النباتات والزراعة

تجربة عملية توّضح آلية إنتاج “الأكسجين” بواسطة النبات

2011 تجارب علمية بيئتنا

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الأكسجين النبات آلية انتاج الأكسجين النباتات والزراعة الزراعة

الأهداف

1- التوضيح أن النبات ينتج الأكسجين.

2- توضيح ضرورة وجود الأكسجين من أجل اشتعال اللهب.

 

الأدوات التي تحتاجها

1- نتبة منزلية واحدة

2- وعاءان من نوع الأوعية محكمة الإغلاق، يتسعان للنبتة المنزلية (الأصيص)

3- شمعتان من شموع التسخين أو شمعتان عاديتان

4- أعواد ثقاب

5- ساعة إيقاف

 

خطوات العمل

1- ضع النبتة المنزلية (الأصيص) على قاعدة أحد الأوعية محكمة الإغلاق.

2– ضع شمعة واحدة على كل قاعدة واطلب من أحد الكبار إشعال تلك الشموع. تأكد من أن الشمعة لا تلامس أي جزء من أجزاء النبتة كي لا تشتعل فيها النار.

3- ضع الغطاءين بعناية على أوعيتهما وشغل ساعة الإيقاف.

4- حدّد كم من الوقت تستغرق كل شعلة لتنطفئ. أي الشعلتين تنطفئ أولاً؟

 

حاول تكرار النشاط مستخدماً نباتات خضـراء أخرى. بإمكانك أيضاً إعادة التجربة في الظــــلام لمقارنة كمية الأكسجين التي يطرحها النبات ليلاً.

كما تنتج النباتات التي تعيش في الماء الأكسجين، وهذه هي إحدى طرق دخول الأكسجين إلى الماء، فأوراق النباتات المائية غالباً ما تكون مثل الريش لمساعدتها على امتصاص ثاني أكسيد الكربون الذائب في الماء.

تستطيع رؤية الأكسجين الذي تنتجه النباتات المائية وذلك عن طريق القيام بتجربة بسيطة. ضع قطعة من حشيشة الإوز أو جار النهر (وهي نبتة مائية) في قمع. 

 

واملأ إناءً زجاجياً صغيراً أو أنبوب اختبار بالماء وضعه فوق فوهة القمع، ثم املأ أحد الأوعية المقعرة والمدوّرة (القصعات) بالماء واقلب القمع رأساً على عقب واغمسه مع الإناء في القصعة بحيث يمتلئ القمع بالماء.

استخدم قلم حبر لتحديد مستوى الماء في الإناء الزجاجي.

ضع القصعة تحت أشعة الشمس. حدد زمن سرعة استبدال الأكسجين بالماء الذي تنتجه النبتة داخل الإناء الزجاجي.

 

تحليل النشاط

يجب أن تكون الشمعة الموضوعة في الوعاء مع النبتة قد اشتعلت لمدة أطول من الشمعة في الوعاء الذي لا يحوي أي نبات. تحتاج النار إلى الأكسجين من أجل الاشتعال. 

لذلك نجد أن الشمعة الموجودة في الوعاء الذي لا يحوي نباتاً تستهلك كل الأكسجين بسـرعة وتنطفئ، أما الشمعة في الإناء الذي يحتوي على النبتة فستشتعل لوقت أطول لأن النبتة تنتج الأكسجين باستمرار من خلال عملية البناء الضوئي.

لا يطرح النبات ليلاً كمية كبيرة من الأكسجين مثلما يطرحه خلال النهار، وذلك لغياب ضوء الشمس اللازم لحدوث عملية البناء الضوئي.

 

وإذا قمت بإعادة التجربة في الظلام، كما هو مقترح في نشاط المتابعة فمن المحتمل أنك شاهدت كيف انطفأت الشمعة الموجودة في الوعاء الذي يحوي النبتة في زمن أقل من الزمن الذي استغرقه انطفاؤها عندما كانت الشمعة معرضة للضوء.

وإذا قمت بأداء نشاط المتابعة مستخدماً الأعشاب المائية (حشيشة الإوز) فلا بدّ أنك لاحظت فقاعات الأكسجين الصغيرة التي تطرحها الأوراق، وكيف اندفعت هذه الفقاعات إلى الأعلى عبر القمع ودفعت بالماء إلى خارج الإناء الزجاجي.

إن حساب زمن مدى سرعة هبوط مستوى الماء سيعطي فكرة أفضل عن مدى سرعة النبتة في طرح الأكسجين.

 

يبيّن نشاط المتابعة الثاني عملية الانتحاء الضوئي، ويعتقد الكثيرون أن النباتات لا تتحرك.

من المؤكد أن النباتات لا تتحرك بالطريقة ذاتها التي تتنقل بها الحيوانات، لكنها تتحرك بالفعل، فالنباتات تتحرك ببطء باتجاه الضوء أثناء نموها، ويُطلق على استجابة النبات للضوء مصطلح "الانتحاء" (ميل النبات إلى الحركة أو الدوران استجابة لمنبّه ما).

تتحكّم بانتحاء النبات المواد الكيميائية، ومن أكثرها شيوعاً "الأكسين" (وهي مادة عضوية تعدّل أو تنظّم نمو النبات). يتكوّن "الأكسين" عند أطراف الجذور والسوق النامية ويتحكم بكيفية نمو النبات، فإينما تجد النبات ينمو فإن ساقه وأوراقه تتجه نحو الضوء، وهذا ما يُطلق عليه "الانتحاء الضوئي".

 

تحدث عملية الانتحاء الضوئي لأن "الأكسين" يتولّد أينما تواجد الضوء، فإذا كان الضوء يسطع مباشرة على النبات فإن "الأكسين" ينتشر بالتساوي، ما يجعل النبات ينمو باستقامة نحو الأعلى. 

وإذا كان الضوء يأتي من طرف واحد فقط يتراكم "الأكسين" في الطرف المشمس للساق. ونتيجة لذلك، تنمو الخلايا الموجودة في الطرف المظلل من الساق لتصبح أطول وتنحني النبتة باتجاه الضوء.

 

ما العمل إذا لم ينطفئ لهب الشموع؟

تأكد من أن الأوعية مغلقة بإحكام. ففي حال دخل الأكسجين إلى الأوعية، فلن تنطفئ الشعلة. ومن المفضل استخدام إناء كبير له غطاء لولبي.

 

نصائح للسلامة

تأكد من أن الأوعية والأغطية التي تستخدمها غير مصنوعة من مواد قابلة للاشتعال أو الانصهار. اطلب الإذن دائماً من أحد الكبار قبل القيام بهذا النشاط.

 

مخازن الغذاء

تخزّن نباتات مختلفة احتياطها الغذائي من النشا بطرائق مختلفة. فبعض النباتات، كالملفوف، تقوم بتخزينه في أراقها، بينما تخزّنه نباتات أخرى، مثل الكرفس، في سوقها.

أما الجزر والبطاطا فيخزّنان النشا في الجذور، في حين يلجأ البصل وبصيلات النباتات الأخرى إلى تخزين الغذاء ضمن طبقات. وتقوم محاصيل الحبوب، كالذرة والقمح، بتخزين غذائها في البذور.

فكر بأجزاء النباتات المختلفة التي تأكلها، فهذه الأجزاء هي الأجزاء التي يختزن فيها النبات غذاءه.

 

البحث عن الضوء

إن النباتات حساسة لمحيطها. تبين هذه التجربة كيف أن النبتة تنمو باتجاه الضوء. استخدم نباتات سريعة النمو مثل نبات الفول المعترش (المتسلق) وزهرة عبّاد الشمس والعنب أو الطماطم (البندورة).

انزع أحد طرفي علبة أحذية وافتح شقوقاً على جانبي العلبة كما هو مبين في الشكل. ضع نبتتك في أسفل العلبة، وأدخل بعناية قطعاً من الكرتون أو الورق المقوى في الشقوق لمنع النبتة من النمو نحو الأعلى بشكل مستقيم.

ستلتوي النبتة أثناء نموها وتلف ساقها بحثاً عن الضوء. يسمى هذا النوع من سلوك النبات بالانتحاء الضوئي الموجب.