תחרות בין-מינית). הניסוי הבא ימחיש תחרות תוך-מינית בין נבטי צמחים בני אותו מין.
(בספר תמונה 1)
ניסוי
פעילות 3: תחרות תוך-מינית בצמחים
מטרת הניסוי: לבדוק יחסי גומלין המתפתחים בין צמחים ממין אחד הגדלים זה לצד זה בצפיפויות שונות. בעזרת הניסוי ננסה לענות על השאלה הבאה: מהי השפעת צפיפות נבטים בני אותו מין (Species) על התפתחותם?
לשם כך נזרע בעציצים זהים זרעים של צמח ממין אחד. בכל עציץ יהיה מספר אחר של זרעים. נעמיד את כל העציצים על שולחן מואר במעבדה. נשקה אותם בכמויות שוות של מים ונמתין שלושה שבועות עד להופעה של נבטים בעלי עלים.
ציוד וחומרים: עציצים קטנים או גביעים של מעדני חלב בגודל אחיד שתחתיתם חוררה במסמר; זרעים של אחד מהמינים הבאים: חומוס, חיטה, כובע הנזיר, תירס, שעועית, טופח ריחני וכדומה; תערובת אדמה לעציצים; כפות חד-פעמיות; סרגלים או נייר מילימטרי; משורה של 50 מ"ל; כלי שטיפה; מגש פלסטיק; מאזניים; מי ברז; מדבקות נייר.
מהלך הפעילות
שלב א' - זריעה
1. הדביקו על כל עציץ מדבקה ועליה מספר העציץ, על פי טבלה 4.
2. מלאו את העציצים באדמה עד לחצי הגובה.
3. פזרו את הזרעים על האדמה על-פי מספר הזרעים שנקבע בטבלה 4.
4. הוסיפו עוד אדמה, עד 2/3 מגובה העציץ.
5. בעזרת משורה, השקו את העציץ ב-25 מ"ל מי ברז.
5. העמידו את כל העציצים על מגש והניחו אותם על שולחן מואר במעבדה.
7. דאגו להשקות את העציצים בנפח שווה של מים אחת לכמה ימים לפי העונה עד שהזרעים ינבטו.
טבלה 4: תכולת העציצים
(בספר תמונה 1)
עציץ מספר, סוג הזרעים ומספרם
1, 12 זרעי חומוס
2, 6 זרעי חומוס
3, 3 זרעי חומוס
*87*
שלב ב' - בדיקת הנבטים
המשך הניסוי יתרחש כאשר מהזרעים בעציץ ינבטו נבטים בעלי שני זוגות עלים.
כל המדידות תתבצענה ביום אחד.
1. העתיקו למחברותיכם את סבלאות 5 א'-ג'.
טבלאות 5 א-ג: אורך החלקים העל-אדמתיים והתת-אדמתיים של הנבטים והמסה שלהם.
(בספר תמונה 1)
נבטים של שעועית
טבלה 5א': מערכת א'- 3 זרעים בעציץ
(בספר תמונה 1)
מאפיינים, נבט 1, נבט 2, נבט 3, ממוצע
אורך החלק העל-אדמתי במ"מ, --, --, --, --
אורך החלק התת-אדמתי במ"מ, --, --, --, --
יחס של אורך חלק על-אדמתי / אורך חלק תת-אדמתי, --, --, --, --
מסה בגרם, --, --, --, --
(בספר תמונה 1)
מאפיינים, נבט 1, נבט 2, נבט 3, , נבט 4, נבט 5, נבט 6, ממוצע
אורך החלק העל-אדמתי במ"מ, --, --, --, --, --, --, --
אורך החלק התת-אדמתי במ"מ, --, --, --, --, --, --, --
יחס של אורך חלק על-אדמתי / אורך חלק תת-אדמתי, --, --, --, --, --, --, --
מסה בגרם, --, --, --, --, --, --, --
*88*
טבלה 5ג': מערכת ג' - 12 זרעים בעציץ
(בספר תמונה 1)
מאפיינים, נבט 1, נבט 2, נבט 3, , נבט 4, נבט 5, נבט 6, נבט 7, נבט, נבט 8, נבט 9, נבט 10, נבט 11, נבט 12 , ממוצע
אורך החלק העל-אדמתי במ"מ, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --
אורך החלק התת-אדמתי במ"מ, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --
יחס של אורך חלק על-אדמתי / אורך חלק תת-אדמתי, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --
מסה בגרם, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --, --
2. הפכו את העציץ על מגש, פוררו בעדינות את האדמה, וחשפו את הנבטים שבתוכה. שטפו את הנבטים בעדינות בעזרת כלי השטיפה, ונגבו אותם במגבת נייר.
3. מדדו בסרגל את אורכו של החלק העל-אדמתי (החלק הירוק) של כל אחד מהנבטים ורשמו את התוצאה בטבלה המתאימה.
4. באופן דומה מדדו את האורך של החלק התת-אדמתי (החלק הלבן) של כל נבט ורשמו את התוצאה בטבלה המתאימה.
5. חשבו את האורך הממוצע של החלקים התת-אדמתיים ושל החלקים העל-אדמתיים ומצאו את היחס ביניהם. הוסיפו גם נתונים אלו בטורים המתאימים בכל טבלה.
6. מדדו את המסה של כל אחד מהנבטים והוסיפו את תוצאות המדידה לטבלאות.
7. חשבו את המסה הממוצעת של הנבטים בכל עציץ והוסיפו את הנתונים לטבלאות.
8. העתיקו את טבלה 6 למחברת. רכזו בה את התוצאות המתאימות שקיבלתם בשלוש מערכות הניסוי (טבלאות 5א'-ג').
טבלה 6: ממוצע המסה והיחס הממוצע בין אורך החלקים העל-אדמתיים ובין אורך החלקים התת-אדמתיים של הנבטים בשלוש מערכות הניסוי
(בספר תמונה 1)
צפיפות הזרעים, יחס ממוצע של אורך חלק על-אדמתי / אורך חלק תת-אדמתי, מסה ממוצעת לנבט
3 זרעים בעציץ, --, --
6 זרעים בעציץ, --, --
12 זרעים בעציץ, --, --
*89*
(בספר תמונה 1)
שאלות
כדי לזהות תחרות משווים בין מצב שבו אין הגבלה בכמות המשאבים בסביבה לבין מצב שבו משאב אחד או יותר נמצאים בכמות מוגבלת.
1. מהם שני המדדים שנבחרו כדי לאפיין את גידול הנבטים?
2. על פי תוצאות הניסוי שבטבלה - סכמו:
א. מהו הקשר בין צפיפות הזרעים ליחס: אורך החלק העל-אדמתי של הנבט לאורך החלק התת-אדמתי שלו?
ב. מהו הקשר בין צפיפות הזרעים למסה של הנבטים?
3. באילו מערכות בניסוי לא התקיימה תחרות? הסבירו את תשובותיכם.
תחרות בין-מינית
אחד הניסויים הקלאסיים הממחיש בצורה משכנעת את קיומה של תחרות בין-מינית הוא הניסוי של גאוס (Gause).
(בספר תמונה 1)
מידע והרחבה
גיאורגי גאוס (Gause Georgyi Frantskevitch), 1910-1986
(בספר תמונה 1)
גאוס היה מדען רוסי שעבד באוניברסיטת מוסקבה. הוא עסק בעיקר בביולוגיה של יצורים מיקרוסקופיים שאותם גידל בתרביות במעבדה. ב-1932 הוא פרסם את עקרון הדחיקה התחרותית שהיה מבוסס על ניסויים שערך בתרביות של מיני סנדליות שונים. תוצאות ניסויים אלה ואחרים שעשה על טריפה היו בסיס לבניית מודלים המתארים יחסי גומלין בין יצורים חיים במערכות אקולוגיות.
אחד היצורים שחקר גאום היה הסנדלית (Paramecium).
סנדלית (Paramecium)
סוג - Paramecium
משפחה - Paramecidea
סדרה - Peniculida
מחלקה - Oligohumeophorea
מערכה - Ciliophora
ממלכה - Protista
(בספר תמונה 1)
סנדלית בטיפת מים (הגדלה פי 100)
הסנדלית היא יצור חד-תאי. גודלה מגיע לכדי 250 מיקרון (0.25 מ"מ). היא נפוצה במקווי מים מתוקים ובעיקר במים עומדים. לגוף הסנדלית צורת סנדל, ומכאן שמה. כל שטח גופה החיצוני מכוסה בריסים המתנועעים ללא הפוגה ובעזרתם היא נעה. הסנדלית ניזונה מיצורים מיקרוסקופיים המצויים בתוך המים, כגון חיידקים, פטריות ואצות זעירות. מיני הסנדליות נחקרו רבות על-ידי ביולוגים.
*90*
גאוס גידל במעבדה שני מינים קרובים של סנדליות: המין הראשון נקרא Paramecium caudatum, והמין השני Paramecium aurelia -. באקווריום אחד הוא גידל את שני המינים יחד, באקווריום שני גידל בנפרד את המין Paramecium caudatum ובאקווריום השלישי גידל בנפרד את המין Paramecium Aurelia.
שלושת האקווריומים הונחו על מדף שעליו תאורת ניאון, כמות המים בהם הייתה שווה וכך גם כמות המזון שסופקה לכל אקווריום. אחת ליום לקח החוקר דגימת מים בנפח שווה מכל אחד מהאקווריומים וספר כמה פרטים מכל מין מופיעים בדגימה. כך עשה במשך 21 ימים. את התוצאות הציג בגרפים הבאים.
(בספר גרפים - היעזר במורה)
גרף 1: השינוי במספר הפרטים של המין Paramecium aurelia ושל המין Paramecium caudatum כאשר כל מין גדל באקווריום כפרד.
(בספר תמונה 1)
גרף 2: השינוי במספר הפרטים של המין Paramecium aurelia ושל המין Paramecium caudatum כאשר שני המינים גודלו יחד.
(בספר תמונה 1)
(בספר תמונה 1)
שאלות
1. מה מציין הציר האנכי בכל אחד מהגרפים?
2. מה מציין הציר האופקי בכל אחד מהגרפים?
3. אילו שינויים חלו במספר הפרטים של כל אחד משני מיני הסנדליות שגודלו בנפרד? תארו במילים.
4. אילו שינויים חלו במספר הפרטים של כל אחד משני המינים כאשר הם גודלו יחד?
5. מהן המסקנות שהנכם יכולים להסיק מתוצאות הניסוי של גאוס?
*91*
(בספר תמונה 1)
מעניין ומסקרן
על מינים פולשים ועל תחרות
מינים פולשים הם בעלי חיים, צמחים, פטריות ומיקרואורגניזמים שהיגרו לבית גידול חדש בסיוע ישיר או עקיף של האדם, שם הם התבססו, התפשטו, פגעו במינים מקומיים וגרמו לשינויים במערכת האקולוגית. ברחבי העולם כולו גורמות פעולות האדם השונות למעבר של מינים רבים של צמחים, בעלי חיים ומיקרואורגניזמים ממקום למקום. רוב המינים המהגרים ממקום למקום אינם שורדים במקומם החדש. רק מעטים מהם מצליחים להתבסס, להתרבות ולהתפשט לאזורים נוספים. כאשר התפשטותם משנה את בית הגידול ומשפיעה על המינים המקומיים, הם מוגדרים מינים פולשים. המינים הפולשים מתחרים עם המינים המקומיים על אותם המשאבים. ברוב המקרים הם דוחקים את המינים המקומיים וגורמים להכחדתם, וכך פוגעים במגוון הביולוגי. נתאר שני מינים פולשים שהתפשטו בארץ במידה רבה.
דררה מצויה
שם מדעי: Psittacula krameri
תפוצה מקורית בעולם: הודו
תפוצה בארץ: רוב אזורי הארץ
הגיעה לארץ: שנות השישים של המאה העשרים
בוודאי נתקלתם בלהקה רעשנית של תוכים בצבע ירקרק העוברת ביעף מעל חורשה או מטע או אף בשדרות עצים בגנים ציבוריים בעיר. אלה הן הדררות. זהו מין של תוכי שתפוצתו המקורית בעולם היא בהודו. הוא הגיע לארץ בשנות השישים של המאה העשרים. הדררה הובאה לארץ כחיית מחמד, וכפי הנראה ברחה או שוחררה מכלובים באזור גוש דן. היום היא נפוצה ברוב שטחי הארץ. הדררה הובאה לארצות רבות בעולם והתבססה בהן - והיא נחשבת למין פולש. הדררות ניזונות מפירות, מזרעים, מתפרחות ומצוף. הן שוכנות בסמוך ליישובי אדם או לגידולים חקלאיים. הן ידועות כמזיקות לגידולים חקלאיים שונים כדוגמת פקאנים ואפרסמונים. בהיותן מקננות בחורים יש חשש שהן דוחקות ציפורים אחרות שמקננות בהם, כמו הדוכיפת והנקר.
(בספר תמונה 1)
מיינה מצויה
שם מדעי: Acridotheres tristis
תפוצה מקורית בעולם: הודו ודרום-מזרח אסיה
תפוצה בארץ: מצפון הנגב עד לעמקי הצפון
הגיעה לארץ: סוף שנות התשעים של המאה העשרים
מין פולש נוסף הוא המיינה המצויה, הדומה במראה ובגודלה לזרזיר ולשחרור. המיינות הובאו ארצה כחיות מחמד ושוחררו או ברחו מכלובים, כפי הנראה מאזור פארק הירקון. בתוך זמן קצר הן התפשטו מתל אביב לגוש דן ומשם לכל אזורי הארץ. הן נמצאות בעיקר סביב מגורי אדם. המיינה היא אוכלת כול, מזונה מגוון וכולל זרעים, פירות, חרקים, שלשולים, צוף ועוד. קיימות עדויות ראשוניות לפגיעה של המיינות במינים שונים; ידוע כי הן מתחרות במינים מקומיים על מזון ועל אתרי קינון, מעבירות מלריה של עופות וגורמות נזק ליבולים חקלאיים.
מידע נוסף על מינים פולשים תוכלו לקרוא באתר מינים פולשים של קמפוס טבע, אוניברסיטת תל אביב.
(בספר תמונה 1)
*92*
חיי שיתוף - סימביוזה
בבתי גידול מתקיימים יחסי גומלין אחרים נוסף על תחרות וטריפה. יחסי גומלין אלה מבוססים על חיי שיתוף של המינים. הם מחייבים קשר הדוק בין השותפים לתקופות זמן ארוכות, לעיתים בכל מהלך חייהם. לחיי השיתוף הללו קוראים סימביוזה.
סימביוזה (Symbiosis) פירושה בשפה היוונית לחיות יחד. זהו סוג של יחסי גומלין בין יצורים חיים ממינים שונים הנמצאים בצמידות, חיים יחד בקשר קבוע, הדוק ובשיתופיות. לעיתים אין המינים יכולים להתקיים באופן עצמאי.
נוהגים להבחין בין סוגים של חיי שיתוף בין מינים שונים של יצורים חיים על-פי מידת השיתופיות בין המשתתפים, על פי מידת הנזק שנגרם למשתתפים ועל-פי מידת התועלת שהם מפיקים מן הקשר ביניהם. סימביוזה קיימת בין צמחים ובעלי חיים, בין חיידקים וצמחים, בין פטריות וצמחים ובין בעלי חיים ובעלי חיים אחרים. להלן נכיר כמה מהסוגים השונים של חיי שיתוף הנפוצים במערכת האקולוגית.
א. טפילות
בסוג זה של חיי שיתוף יצור אחד חי על יצור אחר או בתוכו ומשתמש בו כמקור מזון. המין החי על חשבון האחר נקרא טפיל, והמין שממנו הטפיל ניזון נקרא פונדקאי. למעשה הטפיל מנצל את הפונדקאי לצורכי קיומו, ברוב המקרים הוא גורם לו נזק ולעיתים אף גורם למותו. הטפיל בדרר-כלל קטן בממדי גופו מהפונדקאי, ויש התאמה של הטפיל לפונדקאי שלו. קיימת תלות של הטפיל בפונדקאי; ברוב המקרים הטפיל איננו יכול להתקיים ללא הפונדקאי ואילו הפונדקאי יכול לחיות בלעדי הטפיל.
בפרק 2 הזכרנו טפילות בצמחים. בטבע קיימות דוגמאות רבות של טפילות בין מיני צמחים, בין מיני בעלי חיים, בין מיני צמחים לבין מיני בעלי חיים ואף בין פטריות לצמחים ובין פטריות לבעלי חיים. יש טפילים ממחלקות שונות, כמו חד- תאיים (Protozoa), תולעים ממינים שונים. חרקים ועוד.
טפילים רבים הם מחוללי מחלות (פתוגנים). הפונדקאי משמש לטפילים הפתוגנים בית גידול ומקור מזון - והנזק הנגרם לו מוגדר כמחלה. רוב הטפילים הפתוגנים קטנים מהפונדקאים שלהם ותלויים בהם תלות מוחלטת. הטפילים העיקריים הם חיידקים, נגיפים ופטריות. יש צמחים טפילים חסרי כלורופיל התלויים לחלוטין בצמח הפונדקאי כמקור לפחמן, למים ולמינרלים. מינים רבים של פטריות הן טפילות על גידולים חקלאיים וגורמות נזק רב לגידולים אלה ולחקלאים המגדלים אותם. מינים שונים של כנימות הן טפילות על צמחים וגורמות להן נזק רב. דוגמאות נפוצות של טפילות הן הקרצייה והכלב, הכינה והאדם.
*93*
(בספר תמונה 1)
מעניין ומסקרן
הפלסמודיום, יתוש האנופלס ומחלת המלריה
הפלסמודיום (Plasmodium) הוא טפיל חד-תאי המתאכסן בשני פונדקאים: נקבת יתוש האנופלס (Anopheles.) והאדם. טפיל זה הוא הגורם לאחת המחלות הנפוצות והקטלניות בימינו, המלריה, המכונה גם קדחת הביצות.
מהי מלריה?
את מחלת המלריה תיאר עוד במאה הרביעית לפני הספירה היפוקרטס (460-377 לפנה"ס), רופא יווני הנחשב לאבי הרפואה המערבית. שמה ניתן לה בימי הביניים, ופירושו באיטלקית אוויר רע (mal aria), שכן אנשים שחיו באותה התקופה האמינו שהיא נגרמת מהאוויר הרע העולה מן הביצות. המלריה היא אחת המחלות הקשות ביותר השכיחות במדינות עולם שלישי, ונחשבת לאחד מגורמי התמותה העיקריים בעולם. בשנת 2002 נדבקו בה 4000 מיליון איש ברחבי העולם, רובם ביבשת אפריקה, וכשלושה מיליון מהם נפטרו.
תסמיני המלריה מופיעים במחזוריות, בהתאמה למחזור חייו של הטפיל, וכוללים חום גבוה, רעד, כאבי פרקים, כאבי ראש עזים, הקאות העשויות להכיל דם, הזעה מרובה, צמרמורות, שלשולים, כאבי בטן והרגשה כללית לא טובה. תסביכי המלריה כוללים תרדמת, ואף מוות בעשרים אחוזים לערך ממקרי המלריה שאינה מטופלת. ראוי להדגיש כי ילדים צעירים פגיעים במיוחד.
מחזור חייו של הפלסמודיום והקשר שלו למחלת המלריה הוא מרתק: נקבת יתוש האנופלס זקוקה לדם אדם לצורך ייצור ביציה והבשלתן. זכר האנופלס אינו זקוק לדם ואינו - עוקץ. הפלסמודיום מתפתח אפוא בגופה של נקבת יתוש האנופלס ומתיישב בצורת תא ביצה מופרה (זיגוטה) בבלוטות הרוק שלה. כאשר נקבת יתוש האנופלס הנושאת את הטפיל עוקצת אדם כדי למצוץ את דמו, היא מחדירה אותו לגופו. הטפילים המוזרקים לתוך זרם הדם של האדם נישאים אל הכבד. שם הם תוקפים תאי דם אדומים ומתרבים בתוכם. תאי הדם המזוהמים מתפוצצים, ומהם משתחררים תאי רבייה של הטפיל לדם, ואלה תוקפים שוב תאי דם אדומים.
השלבים הללו במחזור חייו של הפלסמודיום - התפוצצות תאי הדם האדומים והתפשטות הטפיל - יכולים להישנות פעמים רבות. אלו השלבים שבהם עולה חומו של האדם הנגוע והוא נתקף צמרמורות האופייניות למחלת המלריה.
(בספר תמונה 1)
נקבת יתוש האנופלס
זיגוטה - תא ביצה מופרה הנוצר מהתלכדות של תא רבייה זכרי (תא זרע) עם תא רבייה נקבי (תא ביצה) כתוצאה מהפריה. הזיגוטה היא התא הראשוני, אשר ממנו, במהלך ההתפתחות העוברית, נוצר יצור רב-תאי.
*94*
אם הפונדקאי האנושי שוב נעקץ בשלב זה, הפעם תאי הרבייה של הטפיל נשאבים לקיבתו של היתוש. בקיבה מתרחשת הפריה, הזיגוטות שנוצרות מתרבות ברבייה אל-זוויגית ועוברות אל בלוטות הרוק, מוכנות להזרקה אל פונדקאי אנושי אחר - ובכך משלים הפלסמודיום את מחזור חייו.
מחלת המלריה קשורה למפעל הציוני ולראשית ההתיישבות בארץ. מאז תחילת ההתיישבות הציונית בארץ-ישראל הייתה המלריה בעיה רפואית קשה, בעיקר בשל ריבוי הביצות שבהן התרבו יתושי האנופלס. רבים מן המתיישבים לקו בה, ולא מעטים איבדו את חייהם. באותה העת כבר היה ידוע כי יתושי האנופלס המטילים את ביציהם בביצות הם נשאי המחלה, והמאבק במלריה התמקד בראש ובראשונה בייבוש הביצות. בשנות השמונים של המאה התשע- עשרה סברו כי עץ האיקליפטוס מסייע בייבוש ביצות, הודות לצריכת המים הגבוהה שלו. במקומות שונים בארץ, כמו בחדרה, אנחנו מוצאים חורשות גדולות של איקליפטוסים שנטעו באותה תקופה והן עדות למלחמה במלריה.
דרכי הטיפול הטובות ביותר במחלה הן מניעה, הדברה, חיסון והימנעות ממגע עם יתושים במקומות נגועים. תרופת הכינין שהומצאה בידי אינדיאנים מפרו מועילה לחולים שכבר נדבקו במחלה, אבל אינה יכולה למנוע את ההידבקות. תרופת הכינין הוחלפה בימינו בתרופות סינתטיות. דרך התמודדות נוספת עם המלריה היא הדברה ביולוגית, כלומר פגיעה בזחלי היתושים על-ידי יצורים חיים אחרים, כמו דגי הגמבוזיה האוכלים אותם, או הדבקתם בחיידקים הפוגעים בהם.
זה חמישים שנה אין בישראל מלריה מקומית. כמעט אין יתושי אנופלס ואין חולים שמהם יקבלו היתושים את הטפיל. עם זאת, מדי שנה מאובחנים בישראל כמה עשרות חולים, רובם עולים מאפריקה ומיעוטם תרמילאים ששבו מהמזרח הרחוק ומאפריקה, בדרך-כלל כאלו שלא הקפידו על טיפול מתאים בזמן שהותם באזורים נגועים.
רבייה אל-זוויגית - רבייה שבה מעורב הורה אחד, ובה מועבר כל החומר התורשתי מהורה זה אל צאצאיו. צאצאים שנוצרו ברבייה אל-זוויגית זהים בתכונותיהם להורה וגם זה לזה.
*95*
ב. הדדיות
בסוג זה של שותפות שני השותפים יוצאים נשכרים. החיים של שני המינים יחד מביאים תועלת לשניהם. במקרים מסוימים השותפות חזקה כל-כך עד ששני השותפים אינם יכולים להתקיים בנפרד. להלן דוגמאות ליחסי גומלין מסוג הדדיות:
החזזית היא יצור חי המורכב מאצה ומפטרייה החיים יחד בקשר הדוק מאוד. האצה בחזזית מייצרת מזון בתהליך הפוטוסינתזה וממנו נהנית גם הפטרייה, ואילו הפטרייה קולטת בעזרת הקורים שלה מים ומינרלים ומאפשרת לאצה סביבה לחה ועשירה במינרלים שהיא זקוקה להם.
הצירוף של אצה ופטרייה מקנה לחזזית כושר לחיות בתנאים קיצוניים: אפשר למצוא חזזיות במדבריות קרים בקטבים, ביערות טרופיים בתנאי חום ולחות גבוהים, בערבות ובמדבריות חמים ויבשים, על פסגות הרים גבוהים בתנאים של רוחות חזקות וקור עז ובאזורי חוף ים הנתונים לרסס של מים מלוחים.
בקרבת עץ האורן גדלה פטרייה הנקראת אורנייה מצויה (שם מדעי:Suillus granulates). קורי האורנייה סופחים מים ומינרלים מהקרקע, הם מקיפים את שורשי עץ האורן וכך מגדילים את יכולתם של שורשי האורן לקלוט מים ויסודות מזינים. הפטרייה מקבלת מהשורשים של האורן תרכובות אורגניות הנוצרות בתהליך הפוטוסינתזה שהעץ עושה ושהועברו מהעלים אל השורשים.
דוגמה נוספת להדדיות היא יחסי גומלין בין הפרחים למאביקים שלהם. הפרחים מספקים למאביקים (מינים שונים של חרקים וציפורים) צוף ואבקה: ואילו המאביקים מעבירים את האבקה מפרח לפרח ובתוך כך מסייעים לרבייה של הצמחים.
(בספר 7 תמונות)
חזזיות
(בספר 7 תמונות)
מידע והרחבה
ג. קומנסליזם
לא תמיד יחסי הגומלין גורמים נזק לאחד השותפים. יש שיחסי הגומלין בין יצורים חיים מיטיבים עם אחד השותפים ולא גורמים נזק לשותף האחר. למשל, ביערות הגשם צפיפות הצמחייה גבוהה מאוד וכמות האור החודרת מבין צמרות העצים היא קטנה. מינים רבים של צמחים מטפסים על גזעיהם של עצים וכך מגיעים למעלה לקלוט אור שמש. במקרה זה המטפס נהנה, ואינו מזיק לצמח שעליו הוא נשען.
בימים הפתוחים ובאוקיינוסים חי מין קטן של דג הנקרא דבק. בדג זה סנפיר הגב הפך לכפתור הצמדה. בעזרת כפתור זה הדבק נצמד לגופו של הכריש וכך הוא "תופס טרמפ" עליו. היצמדות הדג לגופו של הכריש אינה מפריעה לו ואינה מזיקה, ודג הדבק יוצא נשכר בכך שהוא יכול לנוע מרחקים ארוכים ללא השקעת אנרגיה ואף לזכות בהגנה בגלל היותו צמוד לכריש. לסוג זה של חיי שיתוף שבהם יצור אחד מפיק תועלת ויצור אחר אינו ניזוק קוראים קומנסליזם.
(בספר 7 תמונות)
*96*
*96*
גודל האוכלוסייה (מספר הפרטים) של מין מסוים בבית הגידול עשוי להשתנות בגלל גורמים שונים ומגוונים. אקולוגים העוסקים בחקר בתי גידול ומערכות אקולוגיות מתעניינים בגודל האוכלוסיות בבית הגידול ובהבנת הגורמים המביאים לשינויים בגודלן. נתונים מסוג זה יכולים לספק מידע על מצבה ועל יציבותה של המערכת האקולוגית. להלן מוצגים מחקרים שבדקו גורמים שונים הקשורים לגודל אוכלוסייה.
מחקר 1: במחקר זה ספרו את מספר העופות המקננים ביחידת שטח שגודלה 400 דונם בבתי גידול שונים. ממצאי המחקר מוצגים בטבלה 7.
טבלה 7: תוצאות ספירת קינון עופות בבתי גידול שונים
(בספר 7 תמונות)
בית הגידול, מאפיינים, מספר זוגות מקננים ליחידת שטח (400 דונם (דונם - יחידת שטח השווה בגודלה ל-1,000 מ"ר))
מדבר, מעט משקעים, פחות מ-200 מ"מ בשנה, יורדים בעיקר בחורף. צמחייה דלילה, בעיקר עשבים ושיחים, 22
יער טרופי, אזור גשום מאוד, כמות משקעים שנתית עד 4,000 מ"מ לשנה. הגשמים יורדים כל השנה. צמחייה צפופה ומגוונת (עצים, מטפסים ועשבים),
581
חורש ים תיכוני, כמות משקעים בינונית 600-1,200 מ"מ לשנה. גשמים יורדים בעיקר בחורף. עצים ושיחים בצפיפות בינונית. בין העצים והשיחים צומחים מיני צמחים חד-שנתיים, 320
- אילו מסקנות אפשר להסיק מממצאי המחקר המופיעים בטבלה 7?
מחקר 2: במחקר זה בדקו אוכלוסיות של צבי לבן זנב. מין זה ניזון מעשב וחי בעדרים גדולים באזורי מרעה השונים זה מזה באיכותם. איכות אזור מרעה נקבעת על פי המאפיינים הבאים: כמות עשב ליחידת שטח, עסיסיות העשב ואחוז חומרי המזון שבו. במחקר בדקו את אחוז הנקבות בהיריון (מכלל הנקבות) בעדרים החיים באזורי מרעה שונים.
טבלה 8: השפעת איכות המרעה על היריון של נקבות של המין צבי לבן זנב (Odocoileus virginianus)
(בספר 7 תמונות)
האזור, איכות המרעה, אחוז הנקבות בהיריון, מספר ממוצע של עוברים לנקבה
A, טובה מאוד, 94, 1.7
B, טובה, 92, 1.5
C, בינונית, 87, 1.4
D, בינונית, 86, 1.3
E, גרועה, 79, 1.1
*97*
- אילו מסקנות אפשר להסיק מממצאי המחקר המופיעים בטבלה 8?
מחקר 3: במחקר זה בדקו חלזונות ממין שבלולית המדבר הגדלים בנגב. במחקר נבדק הקשר בין מספר החלזונות שחיים ביחידת שטח לבין מספר הביצים שכל חילזון מטיל בהטלה אחת.
טבלה 9: הקשר בין צפיפות (מספר פרטים ליחידת שטח) החלזונות מהמין שבלולית המדבר (Trochoida seetzeni) לבין מספר הביצים שכל פרט מטיל בהטלה אחת
(בספר 7 תמונות)
צפיפות החלזונות (מספר פרטים למ"ר), מספר הביצים להטלה
2, 45
3, 40
6, 30
מממצאי המחקר אנחנו למדים שבאזור שם צפיפות החלזונות מהמין שבלולית המדבר הייתה קטנה מספר הביצים בכל הטלה היה גדול ובמקומות שבהם הייתה צפיפות החלזונות גדולה מספר הביצים בכל הטלה היה קטן.
- כיצד לדעתכם אפשר להסביר את הקשר בין צפיפות הפרטים לבין מספר הביצים בהטלה אחת?
הממצאים בשלושת המחקרים הללו מצביעים על שלושה גורמים המשפיעים על גודל האוכלוסייה: כמות המזון, טיב המזון ומרחב המחייה.
גם יחסי הגומלין בין יצורים חיים בבית הגידול כמו: טריפה, תחרות תוך-מינית ובין-מינית, טפילות, משפיעים, כפי שלמדנו בפרקים הקודמים, על גודל האוכלוסייה.
תחום נוסף בעל עניין וחשיבות הוא מעקב אחר השתנות גודל האוכלוסיות בבית הגידול לאורך זמן. הגרף הבא מתאר את השינוי במספר הכבשים באי טסמניה שבאוסטרליה מאז שהובאו על-ידי האדם בתחילת המאה התשע-עשרה.
גרף 3: השינוי במספר הכבשים באי טסמניה שבאוסטרליה מאז שהובאו על-ידי המתיישבים הלבנים בתחילת המאה התשע-עשרה
(בספר גרף)
(בספר 7 תמונות)
בשנים הראשונות להבאתן לאי היה קצב גידול האוכלוסייה של הכבשים מהיר. ראו בקטע הגרף המסומן בספרה 1. בשלב מסוים הגיעה האוכלוסייה לשיא גודלה ומכאן ואילך גודל האוכלוסייה של הכבשים נע סביב גודל מסוים. ראו בקטע הגרף המסומן בספרה 2.
*98*
(בספר 7 תמונות)
שאלות
1. הסבירו כיצד המשתנים שנבדקו במחקרים שהוזכרו - מספר העופות המקננים במחקר הראשון, אחוז הנקבות בהיריון של מין הצבי לבן זנב במחקר השני, וגודל ההטלה של שבלולית המדבר במחקר השלישי - קשורים לגודל אוכלוסייה.
2. עיינו בגרף 3 המתאר את הגידול של אוכלוסיית הכבשים באי טסמניה מאז הבאתם על-ידי האדם בתחילת המאה ה-19 וענו על השאלות הבאות:
א. מהו הגודל המקסימלי שאליו הגיעה אוכלוסיית הכבשים באי?
ב. בתוך כמה שנים הגיעה אוכלוסיית הכבשים לגודל זה?
ג. מהם התנאים שאפשרו את הגידול המהיר של אוכלוסיית הכבשים באי כפי שמתואר בחלק הגרף המסומן בספרה 1?
ד. החלק בגרף המסומן בספרה 2 מתאר תנודות בגודל אוכלוסיית הכבשים באי טסמניה. הציעו הסבר לתנודות הללו.
ה. כיצד ייראה הגרף אם תפרוץ מחלה שתפגע בעדרי הכבשים ותגרום למותם של מאות אלפים? הסבירו את תשובתכם.
3. כושר התרבות ועמידות למחלות של הפרטים באוכלוסיות שונות הם גורמים נוספים המשפיעים על גודל האוכלוסייה. הסבירו כיצד כל אחד משני הגורמים הללו משפיע על גודל האוכלוסייה, פרטו והציגו דוגמאות.
4. כיצד מינים פולשים עלולים להשפיע על גודל אוכלוסיות של מינים מקומיים? הסבירו והציגו דוגמאות נוספות על אלו שבפרק.
לעיתים מתרחשים בסביבה שינויים המשפיעים באופן קיצוני על גודל אוכלוסייה של מין מסוים. למשל שריפה גדולה ביער, כמו השריפה בכרמל המכונה "האסון בכרמל" שהייתה בדצמבר 2010, או פגיעה במיני הצמחים או בעלי החיים בבית הגידול על-ידי מזיק אלים במיוחד.
לאדם יש השפעה משמעותית מאוד על גודלן של אוכלוסיות בבתי הגידול. תהליכי פיתוח כמו סלילת כבישים והכשרת אזורים טבעיים לבנייה, לחקלאות ולצרכים אחרים גורמים לפגיעה בבתי הגידול ובמיני הצומח ובעלי החיים המאכלסים אותם. דייג אינטנסיבי או צייד בלתי מבוקר הם דוגמאות נוספות של השפעת האדם על גודל האוכלוסיות במערכת האקולוגית. השפעות כאלה ודומות להן גורמות להקטנת גודל האוכלוסיות של מינים שונים לממדים המעמידים את המשך קיומם בסכנה או להכחדתם המלאה.
אוכלוסיות העומדות על סף הכחדה מסוגלות להתאושש ולחזור לממדים יציבים. גם במקרה זה יש לאדם תפקיד חשוב בהתאוששותן של אוכלוסיות שנפגעו ובהשבתם של מינים שנכחדו מאזור מסוים.
(בספר 7 תמונות)
פעילות ברשת
על פרויקט מיוחד שבו פעילות תושבים הובילה לשימור עדר צבאים בשטח פתוח בלב העיר ירושלים קראו באתר הספר.
*99*
*99*
- לעובדה שיצורים חיים מתקיימים יחד בבית גידול יש יתרונות: חיים יחד של פרטים בני אותו מין מאפשרים התרבות, דאגה לצאצאים, הגנה מפני טורפים וכדומה. חיים יחד של יצורים חיים בני מינים שונים מאפשרים מעבר של חומרים ואנרגיה בתוך המערכת האקולוגית, שבלעדיהם לא ייתכן קיום חיים.
- בין היצורים החיים בתוך המערכת האקולוגית מתקיימים יחסי גומלין מסוגים שונים, שאותם מדע האקולוגיה חוקר ובהם הוא דן.
- יחסי הגומלין שהכרנו הם טריפה, תחרות תוך-מינית ובין-מינית וחיי שיתוף (סימביוזה).
- נוהגים להבחין בין סוגים של חיי שיתוף בין מינים שונים של יצורים חיים על-פי מידת השיתופיות בין המשתתפים, על-פי מידת הנזק שנגרם למשתתפים ועל-פי מידת התועלת שהמשתתפים מפיקים מן הקשר ביניהם.
- ליחסי הגומלין בין היצורים החיים במערכת האקולוגית יש השפעה רבה על הרכב המערכת האקולוגית ועל תפקודה. הם משפיעים על הרכב המינים, ועל גודל האוכלוסייה של כל מין בחברה.
- הטבלה הבאה מסכמת את המאפיינים של כל אחד מיחסי הגומלין שלמדנו:
טבלה 10: יחסי הגומלין בין המינים במערכת האקולוגית
(בספר 7 תמונות)
סוג יחסי הגומלין, התוצאות
1. טריפה, אוכלוסיית הטורף גדלה ובעקבות כך אוכלוסיית הנטרף קטנה. הירידה בגודל אוכלוסיית הנטרף מביאה בעקבותיה ירידה בגודל אוכלוסיית הטורף וכך אוכלסיית הנטרף גדלה וחוזר חלילה
2. תחרות, ירידה בגודל האוכלוסיה של שני המינים המתחרים
3. טפילות, אוכלוסיית הטפיל גדלה ואוכלוסיית הפונדקאי קטנה
4. קומנסליזם, אוכלוסיית מין אחד גדלה ואוכלוסיית המין השני אינה מושפעת
5. הדדיות, אוכלוסיות שני המינים גדלות
- ישנם גורמים נוספים, מלבד יחסי הגומלין בין היצורים החיים, המשפיעים על גודל האוכלוסייה של המינים השונים בבית הגידול. תנאי האקלים בבית הגידול; כמות המשאבים העומדת לרשות היצורים החיים: כושר ההתרבות של הפרטים: עמידות למחלות ולמזיקים: יכולת ההגירה של הפרטים ממקום למקום ועוד...
*100*
שאלות סיכום
1. כאשר פרות הולכות בשדה, הן מבריחות חרקים מן הצמחייה שלרגליהן. לעיתים אנפיות הבקר מתלוות אל הפרות וניזונות מחרקים אלו. איזה סוג של יחסי הגומלין מתקיים בין הפרות לבין אנפיות הבקר?
א. טפילות
ב. תחרות
ג. טריפה
ד. קומנסליזם
2. לעיתים קרובות רואים עופות עומדים על צוואריהן של ג'ירפות באפריקה. עופות אלו ניזונים מחרקים שמוצצים את דם הג'ירפה.
א. איזה סוג של יחסי גומלין מתקיים בין העופות לבין הג'ירפות?
1. תחרות
2. טריפה
3. הדדיות
4. טפילות
ב. איזה סוג של יחסי גומלין מתקיים בין החרקים לבין הג'ירפות?
1. תחרות
2. טריפה
3. הדדיות
4. טפילות
3. לבית גידול שחי בו מין מסוים של חיפושיות הכניסו חרקים ממין אחר. לאחר זמן-מה ירד מספר החיפושיות בבית הגידול. איזה סוג של יחסי גומלין בין החיפושיות ובין החרקים מהמין האחר יכול היה להוביל לירידה במספר החיפושיות?
א. תחרות
ב. סימביוזה מסוג הדדיות
ג. סימביוזה מסוג קומנסליזם
ד. אף אחד מיחסי הגומלין האלה
4. הביאו דוגמאות של יחסי טפילות שאתם מכירים וציינו מי המין הטפיל ומיהו הפונדקאי.
5. אחד התלמידים הביא כדוגמה לטפילות את החיידקים הגורמים מחלות בגופנו. האם הדוגמה נכונה? הסבירו.
6. מהם ההבדלים בין טריפה לבין טפילות? ציינו לפחות שני הבדלים.
*101*
7. את יחסי הגומלין בין היצורים החיים בבית גידול אפשר למיין על-פי השפעת הקשר על כל אחד מהמינים: + השפעה חיובית; - השפעה שלילית: 0 אין השפעה
העתיקו את הטבלה למחברת ורשמו בטורים המתאימים את ההשפעה על כל מין בכל אחד מיחסי הגומלין.
ראו דוגמה בטבלה במקרה של טריפה.
טבלה 11: השפעת הקשר בין יצורים חיים שיש ביניהם יחסי גומלין
(בספר 7 תמונות)
סוג יחסי הגומלין, מין א', מין ב'
טריפה, +, -
תחרות, --, --
טפילות, --, --
קומנסליזם, --, --
הדדיות, --, --
*103*
*105*
*106*
מגוון היצורים החיים בעולמנו הוא רב ומעורר סקרנות. שאלות כמו: כיצד החלו החיים? ומאין הגיעו כל היצורים לעולם? העסיקו חוקרים והוגי דיעות ברחבי העולם מאז ומתמיד. גם בימים אלה עסוקים החוקרים בניסיון לזהות מתי החלו החיים על פני כדור הארץ, וכיצד, והתשובות אינן חד-משמעיות. נכון להיום נמצאו עדויות לקיומם של יצורים חיים פשוטים מאוד, המורכבים מתא אחד, שלדעת החוקרים חיו על פני כדור הארץ כבר לפני כ-3.5 מיליארד שנה, ויש חוקרים הטוענים כי ייתכן שהיו חיים עוד קודם לכן. לעומת זאת, מרגע שנוצרו החיים, ברור היה כי המשך הקיום של חיים אלה היה תלוי בתהליך רבייה. מאז ועד היום השתנה מאוד הרכב המינים על פני כדור הארץ, ועושר המינים הוא רב. בעולמנו יצורים חיים הנבדלים זה מזה בגודל, בצורה ובהתנהגות, אבל כולם ללא יוצא מן הכלל מקיימים את כל מאפייני החיים, ובכלל זה גם מקיימים תהליך רבייה ומעמידים צאצאים.
מאפייני החיים וצורכי קיום
(בספר 7 תמונות)
פעילות
(בספר תמונה 1)
1. ילדה
2. כבשים
3. חיידק
4. אלמוג
5. פרח תות שדה
6. אילנית
7. דג
1. מה לדעתכם משותף לכל היצורים בתמונות?
2. במה לדעתכם שונים היצורים זה מזה?
למרות השוני שבין היצורים החיים, לכל היצורים צורכי קיום שבלעדיהם הם אינם יכולים לחיות כגון: מים, מזון, חמצן, טמפרטורה מתאימה והגנה, ומתקיימים בהם מאפייני החיים הבאים: היצורים גדלים ומתפתחים, קולטים מהסביבה חומרים ומפרישים חומרים, מגיבים לסביבתם, נעים, בנויים מתאים, ומתרבים.
*107*
רבייה כמאפיין חיים
(בספר תמונה 1)
פעילות
לפניכם קטע קצר העוסק במחזור חייו של זבוב הפירות הים-תיכוני (Ceratitis capitata). קראו את הקטע וענו על השאלות שאחריו.
באזור הערבה היה נפוץ עד לא מזמן זבוב הפירות הים-תיכוני, אשר גרם לנזקים ניכרים בחקלאות. הנזק נגרם כאשר נקבת הזבוב מטילה את ביציה בתוך הפירות, והרימות (רימה - יצור חי המצוי בשלב התפתחותי המהווה מעבר בין העובר לבוגר.) הבוקעות מהביצים חופרות בתוך הפרי ומתפתחות בתוכו. נקבת הזבוב יכולה להטיל במהלך חייה מאות ביצים, ומכאן הנזק לחקלאות. במטרה להתמודד עם הזבוב המזיק פותחה שיטה ייחודית להדברתו. זכרים מעוקרים (זבובים מעוקרים - זבובים שעברו תהליך עיקור במטרה למנוע מהם את היכולת להתרבות.) של זבוב הפירות הים-תיכוני שפותחו לצורך פרויקט ההדברה, פוזרו באזורים שבהם הוא נפוץ. באיור שלפניכם מוצג מחזור החיים של זבוב הפירות הים-תיכוני (איור 1).
(בספר תרשים)
זבוב הפירות הים-תיכוני
(בספר תמונה)
איור 1: שלבים במחזור החיים של זבוב הפירות הים-תיכוני
- הזבובים מזדווגים
- נקבת הזבוב מטילה ביצים בתוך הפירות
- מהביצים בוקעות רימות הנוברות בתוך הפרי ומתפתחות בתוכו
- הרימות שהתפתחו יוצאות מהפרי. נופלות לקרקע והופכות לגלמים שבתוך כל אחד מהם מתפתח זבוב בוגר
- הזבובים הבוגרים מגיחים מהגלמים שבאדמה
*108*
שאלות
1. לפניכם משפטים ובהם שלבים שונים במחזור חייו של זבוב הפירות הים-תיכוני שלא לפי הסדר. רשמו במחברותיכם את האירועים במחזור החיים של זבוב זה לפי סדר התרחשותם, משלב ההזדווגות ועד ליציאת הזבוב הבוגר מהגולם.
- הרימות בוקשת מהביצים. הן נוברות בפרי ומתפתחות בתוכו.
- זבובים בוגרים יוצאים מהגלמים שבאדמה.
- נקבת הזבוב מטילה את הביצים בתוך הפרי.
- הזבובים מזדווגים.
- הרימות נופלות אל הקרקע והופכות לגלמים.
2. התבוננו באיור המציג את מחזור החיים של זבוב הפירות הים-תיכוני. על איזה שלב במחזור החיים של הזבוב יכול להשפיע פיזור הזבובים המעוקרים?
3. כיצד לדעתכם פיזור הזבובים המעוקרים יכול להשפיע על אוכלוסיית (אוכלוסייה - אוסף יצורים בני אותו מין החיים באותה סביבה ובאותו זמן.) הזבובים כולה?
4. כיום יש שיטות שונות להדברת מזיקים, ובהן שימוש בחומרי הדברה כימיים המובילים לחיסול המזיקים עצמם. ערכו השוואה בין שיטות הדברה כימית לבין הדברה על-ידי פיזור זבובים מעוקרים (הדברה על ידי פיזור זבובים מעוקרים היא סוג של הדברה ביולוגית.), בהתאם לטבלה הבאה:
(בספר תמונה)
מאפיינים, סוג הדברה: הדברה כימית, סוג הדברה: פיזור זבובים מעוקרים
השפעה ישירה על הזבובים עצמם (יש / אין), --, --
השפעה על גודל אוכלוסיית הזבובים (יש / אין), --, --
פרק הזמן עד להשפעה על אוכלוסיית הזבובים (השפעה מיידית / השפעה בטווח הארוך), --, --
5. מה אפשר להסיק מהקטע על חשיבות תהליך הרבייה להמשך קיומם של היצורים החיים?
אחד ממאפייני החיים המתקיימים ביצורים חיים הוא תהליך הרבייה. בניגוד לשאר מאפייני החיים ההכרחיים לקיומו של היצור עצמו, רבייה הכרחית לקיום האוכלוסייה. בעוד שהיצור עצמו לא ייפגע באופן ישיר מחוסר היכולת להתרבות, תהיה לכך השפעה משמעותית על האוכלוסייה של היצור החי. אוכלוסיות של יצורים שקצב הרבייה שלהם איטי, או שאיבדו את היכולת להתרבות, מצויות בסכנת הכחדה.
*109*
(בספר תמונה)
לא רק בתאוריה
Francesco Redi (1626-1697)
(בספר איור)
היום ברור לכל אחד מאיתנו שיצורים חיים הם צאצאים של יצורים חיים שקדמו להם, אולם דיעה זו לא הייתה מקובלת עד למאה השבע-עשרה. עד אז הייתה מקובלת "תאוריית הבריאה הספונטנית" (ספונטני - קורה מעצמו, ללא סיבה נראית לעין.) שלפיה יצורים חיים יכולים להיווצר מחומרים שאינם חיים. במשך שנים רבות נתמכה תאוריית הבריאה הספונטנית בעדויות שהיוו כביכול חיזוקים לטענה כי יצורים יכולים להיווצר מחומרים שאינם חיים, לדוגמה: זבובים המופיעים על בשר שנרקב, חיידקים המופיעים בתוך מרק שהושאר למשך ימים. אולם מהמאה השבע-עשרה החלו המדענים לבחון תאוריה זו מחדש. אחד המדענים הראשונים שביצעו ניסוי שיטתי במטרה לבחון את תאוריית הבריאה הספונטנית היה מדען איטלקי בשם פרנצ'סקו רדי (1697-1626). רדי הבחין שכאשר מניחים בשר לשבועות מספר, מופיעים על הבשר זבובים שלא היו שם קודם לכן. עוד הוא ראה כי לפני שמופיעים הזבובים החדשים יש זבובים המתעופפים בקרבת הבשר. בעקבות תצפית (תצפית - שיטת חקר שבה החוקרים אינם מעורבים בהתרחשות. ואוספים נתונים ומתעדים התרחשויות) זו, עלתה השאלה, מה הקשר בין הימצאותם של זבובים בקרבת הבשר לבין הופעת הזבובים החדשים שבועות אחדים לאחר מכן? ההשערה של רדי הייתה כי יש קשר בין הימצאות הזבובים בקרבת הבשר לבין הופעת הזבובים החדשים.
(בספר איור)
שאלות
1. מה מקורם של יצורים חיים על-פי תאוריית הבריאה הספונטנית?
2. הביאו מן הקטע דוגמה אחת לעדות המהווה כביכול חיזוק לנכונותה של תאוריית הבריאה הספונטנית.
3. רדי היה אחד הראשונים שסברו כי תאוריית הבריאה הספונטנית אינה נכונה. איזה פרט בתצפית שלו הוביל לסברה זו?
לבחינת השערתו ערך רדי ניסוי, ובו העמיד צנצנות שלכל אחת מהן הכניס חתיכת בשר. את הצנצנות חילק לשלוש קבוצות: קבוצה אחת של צנצנות שנותרו פתוחות, קבוצה שנייה - צנצנות סגורות במכסה אטום, וקבוצה שלישית של צנצנות סגורות בכיסוי בד (אטום למעבר זבובים אך לא לאוויר וריח) כמתואר באיור שלפניכם.
(בספר תרשים)
- צנצנות עם כיסוי בד
- צנצנות עם מכסה אטום
- צנצנות ללא כיסוי
*110*
רדי חזר ובחן את הצנצנות לאחר מספר שבועות ומצא את הממצאים הבאים:
(בספר תרשים)
- צנצנות עם כיסוי בד: אין זבובים על הבשר, אך יש ביצים ורימות על כיסוי הבד
- צנצנות עם מכסה אטום: אין זבובים על הבשר
- צנצנות ללא כיסוי: יש זבובים רבים על הבשר ובקרבתו
(בספר תרשים)
מיומנויות במדע וטכנולוגיה
כאשר אנו מתבוננים במתרחש סביבנו, לעיתים עולות על דעתנו שאלות הנוגעות לאופן שבו הדברים מתרחשים, אילו מנגנונים פועלים, מה מניע אותם, ועוד. יש סוגים שונים של שאלות, ואפשר לחלקן לשתי קבוצות עיקריות: שאלות חקר, ושאלות שאינן שאלות חקר. שאלות חקר אחדות אפשר לבחון באמצעות ניסוי, ואחרות אפשר לבחון באמצעים אחרים, כגון תצפית, חיפוש במקורות מידע ועוד. מדענים וחוקרים אוספים ידע על העולם על-ידי איסוף נתונים שיטתי באמצעי מחקר מגוונים. בדרך כלל כאשר עורכים מחקר, מעלים כמה שאלות חקר, ואיסוף הנתונים נעשה במגוון דרכים.
שאלות חקר - שאלות שהתשובות להן מתקבלות באמצעות איסוף מידע, ניתוחו, פירוש של ממצאים, וכן הסקת מסקנות באופן ישיר מממצאים אלה.
לא כל שאלת חקר תיבחן באמצעות ניסוי בהכרח. בשאלות הנבחנות באמצעות ניסוי נבדקת השפעה של גורם כלשהו, המכונה גורם משפיע, על גורם אחר (אחד או יותר), המכונה גורם מושפע.
גורם משפיע - גורם שהחוקר משנה באופן מבוקר במהלך ניסוי, במטרה לבחון את השפעתו (אם קיימת) על גורם אחר במערכת הניסוי (הגורם המושפע). כל שינוי של הגורם המשפיע בניסוי קרוי "טיפול". בכל שאלת חקר יהיה תמיד רק גורם משפיע אחד, וזאת על מנת שיהיה אפשר לקבוע כט התוצאות בניסוי התקבלו כתוצאה משינויים בגורם זה ולא אחר.
גורם מושפע - זהו הגורם שאותו חוקרים ושעליו אוספים נתונים בניסוי. לחוקר אין אפשרות לשנות את הגורם המושפע באופן ישיר, אלא ערכי הגורם המושפע מושפעים מערכי הגורם המשפיע.
בניסויי חקר משווים את התוצאות המתקבלות בקבוצות הניסוי (הטיפולים) לתוצאות המתקבלות בקבוצת בקרה.
קבוצת בקרה - קבוצה במערך הניסוי שנועדה לבחון אם לתוצאות המתקבלות בקבוצת הניסוי יש קשר לגורם המשפיע, או שמא יש גורם משפיע אחר שלא נבדק בניסוי. קבוצת הבקרה מאפשרת השוואה לקבוצת הניסוי, והיא זהה לקבוצות הניסוי בכל הגורמים פרט לגורם אחד שאת השפעתו בודקים.
*111*
(בספר תרשים)
שאלות
1. מהי שאלת החקר בניסוי של רדי?
2. מהו הגורם המשפיע ומהו הגורם המושפע בניסוי של רדי?
3. מדוע לדעתכם בחר רדי לבחון בניסוי שלו גם צנצנות מכוסות, ולא הסתפק בבחינת הצנצנות הפתוחות בלבד?
4. מה תורמות לניסוי הצנצנות המכוסות בד?
5. מהי המסקנה העולה מתוצאות הניסוי המוצגות לעיל?
6. במה שונה התצפית של רדי מהניסוי שערך?
לתרגול נוסף היכנסו לפעילות תרגול זיהוי גורמים משפיעים ומושפעים בשאלות חקר, ולפעילות ניסוח שאלת חקר בעלת גורם משפיע וגורם מושפע הנמצאות באתר המלווה את הספר.
בתום הניסוי הסיק רדי כי יש קשר בין הימצאות הזבובים בקרבת הבשר לבין הופעת זבובים חדשים על הבשר שבועות מספר לאחר מכן. בצנצנות הסגורות בכיסוי בד, לאחר שבועות מספר נמצאו על הבד ביצים ורימות של זבובים. אם כן, המסקנה היא שהזבובים מטילים את ביציהם על גבי הבשר, והרימות הבוקעות מהביצים ניזונות ממנו לאחר בקיעתן. מהרימות מתפתחים בסופו של דבר הזבובים הבוגרים - שהם הזבובים החדשים המופיעים על הבשר לאחר שבועות. כלומר הזבובים החדשים הם צאצאיהם של הזבובים שהיו קודם בקרבת הבשר, ולא נוצרו מהבשר עצמו. בתרשים שלפניכם מוצג סיכום שלבי החקר בניסוי של רדי:
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
תצפית: זבובים נמצאים בקרבת בשר ובמגע עם בשר לפני הופעת זבובים חדשים.
שאלת חקר: מה הקשר בין קרבת הזבובים לבשר להופעת זבובים חדשים?
השערה: יש קשר בין קרבת הזבובים לבשר להופעת זבובים חדשים.
ניסוי: העמדת צנצנות פתוחות וסגורות, המכילות בשר, למשך שלושה שבועות.
תוצאות: בצנצנות פתוחות הופיעו זבובים חדשים, ובסגורות לא הופיעו.
מסקנה: יש קשר בין הימצאות הזבובים בקרבת הבשר להופעת זבובים חדשים מספר שבועות לאחר מכן. הזבובים החדשים הם צאצאי הזבובים שהיו קודם לכן.
*112*
המדע הניסויי (מדע ניסויי - מדע שהידע בו נצבר באמצעות שאלות חקר הנבחנות באמצעות תצפיות מסודרות וניסויים מבוקרים.) החל לתפוס תאוצה במאה השבע-עשרה. עד לאותה תקופה היו המדענים מתבוננים בתופעות שמסביבם ומנסים לתת להן הסברים ולבנות תאוריות סביב הסברים אלה, לעיתים בלי לבחון אותן באמצעי מחקר מדעיים (כמו תצפית או ניסוי). החל מהמאה השבע-עשרה החלו מדענים לתכנן ניסויים שנועדו לבחון מחדש חלק מהתאוריות הללו. ניסויים אלה הביאו לתגליות חדשות ולעדכון תאוריות מסוימות שהיו מקובלות עד לאותה התקופה. הניסוי שערך רדי נחשב לאחד מהראשונים שעמדו באמות מידה מדעיות, מאחר שהיה אחד מהניסויים הראשונים שנבדק בהם קשר בין גורמים, ונעשה בניסוי שימוש בקבוצת בקרה.
(בספר איור)
שאלות יכולות להיות שאלות חקר ושאלות שאינן שאלות חקר.
שאלות חקר - ישנן שאי אפשר לבחון באמצעות ניסוי, וישנן שאפשר לבחון באמצעות ניסוי.
שאלות חקר שאי אפשר לבחון באמצעות ניסוי - איסוף מידע על ידי חיפוש במקורות מידע ותצפית.
שאלות חקר שאפשר לבחון באמצעות ניסוי - איסוף מידע על ידי עריכת ניסוי, תוך שימוש בקבוצת בקרה. בעריכת הניסוי בוחנים את הקשר בין גורם משפיע וגורם מושפע.
ניסוייו של רדי לא שכנעו את הציבור באופן מוחלט שאין בריאה ספונטנית. רבים האמינו כי קיימת בריאה ספונטנית של יצורים מיקרוסקופיים כמו חיידקים. ניסוייו של מדען צרפתי בשם לואי פסטר (1822-1895) תרמו להפרכת (הפרכה - הצגת ממצאים הסותרים תאוריה, השערות או רעיונות מסוימים) תאוריית הבריאה הספונטנית גם בהקשר זה. פסטר הבחין שכאשר מניחים מרק לימים אחדים, המרק הופך לעכור, דבר המצביע על הימצאות חיידקים רבים בתוך המרק. פסטר שיער כי באוויר יש חיידקים, וכאשר חושפים את המרק לאוויר, החיידקים מגיעים אל המרק ומתרבים בו. לצורך בחינת השערתו לקח פסטר כלים בעלי פייה מעוגלת. הפייה המעוגלת איפשרה כניסה של אוויר למכלים, אך לא איפשרה מעבר של חיידקים לתוך המרק.
(בספר איורים)
איור 2: המכלים של פסטר
*113*
שלב ראשון: בשלב זה הכניס פסטר את המרק לכלים בעלי פייה מעוגלת והרתיח את המרק בתוכם. המכלים עמדו למשך ימים מספר, ולא הופיעו חיידקים במרק (המרק נותר צלול), כמתואר באיורים שלפניכם.
(בספר איור)
שלב ראשון - הרתחת המרק.
המשך השלב הראשון - לאחר מספר ימים.
שלב שני: בשלב זה הסיר פסטר את הפייה המעוגלת של אחד המכלים והשאיר את המכלים לעמוד עוד ימים אחדים.
(בספר איור)
שאלות
1. מדוע היה חשוב להרתיח את המרק בניסוי של פסטר? (תוכלו להיעזר במידע על תהליך הפסטור המצוי ב"מעניין ומסקרן" בעמוד זה).
2. מה הייתה השערתו של פסטר?
3. בהנחה שהשערתו של פסטר נכונה, לאילו תוצאות תצפו בשלב השני של הניסוי? העתיקו את התשובה הנכונה למחברת, ונמקו את תשובתכם.
א. בשני המכלים יישאר המרק צלול (לא יתפתחו חיידקים במרק בשני המכלים).
ב. בשני המכלים יהפוך המרק לעכור (יתפתחו חיידקים במרק בשני המכלים).
ג. במכל בעל הפייה המעוגלת יישאר המרק צלול, ובמכל ללא הפייה המעוגלת יהפוך המרק לעכור.
ד. במכל בעל הפייה המעוגלת יהפוך המרק לעכור, ובמכל ללא הפייה המעוגלת יישאר המרק צלול.
(בספר איור)
מעניין ומסקרן
(בספר איור)
תהליך הפסטור קרוי על שם ממציא השיטה לואי פסטר. פסטר גילה כי משקאות כמו יין ובירה נוטים להתקלקל בשל פעילות של חיידקים ופטריות המתפתחים בהם. בתהליך הפסטור מחממים נוזל מסוים (כמו חלב, יין, בירה ועוד) לטמפרטורה הגורמת להשמדת מרבית החיידקים והפטריות המצויים באותו נוזל. הפסטור מאריך את זמן השימוש במוצרי המזון, ומונע הפצה של מחלות שונות.
*114*
כעבור ימים מספר, מצא פסטר כי בכלי בעל הפייה המעוגלת נותר המרק צלול, ואילו בכלי ללא הפייה הפך המרק לעכור, דבר המצביע על התפתחות חיידקים בתוכו. מתוצאות אלה הסיק כי החיידקים שנמצאו במרק מקורם בחיידקים המצויים באוויר, שהגיעו למרק והתרבו בתוכו.
(בספר תרשים)
שלב שני: המרק לאחר מספר ימים
(בספר תרשים)
פעילות
סיכום הניסוי של לואי פסטר
לפניכם תרשים המסכם את הניסוי של פסטר. בתרשים חסרים פרטים הקשורים לניסוי עצמו ולתהליך החקר. העתיקו את התרשים למחברת, והשלימו בו את הפרטים החסרים.
(בספר 9 תמונות)
חשיפה למידע קיים: עדויות שונות סתרו את תאוריית הבריאה הספונטנית.
--: מה הקשר בין חשיפת המרק לאוויר המכיל חיידקים לבין התפתחותם בתוך המרק?
השערה: --
--: בחינת מכלים המכילים מרק בשני שלבים: בשלב הואשון הרתחת המרק בכלים בעלי פייה מעוגלת, ובשלב השני הוצאת הפייה המעוגלת מאחד הכלים.
--: --
מסקנות: --
(בספר 9 תמונות)
דיון
מה משמעות הממצאים של רדי ושל פסטר לגבי תאוריית הבריאה הספונטנית?
הסיפורים על עבודתם של רדי ופסטר ממחישים כיצד תאוריות חדשות תופסות את מקומן של תאוריות ישנות על-ידי ניסויים ואיסוף נתונים שיטתי. גם כיום תאוריות מדעיות נבחנות כל העת באמצעות איסוף נתונים, תצפיות וניסויים, וכל מידע חדש מוביל לעדכון בלתי פוסק של התאוריות כמו שאנחנו מכירים אותן היום.
*115*
*115*
לא כל יצור חי יכול להתרבות עם יצור אחר. למשל מובן מאליו שסוס וכלב הם שני יצורים שונים לחלוטין. מובן מאליו גם שסוס וכלב אינם יכולים להעמיד צאצאים משותפים. כלבים מתרבים ביניהם וסוסים מתרבים ביניהם.
(בספר איור, האיור מופיע כטבלה - היעזר במורה)
1. תוכים
2. כלבים
3. שפיריות
4. אריות
5. פרחי שן הארי
6. פינגוווינים
7. צבים
8. סוסים
9. קופי בבון
במהלך ההיסטוריה התבוננו חוקרים במגוון היצורים החיים בכדור הארץ והבחינו כי יש יצורים בעלי מאפיינים משותפים, ואחרים הנבדלים זה מזה. החוקרים מיינו את היצורים לפי אמות מידה שקבעו. שיטת המיון המקובלת עד היום היא שיטת המיון של לינאוס. קרל פון לינאוס (1707-1778) היה הראשון שביצע מיון שיטתי של היצורים החיים. לפי לינאוס, מין הוא הרמה הבסיסית ביותר של המיון. שיטת מיון זו מקובלת בעיקרה עד היום, ונוספו לה קבוצות של יצורים חיים שלא היו ידועים בתקופתו של לינאוס, כמו יצורים חד-תאיים. דוגמה למיון של דנאית מלכותית וחסידה לבנה מוצגת בעמוד הבא.
(בספר איור, האיור מופיע כטבלה - היעזר במורה)
מעניין ומסקרן
בחיי היומיום אנו משתמשים במונח "מין" לצורך הבחנה בין זכר לנקבה, אך למעשה המונח המדעי להבחנה בין זכר ונקבה הוא "זוויג" (Gender). המונח "מין" (Species) בהגדרתו הוא הרמה הבסיסית ביותר של מיון היצורים החיים.
*116*
יצורים בני מין זהה הם בעלי מאפיינים משותפים רבים ועל כן מסוגלים להתרבות ולהעמיד צאצאים משותפים. סוס וכלב הם יצורים בני מינים שונים, ועל כן אינם מסוגלים להתרבות ביניהם. אך מה לגבי סוס וחמור? גם סוס וחמור שונים זה מזה בתכונותיהם, ואף-על-פי-כן הם יסלים להתרבות ולהעמיד צאצאים משותפים. הצאצא המשותף לסוס וחמור קרוי פרד. הפרדים הם עקרים, עובדה המדגישה עיקרון נוסף הקשור ברבייה ובמיון היצורים, והוא שרק יצורים בני מין זהה מסוגלים להתרבות ולהעמיד צאצאים משותפים פוריים (יצורים פוריים - יצורים המסוגלים להתרבות ולהעמיד צאצאים.).
(בספר תרשים)
איור 3: רמות המיון של לינאוס בעבור חסידה לבנה ודנאית מלכותית
ממלכה, בעלי חיים, בעלי חיים
מערכה, מיתרניים, פרוקי רגליים
מחלקה, עופות, חרקים
סדרה, חסידאים, פרפראים
משפחה, חסידתיים, דנאיתיים
סוג, חסידה, דנאית
מין, חסידה לבנה, דנאית מלכותית
*117*
*117*
- למרות השוני שבין היצורים החיים, קיימים צורכי קיום המשותפים לכולם ומאפייני חיים המשותפים לכולם, ובהם תהליך הרבייה.
- הרבייה הכרחית לקיום אוכלוסיות. אוכלוסיות של יצורים שקצב הרבייה שלהם איטי, או שאיבדו את היכולת להתרבות, מצויות בסכנת הכחדה.
- רק יצורים בני אותו מין מסוגלים להתרבות ולהעמיד צאצאים משותפים פוריים.
- תאוריות חדשות תופסות את מקומן של תאוריות ישנות על-ידי ניסויים ואיסוף נתונים שיטתי.
- שאלות חקר הן אלה שהתשובה להן מתקבלת באמצעות איסוף מידע, ניתוחו, פירוש ממצאים, וכן הסקת מסקנות באופן ישיר מממצאים אלה.
- שאלות חקר הנבחנות באמצעות ניסוי הן אלה שבהן נבדק קשר בין גורם משפיע ובין גורם מושפע.
- קבוצת בקרה במערך הניסוי נועדה לבחון אם לתוצאות המתקבלות בקבוצת הניסוי יש קשר לגורם המשפיע, או לגורם אחר שלא נבדק בניסוי.
מיומנויות שלמדנו...
- שלבי החקר המדעי:
(בספר איור - היעזר במורה)
תצפית, חשיפה למידע
שאלת חקר
השערה
ניסוי
תוצאות
מסקנות:
א. פרסום הממצאים מאפשר למדענים להיחשף למידע
ב. המסקנות סותרות את ההשערה (הפרכה) - מוביל לעדכון ההשערה ומוביל לשאלות חדשות.
ג. המסקנות מחזקות את ההשערה (אישוש) - מוביל לשאלות חדשות...
*118*
שאלות סיכום
1. הסבירו במה תרמו הניסויים של פרנצ'סקו רדי ולואי פסטר להבנת מקורם של היצורים החיים.
2. בשקית קמח הופיעו חרקים קטנטנים. תמר טוענת כי בדקה את השקית וראתה שהיא סגורה היטב, ולכן אפשר לומר בוודאות שהחרקים נוצרו מהקמח.
א. חוו את דעתכם על טענתה של תמר.
ב. הציעו הסבר לתופעה על סמך הידוע לכם על מקורם של יצורים חיים.
3. במה שונה הרבייה כמאפיין חיים משאר מאפייני החיים?
4. בחרו את המשפט הנכון, והעתיקו אותו למחברת:
א. ללא רבייה כל המינים של היצורים ייכחדו.
ב. ללא רבייה כל היצורים יהיו זהים בתכונותיהם.
ג. יצורים שאינם יכולים לבצע תהליך רבייה אינם מסוגלים לחיות לאורך זמן.
5. זיו טען את הטיעון הבא: סוס וחמור הם יצורים בני אותו מין, מאחר שהם יכולים להעמיד צאצאים משותפים. חוו את דעתכם על טיעון זה:
א. האם הוא נכון או שגוי? נמקו.
ב. האם הוא טיעון מדעי או לא מדעי? נמקו.
*119*
*119*
*120*
עד כה למדנו כי תהליך הרבייה ביצורים החיים חשוב לקיום האוכלוסייה של כל יצור. יצורים חיים מתרבים ומעמידים צאצאים. בוודאי הבחנתם בכך שכאשר כבשה מביאה צאצאים לעולם, תמיד יהיו אלה כבשים, וכאשר פילה מביאה צאצאים לעולם, תמיד יהיו אלה פילים. הדבר נכון לגבי כל המינים של היצורים בעולם. לכולם יהיו צאצאים מהמין שלהם. כיצד הכבשים התפתחו לכבשים, וכיצד הפילים התפתחו לפילים? ובכלל, מה גורם ליצור אחד להיראות ולהתנהג כך או אחרת?
(בספר איור - היעזר במורה)
בתהליך הרבייה מועבר חוסר תורשתי מהורים לצאצאים
כל היצורים החיים מורכבים מתאים. בתאי היצורים מצוי חומר תורשתי, הקובע במידה רבה את התכונות של כל יצור. היצורים החיים מתפתחים בהתאם למידע המצוי בחומר התורשתי שלהם. בין יצורים ממינים שונים מוצאים שינויים בכמות החומר התורשתי בתא ובמידע המצוי בו (ההבדלים בתכולת החומר התורשתי של יצורים שונים אינם גדולים. אפשר למצוא הרבה משותף בחומר התורשתי של יצורים ממינים שונים, למשל החומר התורשתי של עכבר המעבדה והחומר התורשתי של האדם דומים בכ-99%, ואילו החומר התורשתי של השימפנזה וזה של האדם דומים כמעט ב-100%!). החומר התורשתי בתאי הכבשה מכיל מידע ליצירת כבשה, והוא מעט שונה מהמידע ליצירת פיל המצוי בתאי הפיל. כל אחד מהם גם מעט שונה מהמידע המצוי בחומר התורשתי של יצורים אחרים. בתהליך הרבייה מועבר חומר תורשתי מהורים לצאצאים, לכן צאצאי הכבשה תמיד יהיו כבשים, וצאצאי הפילה תמיד יהיו פילים.
*121*
היכן מצוי החומר התורשתי בתא?
כל התאים מוקפים בקרום בררני (קרום בררני - קרום שחלק מהחומרים עוברים דרכו וחלק מהחומרים אינם עוברים דרכו.), המפריד בין הסביבה הפנימית של התא לסביבתו החיצונית. בתוך התא מצוי נוזל הקרוי ציטופלזמה, ובציטופלזמה מצויים אברוני התא, ולהם תפקודים שונים. אחד מהאברונים בתא הוא גרעין התא, ובו מצוי החומר התורשתי.
החומר התורשתי בנוי ממולקולות ארוכות הקרויות מולקולות DNA, ומולקולות DNA מאורגנות במבנים הקרויים כרומוזומים (איור 1).
כרומוזום - מבנה מאורגן ודחוס של מולקולת DNA ארוכה ורציפה. הכרומוזום מורכב גם מחלבונים שתפקידם, בין השאר, לסייע ולתמוך במבנה הדחוס של
מולקולת ה-DNA.
(בספר איור)
איור 1: רמות ארגון מהרקמה ועד למולקולת DNA
רקמה מורכבת מתאים, בתוכם דרעין תא, בתוכו כרומוזומים, המורכבים ממקולקולת DNA.
(בספר איור)
מעניין ומסקרן
מבנה תאי ביצורים חיים
גופם של יצורים רב-תאיים מורכב ממערכות, המערכות מורכבות מאיברים, האיברים מורכבים מרקמות, והרקמות מורכבות מתאים. אך התאים אינם רק יחידות מבנה, אלא גם יחידות תפקוד. הם מתפקדים ופועלים, ופעילותם המשותפת מאפשרת את תפקוד הרקמות והאיברים. בעיה בתפקוד התאים עשויה להתבטא בבעיה בתפקוד הרקמה והאיבר. אפשר אפוא לומר כי התא הוא יחידת המבנה והתפקוד הקטנה ביותר של החיים.
*122*
כמעט בכל התאים בגוף של יצור חי מצוי בגרעין כל החומר התורשתי של אותו יצור (למעט תאי דם אדומים (חסרי גרעין תא), ותאי רבייה שעליהם נדון בהמשך הפרק.). לדוגמה: תא עור של אדם ותא שריר של אותו אדם מכילים בגרעין התא שלהם את אותו החומר התורשתי בדיוק. גם בצמח, תאים מהעלה ומהשורש של צמח אחד מכילים את אותו חומר תורשתי. ביצורים בני אותו מין תמיד נמצא את אותה כמות של חומר תורשתי בתאי הגוף. למשל: לכל בני האדם בעולם יש 46 כרומוזומים בתאי גופם. אצל יצורים בני מינים אחרים יש כמות שונה של כרומוזומים בתאי הגוף. כמה דוגמאות לכך מופיעות בטבלאות שלפניכם:
(בספר איור)
מין היצור, מספר הכרומזומים בתאי הגוף
אדם, 46
שימפנזה, 48
כבשה, 54
פיל, 56
סוס, 64
קרפיון, 104
עכבר, 40
זבוב פירות מצוי, 8
חיטה, 42
תירס, 20
(בספר איור)
מעניין ומסקרן
גילוי מבנה מולקולת הDNA-
המדען האנגלי פרנסיס קריק (1916-2004 :Francis Crick) והמדען האמריקאי ג-יימס ווטסון (James D. Watson: נולד ב-1928) קיבלו ב-1962 את פרס נובל לרפואה על גילוי מבנה ה-DNA, יחד עם מדען אנגלי נוסף, מוריס וילקינס (1916-2004 :Maurice Wilkins). ב-1953 פרסמו ווטסון וקריק מאמר בכתב העת היוקרתי Nature, ובו הציגו לראשונה את "מודל הסליל הכפול". פיצוח מבנה ה-DNA היה משימה לא קלה. ב-1951 הציגו ווטסון וקריק מודל שגוי של מבנה ה-DNA, ורק לאחר שקיבלו לידיהם ממצאים חדשים החלו שוב לעבוד על בניית המודל, עד שהגיעו לבסוף למודל הסליל הכפול המקובל עד היום. לאחר שפרסמו את ממצאיהם, התברר כי ב-1952 נפגשו השניים עם חוקר אמריקאי נוסף, בשם ארווין צ'ארגף (1905-2002 ;Erwin Chargaff). אשר סיפר להם על ממצאיו בתחום. ממצאים אלה סייעו לווטסון ולקריק בהבנת מבנה ה-DNA, אך למרות זאת צ'ארגף לא זכה להכרה על כך באותם ימים. לאחר זכייתם של ווטסון, קריק ווילקינס בפרס נובל, פרש צ'ארגף ממעבדתו. שנים לאחר מכן התברר עוד, כי חלק ניכר ממסקנותיהם של ווטסון וקריק לגבי מבנה ה-DNA התבססו גם על ממצאיה של חוקרת אנגליה, רוזלינד פרנקלין (1920-1958 ;Rosalind Franklin). לימים התגלה כי מוריס וילקינס מסר לווטסון ולקריק ממצאי מחקר של פרנקלין, ללא ידיעתה, ושממצאים אלה סייעו להם רבות בפיצוח מבנה ה-DNA. רוזלינד פרנקלין לא זכתה להכרה בימיה, ונפטרה ממחלת הסרטן זמן קצר לפני שהשלושה קיבלו את פרס הנובל. רק בשנים האחרונות החלה הכרה בעבודתה המחקרית ובתרומתה לגילוי מבנה ה-DNA.
גילוי מבנה ה-DNA נחשב לאחת מפריצות הדרך הגדולות והמשמעותיות ביותר של המאה העשרים. גילוי זה תרם בין היתר להבנת האופן שבו החומר התורשתי מועבר מדור לדור.
(בספר איור)
*123*
שתי דרכים של רבייה
יצורים שונים נבדלים זה מזה בתכונותיהם, במראה החיצוני שלהם, בהתנהגותם, וגם בדרכי הרבייה שלהם. קיימות שתי דרכי רבייה: רבייה אל-זוויגית ורבייה זוויגית. לכל אחת מדרכי הרבייה מאפיינים משלה, אך בשתי הדרכים הצאצאים מתפתחים מתאים שמקורם בגוף ההורים, וההורים מעבירים לצאצאיהם חומר תורשתי. על ההבדלים העיקריים שבין רבייה אל-זוויגית ובין רבייה זוויגית נלמד בפעילות הבאה.
(בספר איור)
פעילות
לפניכם שישה יצורים חיים המתרבים בדרכים שונות. דרך הרבייה של כל יצור מתוארת בקצרה. מיינו את היצורים לפי מספר ההורים ולפי הדמיון בין ההורים ובין צאצאיהם, בהתאם לטבלה המופיעה בהמשך (ראו דוגמה).
(בספר איור)
- פילון: הזדווגות בין פיל לפילה הובילה להתפתחותו של הפילון. הפילון דומה להוריו אך לא זהה להם.
- שלוחות דשא: מתוך שורש של צמח יחיד צומח גבעול המשתרש באזור מרוחק יותר, וממנו צומח צמח חדש ועצמאי, הזהה לצמח המקורי.
- פרי חרוב: הפרי נוצר כתוצאה מרבייה בין שני עצי חרוב. זכרי ונקבי. הזרעים בפרי ינבטו ויתפתחו לעץ חדש הדומה ל"עצים ההורים" אך לא זהה להם.
- הידרה: מתוך גוף ההידרה מתפתחת בליטה, שהולכת וגדלה עד שהיא מתנתקת ממנה, וגדלה כיצור עצמאי, הזהה בתכונותיו להידרה שממנה התנתקה.
- חיידק: תא חיידק אחד התחלק, והתקבלו שני תאים הזהים בתכונותיהם לתא המקורי.
- חתלתול: הזדווגות בין חתול לחתולה הובילה להתפתחותו של חתלתול, החתלתול דומה להוריו אך לא זהה להם.
1. א. העתיקו למחברתכם את הטבלה, ומלאו אותה:
ב. תנו כותרת לטבלה.
(בספר איור)
הצאצא, מספר הורים, דמיון הורים
פילון, 2, דומה להורים אך לא זהה
דשא, --, --
זרעי פרי חרוב, --, --
חיידק, --, --
חתלתול, --, --
הידרה, --, --
*124*
2. א. לאחר שמילאתם את הטבלה מיינו את היצורים לשתי קבוצות ורשמו אותן במחברת.
ב. מה משותף ליצורים בכל אחת מהקבוצות?
ג. במה שונות הקבוצות זו מזו?
בטבע קיימות שתי דרכים של רבייה, הנבדלות זו מזו במספר ההורים, ובדמיון שבין ההורים ובין הצאצאים.
רבייה אל-זוויגית - רבייה שבה מעורב הורה אחד, ובה מועבר כל החומר התורשתי מהורה זה אל צאצאיו. צאצאים שנוצרו ברבייה אל-זוויגית זהים בתכונותיהם להורה וגם זה לזה.
רבייה זוויגית - רבייה שבה מעורבים שני הורים, ובה מועבר רק חלק מהחומר התורשתי מכל הורה אל הצאצאים. צאצאים שנוצרו ברבייה זוויגית דומים לכל אחד מההורים אך אינם זהים להורים בתכונותיהם ואינם זהים זה לזה.
3. קראו את המידע על רבייה אל-זוויגית ועל רבייה זוויגית במסגרת המושגים שלעיל. בעבור כל אחת מהקבוצות שיצרתם בסעיף 2 של הפעילות רשמו: איזו מהן מכילה יצורים המתרבים ברבייה אל-זוויגית, ואיזו מהן מכילה יצורים המתרבים ברבייה זוויגית.
(בספר איור)
מיומנויות במדע וטכנולוגיה
בונים טבלה
4. בנו טבלה חדשה המשווה בין רבייה זוויגית לרבייה אל-זוויגית בשלושה תחומים: מספר ההורים המעורבים ברבייה, העברת החומר התורשתי מההורים לצאצאים והדמיון שבין ההורים לצאצאים.
א. מה כותרת הטבלה?
ב. מהן כותרות העמודות בטבלה?
ג. מלאו את הטבלה.
בתאי היצורים החיים מצוי חומר תורשתי הקובע במידה רבה את תכונות היצור. בתהליך הרבייה מועבר חומר תורשתי מההורים לצאצאים. ברבייה אל-זוויגית מועבר כל החומר התורשתי מהורה יחיד אל הצאצאים, והם זהים בתכונותיהם להורה וגם זהים זה לזה. ברבייה זוויגית מעורבים שני הורים וכל אחד מהם מעביר לצאצאים חלק מהחומר התורשתי. הצאצאים אינם זהים להורים בתכונותיהם ואינם זהים זה לזה.
*125*
*125*
ברבייה אל-זוויגית משתתף הורה אחד, ובמהלכה מועבר כל החומר התורשתי המצוי בתאי היצור מההורה לצאצאיו, ולכן הצאצאים זהים להורה וזהים זה לזה. על מנת להבין מה מתרחש בתהליך הרבייה האל-זוויגית, עלינו לרדת ברמות הארגון מרמת היצור השלם ועד לרמת התאים. ברבייה אל-זוויגית מתפתח הצאצא כתוצאה מריבוי של תאים שמקורם בגוף ההורה. לבסוף מתנתק הצאצא מההורה ומתקיים כיצור עצמאי. אף-על-פי שקיים מגוון של דרכי רבייה אל-זוויגית ביצורים רב-תאיים, עיקרון זה, של ריבוי תאים מרקמת ההורה, זהה בכולן.
כיצד תאים מתרבים? (תהליך המיטוזה)
כל התאים מתרבים בתהליך חלוקה הקרוי מיטוזה (ובעברית, חלוקת השוואה). בתהליך המיטוזה, התא (תא האם) מתחלק לשניים, ומתקבלים שני תאים (תאי בת).
כיצד נשמרת כמות החומר התורשתי בתאי הבת?
כמות החומר התורשתי נשמרת בתאים הודות להכפלה של החומר התורשתי בגרעין תא האם לפני המיטוזה. לאחר ההכפלה מורכב כל כרומוזום משתי יחידות זהות, ותא האם מכיל כמות כפולה של חומר תורשתי. בעת החלוקה, נפרדות היחידות זו מזו ונודדות לקטבים מנוגדים. כך נוצרות שתי קבוצות זהות של כרומוזומים המהוות את החומר התורשתי של תאי הבת לאחר החלוקה. מאחר שנעשתה הכפלה של החומר התורשתי, כל אחד מתאי הבת מכיל את אותו החומר התורשתי בדיוק (איור 2).
תאי הבת זהים מבחינת כמות החומר התורשתי שבהם ותכולתו. לדוגמה: בתא המכיל 20 כרומוזומים מתקבלים בסוף תהליך המיטוזה שני תאים חדשים, שבכל אחד מהם 20 כרומוזומים, הזהים מבחינת המידע המצוי בהם לתא המקורי וזה לזה (איור 2).
למדנו כי החומר התורשתי מכיל מידע הקובע את תכונות היצור החי. מכאן שבתהליך המיטוזה תא האם מתחלק, ומתקבלים שני תאי בת הזהים בתכונותיהם לתא האם וכן זה לזה.
(בספר תמונה)
איור 2: שלבי חלוקת התא (מיטוזה)
תא אם - שכפול החומר התורשתי (כל כרומוזום מוכפל), נדידת הכרומוזומים למרכז התא, נדידת הכרומוזומים לקטבים, שני תאי בת זהים לתא האם.
לתרגול נוסף של תהליך המיטוזה צפו בסרטון אנימציה של מיטוזה ובסרטון מיטוזה בתא מצמח הלילך באתר המלווה את הספר.
אילו שלבים בתהליך המיוזה המתוארים באיור 2 אתם מזהים בסרטונים?
*126*
חשוב לציין שתהליך המיטוזה מתקיים בכל היצורים הרב-תאיים כחלק מתהליך טבעי של התחדשות תאים ושל גדילה, ולאו דווקא בהקשר של רבייה.
(בספר תמונה)
שאלה
על סמך הידוע לכם על תהליך המיטוזה, האם תוכלו להסביר כיצד צאצאים שמקורם ברבייה אל-זוויגית זהים בתכונותיהם להורה?
(בספר תמונה)
מידע והרחבה
מתי רואים כרומוזומים?
לרוב אי אפשר להבחין בכרומוזומים בתא, אף-על-פי שהם תמיד שם. רק כאשר מולקולת ה-DNA מתקפלת ונדחסת במהלך חלוקת התא, אפשר להבחין במבנה ברור של כרומוזומים. בשלב זה נעלמת גם מעטפת הגרעין, והוא "נעלם". ברוב המקרים מצויות מולקולות ה-DNA בתא במצב "משוחרר", או לא דחוס, ובמצב זה אי אפשר להבחין בכרומוזומים עצמם בתוך גרעין התא.
(בספר 4 תמונות)
שאלה: התבוננו בתמונת הרקמה שלפניכם. בחלק מהתאים ברקמה מופיע גרעין, ובחלקם לא מופיע גרעין ונראים כרומוזומים בתא. האם בתאים בעלי הגרעין יש כרומוזומים? הסבירו.
ברבייה אל-זוויגית מתפתחים צאצאים שמקורם בתאים מרקמת ההורה שהתרבו בתהליך מיטוזה. מיטוזה היא תהליך חלוקה של תא (תא אם) לשני תאים (תאי בת), שבמהלכו חלה הכפלה של החומר התורשתי בתא האם, ומתרחשת חלוקה שווה של חומר זה בין שני תאי הבת החדשים. בסוף תהליך החלוקה מתקבלים שני תאים הזהים לתא האם והזהים זה לזה. לכן צאצאים שמקורם ברבייה אל-זוויגית זהים בתכונותיהם להורה, וגם זה לזה.
*127*
*127*
ברבייה זוויגית משתתפים שני הורים, בדרך כלל זכר ונקבה, ובמהלכה מועבר חלק מהחומר התורשתי מההורים לצאצאים.
(בספר 4 תמונות)
משימה
(בספר איור)
בתמונות: סוסה וסייח, זרע נובט של עץ קוקוס (עם עצי קוקוס ברקע), ברווזה ואפרוחים, פילה ופילון
התבוננו בתמונות וחישבו:
1. האם קיים דמיון בין ההורים לצאצאים? במה מתבטא הדמיון?
2. האם קיים שוני בין ההורים לצאצאים? במה מתבטא השוני?
מה מאפיין את כל היצורים המתרבים ברבייה זוויגית?
על מנת להבין מה מתרחש בתהליך הרבייה הזוויגית עלינו לרדת ברמות הארגון מרמת היצור השלם ועד לרמת התאים. בגופם של היצורים המתרבים ברבייה זוויגית נוצרים תאים מיוחדים המעורבים בתהליך הרבייה, הקרויים תאי רבייה. בתאי הרבייה מצוי חומר תורשתי של היצור החי.
תאי רבייה (תאי זוויג) - תאים הנוצרים באיברי הרבייה של היצורים החיים. אצל הזכרים מיוצרים תאי רבייה זכריים הקרויים תאי זרע, ואצל הנקבות מיוצרים תאי רבייה נקביים הקרויים תאי ביצה.
*128*
כיצד נוצרים תאי הרבייה? (תהליך המיוזה)
כמו שלמדנו, בגרעין התא מצוי החומר התורשתי המאורגן במבנים הקרויים כרומוזומים. הכרומוזומים מאורגנים בתא בזוגות, כך שלכל יצור יש שני עותקים מכל כרומוזום בתא (גם ביצורים המתרבים ברבייה אל-זוויגית יש בגרעין התא 2 זוגות כרומוזומים) (גם ביצורים המתרבים ברבייה אל-זוויגית יש בגרעין התא שני עותקים מכל כרומוזום). כך למשל, לאדם 46 כרומוזומים בתאי הגוף, שהם 23 זוגות של כרומוזומים. כל 23 כרומוזומים הם סדרה של כרומוזומים שהגיעה מההורים. סדרה אחת, מקורה באם, וסדרה שנייה - באב (איור 3). תאי הרבייה נוצרים באיברי מערכת הרבייה בתהליך חלוקה הקרוי מיוזה (בעברית, חלוקת הפחתה). בתהליך זה נוצרים תאי רבייה המכילים סדרה אחת של כרומוזומים, שהם מחצית מכמות החומר התורשתי הקיימת בתאי היצור. (למידע נוסף ראו "מידע והרחבה" בעמוד הבא).
(בספר איור)
איור 3: מפת כרומוזומים של אדם
מיוזה - תהליך חלוקה שבמהלכו נוצרים תאי רבייה המכילים מחצית מכמות החומר התורשתי המצויה בתאי הגוף של היצור.
בתהליך הרבייה הזוויגית מתרחש מפגש בין תאי הרבייה (תאי רבייה מועברים לקראת המפגש באופן שעליו נדון בהמשך). לאחר העברת תאי הרבייה מתלכד תא רבייה זכרי עם תא רבייה נקבי, בתהליך הקרוי הפריה, והחומר התורשתי המצוי בתא הרבייה הזכרי מתלכד עם החומר התורשתי המצוי בתא הרבייה הנקבי. התא המופרה מהווה את תחילת ההתפתחות של צאצא חדש. אם כן, אפשר לומר שכל היצורים שמקורם ברבייה זוויגית הם תוצר של הפריה.
הפריה - תהליך שבו מתלכדים תא הרבייה הזכרי ותא הרבייה הנקבי, ונוצר תא מופרה. התא המופרה מהווה את תחילת ההתפתחות של צאצא חדש.
בתאי היצורים יותר משני כרומוזומים, והמידע בכל אחד מזוגות הכרומוזומים המצויים בתאים אלה הוא מעט שונה. לכן יש מיליוני אפשרויות לחלוקת החומר התורשתי בין תאי הרבייה. נוסף על כך, במהלך המיוזה מתרחשים תהליכים נוספים המגדילים אף יותר את האפשרויות לחלוקת המידע התורשתי שבין תאי הרבייה. בשל כך הסיכוי שתאי רבייה באותו יצור יכילו את אותו החומר התורשתי בדיוק היא אפסית. למעשה כל אחד מתאי הרבייה מכיל חומר תורשתי בעל מידע קצת שונה. כאשר תאי הרבייה מתלכדים בהפריה, מתלכדים גם גרעיני התאים, והחומר התורשתי שהיה בהם מהווה את החומר התורשתי של הצאצא החדש. מכיוון שמחצית מהחומר התורשתי הגיעה מהאב ומחצית הגיעה מהאם, מתקבל בצאצא צירוף חדש של תכונות הייחודית לו, אך מספר הכרומוזומים בגופו שווה למספר הכרומוזומים המצוי בתאי הוריו (ראו איור 4 בעמוד הבא).
*129*
(בספר איור)
שלבי המיוזה
- בשלב הראשון של המיוזה החומר התורשתי בתא מוכפל, וכל כרומוזום מורכב משתי יחידות זהות. בשלב זה קטעי DNA של זוגות כרומוזומים מחליפים קטעי מידע ובעקבות כן נוצרים כרומוזומים המכילים שילוב חדש של מידע.
- חלוקה ראשונה: התא מתחלק בפעם הראשונה, וזוגות הכרומוזומים נפרדים, אך הכרומוזומים המוכפלים נותרים צמודים זה לזה.
- חלוקה שנייה: התאים מתחלקים פעם נוספת. הפעם הכרומוזומים הצמודים נפרדים ומתקבלים ארבעה תאים המכילים כרומוזום אחד מכל סוג, ומכילים מחצית מכמות החומר התורשתי שהייתה בתא המקורי. שימו לב כי אף לא אחד מהתאים מכיל בדיוק את אותו החומר התורשתי.
שחלוף
כזכור לכם, למדנו כי זוגות הכרומוזומים המצויים בגרעין התא הם שתי סדרות של כרומוזומים שאחת הגיעה מהאם והשנייה מהאב. בתהליך המיוזה, לאחר הכפלת החומר התורשתי בתא מתרחש תהליך הקרוי שחלוף. בתהליך זה מקטעים של מולקולות DNA בזוגות הכרומוזומים מתחלפים ביניהם, והמידע על הכרומוזומים "מתערבב" (כלומר אצל כל הורה יש ערבוב של החומר הגנטי שלו עצמו בתאי הרבייה). השחלוף יכול להתרחש בכמה אזורים על פני אותו כרומוזום, ויכול להתרחש בכל פעם במקום אחר. מכיוון שמגוון האפשרויות לכך הוא בלתי מוגבל, הסיכוי שייווצרו תאי רבייה המכילים חומר תורשתי זהה היא אפסית.
שאלת אתגר: מהו היתרון שיש לתהליך המיוזה ברבייה זוויגית?
(בספר 5 תמונות)
איור 4: שלבי יצירת תאי הרבייה (מיוזה)
- תא אם - שכפול החומר התורשתי (כל כרומוזום מוכפל)
- החלפת מקטעי DNA בין זוג כרומוזומים
- חלוקה ראשונה: נדידת הכרומוזומים המוכפלים לקטבים
- חלוקה שנייה: נדידת הכרומוזומים לקטבים (הכרומוזומים הצמודים נפרדים)
- תאי רבייה
*130*
(בספר 5 תמונות)
משימה
1. בטבלה שלפניכם חסרים נתונים; העתיקו אותה למחברת, והשלימו את הנתונים החסרים.
(בספר 5 תמונות)
יצור, מספר הכרומוזומים בתאי הגוף, מספר זוגות הכרומוזומים בתאי הגוף, מספר הכרומוזומים בתאי הרבייה
אדם, 46, 23, --
שימפנזה, --, 24, --
ארנבון, 44, --, 22
פיל, --, 28, --
יונה, 80, --, --
דבורת הדבש, --, 16, --
מלפפון, --, 7, 7
שעועית, 22, --, --
עגבנייה, --, 12, --
דג קרפיון, 104, --, --
2. תנו כותרת לטבלה.
3. מה משותף לכל היצורים המופיעים בטבלה?
4. על פי הטבלה, במה שונים תאי הרבייה משאר התאים בגוף היצורים?
5. על פי הנתונים שבטבלה, האם אפשר להסיק שקיים קשר בין מסת הגוף של היצור לבין מספר הכרומוזומים בתאי הגוף שלו? נמקו את תשובתכם.
ביצורים המתרבים ברבייה זוויגית נוצרים תאי רבייה המכילים מחצית מכמות החומר התורשתי הקיימת בתאי הגוף בתהליך הקרוי מיוזה. בעת ההפריה התאים מתלכדים, והחומר התורשתי שהיה בכל אחד מהם מתלכד אף הוא, ומהווה את החומר התורשתי של הצאצא החדש. צירוף התכונות שמתקבל בכל צאצא הנוצר ברבייה זוויגית הוא ייחודי לו, ולכן יצורים שמקודם ברבייה זוויגית דומים להורים אך אינם זהים בתכונותיהם להורים, וגם אינם זהים זה לזה.
התפתחות עוברית ביצורים רב-תאיים
בתהליך ההתפתחות העוברית מתרחשים תהליכים רבים שבמהלכם הופך התא המופרה מתא בודד לעובר ולבסוף ליצור שלם.
התפתחות העובר של כל יצור חי מתחילה בהפריה. התא המופרה הוא התא שממנו יתפתח העובר. עם ההפריה מתחילה חלוקה של התא בתהליך מיטוזה. בדרך זו מתווספים עוד ועוד תאים לעובר המתפתח. בשלב ראשון התא המופרה מתחלק לשני תאים, ושני התאים מתחלקים לארבעה תאים וכך הלאה.
*131*
החלוקות נמשכות עד שמתקבל גוש של תאים המכיל כמה עשרות תאים הזהים זה לזה. גוש תאים זה עתיד להפוך לעובר, ולבסוף ליצור שלם המורכב מתאים, רקמות ואיברים מסוגים שונים. כיצד מתפתח יצור בעל מגוון תאים ורקמות מגוש של תאים הזהים זה לזה? במהלך ההתפתחות העוברית עוברים התאים תהליך הקרוי התמיינות, והופכים להיות "תאים מתמחים", בעלי מבנה ותפקוד מסוימים.
התמיינות - תהליך שבו תאים הופכים להיות תאים בעלי מבנה ותפקוד מוגדרים ("תאים מתמחים")
(בספר איור - היעזר במורה)
דוגמה לסוגי תאים בגוף האדם:
1. תאי עצם
2. תאי אפיתל לחי
3. תאי עצב
4. תא דם לבן
5. תאי דם אדומים
במהלך ההתמיינות, התאים שהיו בגוש התאים שהתקבל לאחר ההפריה הופכים לסוגי התאים השונים הקיימים ביצור החי, ומתאים אלה מתפתחות הרקמות השונות והאיברים השונים ביצור החי. עם התקדמות ההתפתחות העוברית, התאים גדלים, קולטים חומרים ומייצרים חומרים, ומפיקים אנרגיה מחומרים אלה. העובר גדל ומתפתח על-ידי הוספת עוד ועוד תאים לגופו בחלוקת תאים (בתהליך המיטוזה), האיברים מקבלים צורה, והעובר מקבל בהדרגה את צורתו הסופית.
(בספר תרשים)
איור 5: שלבי הרבייה הזוויגית
- תהליך יצירת תאי רבייה בנקבה (מיוזה) - תא ביצה
תהליך יצירת תאי רבייה בזכר (מיוזה) - תא זרע
- הפריה - תא ביצה מופרה
- התפתחות עוברית - ריבוי תאים (מיטוזה), התמיינות וגדילה
*132*
(בספר תרשים)
מידע והרחבה
כיצד ייתכן שהתאים ביצור חי הם בעלי אותו חומר תורשתי אך בעלי מבנה ותפקוד שונים לחלוטין?
למדנו כי כל התאים בגוף היצור החי (למעט תאי רבייה) מכילים את אותן תכולה וכמות של חומר תורשתי. אף- על-פי-כן, תאים שונים באותו היצור נראים שונה זה מזה ומתפקדים באופן שונה. כך למשל, תא שריר הוא בעל מבנה ותפקוד שונים מתא עצב או מתא דם לבן. עם זאת, אם נבחן את החומר התורשתי המצוי בתאים אלה באותו היצור, נגלה כי הוא זהה לחלוסין במלם. כיצד ייתכן? בתהליך ההתמיינות מתרחשים תהליכים מורכבים מאוד שבמהלכם רק חלק מהמידע שבחומר התורשתי בא לידי ביטוי, וחלקים אחרים של המידע - לא. כלומר, ההבדל בין סבנה התאים השונים ותפקודם תלוי במידע בחומר התורשתי אשר בא לידי ביטוי באותו התא.
התנאים להתפתחות תקינה של עובר
התפתחות תקינה של עובר מחייבת שמירה על תנאים מסוימים ואספקה סדירה של חומרים אל העובר המתפתח. צורכי העובר זהים בכל העוברים של היצורים החיים, ללא קשר לדרך ההפריה או למקום ההתפתחות של העובר:
1. טמפרטורה מיטבית.
2. סביבה לחה.
3. הגנה (מפני טורפים, תנאי אקלים קיצוניים).
4. אספקה סדירה של חומרי מזון, מים וחמצן.
אפשר להבחין בשלושה תהליכים עיקריים המאפיינים את ההתפתחות העוברית ביצורים חיים:
1. ריבוי של התאים על-ידי חלוקה בתהליך מיטתה.
2. התמיינות של התאים למגוון התאים הקיימים בגוף היצור.
3. גדילה של התאים על-ידי קליטת חומרים, ייצור חומרים והפקת אנרגיה מחומרים אלה.
תהליך הרבייה הזוויגית דומה בבסיסו בכל היצורים החיים, וכולל שלבים קבועים:
(בספר תרשים)
- יצירת תאי הרבייה (מיוזה)
- העברת תאי רבייה
- הפריה
- התפתחות עוברית:
חלוקת תאים (מיטוזה)
התמיינות, המשך חלוקה וגדילה
התפתחות הדרגתית של רקמות ואיברים
שלבים אלה מתקיימים בתהליך הרבייה הזוויגית של כל היצורים החיים, ועליהם נרחיב בפרקים הבאים.
*133*
*133*
מעניין לראות כי כמעט כל היצורים מתרבים ברבייה זוויגית. מעבר לכך, יצורים המתרבים ברבייה אל-זוויגית כמעט תמיד מסוגלים להתרבות גם ברבייה זוויגית.
(בספר תרשים)
פעילות
קראו את הקטע הקצר שלפניכם וענו על השאלות.
להתרבות בשתי דרכים
דפנייה היא סרטן זעיר החי בשלוליות. לדפניות הנקבות יש על הגב חלל דגירה ובו מתפתחות ביצים, שמהן בוקעים צאצאים. כל זמן שהתנאים בשלולית נוחים, הדפניות מתרבות ברבייה אל-זוויגית, ובחלל הדגירה מתפתחות ביצים לא מופרות. סוג זה של רבייה קרוי רביית בתולין. הדפניות המתפתחות מביצים שאינן מופרות הן נקבות, וגם אצלן מתפתחות ביצים לא מופרות, וכך הדפניות מתרבות במהירות רבה וללא צורך בזכרים. כאשר מתרחשים שינויים בתנאי הסביבה, והשלולית מתחילה להתייבש, מתפתחים מרביית הבתולין גם זכרים, והדפניות מתרבות ברבייה זוויגית. הביצים המופחת שנוצרו כתוצאה מהרבייה הזוויגית קרויות "ביצי קיימא" והן עמידות ומסוגלות לשרוד בתנאי החום והיובש עד לעונה הבאה. כאשר שוב תתמלא השלולית במים, יבקעו הצאצאים מהביצים והתהליך יתחיל מהתחלה.
(בספר תרשים)
דפנייה מבעד לבינוקולר
שאלות
1. מה היתרון ברביית בתולין כל זמן שהתנאים בשלולית נוחים?
2. מה היתרון במעבר לרבייה זוויגית כאשר השלולית מתייבשת?
3. באיזו רבייה, זוויגית או אל-זוויגית, משקיעה הדפנייה פחות משאבים ואנרגיה?
4. איזו רבייה, זוויגית או אל-זוויגית, מהירה יותר מבחינת כמות הצאצאים המתקבלת בפרק זמן?
יש יצורים המתרבים ברבייה אל-זוויגית, יש המתרבים ברבייה זוויגית, ויש אלה המתרבים בשתי הדרכים. הקטע שקראתם על הדפנייה ממחיש כי לכל אחת מדרכי הרבייה יתרונות וחסרונות בתנאי סביבה שונים.
יתרונות וחסרונות של רבייה אל-זוויגית ושל רבייה זוויגית
כמו שלמדנו, ברבייה אל-זוויגית הצאצא מתפתח בעקבות חלוקה של תאים שמקורם בגוף ההורה, בתהליך הקרוי מיטוזה. במיטוזה נוצרים שני תאי בת הזהים בתכונותיהם לתא האם שממנו התחלקו. לכן צאצאים שמקורם ברבייה אל-זוויגית זהים להורה וזהים זה לזה. במינים המתרבים באופן זה, כל הפרטים זהים זה לזה בתכונותיהם, כלומר ברבייה אל-זוויגית לא נוצרת שונות (שונות - הבדלים בחומר התורשתי ובתכונותיהם של פרטים בני אותו מין באוכלוסייה.) בין הפרטים באוכלוסייה.
*134*
ברבייה זוויגית הצאצא מתפתח בעקבות הפריה של תאי רבייה המכילים מחצית מהחומר התורשתי של כל הורה. בצאצאים שנוצרו ברבייה זוויגית קיים צירוף ייחודי של תכונות, ולכן הם אינם זהים להורים בתכונותיהם וגם אינם זהים זה לזה. כלומר ברבייה זוויגית נוצרת שונות בין הפרטים באוכלוסייה.
בתנאי סביבה יציבים, יש יתרון ליצור המתרבה ברבייה אל-זוויגית, מאחר שהוא מותאם לסביבתו, וכל צאצאיו יהיו זהים לו ומותאמים גם הם לסביבה. נוסף על כך, רבייה מסוג זה מצריכה פחות "בזבוז" של משאבים כמו חומרים ואנרגיה, והיא מהירה יחסית. אולם בתנאי סביבה משתנים, לרבייה האל-זוויגית יש חיסרון, הטמון בכך שכל הפרטים זהים: אם הם אינם מסוגלים לשרוד בתנאי הסביבה המשתנים, כל האוכלוסייה תיכחד. לעומת זאת, רבייה זוויגית אמנם מצריכה השקעה של משאבים (זמן, חומרים ואנרגיה), אך מאחר שנוצרת שונות בין הפרטים באוכלוסייה יש סיכוי שבתנאי סביבה משתנים חלק מהצאצאים ישרדו, והדבר מעלה את סיכויי ההישרדות של המין. מכאן שבתנאי סביבה משתנים יש יתרון לרבייה זוויגית.
(בספר תרשים)
דיון
בעולמנו לא קיימות סביבות שבהן התנאים נשארים תמיד ללא שינוי לאורך זמן. האם עובדה זו עולה בקנה אחד עם כך שכמעט כל היצורים בעולם מתרבים ברבייה זוויגית? נמקו את תשובתכם.
(בספר תרשים)
משימה
העתיקו את הקטע שלפניכם למחברת והשלימו בו את המילים החסרות.
ישנם יצורים המתרבים ברבייה אל-זוויגית. במצב זה -- שונות בין הפרטים באוכלוסייה. ביצורים אלה קצב הרבייה -- יחסית ויש -- יחסית של חומרים ואנרגיה. במצב זה סיכויי ההישרדות גבוהים יותר בסביבה -- לעומת זאת ישנם יצורים המתרבים ב -- במצב זה -- שונות בין הפרטים באוכלוסייה. ביצורים אלה קצב הרבייה -- ויש -- של חומרים ואנרגיה. במצב זה סיכויי ההישרדות בסביבה -- גבוהים יותר.
מחסן מילים: משתנה, נוצרת, איטי, שאינה משתנה, רבייה זוויגית, לא נוצרת, מהיר, השקעה רבה, השקעה מעטה.
לרבייה אל-זוויגית ולרבייה זוויגית יתרונות וחסרונות בהתאם לתנאי הסביבה. הרבייה האל-זוויגית היא מהירה, ודורשת מעט משאבים ואנרגיה, אך יש לה חיסרון בתנאי סביבה משתנים, מכיוון שלא נוצרת שונות בין הפרטים באוכלוסייה. לעומתה הרבייה הזוויגית איטית יותר ודורשת השקעה של יותר משאבים, אך יש לה יתרון בתנאי סביבה משתנים מכיוון שנוצרת שונות בין הפרטים באוכלוסייה. כמעט כל היצורים בעולם מתרבים ברבייה זוויגית, כולל יצורים המסוגלים להתרבות ברבייה אל-זוויגית. עובדה זו מצביעה על יתרון לרבייה זוויגית בקיום והישרדות של מינים בעולם שבו התנאים משתנים תדיר.
*135*
*135*
- בתאים מצוי חומר תורשתי הקרוי DNA.
- בתהליך הרבייה מועבר חומר תורשתי מההורים לצאצאים.
- קיימות שתי דרכי רבייה: רבייה אל-זוויגית ורבייה זוויגית.
- ברבייה אל-זוויגית מועבר כל החומר התורשתי מההורה לצאצאים, ולכן הצאצאים זהים בתכונותיהם להורה וגם זה לזה.
- בסיס הרבייה האל-זוויגית הוא תהליך של ריבוי תאים מרקמת ההורה.
- תאים מתרבים בתהליך חלוקה הקרוי מיטוזה (חלוקת השוואה), שבמהלכו מתרחשת חלוקה של תא האם, ומתקבלים שני תאים הזהים בתכונותיהם לתא האם וזה לזה.
- ברבייה זוויגית נוצרים תאי רבייה, ובמהלכה מועבר חלק מהחומר התורשתי מההורים לצאצאים, ולכן קיים דמיון בין ההורים לצאצאים, אך הצאצאים אינם זהים להורים, ואינם זהים זה לזה.
- תהליך יצירת תאי הרבייה קרוי מיוזה (חלוקת הפחתה). במיוזה נוצרים תאים המכילים מחצית מכמות החומר התורשתי הקיימת בתאי הגוף של היצור.
- התפתחות עובר מחייבת שמירה על תנאים מסוימים ואספקה סדירה של חומרים אל העובר המתפתח.
- שלבי הרבייה הזוויגית דומים בכל היצורים החיים.
(בספר איור)
- יצירת תאי הרבייה (מיוזה)
- העברת תאי רבייה
- הפריה
- התפתחות עוברית:
חלוקת תאים (מיטוזה)
התמיינות, המשך חלוקה וגדילה
התפתחות הדרגתית של רקמות ואיברים
- ברבייה אל-זוויגית לא נוצרת שונות בין הפרטים באוכלוסייה. למינים המתרבים ברבייה אל-זוויגית יש יתרון בתנאי סביבה שאינם משתנים, אך יש להם חיסרון בתנאי סביבה משתנים.
- ברבייה זוויגית נוצרת שונות בין הפרטים באוכלוסייה. למינים המתרבים ברבייה זוויגית יש יתרון בתנאי סביבה משתנים, מאחר שיש סיכוי שלפחות חלק מהצאצאים ישרדו בתנאי הסביבה הללו.
*136*
שאלות סיכום
1. ערכו השוואה בין מאפייני הרבייה הזוויגית ובין אלה של הרבייה האל-זוויגית. העתיקו את הטבלה שלפניכם למחברת והשלימו אותה בהתאם:
(בספר איור)
מאפיינים, רבייה אל-זוויגית, רבייה זוויגית
מספר ההורים המעורבים ברבייה (1 / 2), --, --
כמות החומר התורשתי העוברת מכל הורה לצאצאים (הכול / מחצית), --, --
דמיון בין ההורים לצאצאים (זהים / דומים אך לא זהים), --, --
שונות בין הפרטים באוכלוסייה (יש / אין), --, --
פרק הזמן המושקע בתהליך באופן יחסי (ארוך / קצר), --, --
כמות החומרים והאנרגיה המושקעים בתהליך באופן יחסי (רבה / מעטה), --, --
2. הסבירו מדוע בתנאי סביבה משתנים הרבייה האל-זוויגית עלולה להוות חיסרון ליצור החי.
3. הסבירו כיצד כמות החומר התורשתי נשמרת קבועה בתאים המתחלקים במיטוזה.
4. רשמו לגבי כל היגד אם הוא נכון או לא נכון, ותקנו את ההיגדים השגויים.
א. ברבייה אל-זוויגית כל החומר התורשתי עובר מההורים לצאצאים.
ב. ברבייה זוויגית מעורב הורה אחד המעביר את כל החומר התורשתי לצאצאים.
ג. ברבייה זוויגית הצאצאים אינם זהים להורים בתכונותיהם.
ד. יצורים המתרבים ברבייה אל-זוויגית אינם יכולים להתרבות ברבייה זוויגית.
ה. רבייה אל-זוויגית היא איטית ביחס לרבייה זוויגית ודורשת השקעה רבה יותר של משאבים ואנרגיה.
ו. ברבייה אל-זוויגית נוצרת שונות בין הפרטים באוכלוסייה.
5. תא הרבייה הזכרי ותא הרבייה הנקבי מתלכדים בתהליך הקרוי -- מהתא המופרה מתפתח ה -- בתחילת ההתפתחות העוברית התא המופרה עובר -- מספר פעמים ומתקבל גוש של תאים הזהים זה לזה. בהמשך מתרחש תהליך -- שבמהלכו הופכים התאים להיות בעלי -- ו -- מוגדרים. מתאים אלה מתפתחים בהדרגה ה -- וה -- השונים שבגוף העובר.
מחסן מילים: רקמות, תפקוד, הפריה, התמיינות, תהליך חלוקה, מבנה, איברים, עובר
6. הסבירו כיצד יצורים רב-תאיים המתפתחים מתא מופרה גדלים ליצורים בעלי מגוון של תאים, רקמות ומערכות.
7. ברבייה מעבירים ההורים לצאצאיהם:
א. תכונות.
ב. חומר תורשתי.
ג. ידע.
ד. כל התשובות נכונות.
*137*
8. התמיינות היא:
א. חלוקה של תא אם לשני תאי בת.
ב. תהליך יצירת תאי הרבייה במערכות הרבייה הזכרית והנקבית.
ג. תהליך שבו תאים הופכים לתאים "מתמחים" בעלי מבנה ותפקוד מסוימים.
ד. תהליך ברבייה אל-זוויגית שבמהלכו תאים מרקמת ההורה מתרבים. עד ליצירת יצור עצמאי.
9. מה נכון לגבי רבייה אל-זוויגית?
א. נוצרת בה שונות בין הפרטים באוכלוסייה.
ב. היא מהירה ביחס לרבייה זוויגית.
ג. מעורבים בה שני הורים.
ד. במהלכה מעבירים ההורים מחצית מכמות החומר התורשתי לצאצאים.
10. הטבע בכלל, וגופם של יצורים רב-תאיים בפרט, יכול להיות מיוצג ברמות ארגון שונות. לפניכם רשימה של מרכיבים. העתיקו את המרכיבים ואת רמות הארגון למחברתכם, ומתחו קו בין המרכיב ובין רמתו ברמות הארגון (ראו דוגמה). ייתכנו כמה מרכיבים המשתייכים לאותה רמת ארגון.
מרכיבים: מערכת הרבייה, גרעין התא, שריר, לב, מוח, אדם, מיטוכונדריה, מערכת ההובלה, ד.נ.א, תא דם אדום
רמות ארגון: יצור חי, מערכת, איבר, רקמה, תא, אברון, מולקולה
(דוגמא - המרכיב "מערכת הובלה" הינו ברמת ארגון "מערכת").
(בספר איור)
11. במהלך ההתפתחות העוברית, התא המופרה עובר חלוקות רבות בתהליך מיטוזה, וכל הוספת התאים לגוף היצור החי מתבצעת באופן זה. על סמך הידוע לכם על תהליך המיטוזה, הסבירו כיצד כל תאי הגוף של יצור כלשהו מכילים בדיוק את אותו החומר התורשתי.
*138*
12.מתחו קו בין המושגים המופיעים בצד ימין לבין המשפטים המתאימים להם בצד שמאל. שימו לב, לכל מושג יש כמה משפטים המתאימים לו.
(בספר איור)
מושגים: מיטוזה, מיוזה.
משפטים:
-בסוף התהליך מתקבלים שני תאים הזהים זה לזה.
-תהליך המתרחש ביצורים רב-תאיים כחלק מתהליך התחדשות וגדילה.
-בסוף התהליך מתקבלים ארבעה תאים שאינם זהים זה לזה.
-בסוף התהליך מתקבלים תאים המכילים את מלוא כמות החומר התורשתי.
-בסוף התהליך מתקבלים תאי רבייה המכילים מחצית מכמות החומר התורשתי.
-מתרחש ביצורים המתרבים ברבייה זוויגית.
-מתרחש ביצורים המתרבים ברבייה אל-זוויגית.
13.לפניכם תשבץ. אם תפתרו נכון את כל ההגדרות, תקבלו משפט במסגרת האדומה.
(בספר תשבץ - היעזר במורה)
(בספר איור)
1. תהליך שבו מתלכדים תאי הרבייה הזכרי והנקבי (חמש אותיות, השלישית מודגשת)
2. תא הרבייה הנקבי (שש אותיות, השלישית מודגשת)
3. תהליך יצירת תאי הרבייה (בלועזית) (חמש אותיות, השניה מודגשת)
4. רבייה שבה מעורב הורה אחד ובה מועבר כל החומר התורשתי מההורה לצאצאים (שתי מילים: מילה ראשונה 7 אותיות, מילה שנייה 7 אותיות, האות השלישית במילה הראשונה מודגשת)
5. תהליך חלוקה של תא אם לשני תאי בת זהים (בלועזית) (שמונה אותיות, האחרונה מודגשת)
6. מתפתח וגדל לאחר ההפריה (ארבע אותיות, השלישית מודגשת)
7. תא הרבייה הזכרי (חמש אותיות, החמישית מודגשת)
8. מבנה מאורגן ודחוס של מולקולת DNA (שמונה אותיות, השלישית מודגשת)
9. מהווה את החומר התורשתי של היצור (עשר אותיות, השלישית מודגשת)
10. תהליך שבו הופכים התאים להיות בעלי מבנה ותפקוד מוגדרים (שמונה אותיות, השלישית מודגשת)
11. רבייה שבה מעורבים שני הורים, ובה מועברת מחצית כמות החומר התורשתי מכל הורה לצאצאים (12 אותיות, החמישית מודגשת)
12. השלב הראשון בהתפתחות העוברית לאחר ההפריה (תשובה לדוגמה - תהליכחלוקה - האות ח מודגשת)
13. תאים הנוצרים בתהליך המיוזה (שמונה אותיות, השלישית מודגשת)
*139*
*139*
*140*
*140*
עד כה למדנו כי יש שתי דרכי רבייה: זוויגית ואל-זוויגית, וכי לכל אחת מדרכי הרבייה יתרונות וחסרונות בתנאי סביבה שונים. בפרק זה נתמקד בדרכי הרבייה האל-זוויגית ביצורים רב-תאיים, ונכיר מגוון של יצורים המתרבים בה. עם יצורים המתרבים ברבייה אל-זוויגית נמנים בעיקר צמחים. עם זאת, קיים מספר מצומצם של בעלי חיים רב-תאיים, שאינם צמחים, המתרבים ברבייה אל-זוויגית, רובם יצורים פשוטים וקטנים יחסית, ובהם חרקים מסוימים, יצורים ימיים זעירים ואלמוגים.
רבייה אל-זוויגית בצמחים
מרבית הצמחים מסוגלים להתרבות ברבייה אל-זוויגית, בדרכים מגוונות. בפעילות הבאה נלמד על חלק מדרכי הרבייה האל-זוויגית בצמחים. כמו שלמדנו, ברוב הסוגים של רבייה אל-זוויגית הצאצא מתפתח מתאים בגוף ההורה המתרבים בתהליך מיטוזה. הצאצא גדל ומתפתח בהדרגה עד שלבסוף הוא ניתק מגוף ההורה ומתקיים באופן עצמאי. צאצאים שמקורם ברבייה אל-זוויגית זהים בתכונותיהם להורה, וזהים בתכונותיהם זה לזה (גם ביצורים בעלי חומר תורשתי זהה ישנם הבדלים מסוימים בתכונות.).
(בספר איור)
פעילות ברשת
שלב א' - היכרות עם דרכי רבייה אל-זוויגית בצמחים (עבודה פרטנית / בזוגות)
בספר תמונות של צמחים שונים
(בספר איור)
בפעילות זו תקבלו מהמורה כרטיסיה ובה שם של צמח המתרבה ברבייה אל-זוויגית (צמחים אלה וגם צמחים אחרים המתרבים ברבייה אל-זוויגית מתרבים ברוב המקרים גם ברבייה זוויגית, שנדון בה בפרק 10 בספר זה.) (כרטיסיות לפעילות היכרות עם דרכי רבייה אל-זוויגית בצמחים מצויות באתר המלווה את הספר). הינכם מתבקשים לענות על השאלות בכרטיסיות על- ידי חיפוש המידע באינטרנט או במקורות מידע אחרים.
פעילות הקנייה של מיומנות הערכת אתרי אינטרנט מצויה באתר המלווה את הספר.
*141*
שלב ב'- עבודה ב"קבוצות מומחים" (לפי דרך הרבייה של הצמח)
הציגו לחבריכם בקבוצה את הנתונים שאספתם בחלק הראשון של הפעילות:
א. אספו נתונים מכל חברי הקבוצה וגבשו הסבר משותף של דרך הרבייה של הצמח.
ב. ערכו רשימה של צמחים נוספים המתרבים באותה דרך בהתאם לנתונים שנאספו מכל חברי הקבוצה.
שלב ג'- עבודה ב"קבוצות מעורבבות" (ג'יקסו)
התחלקו לקבוצות חדשות בהתאם להוראות המורה. עליכם ללמד את שאר חברי הקבוצה על דרך הרבייה האל- זוויגית שהנכם מכירים (שימו לב כי בקבוצה שלכם כל תלמיד מכיר דרך רבייה אל-זוויגית מסוג אחר). העתיקו את הטבלה שלפניכם למחברת וסכמו בה את דרכי הרבייה האל-זוויגית.
(בספר איור)
הצמח, דרך הרבייה האל-זוויגית, תיאור קצר של דרך הרבייה, החלק בצמח שממנו הצאצא מתפתח, צמחים נוספים המתרבים בדרך זו
--, --, --, --, --
--, --, --, --, --
--, --, --, --, --
--, --, --, --, --
בפעילות הקודמת נחשפתם למגוון של דרכי רבייה אל-זוויגית בצמחים.
שלוחות: צמיחה של גבעולים מעל הקרקע, המשתרשים באדמה, ומתוכם צומח צמח חדש, זהה לצמח המקורי. לעיתים הגבעולים מתארכים מתחת לקרקע (ואז הם קרויים קנה שורש).
בצלים: בצמחים בעלי בצל (איבר אגירה למזון ומים) נוצרים מסביב לבצל הראשי בצלים נוספים, שאפשר להפריד ביניהם ולקבל מכל אחד מהם צמח עצמאי, זהה לצמח המקורי.
פקעות: בצמחים בעלי פקעת (איבר אגירה למזון) נוצרים מסביב לפקעת פקעות נוספות שאפשר להפריד ביניהן ולקבל מכל אחת מהן צמח עצמאי, זהה לצמח המקורי.
חוטרים ונצרים: חוטרים הם ענפים המתפתחים מבסיס הגזע. עם הזמן מתפתחת אצלם מערכת שורשים. נצרים מתפתחים מבסיס הגזע או הגבעול (מתחת לקרקע). אפשר להפריד את החוטר או הנצר מהעץ המקורי ולקבל עץ חדש, הזהה לצמח האם.
*142*
רבייה אל-זוויגית בבעלי-חיים רב-תאיים
כאמור, מספר מצומצם של מיני בעלי חיים מבצעים רבייה אל-זוויגית. על דוגמאות לבעלי-חיים כאלה תוכלו ללמוד מהפעילות שלפניכם.
(בספר איור)
מיומנויות למידה במדע
קריאת מאמרים: מאמר מחקר ומאמר פופולרי
לפניכם שני מאמרים העוסקים ברבייה אל-זוויגית בבעלי חיים רב-תאיים. הראשון הוא מאמר מחקר העומק ברבייה אל-זוויגית בבעל חיים הקרוי הידרה. המאמר מבוסס על ממצאים ממחקר שהתפרסם בכתב העת המדעי Science. המאמר השני, מאמר פופולרי מבוסס על כתבה מכתב העת הפופלרי Scientific American ובו מתוארת רביית בתולין בבעל חיים הקרוי כוח.
חלק א' - מאמר מחקר
שיעור ההנצה בהידרה מסוג Hydra vulgaris בסביבה נקייה מחיידקים ובסביבה עם חיידקים
עובד מתוך: 1982 ,Rahat & Dimentman
תקציר
הידרה היא בעל חיים זעיר המתרבה ברבייה אל-זוויגית על-ידי הנצה (ההידרה מתרבה גם ברבייה זוויגית בתנאים מסוימים.). בניסוי נבדק הקשר בין הימצאות חיידקים בסביבת ההידרה לבין שיעור ההנצה. לצורך כך בוצע ניסוי בשני שלבים. בשלב ראשון חולקו ההידרות לשתי קבוצות. בקבוצה אחת קיבלו ההידרות טיפול וגודלו בסביבה נקייה מחיידקים; ובקבוצה השנייה לא ניתן כל טיפול. במחקר נמצא כי הקבוצה הנקייה מחיידקים לא מבצעת הנצה, בעוד הקבוצה שבה גודלו ההידרות בסביבה עם חיידקים כן מבצעת הנצה. בשלב השני של הניסוי ההידרות בקבוצה הנקייה מחיידקים קיבלו מזון המכיל חיידקים. נמצא כי בתנאים אלה, לאחר ימים אחדים, ההידרות בקבוצה מבצעות הנצה. החוקרים משערים שחומר המצוי במזון המכיל חיידקים, או בחיידקים עצמם, הוא חיוני לצורך ביצוע הנצה בהידרות מסוג זה.
(בספר איור)
מבוא
הידרה היא בעל חיים זעיר, שגודלו מילימטרים בודדים. ההידרה חיה במים מתוקים, ניזונה מיצורים זעירים החיים בקרבתה, ובעלת מבנה גוף פשוט יחסית: צינור חלול שחלקו הפנימי משמש לעיכול, ובקצהו העליון מצוי פתח המשמש "פה", ומסביבו זרועות ציד המצוידות בתאי צריבה (בדומה למדוזה). קצהו התחתון של הצינור צמוד לבסיס (כגון אבן או צמחי מים שונים).
ההידרה מתרבה ברבייה אל-זוויגית על-ידי הנצה. בתהליך ההנצה מתחילה בשלב הראשון התרבות של תאים בגוף ההידרה ומופיעה בליטה. הבליטה הולכת ומתפתחת, והופכת להידרה המתנתקת מגוף האם וגדלה באופן עצמאי, כמתואר באיור שבעמוד הבא.
*143*
(בספר תרשים)
איור 1: שלבים בהנצה של הידרה
בניסוי נבדק הקשר בין הימצאות חיידקים בסביבת המחייה ובמזון של ההידרה לבין שיעור ההנצה בהידרות מסוג H. vulgaris. במחקר דומה שנערך על הידרה מסוג אחר (H.viridis) נמצא שאין הבדל בשיעור ההנצה עם חיידקים ובלעדיהם.
1. לפניכם משפטים המתארים תהליך הנצה בהידרה. סדרו את המשפטים לפי הסדר, כך שיתאימו לשלבי ההנצה כפי שהם מתוארים בטקסט ובאיור:
- ההידרה מתנתקת מגוף האם
- התפתחות וגדילה של הבליטה בגוף האם
- ההידרה הבת גדלה באופן עצמאי
- התרבות של תאים והופעת בליטה בגוף האם
שיטות המחקר
בשלב א' (ימים 1-10) חילקו החוקרים את ההידרות לשתי קבוצות. קבוצה אחת של הידרות עברה תהליך שבמהלכו נוקו ההידרות מחיידקים, וגודלו בסביבה נקייה מחיידקים. כמו-כן קיבלו ההידרות בקבוצה זו מזון נקי מחיידקים. הקבוצה השנייה לא עברה כל תהליך, גודלה בסביבה המכילה חיידקים, וקיבלה מזון המכיל חיידקים. מספר ההידרות בכל קבוצה נספר במהלך הימים שלאחר הניסוי.
בשלב ב' (ימים 11-20) שינו החוקרים את תנאי הגידול של ההידרות בקבוצה הראשונה. קבוצה זו, שעד לשלב זה של הניסוי הייתה נקייה מחיידקים, קיבלה החל מהיום ה-11 לניסוי מזון המכיל חיידקים. מספר ההידרות בקבוצה הראשונה נספר במהלך הימים שלאחר השינוי בתזונה. בשלב זה לא המשיכו החוקרים את המדידות בקבוצה השנייה.
2. במה שונה שלב א' של הניסוי משלב ב' של הניסוי?
(בספר תרשים)
קבוצה 1
שלב א':
1. סביבה ותזונה נקיות מחיידקים
2. מספר ההידרות בקבוצה נספר לאורך הזמן
שלב ב':
3. ההידרות קיבלו מזון המכיל חיידקים
4. מספר ההידרות בקבוצה נספר לאורך הזמן
קבוצה 2
שלב א':
1. סביבה ותזונה עם חיידקים
2. מספר ההידרות בקבוצה נספר לאורך הזמן
*144*
תוצאות
בטבלאות 1 ו-2 מוצג מספר ההידרות בכל אחת מהקבוצות בשני שלבי הניסוי לאורך הזמן מתחילת הניסוי. גידול במספר ההידרות, אם היה, נבע אך ורק מרבייה אל-זוויגית של ההידרות על-ידי הנצה.
בטבלה 1 מוצגות התוצאות בעבור השלב הראשון של הניסוי, שבו חדלו שתי קבוצות של הידרות עם ובלי חיידקים במזון ובמצע הגידול.
טבלה 1: מספר ההידרות בקבוצה שעברה טיפול (ניקוי מחיידקים) ובקבוצה ללא טיפול (שלב א')
(בספר תרשים)
ימים מתחילת הניסוי, מס' ההידרות בקבוצה 1: הידרות שגודלו ללא חיידקים במזון ובסביבת הגידול, מס' ההידרות בקבוצה 2: הידרות שגודלו עם חיידקים במזון ובסביבת הגידול
0, 6, 3
2, 6, 6
4, 6, 10
8, 6, 11
10, 6, 13
3. השלימו את המשפט הבא והעתיקו אותו למחברת.
בקבוצה 1 נמצא ש -- במספר ההידרות לאורך זמן, ואילו בקבוצה 2 נמצא ש -- במספר ההידרות לאורך זמן.
מחסן מילים: חלה עלייה, לא היה שינוי
4. מהו מספר ההידרות שנוספו לקבוצות 1 ו-2 מתחילת הניסוי ועד ליום העשירי של הניסוי?
בטבלה 2 מוצגות התוצאות בעבור השלב השני של הניסוי, שבמהלכו קיבלו ההידרות בקבוצה הראשונה מזון המכיל חיידקים.
טבלה 2: מספר ההידרות בקבוצה הראשונה לאחר הכנסת חיידקים לסביבת הגידול ולמזון (שלב ב')
(בספר תרשים)
מתחילת הניסוי, מספר ההידרות
12, 6
13, 6
14, 6
16, 9
18, 12
20, 17
מהתוצאות בטבלה 2 עולה כי לאחר חמישה ימים ממועד מתן מזון המכיל חיידקים להידרות בקבוצה הראשונה, נוספו הידרות לקבוצה (ראו פירוט בפרק שיטות המחקר בעמוד הקודם).
*145*
5. שרטטו גרף עמודות המציג את מספר ההידרות לאורך הזמן בשלב השני של הניסוי.
התייחסו לפרטים הבאים: מהו הגורם בציר הx- ובציר ה-y ומהן היחידות של כל אחד מהם? תנו כותרת לגרף.
6. תארו את התוצאות בגרף ששרטטתם.
7. התבוננו בטבלה 2 ובגרף ששרטטתם ורשמו מה היתרון בהצגת תוצאות הניסוי בגרף. הסבירו.
8. התרשים שלפניכם מסכם את שני שלבי הניסוי עבור קבוצה 1. העתיקו אותו למחברת ומלאו את ממצאי המחקר עבור שלבים א' ו-ב'.
(בספר תמונה - כתבה מעיתון)
קבוצה 1
שלב א':
1. סביבה ותזונה נקיות מחיידקים
2. מספר ההידרות בקבוצה נספר לאורך הזמן: נמצא ש--
שלב ב':
3. ההידרות קיבלו מזון המכיל חיידקים
4. מספר ההידרות בקבוצה נספר לאורך הזמן: נמצא ש--
9. מה המסקנה העולה מהתוצאות בשני השלבים של הניסוי?
10. במה תורם השלב השני של הניסוי להסקת המסקנה?
דיון ומסקנות
בניסוי זה נבדק הקשר בין הימצאות של חיידקים בסביבת הגידול של הידרה מסוג H.vulgaris לבין שיעור ההנצה של הידרות מסוג זה. נמצא שהידרות שגדלות בסביבה נקייה מחיידקים ומקבלות תזונה נקייה מחיידקים אינן מבצעות הנצה. לעומתן הידרות שגדלות בסביבה עם חיידקים ומקבלות תזונה המכילה חיידקים כן מבצעות הנצה. מכאן עולה המסקנה שייתכן שחומר החיוני להנצה בהידרות מסוג H.vulgaris חסר כאשר מגדלים את ההידרות בתנאי גידול ותזונה הנקיים מחיידקים. חומר זה, שעשוי להיות מרכיב תזונתי, ויטמין או הורמון, מצוי במזון המכיל חיידקים או בחיידקים עצמם.
מקורות מידע
Rahat, M. & Dimentman, C. (1982). "Cultivation of Bacteria-Free Hydra Viridis: Missing Budding Factor in Non-Symbiotic Hydra". Science 216, pp 67-68
שאלות אתגר
11. במאמר תואר ניסוי מבוקר שביצעו חוקרים. העלאת ביקורת היא חלק מתהליך פרסומו של מאמר מדעי. נסו להעלות לפחות שתי הצעות לשיפור המחקר.
12. בניסוי זה החוקרים מסכמים את מסקנותיהם בכך שיש חומר המופרש מחיידקים ומעודד הנצה בהידרה. חוו את דעתכם על מסקנה זו: האם יכול להיות הסבר אחר למסקנת החוקרים?
13. כל מחקר פותח פתח למחקרים חדשים. האם תוכלו להציע שאלות להמשך המחקר המתואר במאמר שקראתם?
*146*
חלק ב' - מאמר פופלרי
במאמר המחקר שקראתם דנו ברבייה אל-זוויגית מסוג הנצה. קיים סוג נוסף של רבייה אל-זוויגית, הקרוי "רביית בתולין". ברביית בתוליו מתפתחים צאצאים מביצים שאינן מופרות (הפריה היא חלק מתהליך יצירת הצאצא ברבייה זוויגית, כמו שלמדתם בפרק 6 בספר זה.). במינים המתרבים ברביית בתולין, מטילה הנקבה ביצים שלא הופרו על-ידי תאי זרע, ומהביצים שאינן מופרות בוקעים צאצאים. הדפנייה (כפי שלמדנו בעמוד 133) וחרקים כגון דבורת הדבש והנמלה הם דוגמאות לבעלי חיים המתרבים ברביית בתולין (כל בעלי החיים המתרבים ברביית בתולין מתרבים גם ברבייה זוויגית.).
במאמר שלפניכם, המבוסס על כתבה שהתפרסמה בכתב העת הפופולרי Scientific American, נמסר דיווח על רביית בתולין בלטאת קומודו (קרויה גם כוח), שהיא הלטאה הגדולה בעולם ומצויה כיום בסכנת הכחדה. המאמר המקורי פורסם בעיתון באנגליה, שם התגלתה התופעה המעניינת. עד לפרסום המאמר לא היה ידוע על רביית בתולין בבעל חיים זה.
(בספר איור היעזר במורה)
עצמאיות בשטח
לטאות קומודו מראות שרביית בתולין היא אפשרית
מסתבר שלטאת הקומודו, הלטאה הגדולה בעולם, לא צריכה זכרים על מנת להתרבות. כך דווח במחקר שפורסם בכתב העת המדעי Nature. עובדה זו הפתיעה מאוד את החוקרים שכן ידוע על מספר מצומצם מאוד של בעלי חיים בגודל כזה המסוגלים לבצע רביית בתולין. הלטאות, כך דווח, הטילו ביצים ללא מעורבותם של זכרים. הלטאה פלורה, המתגוררת בגן החיות צ'סטר שבאנגליה, מעולם לא התרועעה עם זכרים, ולמרות זאת הפתיעה והטילה 11
ביצים, מתוכן 8 התפתחו כראוי. מוקדם יותר באותה השנה לטאה אחרת, הקרויה סאנגאי, מגן החיות בלונדון הטילה 22 ביצים, מתוכן 4 התפתחו כראוי, וזאת למרות שלא היה לה דייט כבר שנתיים וחצי. ידוע שישנם זוחלים המסוגלים לשמור תאי זרע תקינים למשך מספר שנים, ולכן בתחילה חשבו החוקרים שיתכן ולצאצאים של סאנגאי יש אבא. אך בדיקות תורשתיות של הצאצאים והאם הוכיחו מעל לכל ספק כי סאנגאי היא ההורה היחיד לצאצאיה. המקרה של פלורה וסאנגאי הראה שלטאות הקומודו מסוגלות להפרות את הביצים שלהן גם ללא מעורבות של זכרים. הצאצאים הבוקעים מביצים שהתפתחו באופן כזה הם תמיד זכרים (הביצים שלא מכילות זכרים אינן מתפתחות), שיכולים בבוא הזמן להזדווג עם אימם. עובדה זו היא בעלת חשיבות גדולה לאוכלוסיית לטאות הקומודו, כיוון שרביית הבתולין מאפשרת לנקבות המוצאות את עצמן לבד להקים מושבה חדשה בתוך דור אחד.
(הנתונים מתוך: Strange but true: Komodo dragons show that "virgin births" are possible, by Philip Yam, Scientific American 2006)
שאלות למאמר פופולרי
1. מדוע לדעתכם מכונה צורת הרבייה המתוארת בכתבה "רביית בתולין"?
2. מה היה מיוחד בגילוי שלטאת קומודו הטילה ביצים לא מופרות?
3. לפי הכתבה, כיצד הופרו הביצים שהטילה פלורה הדרקונית?
4. לפי הכתוב בטקסס, מה צפוי לבקוע מהביצים, זכרים או נקבות? הסבירו.
*147*
(בספר איור היעזר במורה)
פעילות
השוואה בין מאמר מחקר למאמר פופולרי, והכרת מבנה מאמר המחקר המדעי
בעת קריאת המאמרים המתמקדים ברבייה אל-זוויגית נחשפתם לשני סוגים של מאמרים מדעיים:
מאמר מחקר - בו מתוארים באופן שיטתי שלבי המחקר, והוא בנוי בתבנית אחידה המקובלת על הקהילה המדעית בכל העולם. מאמרי מחקר נכתבים על-ידי החוקרים שביצעו את המחקרים, ומפורסמים בכתבי עת מדעיים שאותם
קוראת בעיקר הקהילה המדעית.
מאמר פופולרי - מציג ידע מדעי באופן מושך ומעניין, ללא עומס בפרטים, ומותאם לקהל קוראים רחב שברובו אינו חלק מהקהילה המדעית. מאמרים פופולריים לרוב אינם בעלי מבנה מסוים, כותבים אותם עיתונאים והם מפורסמים בכתבי העת הפופולריים או בעיתונות היומית.
שני המאמרים שקראתם על רבייה אל-זוויגית בבעלי חיים שונים זה מזה.
1. ערכו רשימה של ההבדלים בין המאמרים שהבחנתם בהם במהלך הקריאה.
2. העתיקו את הטבלה הבאה למחברת וערכו השוואה בין מאמר המחקר (הנצה בהידרה) לבין המאמר הפופולרי (רביית בתולין בלטאת קומודו).
(בספר איור היעזר במורה)
מאפייני המאמר, סוג המאמר: מאמר מחקר, סוג המאמר: מאמר פופולרי
אוכלוסיית היעד (מיהם רוב קוראי המאמר?), --, --
היכן פורסם המאמר? (סוג כתב העת או מקום הפרסום), --, --
מיהם כותבי המאמר? (מה מקצועם?), --, --
אופי הכותרת, --, --
האם קיים מבנה מסודר (חלקים ברורים) בטקסט?, --, --
האם שאלת המחקר או מטרת המחקר מצוינת במאמר?, --, --
האם יש שימוש במושגים מתחום המחקר (השערה, ממצאים, מסקנה...), --, --
האם יש התמקדות בתהליך המחקרי, או רק בתופעה?, --, --
*148*
3. בהשוואה שערכתם בסעיף 2 של המשימה נוכחתם לדעת כי למאמר המחקר (הנצה בהידרה) מבנה מסודר וברור. לפניכם טבלה שתסייע לכם להכיר את חלקי מאמר המחקר ואת המידע שאפשר למצוא בכל אחד מחלקים אלה.
העתיקו את הטבלה למחברת והשלימו אותה.
(בספר איור היעזר במורה)
סוג המידע, באיזה מחלקי המאמר נמצא את המידע
הנושא העיקרי של המאמר, --
השאלות שהמחקר עוסק בהן, --
כל הידוע בנושא הנחקר, --
תוצאות המחקר, --
הדברים שאפשר ללמוד מהתוצאות, ואם הן תומכות בהשערת החוקרים או סותרות אותה (מסקנות) , --
הסברים על התוצאות, --
כיוונים אפשריים להמשך מחקר, --
מקורות המידע שהחוקרים התבססו עליהם, --
4. לפי ההשוואה שערכתם בסעיף 3, איזה מהמאמרים לפי דעתכם אמין יותר? נמקו.
(בספר איור היעזר במורה)
דיון
1. מהם היתרונות הטמונים לדעתכם במבנה המסודר והברור של מאמר מחקר מדעי?
2. מהי לדעתכם חשיבותו של התקציר המופיע בתחילתו של כל מאמר מחקר מדעי?
3. מדוע לדעתכם חשוב לפרט במאמרי מחקר מדעיים את כל התהליך המחקרי שעשו החוקרים (ובכלל זה גם את השיטות, החומרים והתוצאות), ולא רק לציין מה היו מסקנות המחקר?
(בספר איור היעזר במורה)
מידע והרחבה
רבייה אל-זוויגית ביצורים חד-תאיים
רבייה אל-זוויגית ביצורים חד-תאיים מתבצעת באמצעות שכפול החומר התורשתי בתא וחלוקה של התא לשני תאים זהים. חיידקים הם דוגמה ליצורים חד-תאיים המתרבים על ידי חלוקה. אפשר לגדל חיידקים במעבדה על פני צלחות מיוחדות הקרויות צלחות פטרי, המכילות מצע מזון שעליו יכולים להתפתח יצורים חד-תאיים. את החיידק הבודד אי אפשר לראות בעין (על מנת לראות חיידקים יש להתבונן מבעד למיקרוסקופ), אבל כאשר מניחים לחיידקים להתפתח על פני מצע מזון, לאחר כיומיים מופיעות עליו נקודות. אלו הן "מושבות חיידקים", שאותן אפשר לראות בעין ללא מיקרוסקופ. כל מושבה מורכבת ממיליוני חיידקים, שמקורם בחיידק בודד שהגיע למצע המזון והתחלק שוב ושוב. כל החיידקים ב"מושבה" מכילים את אותו חומר תורשתי, והם זהים בתכונותיהם לחיידק המקורי.
*149*
*149*
יכולת הצמחים להתרבות ברבייה אל-זוויגית משמשת את האדם בחקלאות. חקלאי שיש לו צמחים בעלי תכונות שהוא מעוניין לשמר יכול להשתמש בשיטות רבייה אל-זוויגית כדי לקבל מאותם צמחים צאצאים בעלי תכונות זהות. שיטות אלה גם מאפשרות לחקלאים לקבל כמות גדולה של צמחים מצמח אחד בזמן קצר, יחסית.
ייחורים
הכנת ייחורים היא שיטה לרבייה אל-זוויגית של צמחים שבה חותכים ענפים או מקטעים מצמח, ומכניסים אותם למים. במשך הזמן מצמיח הייחור שורשים, ואז אפשר לשתול אותו באדמה ולקבל צמח עצמאי. אפשר גם לשתול את הייחורים באדמה מיד לאחר שחותכים אותם, ולזרז את היווצרות השורשים באמצעות חומר המעודד השרשה (יצירת שורשים).
(בספר איור היעזר במורה)
פעילות
הכנת ייחורים
כלים וחומרים: צמח, מספריים, כלי מלא במים.
בפעילות זו נכין ייחורים מצמח. פעלו לפי ההוראות הבאות:
1. לפניכם ענף של צמח. חתכו מהענף מקטעים (ייחורים), והקפידו כי לכל ייחור יהיו לפחות ארבעה עלים. (אם הצמח בעל מפרקים, יש לחתוך בדיוק מתחת למפרק.)
2. הכניסו את המקטעים לכלי מלא במים, כך שהצד שחתכתם יהיה טבול כולו במים.
3. הניחו את הייחורים למשך כשבועיים. החליפו את המים מדי יומיים.
4. עקבו אחר השינויים המתרחשים לאורך הזמן, ורשמו את השינוי שחל בייחורים לאחר שבועיים.
תרביות רקמה
בשיטה זו לוקחים חלקים קטנים מצמח בוגר, או אפילו תאים בודדים מהצמח, ומגדלים אותם בכלים המכילים מצע גידול הכולל תערובת של חומרי הזנה וחומרים שונים החיוניים להתפתחותם. את התרביות מגדלים במעבדה בתנאי טמפרטורה, לחות ותאורה מיטביים. בשלב הראשון התאים מתרבים ונוצר מעין גוש של תאים חסר צורה מוגדרת. לאחר ימים אחדים התאים עוברים תהליך התמיינות ונוצרים צמחים קטנים הזהים בתכונותיהם לצמח שממנו נלקחו וזה לזה. כך אפשר לקבל בתוך ימים ספורים כמות גדולה של צמחים זהים מצמח בודד (איור 2).
(בספר איור היעזר במורה)
איור 2: שלבים בהכנת תרביות רקמה
צמח בוגר - חיתוך מקטעים מהצמח - גידול המקטעים על מצע גידול - צמחים קטנים רבים זהים לצמח הבוגר - העברת השתילים למשתלה
(בספר תמונה 1)
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
ייחורים של הצמח יהודי נודד
*150*
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
מידע והרחבה
רביית חיידקים לתועלת האדם
יש מחלות הנובעות ממחסור בחומרים מסוימים בגוף. למשל, סכרת מסוג 1 (סכרת נעורים) נובעת ממחסור באינסולין המיוצר בלבלב. הפתרון בעבור חולים אלה הוא הזרקת אינסולין לדם מספר פעמים ביום. עד לפני כ-40 שנה היו מפיקים את האינסולין מלבלבים של בקר, אך התהליך היה יקר, וכמות האינסולין שהופקה בדרך זו הייתה קטנה. עם התפתחות שיטות של הנדסה גנטית הצליחו חוקרים למצוא את מקטע ה-DNA שבו מצוי המידע ליצירת אינסולין באדם, ולהחדירו לתוך החומר התורשתי של חיידקים. חיידקים אלה ייצרו מרגע זה אינסולין של אדם. מאחר שחיידקים מתרבים מהר ברבייה אל-זוויגית, אפשר לקבל בזמן קצר ובעלות נמוכה יחסית כמות עצומה של חיידקים בעלי מידע ליצירת אינסולין, ולהפיק מהם את האינסולין שנוצר. כך מפיקים את האינסולין היום.
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
פעילות
סיכום דרכי רבייה אל-זוויגית
משחק הקלפים הבא מיועד לקבוצות של 2-4 משתתפים.
בקלפי המשחק מתוארות דרכי רבייה אל-זוויגית של יצורים שונים, שעליהן למדתם בפרק זה.
מטרת הפעילות: ליצור רביעיות לפי הוראות המשחק (כל רביעייה כוללת ארבעה יצורים המתרבים בדרך מסוימת של רבייה אל-זוויגית)
ציוד: 28 קלפי משחק לכל קבוצה (קלפים למשחק הרביעיות מצויים באתר המלווה את הספר).
הוראות המשחק: קבלו מהמורה את קלפי המשחק.
ערבבו את הקלפים וחלקו לכל משתתף ארבעה קלפים.
הניחו את ערימת הקלפים הנותרת (קופה) כשפני הקלפים כלפי מטה.
החליטו מי ישחק ראשון ומה יהיה סדר המשתתפים.
עיינו בקלפים שלכם. אם אין לכם "רביעייה" מוכנה, בקשו משחקן אחר קלף המתאים ל"רביעייה" שברצונכם להרכיב. אם יש לשחקן קלף מתאים הוא חייב לתת לכם אותו. אם אין לשחקן קלף מתאים, קחו קלף מהקופה.
אם הצלחתם ליצור "רביעייה", הניחו אותה על השולחן והראו אותה לאחרים.
המשיכו לשחק ונסו ליצור "רביעייה" נוספת.
מי שהשלים שתי"רביעיות" של קלפים הוא המנצח.
המשחק מסתיים כאשר לכל אחד יש לפחות "רביעייה" אחת, או שאזלו הקלפים בקופה.
*151*
*151*
- צאצאים שמקורם ברבייה אל-זוויגית זהים בתכונותיהם להורה, וזהים בתכונותיהם זה לזה.
- עם היצורים המתרבים ברבייה אל-זוויגית נמנים בעיקר צמחים. לצמחים שונים מגוון דרכי רבייה אל- זוויגית כגון: שלוחות, חוטרים, פקעות ובצלים.
- במינים בודדים של בעלי חיים רב-תאיים קיימת רבייה אל-זוויגית. דוגמאות לדרכי רבייה אל-זוויגית בבעלי חיים אלה הן: הנצה ורביית בתולין.
- רבייה אל-זוויגית קיימת גם ביצורים חד-תאיים כמו חיידקים.
- יכולת הצמחים להתרבות ברבייה אל-זוויגית משמשת את האדם בחקלאות. על-ידי הכנת ייחורים או תרביות רקמה אפשר לקבל מצמח אחד כמות גדולה של צמחים בזמן קצר יחסית, שכולם זהים בתכונותיהם לצמח המקורי.
- הכרנו את ההבדלים שבין מאמר מחקר מדעי לבין מאמר פופולרי.
מיומנויות שלמדנו
- קריאת מאמרים מדעיים.
- הכרת מבנה המאמר המדעי ויתרונותיו.
*152*
שאלות סיכום
1. השלימו בתרשים שלפניכם את המושגים החסרים בהתאם למחסן המושגים.
(בספר תרשים)
רבייה אל זוויגית קיימת ב:
א. --, כמו למשל --, כמו למשל --
ב. --, כמו למשל:
- --, כמו למשל --, לדוגמה --
- צמחים, כמו למשל:
--, לדוגמה --
--, לדוגמה --
--, לדוגמה --
--, לדוגמה --
מחסן מושגים: בעלי חיים, הנצה, יצורים רב-תאיים, חיידקים, שלוחות, תפוח אדמה, תותשדה, חוטרים, חצב, עץ תמר, פקעות, בצלים, יצורים חד-תאיים, חלוקת תאים, הידרה.
2. מהו התהליך העומד בבסיס הרבייה האל-זוויגית? תארו אותו בקצרה.
3. מה מאפיין את כל הצאצאים הנוצרים ברבייה אל-זוויגית?
4. מה משותף לכל דרכי הרבייה האל-זוויגית? (התייחסו לתהליך ולתוצר).
*153*
*153*
*154*
*154*
האדם הוא יצור רב-תאי ממחלקת היונקים. ככל יצור רב-תאי, גוף האדם מורכב ממערכות, רקמות ותאים שונים. אחת מהמערכות בגוף האדם היא מערכת הרבייה (ראו איור 1).
בפרק זה נכיר את המבנה של מערכת הרבייה באדם ואת תפקודה, וכן את יחסי הגומלין המתקיימים בין רכיבי המערכת, ובין מערכת הרבייה לבין מערכות אחרות בגוף.
(בספר תרשים)
איור 1: תרשים רמות ארגון
(בספר תרשים עם איורים, התרשים מופיע כטקסט)
גוף האדם בנוי ממערכות, כגון מערכת רבייה זכרית או מערכת רבייה נקבית.
מערכות כוללות איברים, כגון אשכים (בזכר) או שחלה (בנקבה).
איברים מורכבים מרקמות, כגון רקמת האשך (אבוביות נושאות זרע) (בזכר) או הרקמה העוטפת את תא הביצה (בנקבה).
רקמות בנויות מתאים - בזכר ישנם תאים תומכים שתומכים ביצירת תאי הזרע, ובנקבה ישנם תאים תומכים שעוטפים את תאי הביצה.
תאים מכילים אברונים, כגון גרעין התא.
אברונים בנויים ממולקולות כגון DNA.
*155*
*155*
(בספר איורים)
- יצירת תאי הרבייה (מיוזה) (מודגש)
- העברת תאי הרבייה
- הפריה
- התפתחות עוברית:
חלוקת תאים (מיטוזה)
התמיינות, המשך חלוקה וגדילה
התפתחות הדרגתית של רקמות ואיברים
תאי הרבייה נוצרים באיברי הרבייה של הזכר והנקבה בתהליך המיוזה (על תהליך המיוזה תוכלו לקרוא בפרק 6, עמוד 128). בגבר נוצרים תאי זרע, ובאישה נוצרים תאי ביצה (הקרויים גם "ביציות"). תאי הרבייה של הגבר והאישה מכילים מחצית מכמות החומר התורשתי הקיימת בתאי הגוף, שהם 23 כרומוזומים.
מקום יצירת תאי הרבייה בזכר ובנקבה
תאי הזרע של הזכר נוצרים באשכים, ומבשילים ונאגרים באזור מעל האשך הקרוי בלוטת יותרת האשך. תאי הביצה של הנקבה נוצרים בשחלות המצויות בחלל הבטן התחתונה. תוכלו להיעזר באיורים הבאים.
(בספר 2 תמונות)
איור 2: מערכות הרבייה הזכרית (מימין) והנקבית (משמאל) באדם
בזכר - שלפוחית השתן, שלפוחית נוזל הזרע, בלוטת הערמונית, צינור מוביל זרע, פין, צינור השופכה, בלוטת יותרת האשך, פתח המין ויציאת השתן, אשך, שק האשכים.
בנקבה - חצוצרה, שחלה, רחם, צוואר הנרתיק, פתח הנרתיק, שלפוחית השתן, פתח יציאת השתן.
מתי מתחילה יצירת תאי הרבייה?
תהליך היצירה וההבשלה של תאי הרבייה הוא מורכב. בנים נולדים כאשר באשכים שלהם תאים ראשוניים שמהם יתפתחו בעתיד תאי זרע. תאים אלה אינם מתרבים ואינם מבשילים עד גיל ההתבגרות. בגיל ההתבגרות, בהשפעת חומרים שונים המופרשים מהמוח ומהאשכים אל הדם, מתחיל תהליך יצירה והבשלה של תאי הזרע באשכים מאותם תאים ראשוניים. מרגע זה ואילך נוצרים אצל הזכר מיליוני תאי זרע מדי יום למשך כל ימי חייו. אצל בנות נוצרים תאי הביצה עוד במהלך ההתפתחות העוברית שלהן. בנות נולדות כאשר בשחלות שלהן מצויים כ-2 מיליון תאי ביצה לא בשלים, ובמהלך חייהן הן אינן מייצרות תאי ביצה חדשים. מספר תאי הביצה הולך ופוחת עם השנים ועד גיל ההתבגרות נותרים כ-400 אלף בלבד. בגיל ההתבגרות, בהשפעת חומרים שונים המופרשים מהמוח ומהשחלות, מבשיל בכל חודש תא ביצה ויוצא מהשחלה לצינור הסמוך לשחלה הקרוי צינור הביצים (חצוצרה).
*156*
(בספר 2 תמונות)
מידע והרחבה
בעיות בעת יצירת תאי הרבייה
פגיעה בתהליך יצירת תאי הרבייה עלולה להוביל לתוצאות הרסניות ליצור החי. לעיתים רחוקות, כאשר מתרחשת תקלה באחת מהחלוקות בתהליך המיוזה, והחומר התורשתי אינו מתחלק שווה בשווה בין תאי הרבייה, חלק מהתאים מכילים כמות גדולה יותר של כרומוזומים, ואחרים - כמות קטנה יותר. ברוב המוחלט של המקרים הפריה עם תא כזה אינה מובילה להתפתחות עובר. אולם במקרים נדירים, כאשר תא רבייה המכיל כמות גדולה יותר של חומר תורשתי מופרה ומתפתח, הדבר יכול ליצור בעיות התפתחותיות קשות בצאצא. אחת הדוגמאות לבעיה כזו היא תסמונת דאון. תסמונת הדאון תוארה לראשונה על-ידי הרופא ג'ון לאנגדון דאון (1828-1896). הלוקים בתסמונת זו סובלים מפיגור שכלי בדרגות שונות, והם בעלי מראה האופייני לתסמונת: עיניים מלוכסנות, גשר אף צר, אצבעות קצרות, צוואר קצר, ועוד. מלבד הסממנים החיצוניים של המחלה, בעלי תסמונת דאון סובלים ממומים וממחלות שונות המופיעות כבר בגיל צעיר, יחסית. כיום ידוע כי אצל הסובלים מתסמונת דאון יש כרומוזום אחד נוסף על כמות הכרומוזומים התקינה בתא, בעיה הנובעת מחלוקה לא שווה של הכרומוזומים בין תאי הרבייה של אחד ההורים. אף-על-פי שהסיכוי להוליד ילדים עם תסמונת דאון הוא נמוך מאוד, ידועים גורמי סיכון למחלה. אחד הגורמים המשפיעים ביותר על הסיכוי להוליד ילדים הסובלים מתסמונת דאון הוא גיל האישה בזמן ההפריה (גם לגיל הגבר נודעת השפעה על הסיכוי להביא לעולם ילדים עם תסמונת דאון.).
(בספר תרשים)
-תמונת כרומוזומים של חולי תסמונת דאון
(בספר תרשים)
-תמונת כרומוזומים תקינה
הבשלת תאי הביצה בשחלה
נשים נולדות עם כל תאי הביצה מוכנים, במובן זה שהן אינן מייצרות תאים חדשים, ותאי הביצה הלא בשלים של האישה הם תאים שהחלו תהליך של מיוזה, אשר נעצר בתחילתו (בערך בשלב שלאחר הכפלת הכרומוזומים). למעשה, רק בתהליך הבשלת תא הביצה בשחלה מתרחשת החלוקה הראשונה של המיוזה, ואילו החלוקה השנייה מתרחשת רק לאחר ההפריה! ככל שעולה גיל האישה, כך גם עולה הסיכוי לחלוקה לא שווה של החומר התורשתי בתאי הביצה.
*157*
(בספר תרשים)
מעניין ומסקרן
מה היתרון בכך שהאשכים מצויים מחוץ לחלל הבטן?
במהלך ההתפתחות העוברית, האשכים מתפתחים בבטנו של העובר, והם יורדים אל שק האשכים המצוי מחוץ לחלל הבטן רק כחודש לפני הלידה. במצב תקין, הטמפרטורה באשך נמוכה בכ-2-2.5 מעלות צלזיוס מהטמפרטורה של הגוף עצמו. מתברר כי תאי זרע הנוצרים באשכים מושפעים מאוד מטמפרטורה. מיקום האשכים מחוץ לחלל הבטן מאפשר קיומה של טמפרטורה הנמוכה מטמפרטורת הגוף, החיונית ליצירה של תאי זרע תקינים. בגברים שטמפרטורת האשכים שלהם גבוהה מהרגיל נפגע ייצור תאי הזרע. מצב זה יכול להשפיע על הפוריות, אולם הוא הפיך, וייצור תאי הזרע חוזר לקדמותו עם החזרה לטמפרטורה תקינה.
(בספר תרשים)
מיומנויות במדע וטכנולוגיה
מתרגלים גרפים
ידוע כי לגיל האישה יש השפעה על הסיכוי ללדת ילדים הסובלים מתסמונת דאון. כיום יש בדיקות המסוגלות לגלות עוד בתקופת ההיריון עוברים בעלי תסמונת דאון, אולם הבדיקה כרוכה בסיכון מסוים, ולכן לא מומלץ לערוך אותה לכל הנשים, אלא אם יש הצדקה לכך. לפניכם גרף ובו מוצג שיעור ההריונות עם תסמונת דאון לפי גיל האישה בישראל, על-פי נתוני משרד הבריאות מ-2003. שימו לב כי כל נקודה בציר מייצגת טווח של ערכים, במקרה זה טווח גילים.
(פעילות הקנייה של גרף בעל טווח ערכים בציר ה-x מצויה באתר המלווה את הספר).
(בספר גרף)
(בספר תרשים)
מספר הריונות עם תסמונת דאון על פי גיל האישה בישראל ל-1,000 לידות חי
1. תארו את התוצאות המוצגות בגרף.
2. באיזה טווח גילים קיים הסיכוי הנמוך ביותר ללדת ילדים הסובלים מתסמונת דאון?
3. באיזה טווח גילים קיים הסיכוי הגבוה ביותר ללדת ילדים הסובלים מתסמונת דאון?
4. מהו שיעור ההריונות עם תסמונת דאון בקרב נשים בנות 34-30?
5. רופאי הנשים ממליצים לנשים מגיל מסוים לבצע את הבדיקה לזיהוי תסמונת דאון בעובר. על סמך הנתונים המוצגים בגרף, מאיזה גיל כדאי להמליץ לנשים הרות לבצע בדיקה כזו? נמקו את תשובתכם.
*158*
*158*
(בספר 2 תמונות)
- יצירת תאי הרבייה (מיוזה)
- העברת תאי הרבייה (מודגש)
- הפריה
- התפתחות עוברית:
חלוקת תאים (מיטוזה)
התמיינות, המשך חלוקה וגדילה
התפתחות הדרגתית של רקמות ואיברים
תאי הרבייה הזכריים (תאי הזרע) מיוצרים בגוף הגבר, ותאי הרבייה הנקביים (תאי הביצה) מיוצרים בגוף האישה. ההפריה מתרחשת בגוף האישה, בסביבה הפנימית, שם נשמרים התנאים החיוניים לקיומם של תאי הרבייה ולהתרחשות ההפריה. כלומר, מפגש בין תאי הרבייה מצריך העברה של תאי הזרע מהגבר אל האישה.
איבר הרבייה החיצוני של הגבר (פין) משמש להעברת תאי הזרע מגופו של הגבר לגופה של האישה. תאי הזרע שהבשילו מופרשים יחד עם נוזל הקרוי נוזל הזרע. נוזל הזרע מיוצר ברובו בבלוטת הערמונית ובשלפוחית נוזל הזרע. מכל אשך יוצא צינור מוביל זרע, ושני הצינורות מתאחדים לצינור אחד, הקרוי צינור השופכה. צינור השופכה עובר לאורכו של הפין (תוכלו להיעזר באיור 2 שבעמוד 155). בעת קיום יחסי-מין מופרשים תאי הזרע אל נרתיק האישה יחד עם נוזל הזרע החיוני לתנועתם והישרדותם של תאי הזרע, דרך צינור השופכה.
המפגש בין תאי הרבייה מתקיים בתוך גוף האישה באיבר הקרוי צינור הביצים (או חצוצרה). לאישה שתי שחלות ושתי חצוצרות, ופתחה של כל חצוצרה מצוי בסמוך לשחלה. החצוצרות מתחברות אל הרחם, שהוא איבר שרירי, ובו מתפתח העובר לאחר ההפריה. (התכווצות שרירי הרחם מאפשרת הוצאה של רירית הרחם במהלך הווסת ואת יציאת התינוק במהלך הלידה, עליהם נלמד בהמשך הפרק.) בחלקו התחתון של הרחם מצוי פתח הקרוי צוואר הרחם, שאליו מחובר צינור שרירי הקרוי נרתיק. בקצה הנרתיק מצוי פתח המין של האישה. תאי זרע שהופרשו אל הנרתיק נעים באופן עצמאי דרך צוואר הרחם, אל הרחם, ואל החצוצרות. אם יש תא ביצה בחצוצרה, יכולה להתרחש הפריה (תוכלו להיעזר באיור 2 שבעמוד 155).
(בספר 2 תמונות)
משימה
לפניכם זוגות מושגים הקשורים לרכיבים במערכת הרבייה באדם. רשמו במחברתכם משפט אחד המתאר את הקשר בין כל זוג מושגים, כך שכל שני מושגים והקשר ביניהם יצרו משפט אחד.
(בספר 2 תמונות)
אשכים - תאי זרע
הפריה - חצוצרה
צוואר הרחם - נרתיק
נוזל הזרע - תאי זרע
תאי ביצה - שחלות
צוואר הרחם - רחם
נוזל הזרע - בלוטת הערמונית
תאי זרע - יותרת האשך
*159*
עקרון התאמה בין מבנה לתפקוד ביצורים חיים
ביצורים רב-תאיים קיים מגוון איברים, רקמות ותאים בעלי מבנה שונה ותפקוד שונה. ניכר כי מבנה האיברים, הרקמות והתאים מותאם לתפקודם של אלה ביצור החי.
עקרון התאמה בין מבנה לתפקוד - התאמה בין מבנה לתפקוד היא עיקרון ביולוגי מרכזי. לפי עיקרון זה, היצורים עצמם, המערכות שלהם, האיברים בגופם ותאיהם - כל אלה בעלי מבנה המותאם בצורה מיטבית לתפקודם ביצור החי. מבנה המותאם לתפקוד הוא יתרון ליצור החי; ועקרון התאמה בין מבנה לתפקוד בא לידי ביטוי בכל רמות הארגון, החל מהאורגניזם השלם ועד לרמת התא הבודד.
כאמור התאמה בין מבנה לתפקוד באה לידי ביטוי בכל רמות הארגון. לפניכם דוגמאות של תאים מסוגים שונים בגוף האדם, שנתקלתם בהם בלימודיכם במערכת ההובלה ובמערכת העצבים.
(בספר ציור)
-תאי דם אדומים
(בספר ציור)
-תאי עצב
(בספר ציור)
משימה
ניכר כי מבנה תאי הדם האדומים ומבנה תאי העצב הוא שונה, וכך גם תפקודם בגוף. היזכרו במבנה תאי הדם האדומים שלמדתם עליהם במערכת ההובלה, ובמבנה תאי העצב שלמדתם עליהם במערכת העצבים. העתיקו את הטבלה למחברתכם והשלימו אותה:
(בספר ציור)
מאפיינים, סוג תא: תא דם אדום, סוג תא: תא עצב
תפקוד, קשירה והובלה של חמצן במערכת הובלה, העברת מסרים עצביים לאזורים שונים בגוף
מבנה (צורה, מבנים בולטים, תכולת התא ועוד), --, --
התאמה בין מבנה לתפקוד), --, --
*160*
מבנה תאי הרבייה ותפקודם
תאי הרבייה הם סוג נוסף של תאים הקיימים בגוף האדם, וגם בהם מתקיים עיקרון של התאמה בין מבנה לתפקוד. תא הזרע הוא בעל "ראש", "צוואר" ו"זנב" הקרוי שוטון (איור 3). הראש הוא למעשה גוף התא. הוא מכיל את גרעין התא, ובו מחצית מהחומר התורשתי של הגבר. ה"צוואר" מכיל כמות גדולה של מיטוכונדריה ובהם מופקת אנרגיה כימית הדרושה לתנועתו של התא. השוטון נע בתנועה סיבובית, וכך מתאפשרת תנועתו העצמאית של תא הזרע. התלכדות תא הזרע עם תא הביצה תלויה בתנועתם התקינה של תאי הזרע. תא הביצה מכיל ציטופלזמה שבה מצויים אברוני התא וביניהם גרעין התא. גרעין התא מכיל מחצית מהחומר התורשתי של האישה. בתא גם מיוצרים חומרי הזנה החיוניים לעובר בשלבי התפתחותו הראשונים (איור 3). תא הביצה גדול בהרבה מתא הזרע (גודלו של תא הביצה הוא כ-120 מיקרון (מיקרון - אלפית מילימטר (מיליונית המטר)) ושל תא הזרע כ-50 מיקרון).
(בספר איור)
תא ביצה, תא זרע
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
איור 3: תאי הרבייה
תא ביצה: גרעין
תא זרע: ראש, גרעין, צוואר, שוטון
בשביל מה נחוץ נוזל הזרע?
תאי זרע יכולים לנוע רק בסביבה נוזלית. נוזל הזרע מספק לתאי הזרע את הסביבה הנוזלית שבלעדיה לא היו יכולים לנוע. נוסף על כך, נוזל הזרע חיוני להישרדותם של התאים ומכיל מרכיבים שונים המסייעים לתפקודם התקין של התאים, כמו סוכרים וחלבונים שונים.
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
מעניין ומסקרן
בעיות פוריות כתוצאה מתנועה פגומה של תאי הזרע
אחת מהסיבות לבעיות פוריות בגברים נובעת מתנועתיות פגומה של תאי הזרע. הסיבות לתנועתיות פגומה קשורות בדרך כלל לבעיה בייצור תאי הזרע באשכים. כאשר תנועתיות תאי הזרע פגומה, קטנים הסיכויים למפגש בין תא הזרע ובין תא הביצה. נוסף על כך, התלכדות תא הזרע עם תא הביצה תלויה אף היא ביכולת התנועה של תא הזרע. לכן כאשר תנועת תאי הזרע פגומה, קטנים מאוד הסיכויים להפריה. כיום יש פתרונות רבים לבעיה זו, ותוכלו לקרוא עליהם בהמשך הפרק.
*161*
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
משימה
השוואה בין תא זרע לתא ביצה
1. השוו בין תא זרע לתא ביצה. העתיקו את הטבלה למחברת, ומלאו בה את הפרטים החסרים:
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
מאפיינים, סוג התא: תא זרע, סוג התא: תא ביצה
צורה או מבנים מיוחדים בתא, --, --
גודל, --, --
יכולת תנועה עצמאית (יש / אין), --, --
גרעין תא (יש / אין), --, --
אברוני תא (יש / אין), --, --
הבדלים נוספים (חומרי הזנה, תכולת התא, תפקוד התא ועוד), --, --
2. בתאי הרבייה מתקיים עקרון התאמה בין מבנה לתפקוד. על סמך המאפיינים של תאי הרבייה שרשמתם בסעיף השלימו בעבור כל אחד מהתאים מה תפקודו, מה המבנה המאפיין אותו, וכיצד המבנה מותאם לתפקוד התא.
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
מאפיינים, סוג התא: תא זרע, סוג התא: תא ביצה
תפקוד, --, --
מבנה, --, --
התאמה בין מבנה לתפקוד, --, --
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
מעניין ומסקרן
מחלות מין ומניעתן
מחלות מין הן מחלות שההדבקה בהן מתרחשת בעקבות מגע מיני לא מוגן. מחלות אלה עשויות לגרום לזיהומים, לבעיות פוריות, לסרטן ואף למוות. לעיתים אנשים הנדבקים במחלת מין אינם סובלים מתסמינים מיוחדים, ולכן אינם יודעים שנדבקו במחלה, ולא פונים לקבלת טיפול רפואי. אנשים אלה גם עשויים להדביק אחרים במחלה. הקונדום הוא אמצעי מניעה יעיל למניעת הידבקות במחלות מין. רוב מחלות המין מועברות באמצעות מגע של איברי הרבייה עם רקמות עדינות כגון הנרתיק ופי הטבעת, ובמגע עם נוזלי גוף שונים כגון: נוזל הזרע, דם, הפרשות הנרתיק ורוק. מנתוני משרד הבריאות עולה כי רוב הנדבקים והחולים במחלות מין הם צעירים וצעירות בני 15-24. עוד עולה כי ריבוי בני זוג והימנעות משימוש באמצעי מניעה בזמן המגע המיני הם גורמי הסיכון העיקריים להידבקות במחלות מין.
*162*
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
משימה
בניית תרשימים ומפות מושגים
מפת מושגים היא סוג של תרשים המציג קשרים בין מושגים ויכול גם לשמש כלי לארגון הידע. הקשרים מיוצגים באמצעות חיצים שמעליהם נכתבים מילה או משפט המתארים את הקשר שבין המושגים. לדוגמה, בתרשים שלפניכם מוצג קשר בין המושגים תאי זרע, אשכים וצינור מוביל זרע.
(בספר תרשים)
תאי זרע נוצרים באשכים, ומופרשים דרך צינור מוביל זרע.
מהאשכים יוצא צינור מוביל זרע.
שלב א' - הכנת כרטיסיות
א. ערכו רשימה של כל המושגים במערכת הרבייה הזכרית שלמדתם עליהם עד כה. רשמו כל מושג בכרטיסייה נפרדת. הניחו את הכרטיסיות שהכנתם כשהן הפוכות עם הכתוב כלפי מטה).
ב. הפכו באקראי שלוש כרטיסיות. רשמו את שלושת המושגים במעגלים ומתחו חיצים ביניהם. (שימו לב - יש חשיבות לכיוון החץ!) רשמו מעל החץ מילה או משפט המתארים את הקשר בין המושגים.
(בספר תרשים)
ג. החזירו את הכרטיסיות למקומן, ערבבו ובחרו שוב שלוש כרטיסיות.
ד. מצאו את הקשר בין המושגים שהעליתם. חזרו על כך מספר פעמים עד שתשתמשו בכל המושגים שלרשותכם.
ה. לאחר שביצעתם את שלב א' של המשימה חזרו עליה עם מושגים ממערכת הרבייה הנקבית.
ו. חזרו על הפעילות, הפעם עם חמישה מושגים בכל פעם.
שלב ב' - בניית מפת מושגים עם כל המושגים
ציירו במחברת מעגלים כמספר המושגים שרשמתם בעבור כל מערכת. קשרו בין המושגים השונים באמצעות חיצים, ותארו את הקשר באמצעות מילה או משפט, כך שכל שני מושגים והקשר ביניהם יוצרים משפט. הוסיפו חיצים מקשרים רבים ככל האפשר.
במהלך יחסי מין מופרשים תאי הזרע לנרתיק האישה יחד עם נוזל הזרע. ההפריה (אם היא מתרחשת) מתרחשת בחצוצרה. לתאי הזרע מבנה אופייני המקנה להם את היכולת לנוע בסביבה נוזלית. תא הביצה הוא בעל מבנה המותאם לקליטה של תא הזרע, ומכיל את כל החומרים החיוניים להתפתחות העובר בשלבי התפתחותו הראשונים. עקרון ההתאמה בין מבנה לתפקוד בא לידי ביטוי בתאי הרבייה, כלומר, מבנה התאים מותאם לתפקודם כתאי רבייה.
*163*
*163*
(בספר איור)
- יצירת תאי הרבייה (מיוזה)
- העברת תאי הרבייה
- הפריה (מודגש)
- התפתחות עוברית:
חלוקת תאים (מיטוזה)
התמיינות, המשך חלוקה וגדילה
התפתחות הדרגתית של רקמות ואיברים
לקראת הפריה - מחזור הביוץ והווסת
בנות נולדות כשבשחלות שלהן תאי ביצה לא בשלים. החל מגיל ההתבגרות מתרחשים בכל חודש שני תהליכים במקביל:
1. הכנה של הרחם לקראת האפשרות לקליטת תא ביצה מופרה.
2. הבשלת תא ביצה בשחלה.
הרחם מכיל שכבה של תאים, עשירה בכלי דם, הקרויה רירית הרחם. במהלך החודש רירית הרחם הולכת ומתעבה בהדרגה כהכנה לקליטת תא מופרה. במקביל מבשיל אחת לחודש תא ביצה באחת השחלות, ויוצא מהשחלה אל החצוצרה. זהו הביוץ.
רירית הרחם - רקמה עשירה בכלי דם המרפדת את הדופן הפנימית של הרחם. ביוץ - תהליך יציאת תא ביצה מהשחלה לחצוצרה.
ההפריה מתרחשת בתוך גוף האישה - בחצוצרה. החצוצרות מכילות ריסים זעירים הנעים כל הזמן, ותנועתם מניעה את תא הביצה בחצוצרה לכיוון הרחם. תאי זרע שהופרשו לנרתיק האישה נעים באופן עצמאי אל החצוצרות. מיליוני תאי זרע מופרשים לנרתיק, ורובם המכריע מתים בדרך אל תא הביצה. מספר קטן מאוד של תאי זרע מצליח להגיע אל החצוצרות, ובסופו של דבר רק תא אחד מפרה את תא הביצה. מרגע ההפריה עובר תא הביצה שינוי שאינו מאפשר חדירה של תא זרע נוסף.
(בספר איור)
איור 4: מערכת הרבייה הנקבית במבט קדמי
שחלה, חצוצרה, רירית הרחם, חלל הרחם, דופן הרחם, צוואר הרחם, נרתיק.
*164*
(בספר איור)
דיון
מה היתרון הטמון בייצור כמות עצומה של תאי זרע והפרשתם אם ידוע שרק תא אחד מפרה בסופו של דבר את תא הביצה?
(בספר איור)
מידע והרחבה
בן או בת?
באדם 23 זוגות של כרומוזומים בתאי הגוף; זוג אחד מתוכם שונה מהאחרים, הוא זוג כרומוזומי הזוויג, הקובעים את זוויגו של האדם. יש שני סוגים של כרומוזומי זוויג, האחד קרוי X והשני Y. בתאי הגוף של נקבה יש שני כרומוזומים מסוג XX) X), ובתאי הגוף של הזכר מצוי כרומוזום X אחד ו-Y אחד (XY). בתהליך המיוזה, כאשר התאים מתחלקים, מתקבלים תאי רבייה המכילים רק אחד מכרומוזומי הזוויג. בנקבה כל תאי הביצה מכילים כרומוזום X אחד. בזכר מחצית מתאי הזרע מכילים את כרומוזום X ומחצית מתאי הזרע מכילים את כרומוזום Y. זוויג העובר נקבע בהתאם לכרומוזום הזוויג המצוי בתא הזרע המפרה את תא הביצה. אם תא זרע המכיל כרומוזום X יפרה את תא הביצה, יתקבל עובר בעל שני כרומוזומי X ותתפתח נקבה (XX). לעומת זאת, אם תא זרע המכיל כרומוזום Y יפרה את תא הביצה, יתקבל עובר עם כרומוזום X אחד ו-Y אחד, ויתפתח זכר (XY).
(בספר איור)
אם התרחשה הפריה, התא המופרה מגיע אל הרחם, עובר השרשה ברירית הרחם וממשיך להתפתח. השרשה של התא המופרה ברחם מהווה את תחילת ההיריון.
ומה קורה כשאין הפריה?
ברוב המקרים לא מתרחשת הפריה, ולא מתפתח עובר ברחם. אולם כפי שלמדנו קיימת הכנה של הרחם למקרה שהפריה אכן תתרחש. כאשר אין הפריה, רירית הרחם נושרת ויוצאת החוצה, ומופיע דימום הקרוי וסת.
וסת-דימום המופיע כתוצאה מנשירת רירית הרחם. הופעת הווסת משמעותה שלא הייתה הפריה.
מחזור הווסת נמשך בממוצע כחודש, ולכן קוראים לו גם "המחזור החודשי". אורך מחזור הווסת מהופעת וסת אחת ועד לווסת הבאה הוא 28 יום בממוצע, אולם גם מחזור הנמשך שלושה שבועות או 40 יום הוא נורמלי לחלוטין.
*165*
שלבי מחזור הביוץ והווסת
מחזור הווסת של האישה מתחיל ביום הראשון להופעת הדימום (שהוא היום הראשון של הווסת). הווסת עצמה נמשכת ימים מספר (2-8 ימים), ובסופה רירית הרחם דקה מאוד.
(בספר איור)
איור 5: שלבים בהתעבות רירית הרחם
על פי ימים מתחילת הווסת.
במהלך השבועיים הראשונים של מחזור הווסת רירית הרחם מתעבה בהדרגה, וזקיק (זקיק - גופיף רב-תאי ובתוכו חלל. בשחלה כל אחד מהזקיקים מכיל תא ביצה לא בשל. כל התכנים הקשורים לזקיק הנם הרחבה.) המכיל תא ביצה מבשיל בשחלה (שלבים 3-1 באיור 6). כ-14 יום מתחילת מחזור הווסת מתרחש הביוץ (שלב 4 באיור 6). בשבועיים שלאחר הביוץ רירית הרחם ממשיכה להתעבות, ובמקביל נודד תא הביצה בחצוצרה לכיוון הרחם. אם אין הפריה, הזקיק בשחלה מתנוון (שלבים 7-5 באיור 6) ורירית הרחם נושרת. הופעת הדימום מהווה את תחילתו של מחזור חדש, וחוזר חלילה. (איורים 5 6 ו-7).
(בספר איור)
איור 6: שלבי הבשלת הזקיק בשחלה
(בספר איור)
מעניין ומסקרן
אי-סדירות מחזור הווסת
אי-סדירות של מחזור הווסת היא תופעה נפוצה בקרב נערות בשנים הראשונות לקבלת הווסת, בדרך-כלל בשל אי-בשלות הורמונלית. ברוב המוחלט של המקרים המצב מסתדר, והווסת נעשית סדירה עם הזמן. במהלך תקופת אי-הסדירות יש קושי לקבוע את מועד הביוץ. נוסף על כך, מגוון של גורמים גופניים ונפשיים עשויים לגרום למחזור בלתי סדיר: תזונה שאינה מאוזנת עלולה לגרום לשיבושים קשים במחזור הווסת, ואף להפסקתה המוחלטת במקרים קיצוניים כמו אנורקסיה. גורמים נפשיים כמו לחץ או מתח עלולים אף הם לגרום לעיכוב או הקדמה של הווסת.
*166*
כאמור, אורך מחזור הווסת מהופעת וסת אחת ועד לווסת הבאה הוא 28 יום בממוצע. באיור 7 מוצגים שלבי מחזור הווסת.
(בספר איור)
איור 7: מחזור הווסת
3-1: שלבי הבשלת הזקיק המכיל תא ביצה
4: ביוץ (יציאת תא ביצה בשל מהשחלה)
7-5: שלבי התנוונות הזקיק
במערכות הרבייה מתרחשים תהליכים של ייצור תאי רבייה והבשלתם. מפגש בין תאי הרבייה מוביל להפריה, וההפריה, אם מתרחשת, מתקיימת בחצוצרה, במערכת הרבייה הנקבית. ברוב המקרים לא מתרחשת הפריה, ולא מתפתח עובר ברחם. אולם קיימת הכנה של הרחם למקרה שהפריה תתרחש. במהלך החודש מבשיל תא ביצה באחת השחלות, ורירית הרחם מתעבה בהדרגה. אם היתה הפריה, משתרש התא המופרה ברחם ומתפתח לעובר. אם אין הפריה, רירית הרחם נושרת ומופיע דימום הקרוי וסת.
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
(בספר תרשים, היעזר במורה)
מחזור הווסת - במהלכו מתרחשים התעבות רירית הרחם והבשלת זקיק המכיל תא ביצה בשחלה.
אם התרחשה הפריה - השרשה של התא המופרה ברחם - מוביל להריון.
אם לא התרחשה הפריה - התנוות הזקיק בשחלה - מוביל לנשירת רירית הרחם (וסת).
*167*
(בספר תרשים, היעזר במורה)
פעילות
סיכום מרכיבי מערכת הרבייה הזכרית והנקבית
(בספר תשבץ - היעזר במורה)
(בספר תרשים, היעזר במורה)
אופקי
1. פתח המצוי בחלקו התחתון של הרחם (2 מילים ב-9 אותיות - 5, 4)
4. מקום התפתחות העובר (מילה ב-3 אותיות)
5. ידוע גם בשם "המחזור החודשי" (2 מילים ב-10 אותיות - 5, 5)
8. תהליך התלכדות תאי הרבייה (מילה ב-5 אותיות)
9. צינור שרירי המוביל לפתח המין של הנקבה (מילה ב-5 אותיות)
10. קרויה גם צינור הביצים, ואליה עוברים תאי הביצה שיצאו מהשחלה (מילה ב-6 אותיות)
12. תהליך יציאת הביצית מהשחלה (מילה ב-4 אותיות)
16. איבר המין החיצוני של הזכר (מילה ב-3 אותיות)
17. חלק ממבנה תא הזרע המאפשר לו תנועה (מילה ב-5 אותיות)
18. מקום הבשלת תאי הזרע (2 מילים ב-9 אותיות - 5, 4)
20. צינור העובר לאורכו של הפין (2 מילים ב-11 אותיות - 5, 6)
22. שכבת תאים ברחם, עשירה בכלי דם (2 מילים ב-9 אותיות - 5, 4)
אנכי
2. תהליך קליטת העובר ברחם (מילה ב-5 אותיות)
3. מקום יצירת תאי הביצה (רבים) (מילה ב-5 אותיות)
6. תא הרבייה הנקבי (2 מילים ב-6 אותיות - 2, 4)
7. צינור היוצא מכל אשך (3 מילים ב-13 אותיות - 5, 5, 3)
11. בעלת תפקיד בייצור נוזל הזרע (2 מילים ב-13 אותיות - 5, 8)
13. גופיף רב-תאי בשחלה שבתוכו מבשיל תא ביצה (מילה ב-4 אותיות)
14. חיוני לתנועת תאי הזרע (2 מילים ב-8 אותיות - 4, 4)
15. מקום יצירת תאי זרע (רבים) (מילה ב-5 אותיות)
19. תא הרבייה הזכרי (2 מילים ב-5 אותיות - 2, 3)
21. דימום המופיע אחת לחודש בממוצע (מילה ב-3 אותיות)
*168*
*168*
(בספר איור)
- יצירת תאי הרבייה (מיוזה)
- העברת תאי הרבייה
- הפריה
- התפתחות עוברית (מודגש):
חלוקת תאים (מיטוזה)
התמיינות, המשך חלוקה וגדילה
התפתחות הדרגתית של רקמות ואיברים
מרגע ההפריה בחצוצרה מתחיל התא המופרה לעבור חלוקות (מיטוזה) ובתוך שלושה ימים הופך מתא אחד לכדור קטן של תאים שטרם עברו התמיינות. גוש תאים זה עתיד להגיע אל הרחם, להתפתח ולהפוך לעובר בעל מגוון איברים, רקמות ותאים. ימים מספר לאחר ההפריה מגיע גוש התאים אל הרחם ומשתרש בדופן שלו. שלב ההשרשה מהווה את תחילת ההיריון (איור 8).
השרשה - תהליך שבו תא הביצה המופרה נקלט ברירית הרחם, וממשיך להתפתח לעובר בבעלי חיים.
(בספר איור)
איור 8: שלבי התפתחות העובר מההפריה ועד ההשרשה
לסיכום והעשרה בנושא הפריה והתפתחות עוברית צפו בסרטון הדמיה לתהליך ההפריה המצוי באתר המלווה את הספר.
*169*
התפתחות עוברית של אדם נמשכת בממוצע 40 שבועות, ומחלקים אותה לשני שלבים עיקריים: השלב הראשון - מרגע ההפריה ועד לשבוע השמיני של ההיריון: בשלב זה של ההתפתחות חלה השרשה של העובר ברחם, התמיינות ראשונית לתאים ולרקמות השונות בעובר וגדילה.
השלב השני - מהשבוע התשיעי של ההיריון ועד הלידה: בשלב זה של ההתפתחות העובר ממשיך לגדול על-ידי חלוקת תאים וגדילה שלהם. כמו כן חלה התמיינות של התאים והעובר מקבל צורה אנושית. האיברים מתפתחים בהדרגה, והמערכות בגוף העובר מתחילות לתפקד.
(בספר איור)
צפייה בסרט
על שלבי ההתפתחות העוברית תוכלו ללמוד מהסרטון התפתחות העובר ברחם המצוי באתר המלווה את הספר. צפו בסרטון, העתיקו את הטבלה למחברת ומלאו בה את הפרטים הבאים:
(בספר איור)
שלב ההיריון, שבוע ההיריון, מה קורה לעובר המתפתח, גודל העובר, משקל העובר
שליש ראשון, שבוע 1, נוצר גוש בעל 16 תאים, אין, אין
שליש ראשון, שבוע 2, --, --, --
שליש ראשון, שבוע 4, --, --, --
שליש ראשון, שבוע 6, --, --, --
שליש ראשון, שבוע 8, --, --, --
שליש ראשון, שבוע 10, --, --, --
שליש ראשון, שבוע 12, --, --, --
שליש שני, שבוע 16, --, --, --
שליש שני, שבוע 20, --, --, --
שליש שני, שבוע 24, --, --, --
שליש שלישי, שבוע 28, --, --, --
שליש שלישי, שבוע 36, --, --, --
שליש שלישי, שבוע 40, --, --, --
על-פי הנתונים שמילאתם, ענו על השאלות הבאות:
1. באיזה שלב של ההיריון חלה ההתפתחות הרבה והמשמעותית ביותר בעובר?
2. מאיזה שלב של ההיריון אפשר כבר לזהות את מין העובר?
3. מאיזה שלב של ההיריון העובר מסוגל לשרוד אם ייוולד?
(בספר איור)
מעניין ומסקרן
בדיקה ביתית לזיהוי היריון
עם תחילת ההיריון, מופרש אל הדם מרקמות העובר הורמון הקרוי human chorionic gonadotropin) hCG). עלייה חדה ברמות hCG בדם האישה מעידה על כך שהאישה בהיריון. עם התקדמות ההיריון עולות רמות הhCG- בדם, וחלק ממנו מופרש גם בשתן. הבדיקות הביתיות לזיהוי היריון מתבססות על זיהוי הורמון זה בשתן. את הבדיקה אפשר לבצע כשבועיים לאחר ההפריה, מועד הסמוך בדרך-כלל למועד המשוער לקבלת הווסת.
*170*
רקמות ואיברים התומכים בעובר המתפתח
לא רק העובר מתפתח ברחם בזמן ההיריון. עם התמיינות תאי העובר ברחם מתפתחים רקמות ואיברים נוספים החיוניים להיריון ולהתפתחותו התקינה של העובר (איור 9). בתחילת ההיריון מתפתח שק השפיר, המורכב מקרומים דקים, ומכיל בתוכו את העובר ונוזלים הקרויים מי שפיר. התפתחות העובר מתרחשת בסביבה נוזלית, המאפשרת את התפתחותו בתנאים נוחים, יציבים ומוגנים.
עם התפתחות העובר מתפתחת גם השליה. השליה היא איבר המשותף לאם ולעובר. היא עשירה בכלי דם, ודרכה מתבצע מעבר של חומרי מזון וחמצן מהאם אל העובר, ומעבר של חומרי פסולת ופחמן-דו-חמצני מהעובר לאם. נוסף על כך, השליה מפרישה חומרים החשובים לתמיכה בהיריון עצמו, וכן להכנת גוף האישה לקראת לידת תינוק (למשל הכנת רקמת השד להנקה). העובר קשור אל השליה באמצעות חבל הטבור, ובחבל הטבור מצויים כלי דם שבהם מתבצעת הובלת חומרים אל העובר וממנו.
(בספר איור)
איור 9: עובר ברחם
שליה, מי שפיר, חבל טבור, עובר, שק השפיר
(בספר איור)
מעניין ומסקרן
בדיקת מי שפיר (דיקור מי שפיר)
בדיקת מי שפיר היא בדיקה המתבצעת במהלך ההיריון לצורך אבחון מחלות תורשתיות בעובר. הבדיקה מזהה פגמים במבנה תאי העובר או במספר הכרומוזומים בהם, כפי שקורה למשל במקרה של תסמונת דאון. בבדיקה זו שואבים כמות קטנה של מי שפיר באמצעות מחט דקה. מי השפיר שבהם מצוי העובר מכילים בין היתר תאי עור שנשרו מגופו, ומכילים את המטען התורשתי שלו. את התאים מעבירים לגידול במעבדה, ולאחר מכן מבצעים מיפוי של החומר התורשתי המצוי בהם. כך אפשר לזהות מחלות הנובעות מפגמים בחומר התורשתי. הבדיקה כרוכה בסיכון מסוים ולכן לא ממליצים לכל אישה הרה לעבור אותה. ההמלצה הרווחת כיום לביצוע הבדיקה היא לנשים מעל גיל 35, או במקרים שבהם נמצא חשד למחלה שמקורה בפגם תורשתי.
איך נוצרים תאומים?
ברוב המקרים מתפתח ברחם עובר אחד ונולד תינוק אחד, אולם בכ-1% מהמקרים מתפתחים שני עוברים ברחם בו-זמנית, ונולדים תאומים. יש שני סוגים של תאומים: זהים ולא זהים, הנוצרים באופנים שונים.
(בספר איור)
*171*
אפשר לראות (איור 10) שתאומים זהים נוצרים מתא ביצה אחד ותא זרע אחד. גוש התאים שנוצר לאחר ההפריה (בעקבות חלוקות חוזרות של התא המופרה) מתחלק לשני גושים של תאים, שכל אחד מהם מתפתח לעובר. בפועל, כל התאים שמהם התפתחו העוברים מכילים את אותו החומר התורשתי, ולכן העוברים זהים זה לזה מבחינה תורשתית והם גם מאותו זוויג (שני בנים או שתי בנות).
לעומת זאת, תאומים לא זהים נוצרים משני תאי ביצה אשר הופרו על-ידי שני תאי זרע שונים. לעיתים, יוצאים מהשחלה בעת הביוץ שני תאי ביצה, ואם הם מופרים על-ידי תאי זרע ומשתרשים ברחם, מתפתחים שני עוברים. העוברים אינם זהים מבחינה תורשתית, ויכולים להיות מאותו זוויג או מזוויג שונה. למעשה, תאומים לא זהים אינם דומים יותר זה לזה מאשר אחים ואחיות "רגילים".
(בספר תמונה 1)
איור 10: התפתחות תאומים זהים ולא זהים
(בספר תמונה 1)
מעניין ומסקרן
מעקב אחר התפתחות העובר (אולטרה-סאונד)
כיום אפשר לבחון את התפתחות העובר בעודו ברחם באמצעות בדיקת אולטרה-סאונד. בבדיקה זו אפשר לבחון כמה וכמה מדדים הקשורים לתקינות ההיריון והעובר ברחם בזמן אמת. בבדיקת האולטרה-מאונד בוחנים את התפתחות העובר, את מספר העוברים, את כמות מי השפיר, וכן מעריכים את גודלו ומשקלו של העובר בשלבים שונים של ההתפתחות ומבצעים בדיקות נוספות להערכת סיכון למחלות שונות בעובר, כמו תסמונת דאון, ולאיתור מומים שונים בעובר.
(בספר איור)
אולטרה-סאונד של עובר בשבוע ה-16 להריון
*172*
*172*
בתום תקופת ההיריון מתחיל תהליך הלידה. בדרך כלל לקראת סוף ההיריון מצוי העובר ברחם כשראשו כלפי מטה, כך שהראש יהיה הראשון לצאת מגוף האם. את הלידה אפשר לחלק לשלושה שלבים (איור 11):
א. שלב ראשון (התרחבות צוואר הרחם) - מתחיל עם התכווצויות סדירות של הרחם, אלו הם צירי הלידה. התכווצויות הרחם הולכות ונעשות תכופות וחזקות יותר ככל שהלידה מתקדמת, ודוחפות את העובר לכיוון הנרתיק. צוואר הרחם הולך ומתרחב בהדרגה עד לכ-10 ס"מ רוחב. בשלב זה בדרך-כלל נקרע שק השפיר, ומי השפיר יוצאים דרך הנרתיק ("המים יורדים").
ב. שלב שני (יציאת התינוק) - תינוק יוצא לאוויר העולם, והצוות הרפואי קושר את חבל הטבור וחותך אותו.
ג. שלב שלישי (יציאת השליה) - השליה ניתקת מהרחם ויוצאת החוצה בשלמותה מגוף האם.
(בספר תרשים של כרזה)
איור 11: שלבי הלידה
(בספר תרשים של כרזה)
מעניין ומסקרן
לידה בניתוח קיסרי
לעיתים כאשר הלידה אינה מתקדמת כמו שצריך, או כאשר יש סיבוכים העלולים לסכן את בריאות האם או העובר, מבצעים לידה בניתוח קיסרי. במהלך הניתוח מבצעים חתך בדופן הבטן והרחם, ומוציאים דרכו את התינוק. בעבר היה שיעור התמותה של נשים בניתוח קיסרי גבוה מאוד כתוצאה מזיהומים שנגרמו לאחר הניתוח. כיום שיעור הסיבוכים והתמותה מניתוחים קיסריים הוא נמוך מאוד.
*173*
*173*
בשנים הראשונות לחייהם, ובעיקר בשנתיים הראשונות, חלה התפתחות מהירה של התינוקות מבחינה שכלית וגופנית. הם לומדים על העולם שמסביבם ומפתחים יכולות של תנועה ותקשורת.
התפתחות מרגע הלידה ועד הגעה לבגרות
מגיל הלידה עד גיל שישה שבועות: בשבועות הראשונים שלאחר הלידה מסתגלים התינוקות לחיים שמחוץ לרחם. התינוקות ישנים רוב שעות היום. וכאשר הם ערים הם מסוגלים להקשיב ולהסתכל על סביבתם. בשבועות הראשונים מסוגלים התינוקות להתמקד בחפצים המצויים במרחק של עד 30 ס"מ מהם. עצמים מרוחקים יותר נראים להם מטושטשים.
מגיל שבעה שבועות ועד שלושה חודשים: בשבועות אלה מתחילה שליטה של התינוקות על הראש והם מסוגלים למקד את ראייתם למרחקים ארוכים יותר.
בתקופה זו מופיע על פי רוב גם חיוך ראשון בתגובה לתקשורת חברתית.
מגיל שלושה חודשים ועד חמישה חודשים: בתקופה זו אפשר לראות כי לתינוקות שליטה טובה יותר בתנועותיהם, והם מושיטים את ידיהם לעבר חפצים שונים. התינוקות מסוגלים להרים את ראשם לפרקי זמן ארוכים יותר, הם עוקבים בעיניהם ומתבוננים בסביבתם, מחייכים בתגובה למתרחש סביבם, ואף צוחקים.
מגיל חצי שנה עד שנה: בתקופה זו התינוקות מתחילים להיות ניידים יותר, מתהפכים ומתחילים לזחול. מתיישבים ואף נעמדים. התינוקות מחקים צלילים ומגלים את קולם, וגם השפה אצלם מתחילה להתפתח: הם מבינים הוראות פשוטות ומסוגלים לחזור אחרי הברות. לקראת גיל שנה התינוקות כבר שולטים בתנועותיהם והם לומדים את סביבתם תוך כדי משחק.
בשנה השנייה לחייהם לומדים הפעוטות ללכת ומתפתחת אצלם היכולת לבצע תנועות עדינות ומדויקות יותר. כמו להרים חפצים קטנים, להרכיב פזלים, לבנות מגדל מקוביות ועוד. בתקופה זו גם חלה התפתחות משמעותית של השפה. והפעוטות לומדים כל הזמן מילים חדשות. לקראת גיל שנתיים הפעוטות מסוגלים כבר לחבר מילים למשפט.
במהלך השנים ממשיכה ההתפתחות מבחינה גופנית, שכלית ותנועתית. הילד או הילדה גדלים בגובה ובמשקל, עם השנים הם מפתחים את השפה שלהם ורוכשים מיומנויות דיבור. כמו כן הם לומדים להעריך מצבים שונים ולהתמודד עימם בהתאם לגילם.
(בספר תרשים של כרזה)
*174*
(בספר תרשים של כרזה)
פעילות
בקשו מהוריכם לספר לכם מתי התחלתם לבצע פעולות שונות, ועצבו לכם כרסיס התפתחות עם הפרטים הבאים (אפשר להוסיף תמונות שלכם מהגיל המתאים, או פרטים נוספים כרצונכם):
(בספר תרשים של כרזה)
כרטיס ההתפתחות שלי
שם: --
(תמונתי כתינוק)
חייכתי לראשונה בגיל: --
התהפכתי בגיל: --
התיישבתי בגיל: --
נעמדתי לבד בגיל: --
התחלתי ללכת בגיל: --
המילים הראשונות שלי: --
פרטים נוספים: --
ויסות ובקרה באמצעות הורמונים (תקשורת כימית)
הפרשה של הורמונים היא אחת מדרכי התקשורת לוויסות ובקרה של תהליכים בגוף האדם. מגוון של תהליכים בגוף נמצאים תחת ויסות ובקרה של הורמונים, ובהם גם תהליכי הגדילה וההתפתחות מלידה ועד הגעה לגיל בגרות. הורמונים שונים מופרשים מאזורים שונים בגוף ומשפיעים על תהליכים המתרחשים בגוף.
הורמון - חומר המופרש מאזור מסוים בגוף (בלוטת הפרשה) אל הדם. ההורמון מגיע עם זרם הדם לאזורים שונים בגוף, אך משפיע רק על איברים או תאים מסוימים שהינם בעלי קולטנים ייחודיים לזיהוי אותו ההורמון. תאים אלו הם
תאי המטרה של ההורמון. עם זיהוי ההורמון על-ידי תאי המטרה מתרחשים תהליכים שונים בתאים אלה.
להלן כמה דוגמאות להורמונים המופרשים בגוף והתהליכים שעליהם הם משפיעים:
(בספר תרשים של כרזה)
שם ההורמון, מופרש מ..., מנגנון מעולה
אינסולין, לבלב, אינסולין מופרש בתגובה לעלייה ברמת הגלוקוז בדם. בהשפעתו עובר הגלוקוז מהדם לתאי הגוף ורמת הגלוקוז בדם יורדת.
אדרנלין, בלוטת יותרת הכליה, אדרנלין מופרש במהלך פעילות גופנית וכן בתגובה למצבי לחץ. בהשפעתו מוגבר קצב הלב וקצב הנשימה, וחלים דיכוי מערכת העיכול, כיווץ כלי הדם בעור ועוד.
הורמון הגדילה, בלוטת יותרת המוח, הורמון הגדילה מופרש בעיקר בתקופת הילדות. בהשפעתו מתרחשים תהליכי גדילה על-ידי ריבוי תאי הגוף.
*175*
הרחבה על הורמון: הורמון הגדילה
הורמון הגדילה מופרש מבלוטה במוח (הקרויה בלוטת יותרת המוח) אל הדם. בהשפעת ההורמון מתרחשים תהליכי צמיחה, חלוקת תאים והתחדשות של תאים ורקמות בגוף (איור 12).
(בספר תרשים של כרזה)
איור 12: מנגנון פעילות של הורמון הגדילה
מוח - הפרשת הורמון גדילה לדם - כלי דם - גדילה של: שריר ועצמות
(בספר תרשים של כרזה)
משימה
התבוננו באיור 12 והשלימו את המילים החסרות:
הורמון הגדילה מופרש מה-- אל ה-- ההורמון מגיע לאזורים שונים בגוף ומשפיע על תאים מסוימים כגון תאי -- ו -- אלו הם -- של ההורמון. בהשפעת ההורמון מתרחשים תהליכים שונים בתאים אלה, כגון -- ו --
מחסן מילים: שריר, חלוקה, מוח, עצם, תאי מטרה, התחדשות, דם
דוגמאות להורמונים נוספים ופעילויות נלוות אפשר למצוא באתר המלווה את הספר.
הורמון הגדילה מופרש במהלך כל החיים, אולם כמויות גדולות ממנו מופרשות בתקופת הילדות. מחסור בהורמון הגדילה בתקופת הילדות עלול להוביל לקומה נמוכה הנובעת מעצירת הגדילה. כיום אפשר לטפל בילדים הסובלים מבעיה בהפרשת הורמון הגדילה על-ידי הזרקת ההורמון לדמם באופן מבוקר. לשם כך מפיקים את הורמון הגדילה ומזריקים אותו. בעבר היו מפיקים את הורמון הגדילה מבלוטות יותרת המוח של בני אדם, אך החל משנות השמונים של המאה העשרים, החלו להשתמש בהורמון גדילה שהופק מחיידקים שהחדירו להם את המידע ליצירת ההורמון.
*176*
(בספר תרשים של כרזה)
מיומנויות במדע וטכנולוגיה
למידה באמצעות מאמר מחקר
מחקרים קליניים (מחקרים קליניים - מחקרים שבהם מבצעים ניסויים מבוקרים בבני אדם, במטרה לבחון את היעילות והבטיחות של שימוש בתרופה חדשה או טיפול חדש שטרם נוסו על בני אדם. ביצוע של מחקרים קליניים מחייב קבלת אישור מוועדות מיוחדות וכן את הסכמת המטופל.) בנוגע לשימוש בהורמון גדילה אנושי המופק מחיידקים, בילדים הסובלים ממחסור בהורמון הגדילה. מעובד מתוך: 1986 :Kaplan SL, Underwood LE, August GP, et al
תקציר
במחקר זה נבחנו היעילות והבטיחות של שימוש בהורמון גדילה המופק מחיידקים כתרומה לטיפול בילדים הסובלים ממחסור בהורמון הגדילה. במהלך המחקר נבחנו השפעותיו של הורמון הגדילה שהופק מחיידקים בהשוואה להורמון גדילה שהופק מבלוטות יותרת המוח של בני אדם. נמצא כי הזרקת הורמון הגדילה למשך 24 חודשים גרמה לעלייה בקצב הגדילה של הילדים שהשתתפו במחקר. עוד נמצא כי השפעותיו של הורמון גדילה המופק מחיידקים דומות להשפעותיו של הורמון גדילה המופק מבלוטות יותרת המוח של בני אדם, הן מבחינת קצב הגדילה והן מבחינת תופעות הלוואי במהלך הטיפולים.
מבוא
הורמון הגדילה הוא הורמון המופרש מבלוטת יותרת המוח. בתקופת הילדות להורמון הגדילה השפעה מכרעת על התארכות העצמות, דבר המתבטא בגדילה לגובה. מחסור בהורמון גדילה במהלך הילדות גורם לעצירת הגדילה וכתוצאה מכך לקומה נמוכה. הפקת ההורמון מבלוטת יותרת המוח הינה יקרה, ועלולה להיות מזוהמת בגורמי מחלה שונים, זאת בניגוד להורמון גדילה המופק מחיידקים (למידע על הפקת הורמונים מחיידקים ראו מסגרת מידע והרחבה בעמוד 150.). במחקרים קודמים, שהתבצעו על חולדות, נמצא שהשפעותיו של הורמון גדילה אנושי שהופק מחיידקים דומות להשפעותיו של הורמון גדילה שהופק מבלוטות יותרת המוח של בני אדם. במחקר זה נבחנו היעילות והבטיחות של שימוש בהורמון גדילה המופק מחיידקים כתרופה לטיפול בילדים הסובלים ממחסור בהורמון הגדילה. במאמר זה מוצגות תוצאות של שתי קבוצות ילדים שנבדקו במחקר.
שיטות המחקר
המידע ליצירת הורמון גדילה אנושי הוחדר לחומר התורשתי של חיידקים מסוג E.coli, ולאחר מכן הופק הורמון הגדילה מאותם חיידקים. במהלך המחקר נבחנו השפעותיו של הורמון הגדילה שהופק מחיידקים בהשוואה להורמון גדילה שהופק מבלוטות יותרת המוח של בני אדם. הילדים שהשתתפו בניסויים הקליניים חולקו לשתי קבוצות: קבוצה אחת כללה 14 ילדים, קיבלה טיפול בהורמון המופק מחיידקים, וקבוצה שנייה כללה 10 ילדים וקיבלה טיפול בהורמון גדילה המופק מבלוטות יותרת המוח של בני אדם. ההורמונים, במינון זהה לכל הילדים, הוזרקו להם שלוש פעמים בשבוע, למשך 24 חודשים. קצב הגדילה של הילדים נמדד כשנה לפני קבלת הטיפול, וכל חודשיים במהלך הטיפול. כמו כן בכל ביקור נבחן מצבם הבריאותי של הילדים ונלקחו מהם בדיקות דם ושתן.
תוצאות
קצב הגדילה הממוצע של הילדים בשתי הקבוצות עלה פי שלושה במהלך השנה הראשונה של הטיפול. קצב הגדילה בשתי הקבוצות היה דומה. לאחר השנה הראשונה הייתה ירידה מסוימת בקצב הגדילה בשתי הקבוצות באופן דומה. התוצאות מוצגות בגרף שלהלן.
*177*
מבחינת תופעות לוואי, הטיפול בהורמון גדילה שהופק מחיידקים לא הראה תופעות לוואי מיוחדות. כמו כן לא התפתחה רגישות באזורי ההזרקה, לא נצפו שינויים חריגים בבדיקות הדם של הילדים, ולא היו סימנים להתפתחות אלרגיה בעקבות הטיפולים.
(בספר גרף)
(בספר תרשים של כרזה)
קבוצה א: הורמון גדילה המופק מחיידקים
קבוצה ב: הורמון גדילה המופק מבלוטות יותרת המוח של אדם
דיון
במחקר נבחנו השפעותיו של הורמון הגדילה שהופק מחיידקים בהשוואה להורמון גדילה שהופק מבלוטות יותרת המוח של בני אדם, בילדים בעלי מחסור בהורמון הגדילה. נמצא כי הזרקת הורמון הגדילה למשך 24 חודשים גורמת לעלייה בקצב הגדילה של הילדים שהשתתפו במחקר. השוואת התוצאות משתי הקבוצות מראה כי השפעותיו של הורמון גדילה המופק מחיידקים דומה להשפעותיו של הורמון גדילה המופק מבלוטות יותרת המוח של בני אדם הן מבחינת קצב הגדילה והן מבחינת תופעות הלוואי במהלך הטיפולים.
מקורות מידע
Kaplan SL, Underwood LE, August GP, et al: 1986. "Clinical studies with recombinant-DNA derived methionyl human growth hormone in growth hormone deficient children". Lancet 1. pp. 697-700
שאלות למאמר
1. מה הייתה מטרת המחקר המתואר במאמר?
2. נוכח התוצאות שהוצגו במחקר, האם הייתם ממליצים על שימוש בהורמון גדילה שהופק מחיידקים לצורך טיפול בילדים הסובלים ממחסור בהורמון הגדילה? נמקו את תשובתכם.
3. העלו ביקורת על המחקר שלפניכם. תוכלו להיעזר בשאלות הבאות:
א. האם יש דרכים לשיפור המחקר?
ב. האם נותרו שאלות ללא מענה במחקר שקראתם?
ג. האם המסקנות מתאימות לתוצאות המחקר?
4. הציעו שאלות חקר להמשך המחקר. בכל אחת מהשאלות ציינו מהו הגורם המשפיע ומהו הגורם המושפע.
*178*
(בספר תרשים של כרזה)
פעילות
לכיתתכם עומדת להגיע משלחת מנהלים של חברת תרופות מכובדת. עליכם להציג את תוצאות הניסויים הקליניים בהורמון הגדילה (המתואר במאמר), באמצעות מצגת או פוסטר מדעי, באופן שישכנע את מנהלי החברה להתחיל ולייצר הורמון גדילה המופק מחיידקים.
הכנת מצגת
מצגת היא דרך ממוחשבת להצגת נושא. מטרת המצגת היא להציג נושא בצורה תמציתית, מושכת וברורה. המצגת שעליכם להכין צריכה לכלול כ-10 שקפים, ועליה לכלול את הפרטים הבאים. (שימו לב, חלוקת השקפים היא בגדר המלצה בלבד. באפשרותכם לבצע חלוקה שונה ו/או להוסיף שקפים כראות עינכם.)
שקף 1: שמות התלמידים והמאמר שאותו אתם מציגים ומי כתב אותו במקור.
שקף 2: מטרת ההצגה שלכם, ומדוע לדעתכם חשוב לייצר את הורמון הגדילה.
שקפים 4-3: מבוא - מידע על הורמון גדילה (מהו, מהיכן הוא מופרש, על אילו תהליכים הוא משפיע), מידע על מחקרים קודמים שנעשו, ומה נבדק במחקר זה.
שקף 5: הצגת שיטות המחקר (כדאי לשלב הצגה גרפית של שיטות המחקר כגון תרשים, או טבלה).
שקפים 7-6: הצגת תוצאות המחקר באופן מילולי ובאופן גרפי על-ידי הצגת הגרף.
שקף 8: הצגת המסקנות מהמחקר.
שקפים 10-9: הצגת ההמלצות שלכם לגבי שיווק הורמון הגדילה, תוך התייחסות לתוצאות, למסקנות, ולביקורת על המחקר, אם קיימת.
עצות להכנת מצגת:
- כתיבת כותרת לכל שקף.
- כתיבה תמציתית וברורה. שקף עמוס מקשה על הבנת התוכן. רצוי שגודל הגופן יהיה לפחות 18 ושלא תהיינה יותר משמונה שורות כתובות בכל שקף.
- כדאי להוסיף תמונות ואיורים הקשורים לטקסט.
- מומלץ לבחור ברקע בהיר וחלק שיאפשר להתמקד בטקסט ובתמונות.
- התאמת צבע הכתב לרקע. כתב כהה על רקע בהיר (וההיפך).
- אין להגזים בהוספת אפקטים. עומס אנימציות וצלילים עשוי להסיח את הדעת מתוכן השקף. השתמשו אפוא באפקטים רק אם הם תורמים להבנת התוכן.
*179*
הכנת כרזה מדעית (פוסטר מדעי)
כרזה מדעית היא דרך ויזואלית להצגת נושא. מטרת הכרזה היא להציג מחקר, על כל שלביו בצורה תמציתית וברורה. הכרזה צריכה להיות נעימה לקריאה, וברורה. הכרזה המדעית היא בעלת מבנה קבוע ועליה לכלול את המרכיבים הבאים: כותרת (נושא המחקר), ומתחתיה שמות החוקרים שביצעו את המחקר, הצגת המחקר כולל השלבים הבאים: הקדמה (רקע תאורטי, תופעות רלבנטיות ועוד), מטרות ושאלות המחקר, שיטות מחקר, תוצאות (כולל ייצוגים גרפיים כמו טבלאות, גרפים, איורים ותמונות), דיון ומסקנות והמלצות. על הכרזה להיות בגודל 80 ס"מ x 100 ס"מ. לפני הכנת הכרזה כדאי לתכנן כיצד לארגן את כל חלקיה. כרזות שונות יכולות להיראות שונה. יש לתת את הדגש על מרכיבים שונים בכרזה. (תוכלו להיעזר בתרשים שלפניכם.)
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במנחה).
עצות להכנת כרזה מדעית:
- הצגת כותרת ברורה, קצרה ומושכת.
- התמקדות בנקודות מרכזיות שאותן מעוניינים להציג והצגת המידע באופן ממוקד ותמציתי. יש להמנע מעומס בפרטים.
- הקפדה על יחס נאות בין כמות המלל לכמות הייצוגים הגרפיים.
- רצוי שהגופן יהיה לפחות בגודל 28. הכיתוב והאיורים צריכים להיראות היטב גם ממרחק של כשני מטרים. רצוי שהרווח בין השורות יהיה של שורה וחצי.
- מומלץ לשלב צבעים מנוגדים בין הכתוב והייצוגים הגרפיים לבין הרקע.
הורמונים המעורבים בתהליכי הרבייה וההתבגרות המינית
כמו שלמדנו, תהליכים שונים בגוף מווסתים באמצעות הורמונים. גם תהליכים המתרחשים במערכת הרבייה מווסתים ומבוקרים באמצעות הורמונים המופרשים מהמוח והורמוני מין המופרשים מאיברי מערכת הרבייה. הורמונים אלה משפיעים על מגוון של תהליכים הקשורים להבשלת מערכות הרבייה של הזכר והנקבה, ועל תחילתה של תקופת הפוריות (תקופת הפוריות - התקופה שבה אפשר להתרבות ולהביא אל העולם צאצאים.).
תהליך ההתבגרות מושפע מהורמוני המין
זכר ונקבה הם בעל איברי רבייה בהתאם למינם. איברי מערכת הרבייה הם סימני המין הראשוניים. בגיל ההתבגרות, כאשר מתחילה הפרשה של הורמוני המין אל הדם, מתרחשים בגוף שינויים נוספים. אלו הם סימני המין המשניים. מועד תחילת גיל ההתבגרות משתנה מאדם לאדם. גיל ההתבגרות הממוצע בנערות הוא 10-16, ובנערים - 12-16. ההתבגרות המינית של בנים ובנות מתחילה עם הפרשה של הורמונים מהמוח אל הדם. ההורמונים המופרשים מהמוח משפיעים על ייצור הורמוני המין והפרשתם אל הדם ועל הבשלת מערכת הרבייה בנער או בנערה.
*180*
בנערים ההורמונים המופרשים מהמוח משפיעים על ייצור תאי זרע באשכים ועל ייצור הורמון המין הזכרי טסטוסטרון באשכים. הטסטוסטרון משפיע על הבשלת תאי הזרע באשכים, ובהשפעתו מופיעים גם סימני המין המשניים אצל הנער, כגון: הופעת שיער (פנים, מפשעה, בית השחי, חזה), התעבות הקול, התרחבות הכתפיים, וכן התעבות השרירים בגוף והתחזקותם. מגיל ההתבגרות ואילך מיוצרים באשכים מיליוני תאי זרע בכל יום, לאורך כל החיים (כלומר אין גיל מוגדר להפסקת תקופת הפוריות אצל זכרים).
בנערות הורמונים המופרשים מהמוח משפיעים על הבשלת תא ביצה בשחלה, על התרחשות הביוץ, וגם על הפרשת הורמון המין הנקבי אסטרוגן מהשחלות. האסטרוגן משפיע על סימני המין המשניים בנערה, כגון: צמיחת השדיים, צמיחת שיער במפשעה ובבית השחי, התרחבות אגן הירכיים והתעגלות הגוף. הורמון שני המופרש מהמוח משפיע על התרחשות הביוץ. לאחר הביוץ מופרש מהשחלה הורמון נוסף - פרוגסטרון. שני הורמוני המין (אסטרוגן ופרוגסטרון) משפיעים על התעבות רירית הרחם במהלך המחזור החודשי. תקופת הפוריות נמשכת אצל הנקבה מקבלת הווסת הראשונה ועד להפסקת הווסת (לרוב בין הגילים 55-45).
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט - היעזר במנחה).
משימה
העתיקו את התרשים למחברת והשלימו אותו בהתאם למחסן המילים.
(בספר איור)
בזכר:
הורמון מין זכרי מופרש מ--. הורמון המין הזכרי, שהוא --, משפיע על -- ו-סימני משני משניים, כגון התרחבות כתפיים, --, --, --.
בנקבה:
הורמוני מין נקביים מופרשים מ--. הורמוני המין הנקביים הם:
א. --
ב. -- - משפיע על --, כגון --, --, --, --.
שני הורמונים המין הנקביים משפיעים על התעבות רירית הרחם.
מחסן מילים: אשכים, אסטרוגן, שחלות, הופעת שיער בבית השחי ובמפשעה, פרוגסטרון, הבשלת תאי זרע, התעבות הקול, צמיחת שדיים, התעגלות הגוף, הופעת שיער על הפנים, התרחבות אגן הירכיים, טסטוסטרון.
*181*
(בספר איור)
מידע והרחבה
הוויסות ההורמונלי של מחזור הביוץ והווסת
ויסות ובקרה של מחזור הביוץ והווסת אצל האישה מתבצע הודות להורמונים המופרשים מהמוח, והודות להורמוני המין של האישה. ביום הראשון של הווסת (היום הראשון של הדימום) רמות הורמוני המין אסטרוגן ופרוגסטרון בדם האישה נמוכות מאוד. הורמונים המופרשים מהמוח משפיעים על הבשלת תא ביצה בשחלה ועל יצירת אסטרוגן. ביום ה-12 למחזור מופרש הורמון מהמוח המשפיע על התרחשות הביוץ. האסטרוגן מופרש מהשחלה ובמהלך 14 הימים מתחילת המחזור עולה רמת ההורמון בדם האישה באופן ניכר. לאחר הביוץ מופרש מהשחלה גם ההורמון פרוגסטרון. בהשפעת האסטרוגן והפרוגסטרון חלה התעבות של רירית הרחם. במהלך 14 הימים הבאים למחזור הווסת רמת ההורמונים אסטחגן ופרוגסטרון היא גבוהה. לקראת סוף המחזור יורדות רמות ההורמונים. בהיעדר רמה גבוהה של הורמוני מין נהרסת רירית הרחם, ומתחיל דימום המהווה את תחילתו של מחזור חדש.
(בספר 3 תמונות)
ימי מחזור הוסת, רמות יחסיות של הורמוני המין בדם (אסטרוגן, פרוגסטרון), שינויים ברירית הרחם.
גלולות למניעת היריון
כאמור, רמה גבוהה של הורמוני המין אסטרוגן ופרוגסטרון מצויה באופן טבעי בדם האישה בחציו השני של מחזור הווסת. רמה גבוהה של הורמונים אלה מדכאת הפרשה של הורמונים מהמוח, ולכן כל זמן שרמתם גבוהה לא מבשיל תא ביצה בשחלה ולא מתרחש ביוץ. רוב הגלולות למניעת היריון מכילות את הורמוני המין הנקביים אסטרוגן ופרוגסטרון, ונטילתם בקביעות שומרת על רמות גבוהות של ההורמונים בדם. רמות ההורמונים הגבוהות מונעות ביוץ, ובהיעדר ביוץ לא תיתכן הפריה, ולא יתרחש היריון.
מרגע הלידה עוברים התינוקות תהליכי גדילה והתפתחות הן מבחינה גופנית והן מבחינה שכלית. במהלך השנים שלאחר מכן הילדים גדלים ומתפתחים ורוכשים מגוון מיומנויות. עם ההגעה לגיל ההתבגרות, מתחילה גם ההתבגרות המינית, והבנים והבנות עוברים שינויים גופניים ורגשיים, ומתחילה אצלם תקופת הפוריות. תהליכי הגדילה, ההתפתחות וההתבגחת המינית מווסתים ומבוקרים באמצעות הורמוני גדילה והורמוני מין.
*182*
*182*
בעיות פוריות ופתרונן
ישנם זוגות המתקשים להביא אל העולם ילדים בשל בעיות כאלה ואחרות במערכת הרבייה. הבעיה יכולה להיות במערכת הרבייה של האישה או במערכת הרבייה של הגבר או בשתיהן. הסיבות לאי-פוריות הן מגוונות, ומטופלות בשיטות שונות.
הרפואה המודרנית מספקת פתרונות לרוב הזוגות הנתקלים בקושי להרות. להלן כמה דוגמאות לטיפולים כאלה.
1. טיפול הורמונלי - חוסר פוריות נובע לעיתים מבעיה ברמות ההורמונים של אחד מבני הזוג (למשל רמה נמוכה מדי של טסטוסטרון אצל הגבר, או רמות לא תקינות של הורמוני מין המשפיעות על המחזור החודשי ועל הביוץ באישה).
2. הזרעה - כאשר הטיפול ההורמונלי נכשל אפשר לבצע הזרעה. בהזרעה מזריקים תאי זרע שעברו תהליכי עיבוד היישר לרחם. לפני ההזרעה מקבלת האישה טיפול הורמונלי לעידוד הבשלת תאי ביצה בשחלה. את תאי הזרע מזריקים במועד הביוץ.
3. הפריית מבחנה - במקרה של חסימת חצוצרות לא ייתכן מפגש בין תא הזרע לתא הביצה, ולא תיתכן הפריה. לכן במקרה זה טיפול הזרעה אינו יעיל כלל. במקרה כזה הטיפול היחיד הוא הפריית מבחנה. בהפריית מבחנה (הנקראת גם הפריה חוץ-גופית) מתרחש המפגש בין תאי הזרע לתא הביצה באופן מבוקר, במעבדה. ראשית נותנים לאישה הורמונים המשפיעים על הבשלת תאי הביצה בשחלה, ההורמונים גורמים למספר תאי ביצה להבשיל בשחלה בו-זמנית (זאת בניגוד למצב הטבעי שבו בכל מחזור מבשיל בדרך-כלל רק תא ביצה אחד). בשלב הבא שואבים את תאי הביצה שהבשילו ומאחדים אותם עם תאי זרע בתנאי מעבדה. במקרים שבהם הסיכוי להפריה קטן מאוד גם על-ידי הפריית מבחנה (כמו למשל חוסר תנועתיות של תאי הזרע, או איכות זרע נמוכה במיוחד) אפשר להזריק תא זרע ישירות לתא הביצה, ובאופן זה לגרום להפריה להתרחש. האיחוד בין תאי הרבייה בתנאי המעבדה מעלה את הסיכויים להפריה. אנשי המעבדה בוחנים את התאים מבעד למיקרוסקופ ומזהים את תאי הביצה שהופרו. לאחר מכן מגדלים את התאים המופרים באינקובטור בתנאים מתאימים למשך מספר ימים, אז מתבצעות החלוקות הראשונות של ההתפתחות העוברית. בשלב הסופי מוחדרים העוברים הצעירים אל הרחם, ובמקביל מקבלת האישה טיפול הורמונלי שמטרתו לסייע להצלחת התהליך. כיום מבצעים הפריית מבחנה גם במקרים שבהם הסיכוי להפריה הוא נמוך ביותר כמו במקרים של איכות זרע נמוכה, ספירת זרע נמוכה או תנועתיות פגומה של תאי הזרע.
אם הופרו תאי ביצה רבים, אפשר להקפיא אותם ולהשתמש בהם בעתיד, אם יידרש טיפול נוסף, או כאשר בני הזוג ירצו עוד ילדים.
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
- איחוד תאי זרע עם תאי ביצה במעבדה
- הזרקת תא זרע ישירות לתוך תא ביצה
- הוצאת תאי ביצה מופרים מהקפאה
*183*
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
מעניין ומסקרן
הפריות מבחנה כדרך לסינון עוברים חולים
היום מבצעים הפריות מבחנה גם אם ההורים הם נשאים של מחלות תורשתיות והסבירות לעובר חולה היא גבוהה. במקרים כאלה, הרופאים מבצעים הפריית מבחנה, ובודקים את העוברים שנוצרו עוד בטרם החזרתם אל הרחם. כך הם מבטיחים כי העוברים שיוחזרו ויתפתחו ברחם הם בריאים ואינם חולים במחלה תורשתית.
פעילות
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
בית המשפט!
כיום, עם התפתחות טיפולי ההפריה והאפשרות לבצע הפריית מבחנה, אפשר לברר את מין העובר עוד בטרם מחזירים אותו לרחם.
בישראל לא מתירים לבני זוג לבחור את מין העוברים המוחזרים לרחם, אלא במקרים חריגים. כעת הגיע אליכם זוג הורים לשני בנים, המעוניינים בבת. ערכו משפט ובו העלו טיעונים בעד ונגד השאלה: האם יש לאפשר להורים לבחור את המין של ילדיהם?
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
מידע והרחבה
תאי גזע עובריים
תאי גזע הם תאים שעדיין לא עברו תהליך התמיינות סופי. הם יכולים להמשיך ולהתחלק והם בעלי יכולת להתמיין לסוגים שונים של תאים. במהלך ההתפתחות העוברית, עוד לפני ההשרשה ברחם, נוצר גוש של תאים בעלי היכולת להתמיין לכל סוגי התאים הקיימים בגוף האדם. תאים אלה קרויים תאי גזע עובריים. במעבדות מחקר ורפואה משתמשים בתאי גזע לצורכי מחקר, בין היתר על מנת לזהות תהליכי התמיינות והתפתחות עוברית ולאפיינם. בשנים האחרונות המחקר בנושא תאי הגזע מואץ, ויש תקווה כי מתאים אלה יימצא הפתרון לשיקום נפגעי עמוד שדרה ולמחלות רבות שכיום הן חשוכות מרפא, כמו סרטן מסוגים שונים ומחלות ניווניות כמו פרקינסון, אלצהיימר ועוד.
המחקר בתאי גזע עובריים נעשה על-ידי שימוש בעוברים מוקפאים שהם תרומתם של הורים שביצעו הפריית מבחנה ואינם מעוניינים בילדים נוספים. ראוי להדגיש כי מבחינת ההלכה היהודית עובר אינו נחשב חי לפני השרשתו ברחם האם. נוסף על כך, רק מתום ארבעים יום להיווצרו נחשב עובר "בן אנוש". מאחר שתאי גזע עובריים מופקים מעוברים בני מספר ימים בלבד, יש היתר מבחינה הלכתית להשתמש בהם לצורכי מחקר, שכן הם עשויים לתרום לריפוי בני אדם רבים.
*184*
*184*
- תאי הרבייה נוצרים ומבשילים באיברי הרבייה של הזכר ושל הנקבה. תאי זרע נוצרים באשכים ומבשילים ביותרת האשך, ותאי ביצה נוצרים ומבשילים בשחלות.
- יצירה והבשלה של תאי הרבייה הן תהליכים מורכבים שבהם מעורבים הורמונים המופרשים מהמוח ומאיברי הרבייה (אשכים ושחלות).
- מפגש בין תאי הרבייה (הפריה) מצריך העברת תאי זרע מהגבר אל האישה.
- בתאי הרבייה בא לידי ביטוי עקרון ההתאמה בין מבנה לתפקוד, כלומר מבנה התאים מותאם לתפקודם.
- אחת לחודש מבשיל תא ביצה בשחלה ויוצא אל החצוצרה, תהליך זה קרוי ביוץ.
- ההפריה מתרחשת בגוף האישה - בחצוצרה. ההפריה בסביבה הפנימית מאפשרת שמירה על התנאים החיוניים לקיומם של תאי הרבייה ולהתרחשות ההפריה.
- גם כאשר לא מתרחשת הפריה ולא מתפתח עובר ברחם, קיימת הכנה של הרחם למקרה שהפריה תתרחש (מחזור הביוץ והווסת).
- מחזור הביוץ והווסת מווסת ומבוקר על-ידי הורמונים. במהלך המחזור מבשיל תא ביצה בשחלה, ורירית הרחם מתעבה בהדרגה. אם אין הפריה, רירית הרחם נושרת ומופיע דימום הקרוי וסת.
- ההתפתחות העוברית של אדם נמשכת כ-40 שבועות שבמהלכם עוברים התאים חלוקה והתמיינות לרקמות ואיברים בעובר המתפתח.
- במהלך ההתפתחות העוברית מתפתחים גם רקמות ואיברים נוספים התומכים בעובר, כמו: שק השפיר, השליה וחבל הטבור.
- תהליך הלידה נחלק לשלושה שלבים שבמהלכם יש התכווצויות סדירות של הרחם, יציאת התינוק לאוויר העולם, ולבסוף יציאה של השליה בשלמותה.
- מרגע הלידה התינוקות גדלים ומתפתחים הן מבחינה גופנית והן מבחינה שכלית. במהלך השנים הילד או הילדה גדלים, מתפתחים ורוכשים מיומנויות שונות.
- בגיל ההתבגרות מתחילה ההתבגרות המינית, שהיא תחילתה של תקופת הפוריות, אשר במהלכה עוברים נערים ונערות שינויים גופניים ורגשיים. תהליך ההתבגרות המינית מווסת ומבוקר על-ידי הורמונים.
- בעיות פוריות יכולות להופיע בגברים ובנשים כאחד. כיום יש אמצעים רפואיים וטכנולוגיים להתמודדות עם בעיות פוריות, כגון הזרעות, טיפולים הורמונליים והפריית מבחנה.
*185*
שאלות סיכום
1. העתיקו את הטבלה הבאה למחברת, וערכו השוואה בין זכר ונקבה בהתאם:
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
--, זכר, נקבה
שם תאי הרבייה בגוף, --, --
כמות תאי הרבייה המיוצרת במהלך החיים, --, --
מקום יצירת תאי הרבייה, --, --
הצינור שבו עוברים תאי הרבייה, --, --
הורמוני המין העיקריים, --, --
2. הסבירו כיצד מבנה תאי הזרע ומבנה תאי הביצה מותאמים לתפקודם בגוף.
3. א. מהם סימני המין הראשוניים ומהם סימני המין המשניים? תנו דוגמה לכל אחד מסימנים אלה בגוף האדם.
ב. מה משפיע על הופעת סימני המין המשניים בנער ובנערה?
4. מהם השינויים המתרחשים בגיל ההתבגרות אשר בלעדיהם לא יתאפשר תהליר רבייה אצל הזכר והנקבה?
5. הורמונים מופרשים אל הדם, ומגיעים עם זרם הדם לכל חלקי הגוף, אך משפיעים רק על איברים או תאים מסוימים. הציעו הסבר לכך.
6. התאימו בין המושגים המופיעים בצד ימין לבין ההסברים המופיעים בצד שמאל.
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
מושגים: טסטוסטרון, אסטרוגן, שחלות, פרוגסטרון, אשכים, הורמונים המופרשים מהמוח.
הסברים:
- משפיע על התעבות רירית הרחם
- משפיע על הופעת סימני מין משניים בזכר
- מהם מופרשים הורמוני המין בזכר
- בהשפעתם מופרשים הורמוני המין
- מהם מופרשים הורמוני המין בנקבה
- משפיע על הופעת סימני מין משניים בנקבה
7. האם ייתכן כי תאומים זהים יהיו בעלי זוויג שונה (זכר ונקבה)? נמקו את תשובתכם.
*186*
8. העתיקו את הטבלה למחברת ומלאו אותה בהתאם.
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
הורמון, מופרש מ..., מופרש אל..., משפיע על...
טסטוסטרון, --, --, --
אסטרוגן, --, --, --
פרוגסטרון, --, --, --
9. חפשו במקורות מידע על אמצעים למניעת היריון. בחרו שני סוגים של אמצעי מניעה, ורשמו לגבי כל אחד מהם:
א. כיצד נמנע היריון על-ידי שימוש באמצעי המניעה?
ב. האם השימוש באמצעי המניעה מונע גם הידבקות במחלות?
ג. רשמו את מקורות המידע שמהם לקחתם את המידע על אמצעי המניעה.
10. חלק מההיגדים שלפניכם הם שגויים. זהו את ההיגדים השגויים, תקנו אותם ורשמו אותם במחברת.
א. תאי הזרע נוצרים בבלוטת יותרת האשך.
ב. תאי הביצה נוצרים בשחלות ומבשילים בחצוצרות.
ג. תקופת הפוריות של הגבר נמשכת מלידתו עד סוף ימי חייו.
ד. תקופת הפוריות של האישה נמשכת מגיל ההתבגרות ועד להפסקת הווסת.
ה. לתאי הזרע יכולת תנועה עצמאית בסביבה נוזלית.
ו. הורמון הוא חומר המופרש לדם, ומשפיע על כל האיברים בגוף.
11. א. השלימו את התרשים בהתאם למחסן המילים:
(בספר תרשים, היעזר במורה)
התעבות רירית הרחם כהכנה לאפשרות לקליטת תא מופרה, והבשלת תא ביצה בשחלה:
יש הפריה - --, ולכן --.
אין הפריה - --, ולכן --.
מחסן מילים: אין וסת, יש וסת, קליטת תא מופרה ברחם, נשירת רירית הרחם
ב. רשמו משפטים המקשרים בין התהליכים המופיעים במסגרות.
ג. על-פי הידוע לכם על מחזור הווסת, מדוע אחד הסימנים הראשונים להיריון הוא אי-הופעת וסת?
12. גבר ואישה לא מצליחים להרות. בבדיקה נמצא כי תאי הזרע של הגבר אינם נעים, וכי בדמה של האישה רמה נמוכה של הורמוני מין המשפיעים על מחזור הביוץ והווסת. אילו בדיקות אפשר להציע לבני זוג על מנת שיצליחו להרות? הסבירו כיצד בדיקות אלה תסייענה להם.
*187*
*187*
*188*
*188*
(בספר תרשים)
- יצירת תאי הרבייה (מיוזה)
- העברת תאי הרבייה
- הפריה
- התפתחות עוברית:
חלוקת תאים (מיטוזה)
התמיינות, המשך חלוקה וגדילה
התפתחות הדרגתית של רקמות ואיברים
תהליך יצירת תאי הרבייה אצל בעלי החיים מתרחש באיברי מערכת הרבייה של הזכר והנקבה. אצל רוב בעלי החיים הרבייה היא מחזורית-עונתית. במילים אחרות, קיימת "עונת רבייה" או תקופות קבועות בשנה שבהן בעלי החיים מתרבים. במינים של בעלי חיים שקיימת אצלם עונת רבייה, תהליך הרבייה (הכולל את היצירה וההבשלה של תאי הרבייה, העברת תאי הרבייה וההפריה) מתרחש רק בתקופה זו. נמצא שעונת הרבייה מתוזמנת כך שהצאצאים מגיחים בתקופה שבה הטמפרטורות נוחות והמזון מצוי בשפע. כיצד? גירויים חיצוניים מהסביבה משפיעים על תהליכי הרבייה בבעלי החיים.
(בספר תרשים)
פעילות
השפעת תנאי הסביבה על רבייה בדגי בס
במחקר שביצעו החוקרים האוול ועמיתיו נבדק הקשר בין תנאי הסביבה לבין תהליך הרבייה של דגי בס (Sentropristis striata). בגרף שלפניכם מוצגים טמפרטורת המים ואורך היום לאורך השנה בארצות הברית. האזור הצבוע באפור כהה מסמן את התקופה בשנה שבה מתקיימת רבייה בדגי בס (הנתונים מתוך: R.A. Howell et al. (2003). The effect of photoperiod manipulation on the reproduction of black sea bass Sentropristis striata. Aquaculture 218,651-669.). שימו לב כי בציר ה- y מוצגים שני משתנים: טמפרטורה במעלות צלסיוס ומספר שעות אור.
(בספר גרף)
(בספר תרשים)
1. תנו כותרת לגרף.
2. מה טווח הערכים לטמפרטורה המוצג בגרף?
3. מה טווח הערכים למספר שעות האור המוצג בגרף?
4. תארו את טמפרטורת המים ואת אורך היום לאורך חודשי השנה.
5. באילו חודשים בשנה נצפתה פעילות רבייה בדגי הבס? האם בחודשים אלה תנאי הסביבה היו שונים מחודשים אחרים? אם כן, במה?
6. על פי התוצאות המוצגות בגרף, האם תנאי הסביבה משפיעים על תהליך הרבייה בדגי בס? נמקו!
*189*
*189*
(בספר תמונה)
- יצירת תאי הרבייה (מיוזה)
- העברת תאי הרבייה
- הפריה
- התפתחות עוברית:
חלוקת תאים (מיטוזה)
התמיינות, המשך חלוקה וגדילה
התפתחות הדרגתית של רקמות ואיברים
אצל מרבית בעלי החיים, העברת תאי הרבייה לקראת הפריה לא מתבצעת "בקלות ראש". בעלי החיים בוחרים את בני הזוג שאיתם הם יעמידו צאצאים. ניסיון להתרבות עם פרט שאינו בוגר לא יניב תוצאות, ורבייה עם יצור בעל תכונות "לא מוצלחות" עלול להוביל לכך שגם הצאצאים יהיו פחות מוצלחים, ובעלי סיכויי הישרדות נמוכים יותר. על כן זיהוי בני הזוג המתאימים לרבייה הוא בעל חשיבות מכרעת, והוא מונע מהיצורים בזבוז של משאבים ואנרגיה בניסיון להתרבות עם פרוים שאינם מתאימים. אך מיהו בן זוג מתאים ואיך מזהים אותו? תקשורת בין הפרטים מבוססת על ראייה (תקשורת חזותית), שמיעה (תקשורת קולית), ריח (תקשורת כימית) ומגע, ומאפשרת לבעלי החיים לזהות את בני מינם, את אלו שהגיעו לבגרות מינית, ואת הפרטים המוצלחים ביותר. כפי שלמדתם במבוא, רק יצורים בני אותו המין יכולים להביא צאצאים לעולם, לכן יש חשיבות לכך שבעלי החיים יזהו את בני מינם ואת הפרטים הבוגרים.
(בספר תמונה)
מעניין ומסקרן
אצל גחליליות זיהוי המין מבוסס על זיהוי הבהובי אור האופייניים למין. גחלילית היא חיפושית הפעילה בלילה, שבבטנה התחתונה מצויים איברים המסוגלים להפיק הבהובים של אור. כיום ידועים בעולם כ-2000 מינים של גחליליות, ולכל אחד מהם דגם ייחודי של הבהובים המייחד אותו! הנקבות אינן מעופפות, והן מאותתות לזכרים על מקום הימצאן על-ידי הבהובי האור. הזכרים מזהים את בנות מינם ואת מיקומן על-ידי זיהוי דגם ההבהובים הייחודי למין.
(בספר תמונות)
גחלילית
שאלות
1. מה היה קורה אילו כל הגחליליות היו בעלות דגם זהה של הבהובי אור?
2. מדוע יש חשיבות לכך שפרטים יזהו את בני מינם?
דוגמאות נוספות לתקשורת המסייעת ליצורים לזהות את בני מינם הן שירתן של ציפורי שיר, שהיא ייחודית לכל מין, וקולות של צפרדעים וחרקים. יש בעלי חיים הנמשכים זה אל זה לפי ריחות, המהווים אותות כימיים הייחודיים למין (פרומונים), כמו למשל אצל עשים (משפחה בסדרת הפרפראים שבמחלקת החרקים).
*190*
(בספר תמונות)
פעילות
דרכי תקשורת בין-מינית
לפניכם תמונות של שחרור בוגר, של שחרור צעיר ושל נקבת השחרור. האם תוכלו לזהות מי הוא מי (מימין לשמאל: נקבה זכר צעיר זכר בוגר)?
(בספר 4 תמונות)
השחרור הוא ציפור שיר נפוצה בארצנו. השחרור הזכר חי בנחלה (נחלה - אזור מחייה של בעל חיים) קבועה ומגן עליה מפני זכרים אחרים. נמצא שצבע
המקור משפיע על תגובת הזכר כלפי פרטים אחרים. כאשר מציגים בפני הזכר שחרור בעל מקור כתום, הוא מגיב כלפיו בתוקפנות, ואילו כאשר מציגים בפניו שחרור בעל מקור חום, הוא אינו מגיב כלפיו בתוקפנות.
1. כלפי מי (זכר בוגר / זכר צעיר / נקבה) יגיב השחרור הבוגר בתוקפנות אם ייכנס לשטחו, וכלפי מי לא יגיב בתוקפנות? הסבירו כיצד קבעתם זאת.
2. מה היתרון מבחינת הנקבה בכך שהבוגרים והצעירים נראים שונה?
3. מה היתרון מבחינת הזכרים הבוגרים בכך שהצעירים נראים שונה מהם?
תהליך ההתבגרות המינית של בעלי החיים מלווה בהפרשה של הורמוני מין (בדומה לאדם), המשפיעים על הבשלת מערכות הרבייה ובמקרים מסוימים גם על שינויים במראה החיצוני (סימני מין משניים). יש בעלי חיים שניכר אצלם שוני במראה בין הבוגרים והצעירים, כמו שראינו בשחרור. הפרטים שאינם בוגרים אינם דומים לבני מינם שהגיעו לבגרות מינית. השוני במראה החיצוני מאפשר ליצורים לזהות את הפרעים הבוגרים המסוגלים להתרבות, ואת הפרטים הלא בוגרים שאינם מסוגלים עדיין להתרבות. דוגמאות נוספות לכך אפשר למצוא גם במחלקת היונקים, כמו למשל גורי הצבוע, גורי האריה, גורי יעלים ועוד...
(בספר 5 תמונות)
בוגרים וצעירים של: 1. צבוע, 2. ברווז
*191*
בתמונות השחרורים ניכר שהזכר והנקבה לא נראים אותו הדבר. תופעה זו, שבה נראים הבדלים בין מראה הזכר הבוגר לבין מראה הנקבה, קרויה דו-צורתיות זוויגית, ויש לה דוגמאות רבות בעולם החי. למעשה, זו אחת מדרכי התקשורת בין בעלי החיים בני אותו המין, המסייעת להם לזהות זה את זה וכן לזהות את הפרטים שהגיעו לבגרות מינית. יש בעלי חיים שאצלם מראה הזכר משתנה בעונת הרבייה. תופעה זו קרויה "לבוש כלולות". השינויים במראה החיצוני הם סימני מין משניים, והם מעידים גם על מוכנותו של הפרט לרבייה (כלומר על כך שהגיע לבגרות מינית).
(בספר 5 תמונות)
1. זכר ונקבה של פסיון מצוי
2. זכר ונקבה של ברווז מנדרין
3. זכר של אנפית הבקר בלבוש כלולות
4. זכר ונקבה של קרפדה מצויה
5. זכר של חרדון סיני בלבוש כלולות
עד כה ראינו כי זיהוי בעלי חיים בני אותו המין שהגיעו לבגרות מינית יכול להיות מבוסס על מראה חיצוני של היצורים, אך לעיתים קרובות שינויים בהתנהגות בני הזוג היא זו המסייעת להם למצוא זה את זה, ולאותת על מוכנותם לרבייה.
התנהגות בעלי חיים בעונת הרבייה
בעונת הרבייה אפשר להבחין בהתנהגות חיזור ובהתנהגות תוקפנית של זכרים כלפי זכרים אחרים, בהגנה על נחלה או בתחרות על נקבות. התנהגות חיזור משדרת לבן או בת הזוג על מוכנותו של היצור לרבייה. ברוב המקרים הזכר הוא זה שמחזר אחר הנקבה, והנקבה בוחרת אם להיענות לחיזוריו (או לא). נוסף על כך, התנהגות החיזור חושפת מידע על הזכר, כמו מצב בריאותו, כושרו הגופני ועוד. לעיתים ההצגה אינה רק בעבור הנקבה שאותה הזכר מעוניין למשוך, אלא גם בעבור זכרים אחרים בני אותו המין. תצוגת הזכר מראה לזכרים אחרים את יכולותיו, וזאת כדי לאותת להם כי הוא מוצלח יותר מהם. מגוון דוגמאות להתנהגות בעלי-חיים בעונת הרבייה מוצגות בעמוד הבא.
*192*
(בספר המשך התמונות)
- תצוגת ראווה: הטווס הזכר פורש את זנבו ומרשרש בו אל מול הנקבה. נמצא שנקבות מעדיפות זכרים בעלי זנבות ארוכים ומבריקים.
- ריקוד ותנועה: במיני עופות רבים מתבצע החיזור על-ידי התנהגות של ריקוד ותנועה (בדרך כלל גם בליווי קולות). הריקוד של הזכר נועד למשוך אליו את הנקבה בעונת הרבייה ולשכנע אותה כי הוא המוצלח ביותר. לעיתים גם הנקבה נוטלת חלק בריקוד. הריקוד המשותף מעורר את בני הזוג לקראת הרבייה. כך שבסופו שניהם בשלים לרבייה.
- יש בעלי חיים שאצלם הריקוד משמש לזיהוי הזכר הדומיננטי. למשל זכרי שכווי הערבות מתכנסים באזור מסוים ומציגים את כישוריהם בפני הנקבות ובפני זכרים אחרים. הנקבות בוחנות. ובוחרות להזדווג עם הזכר הדומיננטי שהתצוגה שלו הייתה המרשימה ביותר.
- תקשורת כימית: היעל הזכר הולך אחרי הנקבה בהליכה שפופה. ראשו לאחור ולשונו משורבבת החוצה. כאשר הנקבה מטילה שתן, היעל דוגם את השתן בלשונו ובוחן את רמת ההורמונים בגופה כדי לזהות אם היא מוכנה לרבייה או לא. במינים רבים של עשים ופרפרים מפרישה הנקבה חומר המושך את הזכרים בעונת הרבייה.
- קולות ושירה: לרוב, הזכר הוא זה ששר ומשמיע את הקולות בניסיון למשוך אליו את הנקבה. ציפורי שיר. צפרדעים וחרקים שונים משתמשים בקולות על מנת למשוך אליהם את בני הזוג.
*193*
(בספר איור)
- הענקת מתנות: הבז האדום מעניק לבת זוגו מתנות של אוכל. ככל שהמתנה גדולה יותר וטעימה, כך גדל הסיכוי שהנקבה תבחר בו כבן זוגה.
- תחרות בין זכריים: אצל היעל גודל הקרניים מהווה מדד לאיכותו וטיבו של הזכר. הזכר השליט זוכה לכל הנקבות. במהלך עונת הרבייה מודדים היעלים הזכרים את הקרניים, ואם אין זה מספיק, מתנהל ביניהם קרב נגיחות.
- בזבוב ממין Teleopsis Dalmanni המרחק בין העיניים מהווה מדד לאיכותו וטיבו של הזכר. נמצא שנקבות מעדיפות זכרים בעלי מרחק גדול בין העיניים. בעונת הרבייה מתמודדים הזכרים על בנות זוג על-ידי השוואה של המרחק בין עיניהם. אם נמצא שיש שני זכרים בעלי מרחק זהה. מתנהל ביניהם קרב.
(בספר איור)
מידע והרחבה
עקרון ההכבדה
זכרים רבים בטבע הם בעלי צבעים עזים, או איברים המכבידים עליהם בחיי היומיום, כמו למשל הקרניים של היעל הזכר, זנב הטווס הארוך, ועוד. צבעים עזים או קולות רמים חושפים את הזכר בפני טורפים. זנב ארוך במיוחד, או קרניים כבדות, מקשים על בריחה מפני טורפים. לכאורה נראה "לא הגיוני" לשאת את ההכבדות הללו, שכן הן מסכנות את בעל החיים הנושא אותן. אחד מההסברים לתופעות אלה בטבע הוא "עקרון ההכבדה", שהציג הזואולוג פרופ' אמוץ זהבי מאוניברסיטת תל אביב. על-פי עקרון זה, אותם צבעים עזים, קולות ואיברים המכבידים על הזכרים הם הדרך של הזכר לשדר לנקבות כי הוא מוצלח במיוחד, שכן למרות כל אותן הכבדות הוא מצליח לשרוד ולהימלט מטורפים. למשל, נקבת הטווס נוטה להעדיף זכר שזנבו ארוך במיוחד; לזכר השליט ביעלים הקרניים הגדולות ביותר, ואילו אצל הציפורים ניכרת המשיכה של נקבות אל הזכר לפי עוצמת הצבע של נוצותיו.
*194*
אבל את מי לבחור?
כאמור, בעלי החיים מחפשים את בן הזוג המוצלח ביותר לרבייה. פרט מוצלח הוא זה שיש סיכוי גבוה להעמיד איתו צאצאים מוצלחים, בעלי סיכויים גבוהים לשרוד ולהעמיד צאצאים משלהם. מיהו המוצלח ביותר ואיך מזהים אותו? במהלך החיזור והצגות הראווה משדרים בעלי החיים מידע על מצבם הגופני ועל יכולותיהם. לעיתים קרובות אפשר לראות התנהגות תוקפנית של זכרים כלפי זכרים אחרים בהגנה על נחלה ובקרב על בנות זוג. בחלק מהמקרים הזכרים מנהלים תחרויות וקרבות שהמנצח בהם זוכה ברוב בנות הזוג (ולפעמים גם בכולן).
(בספר איור)
צפייה בסרט
פעילות לסיכום תקשורת בין בעלי החיים לקראת רבייה
צפו בסרטון הבא, שבו מוצג ניסוי הבוחן את התנהגותם של זכרי דג עוקצן תלת-קוצי בעונת הרבייה המצוי באתר המלווה את הספר. לאחר הצפייה בסרטון קראו את פעילות הבאה וענו על השאלות במחברתכם.
(בספר איור)
בדרך החקר
חלק א'
בשנות הארבעים של המאה העשרים ערך החוקר ניקולס טינברגן (1988-1907) ניסויים הבוחנים את התנהגותם של הזכרים בדגי עוקצן תלת-קוצי (Gasterosteus aculeatus) בעונת הרבייה.
בעונת הרבייה בטנו של העוקצן מקבלת צבע אדום ("לבוש כלולות"), והוא בוחר לו נחלה, שעליה הוא מגן בתוקפנות מפני זכרים אחרים. בניסוי בחן טינברגן את ההתנהגות של זכרי עוקצן תלת-קוצי בעונת הרבייה כאשר מציגים בפניהם שני סוגים של דגמים (איור 1).
סוג 1: דגם נאמן למקור של דג עוקצן, ללא בטן אדומה.
סוג 2: דגמים מופשטים של דגים עם בטן אדומה, שאינם דומים לדגי עוקצן אמיתיים.
(בספר תרשים)
איור 1: דגמים של דגי עוקצן תלת-קוצי
דגמים מופשטים של דגים עם בטן אדומה:
-דגם נאמן למקור של עוקצן, ללא בטן אדומה
-דגם מספר 1
-דגם מספר 2
-דגם מספר 3
*195*
1. העתיקו את הטבלה הבאה למחברתכם, וסכמו את תוצאות הניסוי של טינברגן, לפי הסרטון.
(בספר תרשים)
סוג המודל שהוצג בפני הזכר, תגובת הזכר למודל
--, --
--, --
--, --
--, --
2. האם אפשר להסיק מהתוצאות כי לצורתו של הדג יש השפעה על התנהגות תוקפנית של זכר העוקצן התלת-קוצי בעונת הרבייה? הסבירו.
3. לפי התוצאות, מהו הגירוי שגורם לתוקפנות אצל זכרים של דג עוקצן תלת-קוצי בעונת הרבייה?
(בספר תרשים)
מיומנויות המדע והטכנולוגיה
לפני פרסום הממצאים במחקר מבצעים החוקרים חזרות על הניסוי. החוקרים חוזרים על הניסוי מספר פעמים ואינם מסתפקים בתוצאות מניסוי אחד בלבד. כמו כן בעת עריכת הניסוי החוקרים מבצעים את הטיפולים בניסוי על מספר רב של פרטים (ריבוי פרטים בניסוי) ואינם מסתפקים בתוצאות שהתקבלו מפרט אחד או מכמה פרטים בודדים.
חזרות - חזרות בניסוי נועדו להבטיח שהתוצאות בו לא התקבלו במקרה. ככל שמספר החזרות גדול יותר, כך עולה הסיכוי שהתוצאות אכן מייצגות את התופעה הנבדקת, וההיפך.
ריבוי פרטים בניסוי - עריכת ניסוי עם מספר רב של פרטים בקבוצת הניסוי מקטינה את הסיכוי לטעויות הנובעות מהבדלים מקריים בין הפרטים. למשל בניסוי של טינברגן ייתכן כי רמת התוקפנות של דג מסוים נמוכה רק במקרה, ולכן לא נוכל להסתמך על תגובה של דג אחד. ככל שמספר הפרטים בקבוצת הניסוי גדול יותר, כך הסיכוי לטעות הנובעת משינויים בין הפרטים הוא נמוך יותר, וההיפך.
4. בזמן עריכת הניסוי ביצע החוקר טינברגן את הניסוי בעשרים זכרים של עוקצן תלת-קוצי. הסבירו מדוע חשוב היה לבצע את הניסוי במספר רב של פרטים ולא בפרט אחד בלבד, או בכמה פרטים בודדים.
5. חוקרים רבים חוזרים על הניסוי שלהם פעמים מספר לפני שהם מפרסמים את התוצאות ואת מסקנותיהם. הסבירו מדוע חשוב לחזור על הניסוי כמה פעמים ואין להסתפק בתוצאות המתקבלות מניסוי אחד בלבד.
(בספר תרשים)
שאלה
מהם ההבדלים בין ריבוי פריטים בניסוי לבין חזרות?
*196*
(בספר תרשים)
פעילות
מתכננים ניסוי
חלק ב'
במחקרים נוספים שנעשו בדגי עוקצן תלת-קוצי נמצא שהנקבות מזהות את הזכר לפי הבטן האדומה שלו. נקבות המתעניינות בזכר מתקרבות אל הנחלה שלו, ואם הוא מוצא חן בעיניהן, הן מטילות ביצים בקן המצוי בנחלה. במחקרים נמצא שגוון הצבע האדום של הבטן שונה אצל זכרים שונים. יש זכרים שצבע הבטן שלהם אדום עז, ויש זכרים שהצבע האדום בבטנם חיוור יותר. בבעלי חיים אחרים נמצא שזכרים המציגים צבעים עזים בדרך-כלל מושכים אליהם נקבות יותר מאשר זכרים המציגים צבעים חיוורים. החוקרים רצו לבחון אם גוון הצבע האדום משפיע על בחירת בן הזוג אצל נקבות דגי העוקצן התלת-קוצי.
1. נסחו שאלת חקר לבחינת הקשר שבין עוצמת הצבע האדום של הבטן לבין בחירת בן הזוג על-ידי הנקבה. (הקפידו כי בשאלת החקר שלכם יופיעו: הגורם המשפיע, הגורם המושפע ושם היצור הנבדק בניסוי.)
2. מהו הגורם המושפע ומהו הגורם המשפיע בשאלה ששאלתם?
3. נסחו השערה לשאלת החקר שלכם.
4. מהו הבסיס הביולוגי שעליו אתם מבססים את ההשערה שלכם?
5. תכננו ניסוי לבחינת השערתכם:
א. כיצד תמדדו את הגורם המושפע?
ב. כיצד תשנו את הגורם המשפיע?
ג. מהי קבוצת הבקרה בניסוי שלכם ומה חשיבותה?
ד. אילו תוצאות תתמוכנה בהשערה שלכם? הסבירו.
*197*
*197*
(בספר תמונות)
- יצירת תאי הרבייה (מיוזה)
- העברת תאי הרבייה
- הפריה
- התפתחות עוברית:
חלוקת תאים (מיטוזה)
התמיינות, המשך חלוקה וגדילה
התפתחות הדרגתית של רקמות ואיברים
בתום טקסי החיזור, ולאחר שנבחרו בני הזוג, מתרחשת העברה של תאי רבייה לקראת ההפריה. העברת תאי הרבייה תלויה בסוג ההפריה של בעלי החיים.
סוגי ההפריה ביצורים חיים
אצל בעלי החיים בטבע אפשר להבחין בין שני סוגים של הפריה: חיצונית ופנימית.
הפריה פנימית - הפריה המתרחשת בתוך גוף היצור החי (בדרך כלל הנקבה). הפריה חיצונית - הפריה המתרחשת מחוץ לגוף היצור החי.
בבעלי חיים שמתקיימת אצלם הפריה פנימית, ההפריה מתרחשת בדרך-כלל בתוך גוף הנקבה (ראו דוגמה במידע והרחבה עמוד 206). בבעלי חיים אלה יש צורך במגע בין הזכר לנקבה, ותאי הזרע מועברים לגוף הנקבה בתהליך הקרוי הזדווגות. אצל בעלי חיים אלה טקסי החיזור והתקשורת שבין בעלי החיים מובילים להזדווגות של הנקבה עם הזכר החזק ובעל התכונות ה"מוצלחות" ביותר (כמו שלמדנו בחלק ב' של פרק זה).
בבעלי חיים שמתקיימת אצלם הפריה חיצונית, טקסי החיזור מובילים אף הם לבחירת בן הזוג ה"מוצלח", אך הם מובילים גם לקרבה בין בני הזוג, כך שכאשר כל אחד מהם יפריש את תאי הרבייה שלו, הם יופרשו לאותה הסביבה ובאותו הזמן. למשל, במינים של דו-חיים כמו צפרדעים וקרפדות, החיזור של הזכר מלווה בקולות קרקור המושכים את הנקבה, ומסתיים ב"חיבוק כלולות" שבמהלכו הנקבה מפרישה את תאי הביצה, ובאותו הזמן מפריש הזכר את תאי הזרע מעליהם.
(בספר 5 תמונות)
- שפיריות בזמן הזדווגות
(בספר 5 תמונות)
- קרפדות מצויות בחיבוק כלולות
*198*
(בספר 5 תמונות)
שאלה
מהם התנאים הדרושים לקיום הפריה?
(בספר 5 תמונות)
פעילות
הקשר בין סביבת החיים לסוג ההפריה
לפניכם חמישה יצורים חיים, החיים בסביבות חיים שונות: אייל, דג שושנון, קיפוד ים, צפרדע ותרנגולת. קראו את המידע הנתון על כל אחד מהיצורים החיים, וענו על השאלות.
(בספר תמונה 1)
1. אייל: האיילים חיים ביבשה. תאי הזרע של האייל הזכר מועברים אל גופה של הנקבה בתהליך הזדווגות. ההפריה מתרחשת בתוך גוף הנקבה.
2. דג השושנון: השושנון חי בים. בעונת הרבייה, נקבת הדג מטילה למים כמה מאות ביצים (שהם תאי הביצה), והזכר מפזר מעליהן את תאי הזרע ומפרה אותן.
3. קיפוד ים: קיפוד הים חי בים. קיפודי הים מפרישים את תאי הרבייה אל המים, הזכרים מפרישים את תאי הזרע, והנקבות - את תאי הביצה. הפריה תתרחש אם ייפגשו תאי הזרע ותאי הביצה.
4. צפרדע: דו-חיים כדוגמת הצפרדע חיים את השלב הראשון של חייהם בתוך המים, ובשלב השני ביבשה - אך תמיד צמודים למקור מים, ואינם מסוגלים לשרוד בסביבה יבשה לחלוטין. בעלי חיים כמו הצפרדע משחררים את תאי הרבייה למים, ואם יש מפגש בין תאי הרבייה, מתרחשת הפריה.
5. תרנגולת: התרנגולות חיות ביבשה. אצל התרנגולת מועברים תאי הזרע של הזכר אל גופה של הנקבה בתהליך הזדווגות. לאחר ההפריה מתקשה הקליפה החיצונית של הביצים, והנקבה מטילה אותן מחוץ לגופה.
*199*
1. העתיקו את הטבלה הבאה למחברתכם, ומיינו את היצורים לפי סביבות החיים שלהם, מקום ההפריה וסוג ההפריה
(בספר תמונה 1)
שם היצור, סביבת החיים, מקום ההפריה, סוג ההפריה (חיצונית/פנימית)
--, --, --, --
--, --, --, --
--, --, --, --
--, --, --, --
2. איזו מסקנה עולה מהנתונים בטבלה לגבי הקשר שבין סביבת החיים של היצורים לבין סוג ההפריה המתקיימת אצלם?
יתרונות וחסרונות של סוגי ההפריה
לכל אחד מסוגי ההפריה - חיצונית ופנימית - יש יתרונות וחסרונות. הפריה חיצונית היא תהליך "בזבזני" מאחר שרוב תאי הרבייה מתפזרים בסביבה; הסיכוי למפגש בין תאי הרבייה הוא קטן יחסית, ומספר תאי הביצה המופרים הוא קטן מאוד. ביצורים שמתקיימת אצלם הפריה חיצונית יש ייצור והפרשה של תאי רבייה בכמות עצומה. נוסף על כך, הצאצאים המתפתחים לאחר ההפריה חשופים במידה רבה יותר לשינויים בתנאי הסביבה ולסכנות בה (כגון טריפה וסחיפה), אך מספר הצאצאים המתקבל לאחר ההפריה הוא רב. לעומת זאת, ביצורים שמתקיימת אצלם הפריה פנימית כמות תאי הרבייה המיוצרת היא קטנה ביחס להפריה חיצונית, אך הסיכוי למפגש בין תאי הרבייה גדול יותר, מספר הצאצאים המתקבל לאחר הפריה הוא קטן מאוד, אך הצאצאים מתפתחים בסביבה מוגנת ויציבה.
(בספר תמונה 1)
שאלות
1. מהם היתרונות בייצור והפרשה של כמויות עצומות של תאי ביצה ותאי זרע ביצורים שמתקיימת בהם הפריה חיצונית.
2. מהם החסרונות בייצור והפרשה של תאי ביצה ותאי זרע בכמויות עצומות?
(בספר תמונה 1)
מעניין ומסקרן
הפריה פנימית ביצורים חיים במים
יש יצורים החיים במים ומתקיימת אצלם הפריה פנימית. במינים של דגים מסוימים, כמו בדגי גופי, מתרחשת הפריה פנימית. הצאצאים מתפתחים בביצים במערכת הרבייה בגוף הנקבה ולאחר מכן היא משריצה אותם אל המים.
(בספר תמונה 1)
דגי גופי
*200*
(בספר תמונה 1)
שאלות
1. איזו הפריה מתקיימת אצל בני אדם?
2. מה היתרון בתזמון הפרשת תאי הרבייה אצל בעלי חיים שמתקיימת אצלם הפריה חיצונית?
(בספר תמונה 1)
מעניין ומסקרן
הפריה חיצונית באלמוגים
באלמוגים מתרחשת תופעה מופלאה! מושבות האלמוגים מורכבות ממיליוני פוליפים, שהינם יצורים קטנים הקבועים במקומם. פעם בשנה, בתזמון מדויק, כל הפוליפים משחררים בבת אחת את תאי הרבייה שלהם למים. בלילה אחד או בלילות ספורים משוחררים למים מיליארדי תאי רבייה, אז מתרחשת הפריה חיצונית, והתאים המופרים נישאים עם זרם המים למקומות מרוחקים ויוצרים שוניות אלמוגים חדשות. חוקרים עדיין מנסים לפענח כיצד קורה שכל האלמוגים משחררים את תאי הרבייה באותו הזמן, וחושבים כי הדבר קשור למופע הירח.
אחד התנאים לקיום הפריה הוא סביבה מימית. דרך ההפריה של היצורים החיים מותאמת לסביבת החיים שלהם. אצל רוב היצורים החיים בסביבה מימית מתקיימת הפריה חיצונית. אצל יצורים החיים ביבשה מתרחשת הפריה פנימית. הפריה פנימית היא התאמה של יצורים חיים להפריה ביבשה (סביבה ללא מים). אצל בעלי חיים החיים ביבשה הנוזלים המופרשים במערכות הרבייה מתפקדים במקומה של הסביבה המימית, וכך נשמרים התנאים החיוניים להתרחשות הפריה.
(בספר תרשים)
אלמוג בתהליך שחרור תאי הרבייה לסביבה
*201*
*201*
(בספר תמונה 1)
- יצירת תאי הרבייה (מיוזה)
- העברת תאי הרבייה
- הפריה
- התפתחות עוברית:
חלוקת תאים (מיטוזה)
התמיינות, המשך חלוקה וגדילה
התפתחות הדרגתית של רקמות ואיברים
התפתחות העובר לאחר הפריה
לאחר שהתרחשה הפריה (חיצונית או פנימית), מתחילה ההתפתחות העוברית; התא המופרה מתחלק שוב ושוב, והתאים עוברים תהליך התמיינות.
כמו שלמדנו בפרק 6, לכל עובר דרושים כמה תנאים בסיסיים החיוניים להתפתחותו התקינה:
- סביבה לחה
- טמפרטורה נוחה
- חומרי מזון ומים
- אספקת חמצן
למדנו כי בעלי החיים נבדלים זה מזה בסוג ההפריה שהם מקיימים. יש בעלי חיים שמתקיימת אצלם הפריה פנימית, ויש בעלי חיים שמתקיימת אצלם הפריה חיצונית. גם מקום ההתפתחות העוברית שונה במינים שונים של בעלי חיים.
התפתחות עוברית ברחם (יונקים)
עוברי היונקים (כולל האדם) מתפתחים ברחם, בתוך גופה של הנקבה. בתום תקופת ההיריון יוצאים העוברים מהרחם. תהליך יציאת העוברים מהרחם קרוי המלטה (באדם קרוי תהליך זה לידה). עוברי היונקים המצויים ברחם עטופים בקרום ומוקפים בנוזלים. העוברים מחוברים באמצעות חבל הטבור לשליה שדרכה מתקיים מעבר חומרים אל העובר וממנו. לאחר ההמלטה האם מנקה את שאריות הקרומים שעטפו את העוברים ברחם, ולעיתים גם אוכלת את השליה.
(בספר תמונה 1)
פרה מיד לאחר ההמלטה מנקה את העגל
*202*
בעלי החיים נבדלים זה מזה במשך ההיריון ובמספר הוולדות בכל המלטה. להלן כמה דוגמאות:
(בספר תמונה 1)
בעל החיים, משך ההיריון הממוצע, מספר ולדות ממוצע בהמלטה
פיל, 22 חודשים, 1
סוס, 11 חודשים, 1
אדם, 9 חודשים, לרוב 1
כלב, חודשיים, 12-3 (תלוי בסוג הכלב)
חתול, חודשיים, 4-2
ארנבת, 42 יום, 6-1
חולדה, 22-21 יום, 10-5
אוגר, 16 יום, 12-4
(בספר תמונה 1)
פעילות ברשת
1. חפשו במקורות מידע ברשת את מסת הגוף הממוצעת של נקבה בוגרת של מיני בעלי החיים המופיעים בטבלה לעיל.
2. העתיקו את הטבלה למחברתכם והוסיפו את המידע על מסת הגוף הממוצעת של כל בעל חיים.
3. שרטטו גרף המציג את הקשר שבין מסת הגוף הממוצעת ובין משך ההיריון הממוצע.
4. על פי הגרף ששרטטתם, מהן המסקנות לגבי הקשר בין מסת הגוף הממוצעת לבין משך ההיריון הממוצע?
(בספר תמונה 1)
מעניין ומסקרן
חיות כיס - התפתחות מחוץ לגוף
חיות כיס, כמו הקנגורו, מתחילות את ההתפתחות העוברית שלהן ברחם האם. לאחר תקופת היריון קצרצרה (כחודש בלבד!) יוצא הוולד מן הרחם וזוחל לכיס אימו. העובר נולד כשהוא אינו מפותח: הוא עיוור וחסר פרווה, אין לו עיניים, אוזניים, רגליים אחוריות וזנב. הקנגורו הקטן נושם באמצעות ריאותיו, ואת הפרשותיו מסלקת אימו. ולד הקנגורו שמגיח לאוויר העולם הוא זעיר בגודלו (מספר ס"מ בודדים) והוא זוחל ומוצא את דרכו אל הכיס, שם הוא מתחבר מיד לפטמה ויונק חלב. הוולד ממשיך להתפתח בתוך הכיס של האם, ולמעשה בשלב זה ממשיכה התפתחותו מחוץ לגוף האם. עם הזמן הוא משלים את התפתחותו בתוך הכיס. רק לאחר מספר חודשים הגור מתחיל להציץ מן הכיס, ולצאת ממנו לפרקי זמן קצרים.
(בספק איור)
קנגורו
*203*
התפתחות בתוך ביצה
ההתפתחות העוברית של כל היצורים החיים, למעט יונקים, היא בתוך ביצה. תהליך יציאת הביצים מגוף הנקבה קרוי הטלה. בהפריה חיצונית הנקבה מטילה ביצים שאינן מופרות, והפריה על-ידי הזכר מתבצעת בסביבה החיצונית. כאשר ההפריה היא פנימית, הפריית הביצים מתבצעת בתוך גוף הנקבה. העובר מתפתח בתוך הביצה (מחוץ לגופה של האם). בתום תקופת ההתפתחות יוצאים העוברים מתוך הביצה. תהליך זה קרוי בקיעה. יש בעלי חיים שאצלם הביצים נשארות בגוף האם, ומתפתחים בהן עוברים. הצאצאים בוקעים מהביצים בתוך הגוף, ורק לאחר מכן יוצאים מהגוף החוצה. תהליך זה קרוי השרצה.
ביצה - מבנה המכיל את תא הביצה וכן חומרי מזון החיוניים להתפתחות העובר בעופות, זוחלים וחרקים; אם הייתה הפריה של תא הביצה, מתפתח עובר בתוך הביצה.
הטלה - תהליך יציאת ביצים מגוף הנקבה.
בקיעה - תהליך יציאת הצאצא מתוך הביצה.
השרצה - תהליך שבו הצאצאים, שהתפתחו בביצים בתוך גוף היצור החי, ובקעו, יוצאים מגופו.
עוברים של עופות וזוחלים מתפתחים בביצים המוטלות ביבשה. ביצים של בעלי חיים המוטלות ביבשה מוקפות בקליפה חיצונית. על מנת להבין כיצד נשמרים התנאים הדרושים לעוברים על מנת להתפתח, נתבונן במבנה ביצת התרנגולת (איור 2):
הביצה עטופה קליפה קשה. קליפת הביצה מכילה נקבים זעירים שדרכם עובר החמצן אל העובר. בחלק הפנימי של הקליפה מצויים שני קרומים; בכוד (הצד הרחב של הביצה) יש רווח בין הקרומים. היוצר מעין כיס אוויר, וזה משמש לנשימתו הראשונה של הצאצא לפני שבקע מן הביצה. החלמון והחלבון הם המקור לחומרי המזון הדרושים לעובר המתפתח. החלמון עטוף בקרום, ועליו נקודה לבנה, שם מתפתח העובר. אם יש הפריה, האזור שמסביב לעובר מתמלא במי שפיר. משני צידי החלמון מחוברים מעין חבלים המבטיחים שהחלמון יישאר במרכז.
(בספר 2 תמונות)
איור 2: מבנה ביצת תרנגולת
כוד, קרום הקליפה, מקום התפתחות העובר, חלמון, חלבון, חוד, קליפה, קרום, כיס אוויר
(בספר 2 תמונות)
שאלות
1. מה מקור החמצן המגיע לעובר המתפתח בביצה?
2. מהו לדעתכם תפקידם של קליפת הביצה ושל קרומי הביצה?
*204*
עופות
קיימים סוגים שונים של ביצי עופות, ונראה שיש התאמה בין מקום ההטלה לבין גודל התטולה, צורת הביצים וצבען. בעופות שהביצים שלהם יחסית מוגנות (למשל נשר ועיט, המקננים במקומות גבוהים) כמות הביצים קטנה יחסית (2-1). לעומת זאת בעופות שהביצים שלהם פחות מוגנות, וחשופות לטורפים (למשל החוגלה, המקננת על הקרקע), כמות הביצים בכל תטולה גבוהה בהרבה ויכולה להגיע אף ל-20-17 ביצים! כמו כן, צבע הביצים שונה בין מינים שונים של עופות. צבע הביצים יכול לספק להן הסוואה, למשל בעופות המקננים על הקרקע, צבע הביצים חום מנומר, בדומה לצבעי הקרקע; בעופות המקננים בין ענפי העצים, צבע הביצים כחול ירקרק מנומר, בדומה לצבע הצמחים והצללים שבין הענפים והעלים. רוב העופות מטפלים בביצים עד בקיעתן, שומרים עליהן ודוגרים עליהן. הדגירה על הביצים גם מספקת את הטמפרטורה המתאימה להתפתחות העוברים.
(בספר 3 תמונות)
-ביצי קיכלי רונן המקנן בין ענפי העץ
-ביצי שלו המקנן על הקרקע
(בספר 3 תמונות)
מעניין ומסקרן
אפרוח או גוזל?
צאצאי העופות הבוקעים מהביצה יכולים להיות גוזלים או אפרוחים. הגוזלים בוקעים מהביצה ללא פלומה, חסרי ישע ולעיתים עיוורים. ההורים מטפלים בגוזל עד שהוא נעשה עצמאי. עופות דורסים וציפורי שיר הם דוגמה לעופות בעלי גוזלים. כאשר האפרוחים בוקעים מהביצה, הם מכוסים בפלומה, רואים היטב ומסוגלים ללכת וללקט מזון בכוחות עצמם. עם זאת, בתקופה הראשונה לחייהם הם נשארים קרובים לאימם. תרנגולות, ברווזים וברבורים הם דוגמה לעופות בעלי אפרוחים.
(בספר 2 תמונות)
-אפרוחים של תרנגולת
-גוזלים של סבכי אפור
-אפרוחים של ברבור
*205*
זוחלים
זוחלים אינם שומרים על חום גוף קבוע. ביצי הזוחלים עטופות בקליפה, וזו יכולה להיות קשה או רכה. ההתפתחות העוברית של הזוחלים נעשית אף היא בתוך ביצים המוטלות ביבשה, אך בשונה מעופות, הזוחלים אינם נשארים לדגור על הביצים או לטפל בהן. רוב הזוחלים מטילים את ביציהם בקרקע. חלקם מכסים את הביצים בחול (צבים, חרדונים), חלקם משאירים את הביצים על הקרקע (נחשים), ויש מינים של זוחלים המשריצים את הצאצאים (נחש חנק). ההטלה וההשרצה מתבצעות בעונות שבהן התנאים נוחים להתפתחות עוברים (בדרך-כלל באביב).
(בספר תמונה 1)
-ביצי צב באדמה
-פיתון בוקע מביצה
(בספר תמונה 1)
שאלה
נמצא כי רוב הזוחלים מטילים את ביציהם באביב. מה היתרון בכך? (רמז: הזוחלים אינם שומרים על חום גופם.)
דגים ודו-חיים
צאצאיהם של רוב הדגים והדו-חיים מתפתחים בביצים המוטלות בתוך מים. הביצים מכילות חומרי הזנה החיוניים להתפתחות העובר, וכן קרום, ואינן מכוסות בקליפה. דגים ודו-חיים מפרישים לרוב כמות עצומה של ביצים, שגודלן קטן מאוד ביחס לביצים שעופות וזוחלים מטילים ביבשה. לאחר ההטלה הביצים מתפזרות ורובן הגדול נאכל על-ידי בעלי חיים שונים, אולם העובדה שמוטלת כמות כה גדולה של ביצים "מפצה" על אובדן זה.
(בספר תמונה 1)
מעניין ומסקרן
הגנה על ביצים אצל דג השושנון
השושנון הוא דוגמה לדג אשר מגן על הביצים לאחר ההטלה. השושנון מכין לו בתוך שושנת ים אזור להטלת ביצים, ומחזר אחר הנקבה. לאחר הפריית הביצים בני הזוג שומרים על הביצים מכל טורף העלול להגיע, ואף דואגים להזרים עליהן מים, מה שמסייע באספקת החמצן לביצים.
(בספר תמונה 1)
דג השושנון
*206*
דו-חיים מטילים את הביצים שלהם בתוך מקווי מים קטנים (כמן שלוליות ואגמים) בגושים המכילים מאות ולעיתים אלפי ביצים. ברוב המקרים דו-החיים אינם שומרים על הביצים, ולכן הן חשופות לטריפה. קיימים דו-חיים שאצלם מועדי ההטלה מתוזמנים כך שכולם מטילים את הביצים באותו הזמן, וכך הכמות הגדולה של הביצים מהווה "פיצוי" על הטריפה. אחרים מטילים את הביצים על עלים שעל פני המים. הביצים עטופות בקרום השומר על הלחות, ומאפשר מעבר של מים וחמצן הדרושים להתפתחות העובר. בדו-חיים בעלי זנב (סלמנדרה) מתרחשת השרצה של הצאצאים לתוך המים.
(בספר איור)
קרפדה לאחר ההטלה
(בספר איור)
צפייה בסרט
מהלך ההתפתחות העוברית בדו חיים
בסרטון, המצוי באתר המלווה את הספר, תוכלו לצפות בשלבי ההתפתחות העוברית של צפרדע (דו-חי).
תארו את שלבי ההתפתחות העוברית שאתם מבחינים בהם בסרטון, ורשמו אותם במחברתכם לפי סדר התרחשותם.
(בספר איור)
מידע והרחבה
השרצת צאצאים בסוסוני ים
סוסון ים הוא סוג של דג שמתקיימת אצלו הפריה פנימית. הזכרים של סוסוני הים הם בעלי כיס דגירה. בעונת הרבייה מחזר הזכר אחרי הנקבה על-ידי ריקודים. בתום תהליך החיזור מטילה הנקבה ביצים לתוך כיס הדגירה של הזכר, והזכר מפרה אותן. אצל סוסוני הים הזכר הוא זה שנושא את הביצים ואת הצאצאים המתפתחים בכיס הדגירה שבגופו. בתום ההתפתחות העוברית, הנמשכת שבועות מספר, הדגיגים בוקעים מהביצים, והזכר משריץ את הצאצאים מכיס הדגירה החוצה.
תוכלו לצפות בסרטון השרצה של סוסוני ים באתר המלווה את הספר.
(בספר איור)
*207*
(בספר איור)
משימה
סיכום התפתחות העוברית בבעלי חיים
העתיקו את הטבלה הבאה למחברתכם, ורשמו בעבור כל אחד מבעלי החיים במחלקות השונות - יונקים, עופות, זוחלים, דו-חיים ודגים - כיצד נשמר כל אחד מהצרכים הבסיסיים החיוניים לעובר המתפתח (ראו דוגמה).
(בספר איור)
צרכים בסיסיים, יונקים, עופות, זוחלים, דו-חיים, דגים
סביבה מימית, התפתחות בתוך גוף האם, ברחם, מוקפים בקרומי השפיר שבתוכם מי השפיר, --, --, --, --
חומרי מזון, שליה וחבל הטבור, --, --, --, --
חמצן, שליה וחבל הטבור
טמפרטורה, התפתחות בסביבה הפנימית, --, --, --, --
הגנה, התפתחות בסביבה הפנימית, --, --, --, --
(בספר איור)
מידע והרחבה
השפעת תנאי הסביבה על רביית בעלי חיים
אצל רוב בעלי החיים הרבייה מושפעת מתנאי הסביבה. יש בעלי חיים שתנאי הסביבה אינם משפיעים רק על קיום תהליך הרבייה שלהם, אלא גם על צורת הרבייה (זוויגית או אל-זוויגית), ואף על שינויי זוויג (נקבה הופכת לזכר או ההיפך). אצל דפניות, למשל, תנאי הסביבה משפיעים על המעבר מרבייה אל-זוויגית לרבייה זוויגית, וגם על שינויים בזוויג. עם התייבשות השלולית הופכות חלק מהדפניות הנקבות לזכרים, ועוברות לרבייה זוויגית (ראו עמוד 133).
עוברי היונקים מתפתחים ברחם, בתוך גופה של הנקבה, ובתום תקופת ההיריון יוצאים מהרחם (המלטה). בבעלי חיים המתפתחים בתוך ביצה, מכילה הביצה את תא הביצה ואת חומרי המזון החיוניים להתפתחות העובר. אצל יצורים המטילים את ביציהם ביבשה מוקפת הביצה גם בקליפה, וזו מספקת הגנה על העובר ושמירה על התנאים החיוניים להתפתחותו. בבעלי חיים המטילים את ביציהם במקווה מים, הביצים המופרות עטופות בקרום השומר על לחות ומאפשר מעבר של מים וחמצן לעובר. במינים מסוימים של דגים ודו-חיים התפתחות הצאצאים מתרחשת בגוף היצור החי, והצאצאים מושרצים החוצה.
*208*
*208*
אצל בעלי חיים העוברים גלגול במהלך חייהם, הפרטים הצעירים אינם דומים כלל לאלה הבוגרים, ואורח חייהם שונה במידה ניכרת. בחרקים ובמינים מסוימים של דו-חיים מתרחש גלגול במהלך מחזור חייהם.
גלגול - תהליך התפתחות המלווה בשינוי הצורה של היצור החי, מזונו, ולעיתים גם בשינוי סביבת החיים שלו.
גלגול בדו-חיים
הצפרדע הבוגרת חיה במקווי מים מתוקים ומטילה את ביציה בתוך המים. הזכר מפזר את תאי הזרע שלו מעל הביצים, ובביצים המופרות מתפתחים עוברי הצפרדע (שלבים 2-1 באיור). מהביצים שבמים בוקעים ראשנים (שלב 3 באיור). הראשנים חיים במים, נושמים באמצעות זימים וניזונים מהצמחייה שבמים. הם גם נראים שונים מהצפרדע הבוגרת: הראשנים הם בעלי זנב וחסרי גפיים. עם הזמן, הראשנים עוברים גלגול שבמהלכו זנבם מתקצר ונעלם, מתפתחות גפיים. הזימים נעלמים ומתפתחות ריאות, המותאמות לנשימת אוויר (שלבים 7-4 באיור). לאחר 8-6 שבועות מסתיים הגלגול, והראשן הופך לצפרדע קטנה. הצפרדע חיה ביבשה (אך בקרבת המים), נושמת אוויר וניזונה בעיקר מחרקים (שלבים 9-8 באיור).
(בספר איור)
איור 3: שלבים בגלגול של צפרדע
*209*
גלגול בחרקים
גם במינים שונים של חרקים מתרחש גלגול במחזור החיים. מחזור החיים של הפרפר, למשל, כולל ארבעה שלבים: ביצה, זחל, גולם ובוגר. נקבת הפרפר מטילה את הביצים (שלב 1 באיור) על עלים או גבעולים של צמח. בבוא הזמן בוקע זחל מהביצה (שלב 2 באיור). באמצעות לסתותיו אוכל הזחל את קרום הביצה ויוצא מתוכה. הזחל ניזון מצמחים ומבלה את רוב זמנו באכילה, והוא מתארך וגדל באופן ניכר (שלבים 3-2 באיור); כאשר הוא מגיע לגודלו הסופי, הוא מתגלם (שלב 4 באיור). בתוך הגולם מתרחש תהליך התפתחות שבמהלכו הזחל הופך לחרק הבוגר. לאחר שבועות אחדים (תלוי במין הפרפר) מגיח הבוגר מהגולם (שלבים 6-5 באיור).
(בספר 2 תמונות)
איור 4: שלבים בגלגול של פרפר זנב הסנונית
(בספר 2 תמונות)
משימה
השוואה בין תקופות החיים לפני ואחרי הגלגול בבעלי-חיים
קראו את המידע בנוגע לגלגול אצל דו-חיים ואצל חרקים. העתיקו את הטבלה למחברתכם וערכו השוואה בין תקופות החיים לפני הגלגול ואחריו בעבור כל אחת מהדוגמאות המוצגות: צפרדע ופרפר.
(בספר 2 תמונות)
מאפיינים, לפני השלמת הגלגול, לאחר הגלגול
מראה חיצוני ו/או איברים שנוספו או נעלמו, --, --
סביבת חיים, --, --
תזונה, --, --
*210*
*210*
הזרעה מלאכותית: במשקים חקלאיים לגידול בעלי חיים (בקר, צאן, עופות) נהוג להרבות את בעלי החיים באמצעות הזרעה מלאכותית. זהו תהליך שבו נקבת בעל החיים מופרית על-ידי זרע של זכר, בלי שהם יזדווגו. להזרעה מלאכותית כמה יתרונות. ראשית, תהליך ההפריה יעיל יותר, ויש סיכוי רב יותר לקבל צאצאים בזמן קצר. שנית, ההזרעה מאפשרת לחקלאי לבחור מי הזכר שממנו יילקח הזרע, ומי מהנקבות תופרה על-ידו. החקלאי בוחר את הפרטים בעלי התכונות שאותן הוא מעוניין לשמר ולהגביר, כמו למשל תנובת חלב גבוהה אצל פרות, קצב הטלה גבוה אצל תרנגולות, ועוד. שלישית, הזרעה מאפשרת לחקלאים גם לקבוע את מועד ההפריה ובכך לתזמן באופן יעיל את פעילות המשק.
הגדלת תנובת הביצים: למדנו כי תנאי הסביבה משפיעים על תהליכי הרבייה בבעלי חיים. בטבע העופות מתחילים להטיל ביצים כאשר אורך היום מתארך ועוצמת האור עולה, כמו שקורה בעונת האביב. בלולי תרנגולות מוחזקות התרנגולות בתנאי תאורה המדמים אורך יום ארוך, וזאת על מנת להבטיח הטלת ביצים לאורך כל השנה. תרנגולות המוחזקות בתנאים אלה מסוגלות להטיל כ-250 ביצים בשנה!
ביצים המיועדות לאכילה הן ביצים לא מופרות (בתרנתלת הבית, בתנאים המתאימים מתרחש ביוץ אחת ל-24-48 שעות, ללא קשר להפריה, ומתפתחת ביצה במערכת הרבייה. אם אין הפריה, התרנגולת מטילה ביצה שאינה מופרית.), שלא יכולים להתפתח מהן אפרוחים. בלולים אלה מוחזקות רק תרנגולות נקבות. לעומתם יש לולים שמגדלים בהם תרנגולות למטרות רבייה. בלולים אלה מוחזקים גם זכרים, ורוב הביצים המוטלות הן מופרות, ויכולים להתפתח בהן אפרוחים.
על מנת לייעל את תהליך הדגירה, ולקבל מספר רב של אפרוחים בזמן קצר, מבצעים הדגרה מלאכותית. את הביצים המופרות מדגירים במדגרה מיוחדת שבה נשמרים תנאי טמפרטורה, לחות ואוורור מיטביים הדרושים לעוברים המתפתחים בביצים.
(בספר איור)
-לול תרנגולות המטילות ביצים המיועדות לאכילה
-מדגרה ובה ביצים המודגרות באופן מלאכותי
השפעות האדם על רבייה של בעלי חיים הן לא תמיד מכוונות ולא תמיד מסתיימות באופן מוצלח. על אחת מהדוגמאות להשפעה כזו תוכלו ללמוד במאמר הבא.
*211*
(בספר איור)
מיומנויות במדע וטכנולוגיה
למידה באמצעות מאמר מחקר
חשיפה של ראשני צפרדע לרמות נמוכות של חומר ההדברה אטרזין מובילה לבעיות בהתפתחותם המינית
(מעובד מתוך: T. B. Hayes et al. 2002)
תקציר
אטרזין הוא חומר הדברה שהשימוש בו נפוץ מאוד. הוא נחשב לבטוח לשימוש ונראה כי ריכוזים נמוכים של החומר אינם גורמים לתופעות לוואי בבני אדם ובבעלי חיים. בשנים האחרונות חלה ירידה בכמות הדו-חיים בטבע. בניסויים המוצגים במאמר, חשפו החוקרים ראשני צפרדע מסוג X. laevis לריכוזים שונים של אטרזין, וכן חשפו צפרדעים בוגרות לאטרזין. רמות האטרזין שאליהן נחשפו ראשני הצפרדע לא השפיעו על תמותה, על משך הגלגול, ועל אורך או משקל הראשן בזמן הגלגול. לעומת זאת, נמצאו בעיות התפתחות באיברי הרבייה של הראשנים, וכן נמצא כי בדמם של זכרים שנחשפו לאטרזין יש עשירית מכמות ההורמון טסטוסטרון בהשוואה לזכרים של קבוצת הבקרה שלא נחשפו לאטרזין. הממצאים המוצגים במאמר זה מצביעים על האפשרות שחומר ההדברה אטרזין מעכב הפרשה של טסטוסטרון בצפרדעים. הממצאים מצביעים על התפתחות מינית לא תקינה כתוצאה מחשיפה לרמות נמוכות של אטרזין, ויש לכך השלכות מרחיקות לכת על הסביבה. ייתכן גם כי לאטרזין השפעה מכרעת על אוכלוסיות הדו-חיים בעולם.
מבוא
בעשר השנים האחרונות הוקדשה תשומת לב רבה לנוכחות של חומרים המשפיעים על תהליכי התפתחות של בעלי חיים בסביבה. בשנים האחרונות חלה ירידה בכמות הפרטים באוכלוסיות הדו-חיים בטבע, ונעשו מאמצים למצוא את הסיבות האפשריות לירידה זו.
אטרזין הוא חומר הדברה שהשימוש בו בחקלאות נפוץ מאוד בארצות הברית ובעולם כולו. משרד החקלאות בארצות הברית דיווח על שימוש ביותר מ-30,000 טונות של אטרזין בשנה האחרונה בארצות הברית לבדה. האטרזין נמצא בשימוש כבר יותר מארבעים שנה, ונכון להיום יותר משמונים מדינות ברחבי העולם משתמשות בו. האטרזין נחשב לחומר הדברה בטוח יחסית מכיוון שהוא מתפרק מהר יחסית, ואינו מצטבר בסביבה. נוסף על כך, נראה כי אטרזין אינו גורם לתופעות לוואי בבני אדם, ודיווחים על בעיות התפתחות בבעלי חיים התקבלו רק כאשר נעשה שימוש במינונים גבוהים ביותר. בשל כך נחשבות השפעותיו של האטרזין זניחות, והסיבה לירידה באוכלוסיות הדו-חיים בעולם לא נקשרה לשימוש בחומר זה.
במאמר זה מוצגות תוצאות של שני מחקרים שבהם נבחנה השפעת החומר אטרזין על ההתפתחות המינית של דו-חיים.
שיטות וחומרים
בניסויים נבחנו צפרדעים מסוג Xenopus laevis (צפרדע רפואית מצויה). שש נקבות ושישה זכרים קיבלו טיפול הורמונלי לעידוד הבשלת תאי הרבייה. לאחר כשש שעות נלקחו תאי ביצה מהנקבות והם הופרו בהפריית מבחנה על-ידי תאי זרע שנלקחו מהזכרים. העוברים גודלו ובקעו מהביצים, ולאחר מכן הועברו למיכלים. לכל מיכל הוכנסו 30 ראשנים של צפרדע. כל הראשנים שהו באותם התנאים וקיבלו את אותה התזונה.
*212*
שלב ראשון: חשיפת הראשנים לריכוזים שונים של אטרזין ומדידת גודל הלוע של זכרים
בשלב זה נערכו שני ניסויים במקביל, ובהם חשפו החוקרים את הראשנים למינונים שונים של אטרזין. בניסוי אחד חשפו החוקרים ראשני צפרדע לריכוזי האטרזין הבאים (ביחידות של מספר חלקיקים לכל מיליארד): 0.1,0.01, 1.0, 10.0 ו-25 (סך הכול חמישה טיפולים בניסוי זה). בניסוי השני חשפו החוקרים ראשני צפרדע אחרים לריכוזי האטרזין הבאים (ביחידות של מספר חלקיקים לכל מיליארד): 0.1, 0.4, 0.8, 1.0, 25 ו-200 (סך הכול שישה טיפולים בניסוי זה). בכל אחד מהניסויים הייתה קבוצת בקרה שכללה ראשנים שלא נחשפו לאטרזין כלל. בכל ניסוי חשפו החוקרים שלושה מיכלי ראשנים (שבכל אחד מהם 30 ראשנים) לריכוז מסוים כך שבסך הכול נחשפו 90 ראשנים לכל ריכוז אטרזין בכל ניסוי.
בשני הניסויים הוחלפו המים והתמיסות במיכל בכל 72 שעות. בכל הטיפולים נשמרו התנאים הבאים: טמפרטורה של 22 מעלות צלזיוס ו-12 שעות של אור וחושך לסירוגין. ראשני הצפרדע טופלו באטרזין מרגע בקיעתם מהביצה ועד לתום תהליך הגלגול (היעלמות מוחלטת של הזנב). בתום הטיפולים נמדד גם גודל הלוע של הזכרים (לוע גדול מאפיין זכרי צפרדע שהתפתחותם המינית תקינה.).
שלב שני: מדידת רמות ההורמון טסטוסטרון בדם צפרדעים זכרים
בתום הגלגול, הצפרדעים היו קטנות מדי ואי אפשר היה לדגום מהן דם כדי למדוד את רמות ההורמונים בדמן. לכן השפעות האטרזין על רמות ההורמונים נבדקו בצפרדעים בוגרות. לשם כך נלקחו זכרים של צפרדעים אשר גודלו בשבי. החוקרים חשפו את הזכרים הבוגרים לאטרזין במינון של 25 חלקיקים למיליארד. כאמור, המים והתמיסות במיכל הוחלפו בכל 72 שעות. הזכרים טופלו במשך 45 יום, ובתום הניסוי נלקח מהם דם, ונבדקו רמות ההורמונים בדמם.
תוצאות
שלב ראשון: רמות האטרזין שאליהן נחשפו ראשני הצפרדע לא השפיעו על תמותה, זמן הגלגול, אורך או משקל הצפרדע בזמן הגלגול. בכל הריכוזים של האטרזין (למעט הריכוז הנמוך ביותר - 0.01 חלקיקים למיליארד) נמצאו בעיות התפתחות באיברי הרבייה של הראשנים. ל-20-16 אחוז מהראשנים היה ריבוי של איברי רבייה (עד שישה איברים ביצור אחד), או שהם היו בעלי איברי רבייה נקביים וזכריים גם יחד. בעיות אלה לא נצפו בקבוצות הבקרה שלא טופלו באטרזין וכן לא נצפו מעולם באלפי צפרדעים בקבוצות בקרה שנבדקו במהלך
השנים. לזכרים בקבוצת הבקרה היה לוע גדול יותר מאשר לנקבות, אך לזכרים שנחשפו לאטרזין היו לועות קטנים יותר.
שלב שני: נמצא כי בדמם של זכרים שנחשפו לאטרזין יש עשירית מכמות ההורמון טסטוסטרון בהשוואה לזכרים של קבוצת הבקרה שלא נחשפו לאטרזין (גרף 1).
(בספר גרף)
(בספר איור)
גרף 1: רמות הטסטוסטרון בזכרים שנחשפו ושלא נחשפו לאטרזין
(בספר איור)
דיון
במאמר זה מוצגות תוצאות של מחקר שנערך בשני שלבים. בשלב הראשון של המחקר נעשו שני ניסויים עם חזרות רבות על ניסויים אלה. חשיפה לאטרזין ברמות המוצגות במאמר זה נבדקה במחקרים נוספים 51 פעמים בסך-הכול, ובכולם התקבלו תוצאות דומות.
*213*
הממצאים המוצגים במאמר מצביעים על האפשרות שחומר ההדברה אטרזין מעכב הפרשה של טסטוסטרון. כמו כן, ייתכן שאיבוד מאפיינים זכריים (כגון לוע קטן מהנורמה) קשור ברמות נמוכות של הורמוני מין זכריים בצפרדעים שנבדקו.
לממצאים המוצגים במאמר זה, המצביעים על התפתחות מינית לא תקינה כתוצאה מחשיפה לרמות נמוכות של אטרזין, יש השלכות מרחיקות לכת על הסביבה. השפעותיו של אטרזין בריכוזים נמוכים על דו-חיים מעלות חשש כבד לגבי תפוצתם של מיני הדו-חיים בטבע. בחקלאות נעשה שימוש בריכוזי אטרזין גבוהים בהרבה מהרמות שנבדקו במחקר זה, ובאזורים חקלאיים אפשר למצוא אטרזין במים שבקרקע, באגני נחלים, במי הגשם ועוד. מעבר לכך, אפשר למצוא אטרזין גם במים ובקרקעות המרוחקים מאזורים חקלאיים. מכאן שהסבירות שהדו-חיים בטבע נחשפים לחומר ההדברה אטרזין היא גבוהה ביותר. הממצאים מהמחקרים המוצגים כאן מעלים שאלה לגבי האיום שמהווים חומרי הדברה בכלל, ואטרזין בפרט, על אוכלוסיות הדו-חיים המצויות בטבע. אם השפעות האטרזין על מינים נוספים של דו-חיים המצויים בטבע הן דומות, הרי חשיפה לחומר זה עשויה להוביל להתפתחות מינית לקויה של בעלי חיים אלה, ולהתפתחות מערכת רבייה שאינה מתפקדת. החוקרים נוטים להתעלם מהשפעות אלה מאחר שהן אינן משפיעות על תמותת בעלי החיים ואינן גורמות לעיוותים התפתחותיים נראים לעין. השינויים במערכת הרבייה הם פנימיים, ואי אפשר להבחין בהם בהתבוננות חיצונית ביצורים החיים.
ייתכן כי לאטרזין השפעה מכרעת על אוכלוסיות הדו-חיים בעולם. מחקרים נוספים על השפעות האטרזין, במינים אחרים של דו-חיים המצויים בטבע, יוכלו לסייע בהבנת ההשפעות שיש לחומר נפוץ זה על הירידה באוכלוסיות הדו-חיים בטבע.
מקורות מידע:
T. B. Hayes et al. (2002). Hermaphroditic, demasculinized frogs after exposure to the herbicide atrazine at low ecologically relevant doses. PNAS (99) 5476-5480.
שאלות למאמר
1. במאמר נכתב כי כל הראשנים הוחזקו באותם תנאים, וקיבלו את אותה תזונה. מדוע חשוב היה לשמור על כל הגורמים בניסוי (למעט ריכוזי האטרזין) קבועים? (תוכלו להיעזר במידע המופיע במסגרת המושגים בהמשך העמוד).
2. תארו במילים את התוצאות המוצגות בגרף שבפרק התוצאות.
3. לפי המאמר, מה היו השפעות האטרזין על ראשני צפרדע שנחשפו לחומר זה?
4. החוקרים מציינים במאמר כי הם חזרו עליו פעמים רבות, וקיבלו תוצאות דומות. במה מסייע מידע זה להסקת מסקנות מהניסוי המתואר במאמר?
5. אילו שאלות חדשות עולות מהמאמר לגבי השפשת האטרזין על יצורים חיים? נסחו שתי שאלות מחקר העולות מהמאמר שקראתם.
6. העלו טיעונים בעד ונגד השימוש בחומר ההדברה אטרזין.
7. החוקרים מסכמים את המאמר בהצעה לבחון את השפעותיו של אטרזין על דו-חיים המצויים בטבע. הציעו דרך למחקר כזה.
גורמים קבועים בניסוי - בעת עריכת ניסוי מבוקר חשוב לשמור על כל תנאי הניסוי קבועים וזהים בכל הטיפולים, למעט גורם אחד, שאת השפעתו בודקים - הגורם המשפיע. שמירה על גורמים קבועים מאפשרת לקבוע כי השינויים המתרחשים במהלך הניסוי קשורים אך ורק לשינויים בגורם המשפיע.
*214*
(בספר איור)
דיון
בפרק המבוא (פרק 5 בספר זה) דנו ברבייה כמאפיין חיים. למדנו כי בניגוד לשאר מאפייני החיים ההכרחיים לקיומו של היצור עצמו, הרבייה הכרחית לקיום האוכלוסייה. כמו כן למדנו שאוכלוסיות של יצורים שקצב הרבייה שלהם איטי, או שאיבדו את היכולת להתרבות, מצויות בסכנת הכחדה.
האם ממצאי המאמר תומכים בקביעה זו? הסבירו את תשובתכם.
(בספר איור)
מיומנויות במדע וטכנולוגיה
הפעילות שלפניכם מבוססת על המאמר בנושא השפעות חומר ההדברה אטרזין על התפתחות מינית של צפרדעים. במאמר על השפעות האטרזין על התפתחות מינית בצפרדעים מציעים החוקרים לבחון אם דו-חיים אחרים המצויים בטבע מושפעים באופן דומה מחומר הדברה זה.
חוקר רצה לבחון את קצב הרבייה של אוכלוסיית דו-חיים בטבע שנחשפה לחומר ההדברה אטרזין בהשוואה לקצב הרבייה של אוכלוסיית דו-חיים בטבע שלא נחשפה לחומר זה.
1. נסחו שאלת חקר לבחינת קצב הרבייה של אוכלוסיית דו-חיים בטבע עם ובלי החשיפה לחומר ההדברה אטרזין.
לצורך ביצוע מחקר מסוג זה, על החוקר להשוות את קצב הרבייה של דו-חיים בסביבה עם אטרזין ובסביבה ללא אטרזין. מאחר שאין באפשרותם של החוקרים "לזהם" סביבות מחייה של דו-חיים בחומרי הדברה לצורך ביצוע המחקר, עליהם לחקור אוכלוסיות דו-חיים אשר חיות בסביבות שבהן כבר מצוי חומר הדברה אטרזין, ולהשוות אותן לאוכלוסיות דו-חיים אשר חיות בסביבות נטולות אטרזין.
מחקר שבו לחוקר אין אפשרות לשנות את הגורם המשפיע באופן ישיר, ועליו להסתמך על השינויים המצויים בסביבה הטבעית, קרוי תצפית השוואתית.
תצפית השוואתית - לעיתים, כאשר אי אפשר לבצע ניסוי מבוקר ולשנות באופן ישיר את הגורם המשפיע, יש לבצע תצפית השוואתית. בתצפית השוואתית החוקרים בוחרים סביבות או מערכות הנבדלות זו מזו, על-פי צרכיהם, ואוספים נתונים מסביבות אלה במטרה לבחון כיצד ההבדלים שביניהן משפיעים על תהליך מסוים שאותו הם מעוניינים לחקור.
2. העתיקו את הטבלה הבאה למחברתכם, וערכו השוואה בין תצפית השוואתית ובין ניסוי מבוקר.
(בספר איור)
מאפיינים, תצפית השוואתית, ניסוי חקר מבוקר
מעורבות החוקר בשינוי הגורם המשפיע, --, --
בקרה על מערכת הניסוי, --, --
שמירה על גורמים קבועים, --, --
3. מהם החסרונות בביצוע תצפית השוואתית לעומת ניסוי מבוקר?
*215*
*215*
- גירויים חיצוניים מהסביבה משפיעים על תהליכי הרבייה ועל הבשלת מערכת הרבייה של בעלי חיים.
- תקשורת בין פרטים בטבע מבוססת על ראייה (תקשורת חזותית), שמיעה (תקשורת קולית), ריח (תקשורת כימית) ומגע, ומאפשרת לבעלי החיים לזהות את בני מינם, את אלו שהגיעו לבגרות מינית, ואת הפרטים המוצלחים ביותר.
- תהליך ההתבגרות המינית של בעלי חיים מלווה בהפרשה של הורמוני מין (בדומה לאדם), המשפיעים על הבשלת מערכות הרבייה ובמקרים מסוימים גם על שינויים במראה החיצוני (סימני מין משניים).
- תופעה שבה נראים הבדלים בין מראה הזכר הבוגר לבין מראה הנקבה קרויה דו-צורתיות זוויגית.
- שינוי במראה הזכר בעונת הרבייה קרוי "לבוש כלולות".
- אפשר להבחין בין שני סוגים של הפריה בבעלי החיים בטבע: הפריה חיצונית המתרחשת מחוץ לגוף, והפריה פנימית המתרחשת בתוך הגוף.
- דרך ההפריה (הפריה פנימית וחיצונית) של היצורים החיים מותאמת לסביבת החיים שלהם.
- עוברי היונקים מתפתחים ברחם. בבעלי חיים המתפתחים בתוך ביצה, מכילה הביצה את תא הביצה ואת חומרי המזון החיוניים להתפתחות העובר, והיא מספקת הגנה על העובר ושמירה על התנאים החיוניים להתפתחותו.
- יש בעלי חיים העוברים גלגול במהלך חייהם. בבעלי חיים אלה, הפרטים הצעירים אינם דומים כלל לאלה הבוגרים, ואורח חייהם שונה במידה ניכרת.
- האדם יכול להשפיע על תהליכי הרבייה בבעלי חיים על-ידי ביצוע הזרעה מלאכותית ושינוי תנאי הסביבה.
מיומנויות שלמדנו
- קריאת מאמרים מדעיים.
- החשיבות בריבוי פרטים בניסוי חקר.
- חשיבותן של חזרות בניסוי חקר.
- חשיבותם של גורמים קבועים בניסוי חקר.
- שימוש בתצפית השוואתית, וההבדלים בינה ובין ניסוי חקר מבוקר.
*216*
שאלות סיכום
1. אילו סוגי תקשורת מתקיימים בין בעלי חיים? ומה החשיבות בקיומה של תקשורת בעונת הרבייה?
2. לפניכם היגדים שבחלקם נפלה טעות. ציינו איזה מההיגדים שגוי ונמקו מדוע.
א. דו-חיים מטילים את הביצים שלהם במים.
ב. כל בעלי החיים היבשתיים מטילים ביצים.
ג. כל בעלי החיים המטילים ביצים נשארים לדגור עליהן.
ד. אפרוח הבוקע מהביצה יכול להסתדר לבדו.
ה. תפקיד החלמון בביצה הוא לספק לעובר הגנה.
3. לפניכם היגדים; התאימו לכל היגד את המושג המתאים ממחסן המילים:
א. תהליך בבעלי חיים יבשתיים שבו מועברים תאי הזרע מגוף הזכר אל גוף הנקבה: --
ב. הפריה המתרחשת בתוך גופה של הנקבה: --
ג. תופעה שבה בבעלי חיים בני אותו מין מראה הזכר שונה ממראה הנקבה: --
ד. הפריית נקבה של בעל חיים בזרע של זכר ללא הזדווגות: --
ה. תהליך יציאת העוברים מהרחם ביונקים: --
1. תהליך יציאת הביצים מגוף הנקבה: --
ז. שינויים במראה הזכר המתרחשים רק בעונת הרבייה: --
ח. יציאת הצאצאים מחוץ לביצה: --
מחסן מילים: דו-צורתיות זוויגית, לבוש כלולות, הפריה פנימית, הזדווגות, המלטה, הטלה, בקיעה, הזרעה מלאכותית
4. במה נבדלים העופות והזוחלים מבחינת הטיפול בצאצאים? כיצד עובדה זו משפיעה על כמות הביצים בכל תטולה? נמקו את תשובתכם.
5. רוב העופות נשארים לדגור על הביצים. מה החשיבות שיש בדגירה על הביצים?
6. מה נכון לומר על הפריה בבעלי חיים?
א. אצל כל בעלי החיים מתקיימת הפריה פנימית.
ב. אצל בעלי חיים יבשתיים מתקיימת הפריה חיצונית.
ג. סוג ההפריה מותאם לסביבת החיים של בעלי החיים.
ד. הפריה יכולה להתרחש רק בתוך הגוף.
*217*
7. מה נכון לגבי הפריה חיצונית?
א. מספר תאי הרבייה המופרשים לקראת ההפריה הוא עצום.
ב. מספר תאי הרבייה המופרשים לקראת ההפריה קטן יחסית.
ג. יכולה להתרחש גם בבעלי חיים יבשתיים.
ד. אף תשובה אינה נכונה.
8. מה נכון לגבי גוזלים ואפרוחים?
א. אפרוח בוקע מביצה וגוזל לא.
ב. כל האפרוחים היו פעם גוזלים.
ג. אפרוח הוא חסר ישע עם בקיעתו ותלוי לחלוטין בהוריו, ולעומתו הגוזל הוא עצמאי יחסית.
ד. גוזל הוא חסר ישע עם בקיעתו ותלוי לחלוטין בהוריו, ולעומתו האפרוח הוא עצמאי יחסית.
9. דג הטונה מפריש את הביצים שלו בים הפתוח. השושנון מטיל את הביצים בים, אך שומר עליהן כל העת. אצל מי תצפו לתטולה גדולה יותר? נמקו.
10. נמצא כי אצל זוחלים המטילים את הביצים ועוזבים מספר הביצים גדול ממספר הצאצאים המתקבלים בזוחלים המשריצים. הציעו הסבר לתופעה זו.
11. מהו ההבדל העיקרי בין הטלה ובין השרצה?
12. תנאי הסביבה עשויים להשפיע גם על סוג הרבייה של בעלי החיים כפי שקורה בדפניות. הסבירו כיצד תנאי הסביבה משפיעים על רבייה בבעלי חיים אלה.
*218*
(עמוד ריק)
*219*
*219*
*220*
*220*
ככל יצור חי, גם צמחים מתרבים ומעבירים לצאצאיהם חומר תורשתי. בפרק 6 בספר זה עסקנו ברבייה אל-זוויגית של צמחים, אך למעשה, רוב הצמחים מתרבים גם ברבייה זוויגית.
הפרחים הם איברי הרבייה של הצמח. יש פרחים בעלי איברי רבייה זכריים או נקביים, אלו הם פרחים חד-זוויגיים. לעומתם יש פרחים בעלי איברי רבייה זכריים ונקביים יחד, אלו הם פרחים דו-זוויגיים. על מבנה הפרח תוכלו ללמוד בפעילות הבאה.
(בספר איור)
פעילות
ניתוח פרחים
בפעילות הבאה נלמד להכיר את מערכת הרבייה של הצמחים ואת מקום יצירת תאי הרבייה הזכריים והנקביים.
ציוד וחומרים: פרח, בינוקולר או זכוכית מגדלת, סכין, מלקטת, סרגל, דף לבן.
לפניכם פרח. שאלו את המורה מהו שם הפרח שאותו תנתחו. עקבו אחר ההוראות שלפניכם וסכמו את ממצאיכם בדף עבודה. (דף עבודה מלווה לניתוח פרחים מצוי באתר המלווה את הספר.)
זיהוי עלי העטיף (עלי העטיף - עלים העוטפים את איברי הרבייה של הפרח.) - עלי הגביע ועלי הכותרת
א. הביטו בפרח שלפניכם וספרו את עלי הכותרת שלו. עלי כותרת הם העלים הצבעוניים, ואילו עלי גביע הם בדרך-כלל ירוקים. לא בכל הפרחים מצויים עלי גביע. אם בפרח שלכם יש עלי גביע, ספרו אותם ורשמו את מספרם. אם אין בפרח שלכם עלי גביע, ציינו זאת.
(בספר תרשים)
איור 1
עלי גביע, עלי כותרת
*221*
זיהוי איברי הרבייה ומקום יצירת תאי הרבייה בצמח
(בספר איור)
- יצירת תאי הרבייה (מיוזה) (מודגש)
- העברת תאי הרבייה
- הפריה
- התפתחות עוברית:
חלוקת תאים (מיטוזה)
התמיינות, המשך חלוקה וגדילה
התפתחות הדרגתית של רקמות ואיברים
ב. הסירו בעדינות את עלי העטיף של הפרח. איברי הרבייה הזכריים של הפרח קרויים אבקנים. באבקנים נוצרים תאי הרבייה הזכריים של הצמח, הם תאי הזרע.
ג. זהו את האבקנים בפרח שלכם, וספרו כמה אבקנים יש בפרח. אם הם רבים מדי בשביל לספור, רשמו שהם מרובים.
כל אבקן מורכב מעמוד הקרוי זיר, שבקצהו חלק מעובה הקרוי מאבק. במאבק נוצרים גרגרי אבקה, ובתוך גרגרי האבקה מצויים תאי הזרע של הצמח.
ד. הביטו מבעד לזכוכית מגדלת או מבעד לבינוקולר במאבק ובגרגרי האבקה. אם אתם מבחינים במבנה ברור של גרגרי האבקה, תארו אותו וציירו דוגמה במחברתכם.
איבר הרבייה הנקבי בפרח הוא העלי. הקצה העליון של העלי קרוי צלקת. בחלק התחתון של העלי מצויה השחלה של הצמח. הצלקת מחוברת לשחלה באמצעות עמוד עלי. (לעיתים הצלקת יושבת על השחלה, ואין עמוד עלי.)
איור 2
(בספר תרשימים)
צלקת, אבקן, עמוד עלי, שחלה, זיר, מאבק
ה. זהו את העלי בפרח שלכם, ספרו את מספר הצלקות ומדדו את אורך עמוד העלי באמצעות סרגל.
1. בעזרת סכין חתכו בעדינות את השחלה באמצע, והמשיכו לחתוך בזהירות לאורך עמוד העלי והשחלה.
ז. הביטו בתוכן השחלה שחתכתם. בתוך השחלה מתפתחות ביציות (ביציות בצמח הן איבר רב-תאי שבתוכו מתפתחים תאי הביצה, וזאת בניגוד למונח "ביציות". שבו משתמשים ככינוי לתאי הביצה באדם וביונקים) שבהן אפשר להבחין בעין. בתוך הביציות מתפתחים תאי הרבייה הנקביים של הצמח, הם תאי הביצה.
ח. הביטו מבעד לזכוכית מגדלת או מבעד לבינוקולר בביציות. האם מספר הביציות קטן או גדול ביחס לכמות האבקנים?
*222*
(בספר תרשימים)
משימה
רשמו במחברת משפט המקשר בין כל שני מושגים בתרשימים שלפניכם.
(בספר תרשים)
תרשים 1: אבקן - גרגרי אבקה - תאי זרע
תרשים 2: עלי - צלקת - שחלה - תאי ביצה
(בספר תרשים)
פעילות
סיכום מרכיבי מערכת הרבייה בצמחים
(בספר תשבץ)
(בספר תרשים)
אופקי
1. פרח המכיל גם איברי רבייה זכריים וגם איברי רבייה נקביים (2 מילים - הראשונה עם 2 אותיות, השנייה עם 6 אותיות)
3. מחבר בין הצלקת לשחלה בפרח (2 מילים - הראשונה עם 4 אותיות, השנייה עם 3 אותיות)
5. פרח המכיל איברי רבייה זכריים או נקביים בלבד (2 מילים - הראשונה עם 2 אותיות, השנייה עם 6 אותיות)
6. בתוכו נוצרים גרגרי האבקה (מילה בת 4 אותיות)
8. החלק העליון של העלי, עליה נוחתים גרגרי האבקה (מילה בת 4 אותיות)
9. איבר הרבייה בצמחים (מילה בת 3 אותיות)
11. בהן מצויים תאי הרבייה הנקביים בצמח (מילה בת 6 אותיות)
אנכי
2. בהם מצויים תאי הרבייה הזכריים בצמח (2 מילים - הראשונה עם 5 אותיות, השנייה עם 4 אותיות)
3. עלים צבעוניים העוטפים את איברי הרבייה בצמח (2 מילים - הראשונה עם 3 אותיות, השנייה עם 4 אותיות)
4. בסיס העלי, מכילה ביציות (מילה בת 4 אותיות)
7. איברי הרבייה הזכריים בצמח (מילה בת 6 אותיות)
10. מעין עמוד שעליו יושב המאבק (באבקן) (מילה בת 3 אותיות)
איברי הרבייה של הצמח הם הפרחים. באבקנים נוצרים תאי הזרע ובשחלה נוצרים תאי הביצה. יש פרחים בעלי אבקנים בלבד או עליים בלבד (פרחים חד-זוויגיים), ויש פרחים בעלי אבקנים ועליים גם יחד (פרחים דו-זוויגיים).
*223*
*223*
(בספר איור)
- יצירת תאי הרבייה (מיוזה)
- העברת תאי הרבייה (מודגש)
- הפריה
- התפתחות עוברית:
חלוקת תאים (מיטוזה)
התמיינות, המשך חלוקה וגדילה
התפתחות הדרגתית של רקמות ואיברים
תאי הזרע נוצרים באבקנים ותאי הביצה נוצרים בשחלה. מפגש בין תאי הרבייה עשוי להוביל להפריה, אך התרחשות של מפגש כזה מחייבת שתאי הזרע יגיעו לעומק השחלה של הפרח. העברת תאי הרבייה בצמחים מתרחשת בתהליך הקרוי האבקה.
האבקה - העברה של גרגרי אבקה מהפרח של צמח מסוים אל צלקת בפרח של צמח בן אותו המין. (גרגרי אבקה הנוחתים על צלקת של פרח ממין אחר לא יובילו ברוב המקרים להפריה.)
סוגי האבקה
לצמחים מסוימים יש פרחים דו-זוויגיים, כלומר פרחים שהם בעלי איברי רבייה זכריים ונקביים. במינים של צמחים אלה יכולים להתרחש שני סוגים של האבקה: האבקה עצמית והאבקה זרה. (איור 3)
האבקה עצמית - העברה של גרגרי אבקה מפרח של צמח מסוים לצלקת של אותו הפרח, או של פרחים שכנים על אותו צמח.
האבקה זרה - העברה של גרגרי אבקה מפרח מסוים אל צלקת הפרח של צמח אחר בן אותו מין.
(בספר תמונה 1)
איור 3: סוגי האבקה בפרחים
האבקה עצמית, האבקה זרה
*224*
(בספר תמונה 1)
דיון
1. בצמחים מסוימים אפשר להבחין במנגנונים שונים המונעים האבקה עצמית של הפרחים בצמח (על דוגמאות למנגנונים כאלה תוכלו לקרוא במידע והרחבה בעמוד זה). שערו מה היתרון לצמח בקיומם של מנגנונים כאלה?
2. מה לדעתכם היתרון הטמון בהאבקה עצמית בפרחים שבהם היא מתקיימת?
(בספר תמונה 1)
מידע והרחבה
מנגנונים הפוגעים האבקה עצמית בפרחים
שונות בין הצאצאים היא יתרון ליצור החי, מאחר שהיא מעלה את סיכויי ההישרדות של המין בתנאים משתנים. דור הצאצאים עשוי להתמודד עם סביבה השונה מזאת של דור ההורים, ולכן אם לא ייווצר מגוון תכונות לאורך הדורות, יקטנו סיכויי ההישרדות של הצאצאים לאורך זמן.
בצמחים רבים מבחינים במנגנונים המונעים האבקה עצמית, שנוצרת בה פחות שונות בין הצאצאים. להלן חלק מהמנגנונים:
1. הפרדה במרחב בין הצלקת לאבקנים - למשל צלקת גבוהה בהרבה מהאבקנים,
כמו בפרחים של סתוונית היורה.
2. דו-ביתיות - בצמחים בעלי פרחים חד-זוויגיים, הפרחים הזכריים ואלה הנקביים אינם מצויים יחד על אותו צמח. כך יש צמחים בעלי פרחים זכריים בלבד, וכן צמחים בני אותו המין בעלי פרחים נקביים בלבד, כמו בעץ החרוב.
3. הפרדה בזמן - הבשלת האבקנים והבשלת הצלקת מתרחשות בזמנים שונים.
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
פרחים נקביים של חרוב
ההאבקה היא תנאי מקדים והכרחי לצורך הפריה בצמח. מאחר שהצמחים אינם נעים ממקום למקום, ואינם יכולים להעביר את תאי הרבייה מזה לזה ישירות, תהליך ההאבקה תלוי בגורמים חיצוניים.
תהליך ההאבקה בצמחים חושף מנגנון מורכב ומופלא של יחסי גומלין בין הצמחים לסביבתם, ומגוון התאמות של צמחים לדרכי האבקה שונות. קיימות מספר דרכי האבקה, כמו שמתואר בתרשים שלפניכם:
(בספר 2 תמונות)
דרכי האבקה
1. על-ידי בעלי חיים:
א. חרקים: כגון דבורים, חיפושיות, פרפרים
ב. ציפורים: כגון יונק הדבש
2. לא על-ידי בעלי חיים:
רוח, מים
*225*
(בספר 2 תמונות)
פעילות
דרכי האבקה בצמחים שונים
לפניכם תמונות של שני צמחים בני מינים שונים. אחד מהצמחים מואבק באמצעות הרוח והשני מואבק על-ידי חרקים.
האם תוכלו לזהות מי הוא מי?
(בספר תרשים)
-כלנית מצויה
-פרחים של אלון התבור
1. תארו בקצרה את מבנה הפרחים שבתמונות. התייחסו לגודל, צבע, מיקום הפרחים וכולי.
2. שתי הדוגמאות לעיל חושפות את השוני בין פרחים בצמחים המואבקים בדרכים שונות, ואפשר לראות כאן את ההתאמה בין מבנה הפרח ובין תפקודו. בעבור כל אחת מהדוגמאות - כלנית מצויה ואלון התבור - השלימו מהי דרך ההאבקה של הצמח (תפקוד), מה המבנה המאפיין את הפרח ומה היתרון במבנה זה התורם להאבקה יעילה של כל צמח (התאמה בין מבנה לתפקוד). תוכלו להיעזר בתבנית שלפניכם:
(בספר תרשים)
מאפיינים, כלנית מצויה, אלון תבור
תפקוד, --, --
מבנה, --, --
התאמה בין מבנה לתפקוד, --, --
(בספר תרשים)
דיון
1. חשבו מהם היתרונות והחסרונות בהאבקה על-ידי רוח.
2. חשבו מהם היתרונות והחסרונות בהאבקה על-ידי בעלי חיים מאביקים.
(בספר תרשים)
מידע והרחבה
התאמת גרגרי אבקה והצלקת לדרך ההאבקה
מעניין להבחין כי קיים שוני במבנה גרגרי האבקה של צמחים שונים, המותאם לדרך ההאבקה של הצמח. צמחים המואבקים על-ידי רוח מייצרים כמות עצומה של גרגרי אבקה קטנים יחסית, קלים, חלקים ובעלי כושר ריחוף. כמו כן, בפרחים המואבקים על-ידי רוח הצלקות רחבות, ולעיתים קרובות גם דביקות. לעומתם גרגרי אבקה של פרחים המואבקים על-ידי בעלי חיים הם גדולים יותר ומחוספסים, והצלקות קטנות באופן יחסי.
*226*
יתרונות וחסרונות בדרכי האבקה
האבקה על-ידי רוח היא תהליך "בזבזני", מאחר שגרגרי האבקה מתפזרים ברוח ורובם הגדול כלל אינו מגיע לצלקות המתאימות. בצמחים כאלה מוצאים התאמות במבנה המגדילות את הסיכויים למפגש בין גרגרי האבקה ובין הצלקות על-ידי ריבוי גרגרי אבקה וכן אבקנים וצלקות החשופים לרוח. כמו כן, בצמחים המואבקים על-ידי רוח אין "בזבוז" של משאבים ואנרגיה על ריח, צבע ויצירת צוף (למידע נוסף ראו גם מסגרת"מידע והרחבה" בעמוד הקודם).
בצמחים המואבקים על-ידי בעלי חיים מבחינים בהתאמות שנועדו למשוך אל הפרח את המאביקים המתאימים. קיימים כמה גורמי משיכה של בעלי חיים אל פרחים, אבל המשמעותי שבהם הוא החיפוש אחר מזון. גרגרי האבקה הם מקור לחלבונים, לסוכרים ולשומנים בעבור בעלי החיים האוכלים אותם. בצמחים המייצרים צוף, מורכב הצוף בעיקר מסוכר, המהווה גורם משיכה משמעותי לחרקים שונים. נוסף על כך בפרחים מסוימים התפתחו מבנים ספציפיים המותאמים להאבקה על-ידי בעלי חיים מסוימים ולא אחרים. צמחים המואבקים על-ידי בעלי חיים משקיעים אנרגיה בצבעים, ביצירת צוף ובריח למשיכת בעלי החיים המאביקים אותם, ומייצרים פחות גרגרי אבקה ביחס לצמחים המואבקים על-ידי רוח.
(בספר תרשים)
פעילות
התאמות של פרחים ובעלי חיים לדרכי האבקה
לפניכם תמונות של פרחים ובעלי חיים המאביקים אותם. קראו את המידע על כל אחד מהם ונסו להתאים את הפרחים לבעל החיים המאביק אותם. רשמו במחברתכם את הצירופים המתאימים ונמקו כל צירוף.
(בספר תרשים)
פרחים:
- דורבנית - פרחים צרים ועמוקים, ריחם חלש, בעלי צבעים בולטים. הצוף חבוי בעומק הפרחים, והוא מצוי בכמויות גדולות.
- כלנית מצויה - פרחים גדולים יחסית, דמויי "צלחת", הפרחים בעלי אבקה מרובה וחשופה. בחלק מהפרחים ריח חזק ואיברי הרבייה של הפרח חשופים.
- דבורנית - פרחים לא סימטריים. חזקים ונוחים לאחיזה, יש ריח אך הוא אינו חזק. גרגרי האבקה והצוף חבויים בפרח, אך לא עמוק מדי. איברי הרבייה חבויים בפרח.
- אורנית לוהבת - פרחים צינוריים, תלויים, בעלי צבעים בולטים. הפרחים נוקשים והשחלה מוגנת. מכילים הרבה צוף המוסתר בעומק הפרחים, בדרך כלל חסרי ריח.
בעלי חיים:
- חיפושית פרחית אביגיל - חיפושיות הפרחים ניזונות מגרגרי האבקה, וגם מחלקי פרחים אחרים. נוהגות לטייל בפרח תור כדי אכילה. החיפושיות מבחינות בצבעים (רבות מהן מעדיפות אדום וצהוב), הן בעלות חוש ריח מפותח, ואיברי הפה שלהן מותאמים ללעיסה.
- דבורת הדבש - הדבורה ניזונה מצוף הפרחים, ואוספת גרגרי אבקה הדרושים להזנת הצאצאים בכוורת. הדבורים מסוגלות להיכנס לעומק הפרחים, ראייתן טובה, הן בעלות חוש ריח, ואיברי מציצה המותאמים למציצת צוף.
- דנאית - הפרפרים הפעילים ביום הם קטנים יחסית וניזונים מצוף. הם מבחינים בצבעים וחוש הריח שלהם יחסית אינו מפותח. הפרפרים בעלי חדק ארוך המתאים למציצת צוף מפרחים עמוקים.
- יונק הדבש - ציפורים הניזונות מצוף. הן פעילות ביום, מבחינות בצבעים, וחוש הריח שלהן אינו מפותח. הציפורים כבדות ואינן מסוגלות לנחות על הפרחים ולכן מרפרפות לידם, דבר הגוזל מהן אנרגיה רבה. מקורן ארוך וחד והן בעלות לשון ארוכה.
*227*
(בספר תרשים)
שאלה
שערו מה היתרון בייצור ופיזור של גרגרי אבקה בכמות גדולה במיוחד בצמחים המואבקים על-ידי רוח?
(בספר תרשים)
פעילות
השוואה בין גרגרי אבקה מצמחים שונים
מטרת הפעילות: התבוננות בגרגרי אבקה מפרחים שונים.
ציוד וחומרים: 2 זכוכיות נושאות, 2 זכוכיות מכסות, טפי, אבקנים בעלי גרגרי אבקה משני מיני פרחים (או יותר), מי ברז, מיקרוסקופ אור.
מהלך הפעילות
1. טפטפו טיפת מים אחת על גבי זכוכית נושאת.
2. פזרו מהמאבק של הפרח מעם גרגרי אבקה על טיפת המים.
3. כסו בזכוכית מכסה.
4. חזרו על סעיפים 3-1 עם גרגרי אבקה מפרח אחר.
5. הביטו בגרגרי האבקה מבעד למיקרוסקופ האור וציירו 3-2 גרגרי אבקה.
6. האם גרגרי האבקה מהצמחים השונים זהים או שונים בצורתם?
(בספר תרשים)
מעניין ומסקרן
אבקנים ככלי לפענוח פשעים
אבקנים הם כלי המשמש את חוקרי המשטרה בפענוח מקרי פשע. דוגמה למקרה כזה התרחשה בניו-זילנד. בשנת 1997 הותקפה אישה בידי אלמוני. האישה פנתה למשטרה ומסרה תיאור של התוקף. לאחר זמן קצר נתפס אדם המתאים לתיאור שמסרה האישה, ושהודה כי שהה באזור, אך הכחיש את אשמת התקיפה. החוקרים הבחינו בכתמים על בגדיו של האיש, וכאשר נשאל מהם, ענה כי עבד על מכוניתו בחצר האחורית של ביתו. חוקרי המשטרה שהגיעו לאזור התקיפה הבחינו כי האזור מלא בשיחים של לענה שיחנית. החוקרים לקחו דגימות מבגדי האיש ושלחו אותן לבדיקות במעבדה. תוצאות הבדיקה הראו כי על בגדי האיש הייתה כמות עצומה של אבקנים של לענה שיחנית. כמו כן נמצא שצברי האבקנים שנמצאו על הבגדים יכלו להגיע אליהם רק באמצעות מגע ישיר עם הפרחים. האיש נעצר באשמת תקיפה, והעדויות הוצגו במשפטו והובילו להרשעתו.
העברת תאי הרבייה מצמח לצמח מתבצעת באמצעות האבקה. קיימים שני סוגים של האבקה בצמחים: האבקה עצמית והאבקה זרה. בצמחים מסוימים קיימים מנגנונים המונעים האבקה עצמית בפרחים.
לצמחים שונים דרכי האבקה שונות, וקיימת התאמה בין מבנה הפרח ובין דרך האבקתו.
*228*
*228*
(בספר תמונה 1)
- יצירת תאי הרבייה (מיוזה)
- העברת תאי הרבייה
- הפריה (מודגש)
- התפתחות עוברית:
חלוקת תאים (מיטוזה)
התמיינות, המשך חלוקה וגדילה
התפתחות הדרגתית של רקמות ואיברים
התלכדות של תא זרע ותא ביצה של הצמח תוביל להפריה ולהתפתחותו של צאצא חדש. בצמחים בעלי פרחים מתרחשת הפריה פנימית בשחלת הפרח. למדנו כי העברת תאי הרבייה הזכריים מתרחשת על-ידי האבקה, שבה נוחתים גרגרי האבקה (שבהם מצויים תאי הזרע) על צלקת הפרח. בניגוד לתאי הרבייה הזכריים של בעלי חיים, תאי הזרע של הצמחים אינם בעלי כושר תנועה עצמאי, ואינם יכולים להגיע בכוחות עצמם לעומק שחלת הפרח ואל תאי הביצה. אם כן, כיצד מגיע תא הזרע מהצלקת אל תא הביצה? על שאלה זו תוכלו לענות לאחר שתבצעו את הפעילות הבאה.
(בספר תמונה 1)
ניסוי
תצפית בצמיחת הנחשון מגרגרי האבקה
מטרת הניסוי: צפייה בהתארכות הנחשון מגרגרי אבקה.
ציוד וחומרים: זכוכית נושאת ועליה מצע המכיל סוכר, אבקנים, צלחת פטרי מרופדת בצמר גפן רטוב ומכסה לצלחת פטרי, מיקרוסקופ אור.
מהלך הניסוי
1. לפניכם זכוכית נושאת ועליה מצע המכיל סוכר. געו קלות עם האבקן במצע הגידול חדאו שעברו אליו גרגרי אבקה.
2. הביטו בגרגרי האבקה מבעד למיקרוסקופ וציירו 3-2 גרגרי אבקה במחברתכם.
3. הניחו את הזכוכית הנושאת עם גרגרי האבקה בתוך קופסה מרופדת בצמר גפן רטוב וסגרו את הקופסה.
4. המתינו כ-20 דקות, והביטו שוב בגרגרי האבקה מבעד למיקרוסקופ. ציירו 3-2 גרגרי אבקה במחברתכם.
א. האם חל שינוי בגרגרי האבקה לאחר 20 דקות? אם כן, מהו השינוי?
ב. על סמך התצפית שערכתם, שערו כיצד תא הזרע מגיע מהצלקת אל תא הביצה המצוי בשחלה.
(בספר איור)
צמיחת נחשון מגרגרי אבקה (מבעד למיקרוסקופ)
*229*
(בספר תרשים)
איור 4: שלבים בהתארכות הנחשון לקראת הפריה בצמח
נחשון, גרגר אבקה המכיל תא זרע, צלקת, עלי, שחלה, ביצית המכילה תא ביצה
גרגרי האבקה אינם בעלי כושר תנועה. לאחר שגרגר אבקה נחת על צלקת של פרח, צומחת מתוכו (בהשפעת חומרים שונים המופרשים מהצלקת) מעין שלוחה הקרויה נחשון. הנחשון הולך ומתארך עד שהוא מגיע לשחלת הפרח. תא הרבייה הזכרי המצוי בגרגר האבקה נודד עם התארכות הנחשון ומגיע לתא הביצה המצוי בשחלה. המפגש בין תאי הרבייה מוביל להפריה.
(בספר תרשים)
שאלות
1. לפי מה שידוע לכם על התנאים הדרושים להפריה, מה לדעתכם היתרון בקיומה של הפריה פנימית בצמחים החיים ביבשה?
2. קיימים צמחים החיים בסביבות מימיות, כמו אצות. לאיזה סוג של הפריה תצפו בצמחים אלה? נמקו.
3. במה דומה ובמה שונה תהליך ההאבקה בצמחים על-ידי רוח לתהליך הפריה חיצונית בבעלי חיים שלמדתם עליו בפרק הרביעי?
(בספר תרשים)
מידע והרחבה
הפריה חיצונית בצמחים - כמו שלמדנו בפרקים העוסקים בבעלי חיים ובאדם, סביבה לחה חיונית לצורך הפריה. גם בצמחים שמתקיימת בהם הפריה חיצונית, תנאי הכרחי להפריה הוא קיומה של סביבה לחה. במינים של צמחים חסרי פרחים, כגון אצות החיות במים, מתרחשת הפריה חיצונית.
*230*
*230*
(בספר תמונות)
- יצירת תאי הרבייה (מיוזה)
- העברת תאי הרבייה
- הפריה
- התפתחות עוברית: (מודגש)
חלוקת תאים (מיטוזה)
התמיינות, המשך חלוקה וגדילה
התפתחות הדרגתית של רקמות ואיברים
(בספר תמונות)
פעילות
התבוננות בפירות של אגוזי אדמה (בוטנים)
ציוד וחומרים: פרי אגוז אדמה, צלוחית.
לפניכם פירות של אגוזי אדמה. מדובר ב"פירות תרמיל", שכל אחד מהם מכיל בדרך-כלל שני זרעים (הזרע בפרי הוא מבנה רב-תאי הנוצר לאחר שהתרחשה הפריה בצמח, והוא מכיל חומרי מזון ואת העובר המתפתח. זאת בניגוד לתאי זרע שהינם תאי רבייה המשתתפים בתהליך הפריה).
1. שברו את הקליפה החיצונית של הפרי והוציאו את הזרעים.
2. קלפו בעדינות את קליפת הזרע.
3. הפרידו בין שני חלקי הזרע בעדינות וזהו את העובר ואת הרקמה שאוגרת מזון.
(בספר 4 תמונות)
- זרע אגוז אדמה עם קליפת הזרע
- פסיגים ובהם חומרי מזון
- פרי אגוז אדמה
- זרע אגוז אדמה ללא קליפת הזרע
לאחר שהתרחשה הפריה בשחלת הפרח, חלים שינויים בפרח: עלי הכותרת נובלים ונושרים, וכך גם האבקנים והעליים. התא המופרה (עובר הצמח) עובר חלוקות והתמיינות, ומתפתחים בהדרגה רקמות ואיברים. בסוף השלב הראשון של ההתפתחות העוברית מבחינים בעובר הצמח בשורשון, נצרון (גבעול העובר) ועלעלים (הקרויים פסיגים (פסיגים הם עלי עובר ראשוניים. אפשר למיין את הצמחים על-פי ההתפתחות העוברית שלהם. יש צמחים שהעובר שלהם מכיל עלעל יחיד, הם צמחים חד-פסיגיים. לעומתם יש צמחים שעובריהם מכילים שני עלעלים, הם צמחים דו-פסיגיים)). הביצית עוברת אף היא שינויים לאחר ההפריה, והופכת לזרע שבתוכו מצוי העובר. מעטפת הביצית הופכת לקליפת הזרע המגנה על העובר, ובמקביל נוצרת בביצית רקמה המתמחה באגירת חומרי מזון. בצמחים דו-פסיגיים נאגר המזון בפסיגים עצמם (כמו למשל באגוזי אדמה ובשעועית). השחלה עוברת אף היא שינויים לאחר ההפריה, ומתפתחת לפרי. (חלקי הפרי, כמו הקליפה והרקמה הבשרנית, נוצרים כתוצאה מהתמיינות תאי השחלה לאחר ההפריה.) בתנאים המתאימים, הזרעים שבפרי יכולים להתפתח לצמח חדש.
בצמחים שונים מבחינים בסוגי פירות שונים הנבדלים בצורתם, בצבעם ובמידת עסיסיותם. כמו כן יש פירות שנוצרו רק מהשחלה של הפרח, ולעומתם פירות שנוצרו מהשחלה ומאיברים נוספים בפרח.
*231*
(בספר 4 תמונות)
מידע והרחבה
צפו בסרטון התפתחות הפרי, המצוי באתר המלווה את הספר, והשלימו במחברתכם את חלקי הפרח שמהם נוצרים החלקים השונים בפרי. העתיקו את הטבלה למחברתכם והשלימו את חלקי הפרח שמהם נוצרים החלקים השונים בפרי.
(בספר 4 תמונות)
החלק בפרי, נוצר מ...
עובר, --
קליפת הזרע, --
זרע, --
רקמה אוגרת מזון, --
הפרי עצמו, --
(בספר 4 תמונות)
מעניין ומסקרן
כשאנחנו אוכלים פירות, מה אנחנו אוכלים בעצם?
לעיתים אנו אוכלים את הפרי עם הזרעים שבתוכו (עגבניה, קיווי), לעיתים אנו אוכלים רק את רקמת הפרי ללא הזרע (אבוקדו, משמש), ולעיתים אנו אוכלים רק את הזרע עצמו (בוטנים, שעועית לבנה); למעשה במקרים שאנו אוכלים את הזרע אנו אוכלים את העובר ואת חומרי המזון שנאגרו לאחר ההפריה.
(בספר 7 תמונות)
מימין לשמאל: פירות אפונה, עגבניה, אגוזי אדמה ואבוקדו
לאחר התפתחותם מצויים רוב הזרעים במצב של "תרדמה", שבה כמות המים בזרע היא אפסית, וקצב הנשימה וחילוף החומרים בזרע נמוכים מאוד. יש זרעים היכולים להישאר במצב של תרדמה שנים רבות. כאשר מתקיימים התנאים המתאימים, מתרחשת נביטה, אשר במהלכה העובר פורץ את קליפות הזרע, ומתפתח ממנו צמח חדש.
לאחר ההפריה חלים שינויים בשחלת הפרח, ומתפתח פרי המכיל זרעים. זרעי הצמחים מורכבים משלושה חלקים: העובר (ממנו יתפתח צמח חדש), רקמה שבה אגורים חומרי מזון, וקליפת הזרע המגנה על העובר. רוב הזרעים נמצאים במצב של תרדמה עד שיש תנאים המתאימים לנביטה ולהתפתחות של צמח חדש.
*232*
לעיתים אנו רואים צמח המתפתח באזור שבו לא התפתח בעבר. משמעות הדבר שזרעים של הצמח הגיעו לאזור זה ומהם התפתחו צמחים חדשים. בצמחים קיימים מנגנונים להפצת זרעים, ובהם הזרעים מתנתקים ומתרחקים מצמח האם ומתפתחים לצמחים עצמאיים. החלקים אשר מתנתקים מהצמח ומכילים את הזרעים קרויים יחידות הפצה. לעיתים מתנתק הפרי עם הזרעים בתוכו, ולעיתים מופצים רק הזרעים עצמם. יש מיני צמחים שיחידות ההפצה שלהם מכילות מבנים המסייעים בתהליך הפצת הזרעים. תהליך הפצת הזרעים כולל מערכת של יחסי גומלין עם הסביבה, וכן אפשר להבחין בהתאמה בין מבנה הזרע ובין דרך הפצתו.
(בספר תרשים, התרשים מופיע כטקסט)
פירות וזרעים של:
1. פרג
2. מכנף נאה
3. סביון
4. לכיד הנחלים
5. הרדוף הנחלים
6. קוקוס
7. פטל
1. הפצה על ידי רוח - יחידות ההפצה קלות, ולעיתים קרובות בעלות מבנים המסייעים לנשיאתן על-ידי הרוח, כגון ציציות בהרדוף נחלים ובסביון וכנפיים במכנף נאה.
2. הפצה על ידי מים - יכולת ציפה טובה על פני המים, כמו בזרעי הקוקוס.
3. הפצה על ידי בעלי חיים -
א. הפצה באמצעות אכילת הפירות עם הזרעים. הזרעים עצמם אינם נפגעים במערכת העיכול של בעלי החיים, ולעיתים השהות במערכת העיכול אף מסייעת לנביטה שלהם. הפרשותיהם של בעלי החיים מכילות את הזרעים, והם מופצים עם הפרשתם. פירותיהם של צמחים אלה עסיסיים ומושכים למראה, והזרע בעל קליפה קשה, כמו בפטל.
ב. הפצה באמצעות יחידות הפצה הנדבקות לפרוותם של בעלי החיים, כמו בלכיד הנחלים.
4. הפצה על ידי הצמח עצמו - התבקעות הפרי גורמת לזרעים או ליחידות ההפצה להיזרק ממנו, כמו בפרג.
*233*
בתרשים שלפניכם מוצגות דרכי ההפצה העיקריות של זרעים על-ידי הצמחים:
(בספר איור)
הפצת זרעים על-ידי:
א. מים
ב. רוח
ג. בעלי חיים - על הגוף או המערכת העיכול
ד. הצמח עצמו
(בספר איור)
שאלות
1. מבנה יחידת ההפצה מותאם לאופן הפצת הזרעים בצמח. הסבירו משפט זה באמצעות שתי דוגמאות.
2. בצמחים רבים התפתחו מנגנונים להפצת הזרעים רחוק מצמח האם. שערו מהם היתרונות ומהם החסרונות בעבור הצמח בהפצת הזרעים לאזורים מרוחקים מצמח האם.
(בספר איור)
מעניין ומסקרן
היעלמותן המסתורית של הדבורים
בחורף שבין 2006 ו-2007 מגדלי דבורים בארצות הברית החלו לדווח על היעלמות מסתורית של מיליארדי דבורים מכוורותיהן. התופעה גרמה להיכחדות של 70-60 אחוז מהכוורות בארצות הברית. הכוורות ננטשו בעודן מלאות בדבש ובצאצאים הזקוקים לטיפול, ולא היה ברור מה גרם להיעלמות הדבורים. עם הזמן דיווחים על תופעה דומה החלו להגיע מארצות רבות באירופה, בדרום אמריקה ובאסיה. התופעה נעשתה כלל-עולמית. כשליש מהגידולים החקלאיים המשמשים לתזונת האדם תלויים בהאבקתם על-ידי דבורים. ללא ההאבקה, לא יתפתחו פירות, ויהיה פחות מזון. מכאן ברור שהיעלמותן של הדבורים עלולה להיות בעיה קשה למין האנושי. מאז ועד היום חוקרים את הסיבות האפשריות לתופעה זו. מאחר שמדובר בתופעה כלל-עולמית, יש קושי למצוא גורם המשותף להיעלמותן של הדבורים בכל המקומות בעולם. בתוך כך נמצאו כמה גורמים אפשריים להיעלמות הדבורים, כגון: הקרינה הסלולרית, זיהום האוויר, הדברה כימית של גידולים חקלאיים, טפילים וכן מחלות שונות הפוגעות באוכלוסיית הדבורים. נכון להיום לא נמצא גורם אחד האחראי למותן של הדבורים, והחוקרים מאמינים כי שילוב של מספר גורמים יחד הוא זה שהוביל לתוצאות ההרסניות לאוכלוסיית הדבורים.
(בספר איור)
*234*
נביטה
לאחר הפצת הזרעים, הזרעים יכולים להישאר "רדומים" לתקופות ארוכות. עד מתי? עד אשר יתקיימו התנאים המתאימים לנביטה. במהלך הנביטה העובר פורץ את קליפות הזרע ומתפתח לצמח חדש. חומרי ההזנה שנאגרו בזרע משמשים את הצמח החדש להתפתחות בשלבים הראשונים של הנביטה.
מהם התנאים המתאימים לנביטה?
(בספר איור)
ניסוי
ספיחת מים על-ידי זרעים
מטרת הניסוי: מדידת כמות המים הנספחת על-ידי זרעים.
ציוד וחומרים: 10 זרעים יבשים ממין אחד של צמח (למשל: חומוס, אפונה, שעועית, פול), כוס כימית, נייר סופג, מאזניים.
מהלך הניסוי
עקבו אחר ההוראות שלפניכם ורשמו את ממצאי הניסוי במחברתכם.
1. מדדו את מסת הזרעים היבשים שלפניכם ורשמו מהי מסתם במצב היבש (שקילה 1).
2. הכניסו את כל הזרעים לכוס אחת ומלאו את הכום במי ברז. הניחו לזרעים למשך 24 שעות.
3. לאחר 24 שעות: הוציאו את הזרעים מהכוס, נגבו בעדינות את שאריות המים ושקלו את הזרעים שהושרו במים (שקילה 2). רשמו מהי מסתם לאחר ההשריה.
4. לפניכם טבלה, העתיקו אותה למחברתכם, והשלימו בה את הנתונים:
(בספר איור)
שקילה 1 - זרעים יבשים (גרמים), שקילה 2 - זרעים שהושרו במים (גרמים), ההפרש במסת הזרעים לפני ההשריה במים ואחריה, אחוז העלייה במסת (חישוב אחוז העלייה במסה יחושב באופן הבא: ההפרש במסת הזרעים לחלק במסת זרעים יבשים, כפול 100) הזרעים לאחר ההשריה במים
--, --, --, --
1. תארו את ההבדלים שחלו במראה הזרעים לפני ואחרי ההשריה במים.
2. מהו ההפרש במסת הזרעים לפני ההשריה במים ואחריה?
3. ממה לדעתכם נובעת העלייה במסת הזרעים?
*235*
(בספר איור)
ניסוי
ספיחת מים בזרעי צמחים ממינים שונים
מטרת הניסוי: מדידת כמות המים הנספחת על-ידי זרעים מצמחים שונים.
ציוד וחומרים: 10 זרעים יבשים מארבעה מיני צמחים (אפונה, שעועית לבנה, פול, חומוס), 4 כוסות כימיות, מאזניים
מהלך הניסוי
1. לפניכם זרעים יבשים מארבעה מיני צמחים. שקלו את הזרעים ורשמו בעבור כל סוג של זרעים מהי מסת הזרעים במצב היבש (שקילה 1).
2. סמנו ארבע כוסות במספרים 4-1 והכניסו לכל כוס זרעים ממין מסוים. רשמו אילו זרעים הכנסתם לכל אחת מהכוסות.
3. מלאו את הכוסות בכמות שווה של מי ברז. הניחו לזרעים למשך 24 שעות.
4. לאחר 24 שעות: הוציאו את הזרעים מכוס מספר 1, נגבו בעדינות את שאריות המים ומדדו את מסת הזרעים שהושרו במים (שקילה 2). רשמו מהי מסתם לאחר ההשריה. חזרו על פעולה זו בעבור הזרעים שבכוסות 4-2.
5. העתיקו את הטבלה שלפניכם למחברת, והשלימו בה את הנתונים:
(בספר איור)
כוס מספר, מין הצמח, מסה במצב היבש (שקילה 1), מסה לאחר ההשריה במים (שקילה 2), ההפרש במסת הזרעים לפני ההשריה ואחריה, אחוז העלייה במסת הזרעים (חישוב אחוז העלייה במסה יחושב באופן הבא: ההפרש במסת הזרעים לחלק במסת זרעים יבשים, כפול 100) לאחר ההשריה במים
1, --, --, --, --, --
2, --, --, --, --, --
3, --, --, --, --, --
4, --, --, --, --, --
1. אילו זרעים ספחו את הכמות הרבה ביותר של מים באחוזים? הסבירו.
2. אילו זרעים ספחו את הכמות הקטנה ביותר של מים באחוזים? הסבירו.
3. הציגו את תוצאות הניסוי בגרף. רשמו כותרות לציר ה-x ולציר ה-y וכן תנו כותרת לגרף.
4. נסחו מסקנה העולה מתוצאות הגרף ששרטטתם.
*236*
אחד המדדים לכך שהזרע יצא ממצב של תרדמת הוא קצב תהליכי הנשימה בזרע. בזרעים המצויים בתרדמת כמעט ולא מתרחשת נשימה, ולעומת זאת בזרעים המצויים בתהליך נביטה, והם אינם בתרדמת, מתקיים תהליך נשימה מואץ שבמהלכו נפלט הגז פחמן דו-חמצני לסביבה.
(בספר איור)
ניסוי
נשימה בזרעים יבשים ובזרעים שהושרו במים
מטרת הניסוי: השוואת תהליכי נשימה בזרעים יבשים ובזרעים שהושרו במים.
ציוד וחומרים: שלוש מבחנות עם פקק, קשית, כדורי זכוכית או פלסטיק קטנים ושקופים, מד טמפרטורה. כוס כימית, קומקום חשמלי, פנול אדום, זרעי חומוס יבשים, זרעי חומוס שהושרו במים 24 שעות.
עקבו אחר ההוראות שלפניכם ורשמו את ממצאי הניסוי במחברתכם.
שלב א': נשיפה לתוך חומר בוחן - פנול אדום
א. לפניכם מבחנה ובה החומר הבוחן פנול אדום. (חומר בוחן - חומר המשנה את צבעו בנוכחות חומר מסוים.) נשפו לתוך המבחנה בעזרת קשית וצפו במתרחש.
ב. רשמו את תצפיתכם במחברת.
שלב ב': נשימה בזרעים יבשים ובזרעים שהושרו במים
בשלב א' נוכחתם לדעת כי נשיפה לפנול אדום גורמת לשינוי צבעו מאדום לצהוב (או לשקוף). ידוע כי בנוכחות פחמן דו-חמצני הופך החומר בהדרגה מאדום לצהוב. זכרו! פליטה של פחמן דו-חמצני מתרחשת בתהליך הנשימה של יצורים חיים. בניסוי זה תבחנו את תהליך הנשימה בזרעים יבשים ובזרעים שהושרו במים.
1. נסחו את שאלת המחקר: מה הקשר בין -- לבין -- ב --.
2. נסחו השערה לשאלת המחקר שלכם. פרטו על איזה ידע ביולוגי ההשערה שלכם מבוססת.
מהלך הניסוי
ג. לפניכם שלוש מבחנות שבתוכן כדורי זכוכית 2-1 מ"ל מהחומר פנול אדום (כדורי הזכוכית נועדו למנוע מגע של הזרעים עם הפנול האדום וכן לאפשר לכם לראות את השינויים).
ד. סמנו את המבחנות במספרים 3-1.
למבחנה מספר 1 הכניסו זרעים יבשים, וסגרו אותה בעזרת פקק.
למבחנה מספר 2 הכניסו כמות זהה של זרעים שהושרו במים למשך 24 שעות, וסגרו אותה בעזרת פקק.
את מבחנה 3 השאירו ללא זרעים, וסגרו אותה בעזרת פקק.
ה. הכינו אמבט מים: מלאו כוס כימית במים בטמפרסורה של 35-30 מעלות צלזיוס (בעזרת מים חמים ומי ברז, עד שתגיעו לטמפרטורה המתאימה).
ו. הכניסו את שלוש המבחנות לאמבט המים והמתינו כ-10 דקות.
ז. רשמו במחברת את השינויים המתרחשים במבחנות, העתיקו את הטבלה שבעמוד הבא למחברת, וסכמו בה את תוצאות הניסוי (אם אין שינוי בצבע לאחר 10 דקות, רשמו: אין שינוי).
*237*
טבלה: שינויים בצבע החומר הבוחן
(בספר איור)
מבחנה, תכולת המבחנות, צבע החומר הבוחן בתחילת הניסוי, צבע החומר הבוחן בתום הניסוי, הזמן שעבר מתחילת הניסוי ועד לשינוי הצבע
1, זרעים יבשים עם פנול אדום, --, --, --
2, זרעים שהושרו במים עם פנול אדום, --, --, --
3, פנול אדום, --, --, --
3. תארו את התוצאות שבטבלה.
4. מה משמעות השינוי בצבע החומר הבוחן, פנול אדום?
5. מה חשיבותה של מבחנה 3 בניסוי?
6. מה המסקנה העולה מהניסוי שערכתם?
7. האם תוצאות הניסוי תומכות בהשערה שלכם, או סותרות אותה?
לאחר ספיחת המים מתחילים תהליכי צמיחה והתפתחות של העובר. חומרי המזון שהיו אגורים בזרע משמשים את העובר בשלבי ההתפתחות הראשונים. תחילה פורץ מן הזרע השורשון. השורשון צומח כלפי מטה (לתוך האדמה) ומהווה את השורש של הצמח החדש, שבאמצעותו הצמח קולט מהאדמה חומרים ומים. לאחר התבססות השורשון פורץ מן הזרע הנצרון (ממנו יצמחו הגבשל והעלים). הגבעול צומח כלפי מעלה, העלים צומחים ומוריקים, ומתחילים לבצע פוטוסינתזה (פוטוסינתזה - תהליך יצירת סוכר בצמח. החיוני להמשך ההתפתחות של הצמח לאחר הנביטה.). הצמח ממשיך לגדול ולהתפתח על-ידי התרבות של התאים במיטוזה.
איור 5: שלבים בנביטה של זרע שעועית
(בספר איור)
עלי הנבט, פסיגים, נצרון, שורשון
*238*
(בספר איור)
דיון
1. שערו אילו גורמים יכולים להשפיע על כיוון הצמיחה של השורשון והגבעול בנבט המתפתח.
2. תכננו ניסוי שיבחן את השערתכם:
- מהם הגורמים בניסוי שלכם?
- מהי שאלת המחקר?
- מהי השערתכם, ועל מה היא מבוססת?
- כיצד תבחנו את השערתכם? (מה תשנו בניסוי, וכיצד תתבצע המדידה?)
- מהי קבוצת הביקורת בניסוי שלכם, ומה חשיבותה לניסוי?
מלבד כמות גדולה של מים הדרושה לנביטה, תנאים נוספים המשפיעים על נביטה בצמחים הם טמפרטורה וחמצן. גם לאור יש חשיבות בתהליך הנביטה, שכן נבטים הצומחים ללא אור אינם מוריקים, ובהיעדר אור לאורך זמן, לא תתבצע פוטוסינתזה, לא יהיה ייצור של חומרי מזון לצמח, והוא ימות בתור זמן קצר.
(בספר איור)
מעניין ומסקרן
הנבטת זרעים בני 32 אלף שנה
לפני שנים אחדות חפרו מדענים רוסים במחילה של סנאי ומצאו פרי של צמח שלהערכתם היה בן 32 אלף שנה ונשאר קפוא. המדענים הצליחו להנביט את הזרע ולגדל אותו לצמח. המדענים הרוסים חפרו במחילות סנאים עתיקות שמקורן מעידן הקרח האחרון, אשר נסתמו בעפר ונותרו בטמפרטורה של 7- מעלות צלזיוס. הזרעים העתיקים ביותר שהונבטו עד כה היו זרעים של עצי תמר בני 2,000 שנה שהתגלו במצדה.
לאחר ההפריה מתפתח פרי שבתוכו מצויים הזרעים. לצמחים שונים דרכים שונות להפצת הזרעים, כמו: רוח, מים, בעלי חיים, הפצה עצמית ועוד. הזרעים יכולים להישאר במצב של תרדמת למשך זמן רב, ובתנאים המתאימים לנבוט ולהתפתח לצמח חדש. תהליך הנביטה מתחיל עם ספיחה של מים על-ידי הזרע. ספיחת המים גורמת לתפיחה של הזרע וליצירה של לחץ חזק על קליפת הזרע. לחץ זה גורם להתבקעות קליפת הזרע, מה שמאפשר לעובר לפרוץ החוצה ולהתפתח. נוסף על הלחץ שמפעילה ספיחת המים על קליפת הזרע, המים גם גורמים לסיום התרדמת של הזרע ולזירוז תהליכי הגדילה וההתפתחות של העובר.
*239*
*239*
מעורבות האדם ברביית צמחים מאפשרת גידול של צמחים בעלי תכונות רצויות, והגדלה של תנובת הפרי. אחת הדרכים לעשות זאת היא באמצעות האבקה מלאכותית.
האבקה מלאכותית
האבקה מלאכותית היא האבקה יזומה על-ידי האדם, שמטרתה להבטיח האבקה מירבית של צמחים, ולהגדיל באופן מירבי את תנובת הפרי. האבקה מלאכותית משמשת את החקלאים גם בביצוע הכלאות בין צמחים בעלי תכונות רצויות. באופן זה יכולים החקלאים לגדל זנים חדשים ומשובחים יותר של צמחים. לדוגמה: הכלאה של צמח עמיד למחלות עם צמח בן אותו המין בעל יבול גדול יכולה להוביל לקבלת צמחים שהם גם עמידים למחלות וגם נותנים יבול רב.
(בספר איור)
מידע והרחבה
קביעת מועד הפריחה
צמחים, כמו יצורים חיים אחרים, מושפעים מגירויים מהסביבה החיצונית. מועד הפריחה מושפע במינים שונים של צמחים מכמות שעות האור והחושך ביממה (אורך היום והלילה). ישנם צמחים (כמו תרד, אירוס וחיטה) הפורחים כאשר אורך היום ארוך והלילה קצר. לעומתם, ישנם צמחים (כמו תות שדה), הפורחים כאשר אורך היום קצר והלילה ארוך. בטבע מיני הצמחים הללו מגיבים לאורך היום והלילה ופורחים באותו הזמן פחות או יותר. בחממ1ות אפשר לדמות אורך יום קצר או ארוך ולתזמן באופן זה את מועדי הפריחה ומועדי התפתחות הפירות בצמחים שונים, לזמנים הרצויים בשנה.
שאלה: כיצד תזמון מועד הפריחה בהתאם למספר שעות האור והחושך מהווה יתרון בעבור הצמחים?
(בספר איור)
*240*
*240*
- הפרחים הם איברי הרבייה של הצמח.
- איבר הרבייה הזכרי בצמח הוא האבקן. באבקנים נוצרים תאי הזרע. איבר הרבייה הנקבי בצמח הוא העלי, שבקצהו העליון מצויה צלקת ובבסיסו מצויה שחלה. בשחלה נוצרים תאי הביצה.
- העברת תאי רבייה זכריים מהאבקנים אל הצלקת מתרחשת על-ידי האבקה. יש דרכי האבקה שונות, וקיימת התאמה בין מבנה הפרחים לדרכי ההאבקה שלהם.
- לאחר ההאבקה מתחילה התארכות הנחשון, ותא הזרע נודד עם הנחשון עד הגיעו לתא הביצה המצוי בשחלה, ומתרחשת הפריה.
- לאחר ההפריה מתחילה התפתחות העובר, וחלים שינויים בשחלת הפרח. הביצית הופכת לזרע, ובתוכו מתפתח העובר של הצמח. בתוך הזרע גם נאגרים חומרי מזון. (יצירת פרי)
- זרעים מופצים בדרכים שונות. קיימת התאמה בין מבנה הזרע ובין אופן הפצתו.
- זרעים יכולים להישאר במצב רדום למשך תקופה ארוכה, עד אשר יהיו התנאים המתאימים לנביטה. בתהליך הנביטה העובר פורץ את קליפות הזרע ומתפתח לצמח חדש.
- באיור שלפניכם סיכום שלבי מחזור החיים של צמחים המתרבים ברבייה זוויגית (מזרע לזרע):
(בספר איור)
הפריה, התפתחות זרע, התפתחות העובר (יצירת הפרי), הפצת זרע, נביטה, צמיחה, פריחה, האבקה וצמיחת הנחשון (נדידת תא הזרע בנחשון)
*243*
שאלות סיכום
1. מלאו את שמות איברי הפרח באיור בלפניכם.
2. כמו שלמדתם, אפשר לזהות מינים של פרחים על-פי צורת גרגרי האבקה שלהם. חוקר רצה לבחון אם חרק מסוים מבקר במין אחד של פרחים או במספר מינים של פרחים במהלך היום. הציעו דרך לבחון זאת.
3. לחקלאי חלקת אדמה ובה מקום לשתול 20 עצים חד-מיניים המניבים פרי. כמה עצים נקביים וכמה עצים זכריים תמליצו לחקלאי לשתול בחלקתו? נמקו את תשובתכם.
4. הסבירו את הקשר שבין תנובת הפרי להאבקה.
5. חפשו מידע על פרח מסוים לבחירתכם, במקורות מידע שונים.
א. תארו את דרך ההאבקה של פרח זה והסבירו כיצד מבנה הפרח מותאם לדרך האבקה זו.
ב. תארו את דרך הפצת הזרעים בצמח, והסבירו כיצד מבנה יחידת ההפצה מותאם לדרך הפצת הזרעים בצמח שבחרתם.
6. לפניכם היגדים שבחלקם נפלה טעות. בעבור כל אחד מהם רשמו אם הוא נכון או לא נכון ותקנו את ההיגדים השגויים.
א. לצמחים המואבקים על-ידי רוח פרחים בעלי כמות קטנה של גרגרי אבקה.
ב. צמחים המואבקים על-ידי רוח הם בדרך-כלל צבעוניים ובעלי ריח עז.
ג. גרגרי האבקה משמשים מזון לחרקים מסוימים.
ד. לצמחים המואבקים על-ידי חיפושיות יש פרחים גדולים דמויי צלחת.
ה. בהאבקה עצמית נוצרת שונות גדולה בין הצאצאים.
ו. האבקה מלאכותית מאפשרת האבקת כמות גדולה של צמחים בזמן קצר.
7. תארו את השינויים המתרחשים בפרח לאחר ההפריה.
8. עצי חרוב הם עצים חד-מיניים, כלומר בעלי פרחים זכריים או נקביים בלבד. זיו הלך לטיול וראה עץ חרוב בעל פירות. האם זהו עץ נקבי או זכרי? נמקו את תשובתכם.
9. לאחר תקופת חורף גשומה אפשר לראות צמיחה של צמחים רבים שלא הייתה קודם לכן. מה יכול להיות ההסבר לכך?
10. יעל רצתה להנביט זרעי שעועית. מהם התנאים שעליה לספק לזרעי השעועית על מנת שהם ינבטו? פרטו.
*242*
(עמוד ריק)
*243*
*243*
- אבקן - איבר הרבייה הזכרי בצמח, שבו מיוצרים תאי הרבייה הזכריים. כל אבקן מורכב מזיר ומאבק. במאבק נוצרים גרגרי האבקה.
- אוכלוסייה - אוסף יצורים בני אותו מין החיים באותה סביבה ובאותו זמן.
- אטסומפרה (אטמו - אוויר; ספירה - כדור) - מערכת הכוללת את הגזים העוטפים את כדור הארץ.
- אסטרוגן - הורמון המין הנקבי המופרש מהשחלות.
- אפידרמיס - שכבת התאים החיצונית בצמחים ובבעלי חיים. לעיתים היא בנויה משכבה אחת ולעיתים משכבות אחדות. אצל בני האדם זו שכבת תאי העור.
- אפרוח - צאצא של עוף הבוקע מהביצה כשהוא מכוסה בפלומה, רואה היטב ומסוגל ללכת וללקת מזון בכוחות עצמו.
- אקולוג - מומחה העוסק בחקר הסביבה על כל מרכיביה, ובכלל זה יחסי הגומלין בין היצורים החיים לבין סביבתם.
- אשך - מקום יצירת תאי הזרע ומקום ייצור ההורמון טסטוסטרון בגוף הזכר.
- ביומסה - המסה של כל החומר היבש (ללא מים) ביצור חי. במחקר האקולוגי נוהגים למדוד את הביומסה בבית גידול מסוים, באזור מסוים או במערכת אקולוגית מסוימת בזמן נתון.
- ביוספרה (ביו - חיים; ספירה - כדור) - כל המערכות האקולוגיות על פני כדור הארץ. תהליך יציאת תא הביצה מהשחלה (אל החצוצרה).
- ביוץ - תהליך יציאת תא הביצה מהשחלה (אל החצוצרה).
- ביצה - מבנה המכיל את תא הביצה וכן חומרי מזון החיוניים להתפתחות העובר בעופות, זוחלים וחרקים: אם הייתה הפריה של תא הביצה, מתפתח עובר בתוך הביצה.
- ביצי קיימא - ביצים מופרות העטופות במעטה קשיח. ביצים אלו עמידות בתנאי יובש, ותבקענה רק בעונה גשומה.
- בית גידול - המקום שבו חי, גדל ומתפתח היצור החי. בו מתקיימים התנאים הנחוצים לו וממנו הוא מקבל את צורכי הקיום שלו, כגון: מים, מזון, מקום מסתור וחמצן. ליצורים חיים שונים בתי גידול שונים.
- בלוטת יותרת האשך - מקום ההבשלה והאגירה של תאי הזרע בגוף הגבר.
- בצל - איבר אגירה למזון ולמים. בצמחים בעלי בצל נוצרים מסביב לבצל הראשי בצלים נוספים, שאפשר להפריד ביניהם ולקבל מכל אחד מהם צמח עצמאי, זהה לצמח המקורי (רבייה אל-זוויגית).
*244*
- בקיעה (ביצים) - תהליך יציאת הצאצא מתוך הביצה.
- גאוספרה (גאו - מסלע; ספרה - כדור) - מערכת הכוללת את הסלעים ואת הקרקעות בכדור הארץ.
- גוזל - צאצא של עוף הבוקע מהביצה כשהוא ללא פלומה, חסר ישע ולעיתים עיוור. ההורים מטפלים בגוזל עד שהוא נעשה עצמאי.
- גורמים א-ביוטיים - המרכיבים הלא-חיים של הסביבה המשפיעים על השפע והתפוצה של היצורים החיים בה: טמפרטורה, משקעים, לחות, רוחות, הרכב הגזים, סוג המסלע והקרקע, המים והרכבם, המיקום הגיאוגרפי.
- גורמים ביוטיים - היצורים החיים בסביבה, אלה הנראים לעין ואלה שאינם נראים לעין, המשפיעים על השפע והתפוצה של יצורים אחרים בסביבתם: הצמחים, בעלי החיים כולל מיקרואורגניזמים ויחסי הגומלין ביניהם.
- גיל ההתבגרות - הגיל שם מתחילים ייצור והפרשה של הורמוני מין אל הדם (בהשפעת הורמונים מופרשים מהמוח), ובו חלה הבשלה של מערכת הרבייה והופעה של סימני מין משניים.
- גלגול - תהליך התפתחות המלווה בשינוי הצורה של היצור החי, מזונו, ולעיתים גם בשינוי סביבת החיים שלו. מתרחש בדו-חיים ובחרקים.
- גלוקוז - חד-סוכר. חומר אורגני שנוסחתו הכימית. C6H12O6 הגלוקוז הוא תוצר של תהליך הפוטוסינתזה.
- גרגרי אבקה - מבנים הנוצרים באבקנים, ומכילים את תאי הרבייה הזכריים של הצמח.
- גרעין התא - אברון בתא שבו מצוי החומר התורשתי של היצור.
- דו-צורתיות זוויגית - הבדלים בין מראה הזכר הבוגר לבין מראה הנקבה הבוגרת.
- האבקה - העברה של גרגרי אבקה מהאבקנים בפרחים אל צלקת של פרחים של צמח בן אותו המין.
- האבקה זרה - העברה של גרגרי אבקה מפרח מסוים אל צלקת הפרח של צמח אחר בן אותו מין.
- האבקה עצמית - העברה של גרגרי אבקה מפרח של צמח מסוים לצלקת של אותו הפרח, או של פרחים שכנים על אותו צמח.
- הורמון - חומר המופרש מאזור מסוים בגוף (בלוטת הפרשה) אל הדם. ההורמון מגיע עם זרם הדם לאזורים שונים בגוף, אך משפיע רק על איברים או תאים מסוימים שהינם בעלי קולטנים ייחודיים לזיהוי אותו ההורמון. תאים אלו הם תאי המטרה של ההורמון. עם זיהוי ההורמון על-ידי תאי המטרה מתרחשים תהליכים שונים בתאים אלה.
*245*
- הזדווגות - תהליך שבו מתבצעת העברה של תאי רבייה (מהזכר לנקבה) בבעלי חיים המתרבים ברבייה זוויגית.
- הזרעה - הזרקה של תאי זרע שעברו תהליכי עיבוד, בכמות גדולה, ישירות לרחם.
- הטלה - תהליך יציאת ביצים מגוף הנקבה.
- הידרוספרה (הידרו - מים; ספירה - כדור) - מערכת הכוללת את כל מקווי המים על פני כדור הארץ (אוקיינוסים, נחלים, אגמים, מי תהום ומעיינות).
- היריון - התקופה שבה חלה התפתחות העובר ברחם.
- המלטה - תהליך יציאת העובר מהרחם לאוויר העולם בבעלי חיים יונקים.
- הנצה - תהליך רבייה אל-זוויגית שבמהלכו חלה התרבות של תאים בגוף ההורה. קבוצת תאים זו ניתקת מגוף ההורה ומתקיימת כיצור עצמאי.
- הפצת זרעים - תהליך בצמחים שבמהלכו הזרעים של הצמח מתנתקים ומתרחקים מצמח האם, ומתפתחים לצמחים עצמאיים.
- הפריה - תהליך שבו מתלכדים תא הרבייה הזכרי ותא הרבייה הנקבי, ונוצר תא מופרה. התא המופרה מהווה את תחילת ההתפתחות של צאצא חדש.
- הפריה חיצונית - הפריה המתרחשת מחוץ לגוף היצור החי.
- הפריה פנימית - הפריה המתרחשת בתוך גוף היצור החי (בדרך-כלל הנקבה).
- השרצה - תהליך שבו הצאצאים, שהתפתחו בביצים בתוף גוף היצור החי, ובקעו, יוצאים מגופו.
- השרשה - תהליך שבו תא הביצה המופרה נקלט ברירית רחם ומתפתח לעובר בבעלי חיים.
- התמיינות - תהליך שבו תאים הופכים להיות תאים בעלי מבנה ותפקוד מוגדרים ("תאים מתמחים").
- וסת - דימום המופיע כתוצאה מנשירת רירית הרחם. הופעת הווסת משמעותה שלא הייתה הפריה.
- זואופלנקטון - בעלי חיים קטנים הצפים ונסחפים במים (זואו - בעל חיים; פלנקטון - נסחף).
- זוויג - סיווג היצור כזכר או נקבה.
- זיגוטה - תא ביצה מופרה הנוצר מהתלכדות של תא רבייה זכרי (תא זרע) עם תא רבייה נקבי (תא ביצה) כתוצאה מהפריה. הזיגוטה היא התא הראשוני, אשר ממנו, במהלך ההתפתחות העוברית, נוצר יצור רב-תאי.
*246*
- זרע - בצמחים - מבנה המכיל בתוכו את עובר הצמח. בתנאים המתאימים יכול הזרע לנבוט ולצמוח לצמח חדש.
- חבל הטבור - צינור המקשר בין העובר אל השליה, ובו עוברים כלי דם המשמשים להעברת חומרים אל העובר וממנו.
- חברה - מספר אוכלוסיות המתקיימות יחדיו באותה סביבה, לדוגמה: חברת החורש הים תיכוני.
- חוטר - ענף המתפתח מבסיס הגזע, שעם הזמן מתפתחת אצלו מערכת שורשים. אפשר להפריד את החוטר מהעץ המקורי ולקבל עץ חדש, הזהה לצמח האם (רבייה אל-זוויגית).
- חומר תורשתי (DNA) - חומר הקובע במידה רבה את התכונות של היצור החי ועובר מההורים לצאצאים. החומר התורשתי מורכב ממולקולות דנ"א (DNA). ה-DNA בגרעין התא מאורגן במבנה הקרוי ה"סליל הכפול".
- חזזית - יצור חי המורכב מאצה ומפטרייה המקיימות ביניהן חיי שותפות.
- חיזור - התנהגות של בעלי חיים החושפת בפני הנקבה מידע על הזכר כגון: מצב בריאותו וכושרו הגופני. תצוגת הזכר מראה לנקבות ולזכרים אחרים את יכולותיו במטרה לאותת להם כי הוא מוצלח.
- טסטוסטרון - הורמון המין הזכרי, המופרש מהאשכים.
- ייחורים - ענפים או מקטעים מצמח. הכנת ייחורים היא שיטה לרבייה אל-זוויגית של צמחים, במהלכה חותכים ענפים או מקטעים מצמח שאותו רוצים להרבות, לאחר שהייחור מצמיח שורשים. אפשר לשתול אותו באדמה ולקבל צמח עצמאי.
- יצרן - יצור חי בעל יכולת ליצור את חומרי המזון הדרושים לו בעצמו מחומרים אנאורגניים שהוא קולט מהסביבה ועל-ידי שימוש במקור אנרגיה שאיננו מיצור חי, למשל אנרגיה מהשמש.
- כלורופיל - (מיוונית: כלורוס - ירוק, פילו - עלה), צבען (פיגמנט) ירוק הנמצא ברוב הצמחים והאצות ובכמה סוגים של חיידקים. לכלורופיל תפקיד חשוב בתהליך הפוטוסינתזה. הוא קולט אנרגיית אור וממיר אותה לאנרגיה כימית המשמשת את היצורים לתהליכי החיים שלהם. לרוב הצמחים כמה סוגי כלורופיל שכל אחד מהם קולט אור באורך גל שונה.
- כרומוזום - מבנה מאורגן ודחוס של מולקולת DNA ארוכה ורציפה. הכרומוזום מורכב גם מחלבונים שתפקידם, בין השאר, לסייע ולתמוך במבנה הדחוס של מולקולת ה-DNA.
- לבוש כלולות - שינויים במראה החיצוני של הזכר בעונת הרבייה.
- לידה - תהליך יציאת העובר מהרחם לאוויר העולם בבני אדם.
*247*
- מארג מזון - תיאור של מכלול יחסי ההזנה בבית הגידול. מארג המזון הוא סך כל שרשרות המזון המתקיימות בבית הגידול והקשרים ביניהן. מארג המזון מחולק לרמות הזנה ובכל רמת הזנה יכולים להימצא כמה וכמה מינים.
- מגוון מינים - מדד המבטא את עושר המינים, כלומר מספר המינים החיים בשטח מסוים, ואת שכיחותם היחסית בו.
- מחזור הביוץ והווסת - תהליך באישה שבמהלכו חלה התעבות של רירית הרחם והבשלה של תא ביצה בשחלה. בממוצע אורך המחזור 28 יום, והוא מווסת ומבוקר באמצעות הורמונים המופרשים מהמוח והורמוני המין.
- מי שפיר - נוזלים המצויים בתוך שק השפיר, והם מהווים את הסביבה הנוזלית של העובר המתפתח.
- מיוזה (חלוקת הפחתה) - תהליך חלוקה שבמהלכו נוצרים תאי רבייה המכילים מחצית מכמות החומר התורשתי המצויה בתאי הגוף של היצור.
- מיטוזה (חלוקת השוואה) - תהליך חלוקה של תאים שבמהלכו מתרחשת חלוקה של תא האם, ומתקבלים שני תאים הזהים בתכונותיהם ובכמות החומר התורשתי שלהם לתא האם וזה לזה.
- מין (species) - הרמה הבסיסית ביותר של מיון היצורים החיים. יצורים בני אותו המין מסוגלים להתרבות ולהעמיד צאצאים פוריים.
- מין אנדמי - מין בעל תפוצה גיאוגרפית מוגבלת לאזור מסוים אשר לא יימצא בכל אזור אחר בעולם. הביטוי מין אנדמי נגזר משמם של קבוצת איים באוקיינוס ההודי, הנקראים איי אנדמן, שבהם נצפתה לראשונה התופעה של מינים אנדמיים.
- מינרל - חומר אנאורגני מוצק, שנוצר בתהליכים טבעיים בקרקע, בעל הרכב כימי מוגדר ואחיד. מקור המילה מינרל הוא במילה הלטינית minera, שפירושה מכרה. בעולם ידועים כ-5,000 מינרלים. דוגמאות למינרלים: קלציט (גיר), קוורץ, גבס, מלח בישול.
- מערכת אקולוגית - רמת ארגון הכוללת את הגורמים הביוטיים (היצורים החיים) ואת הגורמים הא-ביוטיים (הגורמים הלא חיים) ויחסי הגומלין ביניהם.
- מפרקים - יצורים הניזונים מפירוק חומרים אורגניים לחומרים אנאורגניים. חומרים אורגניים נמצאים בהפרשות של יצורים חיים, בחלקי צמחים, בגופם של יצורים שמתו ובחומרי פסולת. עם קבוצת המפרקים נמנים חיידקים ופטריות.
- נביטה - תהליך צמיחת העובר מתוך זרע הצמח.
*248*
- נוזל הזרע - נוזל המיוצר ברובו בבלוטת הערמונית ובשלפוחית נוזל הזרע. נוזל הזרע מספק לתאי הזרע את הסביבה הנוזלית החיונית לתנועתם, והוא גם מכיל מרכיבים שונים המסייעים לתפקודם התקין של התאים, כמו סוכרים וחלבונים שונים.
- נחשון - שלוחה הצומחת מתוך גרגר האבקה לאחר שנחת על צלקת של פרח. הנחשון מתארך ומגיע עד לשחלת הפרח. תא הרבייה הזכרי נודד עם התארכות הנחשון ומגיע באמצעותו לתא הביצה המצוי בשחלה.
- נרתיק - צינור שרירי המתחבר לצוואר הרחם, ובקצהו מצוי פתח המין של הנקבה.
- סימביוזה (Symbiosis) - פירושה בשפה היוונית לחיות יחד. זהו סוג של יחסי גומלין בין יצורים חיים ממינים שונים הנמצאים בצמידות, חיים יחד בקשר קבוע, הדוק ובשיתופיות. לעיתים אין המינים יכולים להתקיים באופן עצמאי.
- סימני מין משניים - שינויים גופניים המתרחשים בגיל ההתבגרות בהשפעת הורמוני המין.
- סימני מין ראשוניים - איברי הרבייה הזכריים או הנקביים.
- עובר - יצור חי המתפתח לאחר ההפריה, ומצוי בשלבים שונים של התפתחות.
- עונת רבייה - תקופה מסוימת בשנה שבה מתרחשים תהליכי רבייה (הכוללים יצירה והבשלה של תאי הרבייה, העברת תאי הרבייה והפריה) בבעלי חיים.
- עלי - איבר הרבייה הנקבי בפרח. בקצהו העליון מצויה הצלקת, עליה נוחתים גרגרי האבקה. בחלקו התחתון מצויה השחלה, שבה מתפתחים תאי הביצה של הצמח.
- פוטוסינתזה (פוטו - אור; סינתזה - הרכבה). תהליך כימי שבו הצמח מייצר תרכובות אורגניות (גלוקוז) מתרכובות אנאורגאניות (מים ופחמן דו-חמצני). תהליך זה מתאפשר רק בנוכחות אור. תוצר נוסף של תהליך זה הוא הגז חמצן.
- פין - איבר הרבייה החיצוני של הגבר.
- פירמידת מזון - ייצוג גרפי המתאר את היחסים הכמותיים בין השלבים השונים בשרשרת מזון מסוימת. אפשר לבטא את היחסים הכמותיים באמצעות מספר היצורים בכל רמת הזנה (פירמידת מספרים), באמצעות מסת היצורים בכל רמה (פירמידת ביומסה), או באמצעות ערך אנרגטי יחסי בכל רמה (פירמידת אנרגיה).
- פקעת - איבר אגירה למזון. בצמחים בעלי פקעת נוצרים מסביב לפקעת פקעות נוספות שאפשר להפריד ביניהן ולקבל מכל אחת מהן צמח עצמאי, זהה לצמח המקורי (רבייה אל-זוויגית).
*249*
- פרוגסטרון - הורמון מין נקבי המופרש מהשחלה לאחר הביוץ.
- פרח דו-זוויגי - פרח בעל איברי רבייה זכריים וגם איברי רבייה נקביים.
- פרח חד-זוויגי - פרח בעל איברי רבייה זכריים או נקביים.
- פרח - איבר הרבייה של הצמח.
- צוואר הרחם - פתח המצוי בחלקו התחתון של הרחם.
- צינור הביצים (חצוצרה) - המקום שאליו יוצא תא הביצה לאחר הביוץ, ובו נודד תא הביצה לכיוון הרחם ויכולה להתרחש בו הפריה.
- צינור השופכה - צינור העובר לאורך הפין, ודרכו מופרשים תאי הזרע.
- צינורות עצה - מערכת הובלה בצמח שדרכה מים ומינרלים עוברים מן השורשים אל כל חלקי הצמח.
- צינורות שיפה - מערכת הובלה בצמח שדרכה עוברים חומרי מזון שהינם תוצר הפוטוסינתזה (בעיקר גלוקוז) מן העלים אל הגבעול, אל השורשים ואל איברי הצמח האחרים, כמו פרחים ופירות.
- צרכן - יצור חי המקבל את התרכובות האורגניות מיצורים אחרים לצורכי קיומו ומפיק מהן אנרגיה לפעולות החיים שלו.
- קניבליזם - תופעה שבה בעל חיים אוכל את בשרו של בעל חיים אחר בן אותו מין.
- רבייה אל-זוויגית - רבייה שבה מעורב הורה אחד, ובה מועבר כל החומר התורשתי מהורה זה אל צאצאיו. צאצאים שנוצרו ברבייה אל-זוויגית זהים בתכונותיהם להורה וגם זה לזה.
- רבייה זוויגית - רבייה שבה מעורבים שני הורים, ובה מועבר רק חלק מהחומר התורשתי מכל הורה אל הצאצאים. צאצאים שנוצרו ברבייה זוויגית דומים לכל אחד מההורים אך אינם זהים להורים בתכונותיהם ואינם זהים זה לזה.
- רביית בתולין - סוג של רבייה אל-זוויגית שבה מתפתחים צאצאים מתאי-ביצה לא מופרים.
- רחם - ביונקים - איבר שרירי ובו מתפתח העובר לאחר ההפריה.
- רירית הרחם - רקמה עשירה בכלי דם המרפדת את הדופן הפנימית של הרחם.
- רמת הזנה - מיקום בשרשרת מזון הנקבע על-פי מספר השלבים של מעברי אנרגיה המתרחשים עד לאותה רמה.
*250*
- שופכה - צינור שדרכו מופרש השתן אצל זכרים ונקבות. בגבר משמש צינור השופכה גם להפרשה של תאי זרע (יחד עם נוזל הזרע).
- שחלה - מקום יצירת תאי הביצה בגוף האישה.
- שלוחה - צמיחה של גבעול מעל הקרקע, המשתרש באדמה, ומתוכו צומח צמח חדש, זהה לצמח המקורי (רבייה אל-זוויגית).
- שליה - איבר המתפתח במהלך היריון, והוא המשותף לאם ולעובר. השליה עשירה בכלי דם, ודרכה מתבצע מעבר של חומרים שונים מהאם לעובר ומהעובר אל האם. כמו כן השליה מפרישה חומרים החשובים להחזקת ההיריון עצמו, וכן להכנת גוף האישה לקראת לידת תינוק.
- שק השפיר - שק הנוצר בתחילת ההיריון. שק השפיר מורכב מקרומים דקים, ומכיל בתוכו את העובר ונוזלים הקרויים מי שפיר.
- שרשרת מזון - תיאור איכותי של יחסי ההזנה בין יצורים חיים בבית הגידול. הייצוג של יחסי ההזנה הוא קווי (ליניארי). כל שרשרת מזון מתחילה ביצרן, היצרן נאכל על-ידי הצרכן הראשוני, שנאכל על-ידי הצרכן השניוני.
- תא ביצה - תא רבייה נקבי.
- תא זרע - תא רבייה זכרי.
- תאי גזע - תאים שלא עברו תהליך התמיינות סופי. תאים אלה הם בעלי יכולת להתחלק ולהתמיין לסוגים שונים של תאים.
- תאי רבייה (תאי זוויג) - תאים הנוצרים באיברי הרבייה של היצורים החיים. אצל הזכרים מיוצרים תאי רבייה זכריים הקרויים תאי זרע, ואצל הנקבות מיוצרים תאי רבייה נקביים הקרויים תאי ביצה.
- תקופת הפוריות - התקופה שבה היצור מסוגל להתרבות ולהביא צאצאים אל העולם.
- תרבית רקמה - שיטה שבה מרבים תאים בתנאי מעבדה. בחקלאות משתמשים בשיטה זו לקבלת כמות גדולה של צמחים זהים מצמח בודד בתוך זמן קצר.
- תרכובות אורגניות - תרכובות המכילות פחמן ומימן (במספרים משתנים), ולרוב גם חמצן, הקשורים זה לזה; למשל פחמימות ושומנים. במאה התשע-עשרה סברו כי תרכובות אורגניות נוצרות רק ביצורים חיים ולכן הן נקראו אורגניות, כלומר שמקורן ביצורים חיים. היום אפשר ליצור תרכובות אורגניות גם בתהליכים מלאכותיים.
- תרכובות אנאורגניות - תרכובות הבנויות ממגוון רחב של יסודות, לאו דווקא פחמן, מימן וחמצן. התרכובות האנאורגניות הן פשוטות, יחסית, מקורן בסביבה הדוממת (כלומר שאינה כוללת יצורים חיים) והן מכילות מספר אטומים קטן. דוגמאות: מים, פחמן דו-חמצני, מינרלים ועוד.
סוף הספר