الدرس 1الدرس 1 — 1: نشاط 1 تقنيّة الصبغات التفاضلية، ونشاط 2 ملاحظة الثغور والخلايا الحارسة

لأنها تعطي أصباغ متعددة ، أي أنّها قادرة على التفاعل بطرق مختلفة مع مركّبات كيميائية مختلفة في الخلايا ، فتنتج عنها عيّنات متعدِّدة الألوان ، وهذه الألوان توفِّر معلومات عن طبيعة الخلايا وجدرها.

الكتاب صفحة 20

لأن خلايا النبات وجدرها شفافة يصعب تمييز أنسجتها بعضها من بعض تحت المجهر ؛ فالصبغة التفاضلية تلوّن كلّ مركّب بلون يخصّه ، فتظهر حدود الأنسجة وتُعرَف طبيعة الخلايا وجدرها.

الكتاب صفحة 19

المصطلح هو «الحزم الوعائية» Vascular Bundles . وتوصف بأنها تتوزّع بشكل دائري منظّم لتُشكِّل حلقة حول «النخاع» في مركز الساق ، ويكون «اللحاء» لجهة الخارج و«الخشب» لجهة مركز الساق.

الكتاب صفحة 19

يتألّف كلّ ثغر من خليّتين حارستين Guard Cells تتوسّطهما فتحة ثغرية Stomatal Opening ، والخليّة الحارسة خليّة متخصّصة في البشرة تحتوي على البلاستيدات الخضراء ، وجدارها الداخلي القريب من الفتحة أسمك من جدارها الخارجي.

الكتاب صفحة 22

لأن السطح العلوي هو المعرَّض لأشعّة الشمس مباشرة ، وهو مغلَّف بطبقة من الشمع تُسمّى «كيوتيكل» تمنع تسرّب الماء إلى خارج الورقة ؛ فقلّة الثغور فيه تقلّل فقد الماء ، بينما كثرتها في السطح السفلي المظلّل تتيح تبادل الغازات مع أقلّ فقدٍ للماء.

الكتاب صفحة 23

الثغور هي منفذ تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بين الورقة والهواء . فإذا أقفلت الثغور — عند ارتفاع حرارة الطقس أو شدّة الضوء أو ازدياد سرعة الرياح أو في الطقس الجافّ أو في الليل — قلّ دخول ثاني أكسيد الكربون فقلّ معدّل البناء الضوئي ، وإذا انفتحت زاد دخوله فزاد معدّله.

الكتاب صفحة 23

لأن المقطع الرقيق ينفذ خلاله ضوء المجهر فتظهر الخلايا وحدود الأنسجة واضحة ؛ أمّا المقطع السميك فتتراكب فيه طبقات الخلايا ويحجب الضوء فيصعب تمييز البشرة والقشرة والحزم الوعائية والنخاع.

الكتاب صفحة 19

نعم ، تظهر الأنسجة بألوان مختلفة: زهرية إلى أرجوانية في بعضها ، وخضراء أو خضراء مزرقّة أو زرقاء فاتحة في بعضها الآخر . والمسؤول عن هذه الألوان هو صبغة الطولويدين الزرقاء (TBO) ؛ فهي صبغة تفاضلية ، إيون موجب الشحنة يرتبط بمجموعات الأيونات سالبة الشحنة في الخليّة ، ويتفاعل بطرق مختلفة مع مركّبات كيميائية مختلفة فيعطي لكلّ مركّب لونًا يخصّه (الكرّاسة ص 20).

الإجابة عن الشقّ الأول من ملاحظة الطالب نفسه لمقاطعه: _ . أمّا أهمّية الرقّة فهي أن المقطع الرقيق أكثر شفافية — ولذلك تطلب الخطوة السادسة اختيار القطع الرقيقة (الأكثر شفافية) — فينفذ ضوء المجهر خلاله فتظهر الخلايا وحدود الأنسجة واضحة ؛ أمّا المقطع السميك فتتراكب فيه طبقات الخلايا ويحجب الضوء فيصعب تمييز البشرة والقشرة والحزم الوعائية والنخاع.

الوصف المتوقّع للمقطع العرضي في ساق نبات ثنائي الفلقة ، من الخارج إلى الداخل: طبقة واحدة من خلايا «البشرة» تغلّفها من الخارج ، ثم طبقات «القشرة» من الخلايا البرنشيمية ، ثم حلقة من «الحزم الوعائية» في كلّ حزمة «اللحاء» لجهة الخارج و«الخشب» لجهة مركز الساق ، ثم «النخاع» من الخلايا البرنشيمية في المركز (كتاب الطالب ص 22 و23) . والرسم يُنقل بالقلم عن المجهر مع تسمية هذه الأنسجة الأربعة وكتابة قوّة التكبير المستخدمة تحته: _

في ساق النبات ثنائي الفلقة تتوزّع الأنسجة الوعائية بشكل دائري منظّم لتُشكِّل حلقة حول مجموعة الخلايا البرنشيمية الموجودة في مركز الساق والتي تُسمّى «النخاع» ، ويكون في كلّ منها «اللحاء» لجهة الخارج و«الخشب» لجهة مركز الساق ، وتُحيط بالحلقة طبقات من الخلايا البرنشيمية تمتدّ إلى البشرة وتُسمّى «القشرة» . والمصطلح الذي يصف هذا التنظيم هو «الحزم الوعائية» Vascular Bundles (كتاب الطالب ص 22 و23) .

لأن خلايا النبات وجدرها شفافة عديمة اللون ، فتتشابه تحت المجهر ويصعب تمييز نسيج من نسيج . والصبغة التفاضلية تتفاعل بطرق مختلفة مع المركّبات الكيميائية المختلفة في الخلايا فتُنتج عيّنة متعدِّدة الألوان ، وهذه الألوان الناتجة توفِّر معلومات عن طبيعة الخلايا وجدرها ، فتظهر حدود كلّ نسيج ويسهل تحديد مواقع البشرة والقشرة والحزم الوعائية والنخاع (الكرّاسة ص 20).

لأنها تعطي أصباغ متعددة ، أي أنّها قادرة على التفاعل بطرق مختلفة مع مركّبات كيميائية مختلفة في الخلايا ، فتنتج عنها عيّنات متعدِّدة الألوان . فهي مع السيّليلوز تعطي لونًا زهريًّا إلى أرجواني ، ومع اللجنين لونًا أخضر أو أخضر مزرقّ أو أزرق فاتح ، ومع الأحماض الأمينية لونًا أرجواني أو أخضر مزرقّ . فاختلاف اللون باختلاف المركّب هو معنى «التفاضلية».

التصنيف يقوم على لون الصبغة كما يطبعه النصّ نفسه: أنسجة تحتوي مادّة اللجنين ، وعلامتها أن تظهر خضراء أو خضراء مزرقّة أو زرقاء فاتحة ، وهي «الخشب» والألياف السكلرنشيمية المحيطة بالحزمة الوعائية . وأنسجة لا تحتوي مادّة اللجنين ، وجدرها سيّليلوزية ، وعلامتها أن تظهر زهرية إلى أرجوانية ، وهي «البشرة» و«القشرة» و«النخاع» و«اللحاء» (الكرّاسة ص 20 ، وأسماء الأنسجة من كتاب الطالب ص 23).

العدد يُسجّله الطالب بنفسه بعد عدّ الثغور في مجال الرؤية على كلّ سطح كما تطلب الخطوتان 4 و6: السطح السفلي: _ ، السطح العلوي: _ . والنتيجة المتوقّعة أن يكون العدد على السطح السفلي أكبر منه على السطح العلوي ؛ لأن السطح العلوي هو المعرَّض لأشعّة الشمس وتُغلِّفه طبقة من الشمع تُسمّى «كيوتيكل» تمنع تسرّب الماء إلى خارج الورقة ، ولأن الشكل (6) في كتاب الطالب يرسم الثغر والخليّتين الحارستين في البشرة السفلى (كتاب الطالب ص 18).

يتألّف كلّ ثغر من خليّتين حارستين Guard Cells تتوسّطهما فتحة ثغرية Stomatal Opening . والخليّة الحارسة خليّة متخصّصة في البشرة (النسيج الجلدي) تحتوي على البلاستيدات الخضراء ، وجدارها الداخلي القريب من الفتحة أكثر سمكًا من جدارها الخارجي المقابل ، ويحيط بالخليّتين خلايا محيطة من خلايا البشرة (كتاب الطالب ص 20) . والرسم التخطيطي في الفراغ المخصّص له يُظهر فتحة ثغرية بينها خليّتان حارستان ، وتُكتب عليه الأسماء: الثغر ، خليّتان حارستان ، الفجوة ، بلاستيدة خضراء ، الجدار الداخلي السميك للخليّة الحارسة ، الجدار الخارجي الرفيع للخليّة الحارسة ، خليّتان محيطتان.

الظروف البيئية الخارجية التي يذكرها كتاب الطالب هي: وجود الضوء ، وحرارة الطقس ، وقوّة الرياح ، ونسبة الرطوبة (ص 21) ؛ فأيّ واحد منها يمكن معالجته في التجربة . فتنفتح الثغور بوجود الضوء وتُقفِل بغيابه أي في الليل ، وتُقفِل عند ارتفاع درجة حرارة الطقس كثيرًا أو شدّة الضوء أو ازدياد سرعة الرياح أو خلال الطقس الجافّ ، حين تزداد نسبة تبخّر الماء من النبتة.

تجربة على عامل الضوء: آخذ نبتتي لبلاب متماثلتين ، أضع الأولى في ضوء ساطع والثانية في مكان مظلم مدّة ساعة ، مع تثبيت باقي الظروف: النوع نفسه ، ودرجة الحرارة نفسها ، ونسبة الرطوبة نفسها ، والريّ نفسه . المتغيّر الذي أغيّره: وجود الضوء . المتغيّر الذي أقيسه: حجم فتحة الثغر . ثم أطلي السطح السفلي لورقة من كلّ نبتة بطلاء الأظافر وأتركه يجفّ ، وأضع اللاصق الشفاف وأنزعه وأضعه على شريحة (الخطوات 1 إلى 4) ، وأفحص الشريحتين بقوّة التكبير نفسها وأقارن اتّساع الفتحتين . المتوقّع أن تكون الفتحة أوسع في ورقة النبتة المعرَّضة للضوء وأضيق في ورقة النبتة التي بقيت في الظلام ؛ لأن الثغور تنفتح بوجود الضوء وتُقفِل بغيابه (كتاب الطالب ص 21).

الرسم يُسجّله الطالب في الفراغ المخصّص له: _ . والوصف المتوقّع: إن كان الظرف الذي غيّرته يزيد ماء النبتة (ضوء ورطوبة مرتفعة) امتلأت الخليّتان الحارستان بالماء وازداد ضغط الامتلاء فانتفختا ، فانحنى جدارهما الخارجي الرقيق ليتّخذ شكلًا مقوّسًا ، فشُدّت الجدر الداخلية السميكة بعيدًا الواحدة عن الأخرى ، فبدت فتحة الثغر أوسع والخليّتان أكثر انتفاخًا . وإن كان الظرف يقلّل الماء (ظلام أو حرارة أو رياح أو جفاف) خرج الماء من الخليّتين وانخفض ضغط الامتلاء فانكمشتا واقتربت الواحدة من الأخرى ، فبدت الفتحة أضيق أو مُغلَقة قليلًا ، مع ملاحظة أن الثغور لا تُغلَق كلّيًّا (كتاب الطالب ص 20).

عدد الثغور على السطح السفلي للورقة أكبر من عددها على السطح العلوي ، والمقارنة تُبنى على العددين اللذين عدّهما الطالب في مجال الرؤية نفسه وبقوّة التكبير نفسها على السطحين: السطح السفلي: _ ، السطح العلوي: _ .

أهمّيته أنه يجمع بين حاجتين متعارضتين للورقة: الحاجة إلى تبادل الغازات والحاجة إلى الاحتفاظ بالماء . فالسطح العلوي هو المعرَّض لأشعّة الشمس مباشرة ، وتُغلِّفه طبقة من الشمع تُسمّى «كيوتيكل» تُؤدّي مع طبقة البشرة دورًا في منع تسرّب الماء إلى خارج الورقة ؛ فقلّة الثغور فيه تقلّل فقد الماء بالتبخّر . أمّا السطح السفلي المظلّل الأقلّ حرارة فكثرة الثغور فيه تتيح تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بين الورقة والهواء المحيط بها بما يلزم لعمليّة البناء الضوئي ، مع أقلّ فقدٍ ممكن للماء (كتاب الطالب ص 17 و18 و19).

الذي حدث هو تغيّر حجم فتحة الثغر . والتفسير: العوامل البيئية تعمل من خلال ضغط الماء داخل الخليّتين الحارستين . فعند الظرف الذي يوفّر الماء — كوجود الضوء أو ارتفاع الرطوبة — تمتلئ الخليّتان بالماء ويزداد ضغط الامتلاء الناتج عن الضغط الأسموزي على جدار الخليّة فتنتفخان ، فيُدفع جدارهما الرقيق الخارجي البعيد عن الفتحة ليتّخذ شكلًا مقوّسًا ، فتُشدّ الجدر السميكة الداخلية بعيدًا الواحدة عن الأخرى فينفتح الثغر ويصبح أكثر اتّساعًا . وعند الظرف الذي يزيد فقد الماء — كالحرارة المرتفعة أو شدّة الضوء أو الرياح أو الجفاف أو غياب الضوء ليلًا — يخرج الماء من الخليّتين فينخفض ضغط الامتلاء ، فتنكمشان ويقلّ شدّ جدرهما السميكة فتقتربان ، فتصبح الفتحة أضيق أو تُغلَق قليلًا (كتاب الطالب ص 20 و21).

أزيد شدّة الظرف البيئي الذي أغيّره وأطيل زمن تعريض النبتة له: مثلًا أرفع شدّة الضوء أو أُطيل مدّة بقاء النبتة في الظلام ، أو أزيد جفاف الهواء حولها ، بدل تغيير طفيف قصير . وأتأكّد من أن التجربة على النبتة الحيّة كاملة لا على ورقة مقطوفة فقدت اتّصالها بالماء ، وأن الورقة مرويّة قبل البدء . وأعيد أخذ البصمة بالطريقة نفسها (الخطوات 1 إلى 4) بعد المدّة المحدَّدة ، وأفحصها بقوّة التكبير نفسها وأقارنها بعيّنة ضابطة لم يتغيّر ظرفها ، وأختار ورقة ملساء ذات ثغور كبيرة يسهل ملاحظتها كما ينصح النشاط.

نعم .

يتمّ ذلك عن طريق الثغور . فالثغور هي المنفذ الذي يتّصل به الهواء داخل الفراغات الهوائية في الورقة بالهواء الخارجي ، وعندها يحدث تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بين الورقة والهواء المحيط بها . فالظروف البيئية تتحكّم بفتح الثغور وانغلاقها ، وفتحُها يتحكّم بكمّية ثاني أكسيد الكربون الداخلة إلى النسيج الوسطي حيث تحدث عمليّة البناء الضوئي . فإذا كانت الظروف مناسبة — وجود الضوء ورطوبة كافية — انفتحت الثغور فدخل ثاني أكسيد الكربون فزاد معدّل البناء الضوئي . وإذا ارتفعت حرارة الطقس أو اشتدّ الضوء أو ازدادت سرعة الرياح أو جفّ الطقس ، أقفلت النبتة ثغورها حفاظًا على مائها ، فقلّ دخول ثاني أكسيد الكربون فقلّ معدّل البناء الضوئي . وفي الليل تُقفِل الثغور بغياب الضوء فتتوقّف عمليّة البناء الضوئي (كتاب الطالب ص 18 و19 و21).