الأسبوع 10 · الوحدة الثالثة «تدفق الطاقة في عمليتي البناء الضوئي والتنفس الخلوي» (افتتاحية) والدرس الأول «البناء الضوئي» (١): فان هلمونت والبلاستيدة الخضراء والكلوروفيل والضوء والتفاعلات الضوئية · 3 دروس
1
شجرة صفصاف فان هلمونت: من أين تأتي كتلة الشجرة؟
Science Prep 2 Term 1, Unit 3: pp. 64–69
الهدفأستخدم تجربة فان هلمونت لأبيّن أن الشجرة لا تأخذ كتلتها من التربة، وأقول ماذا يلزم النبات فعلًا.
كلمات جديدة
البناء الضوئي · العملية التي تستخدم فيها النباتات الخضراء الضوء والماء وثاني أكسيد الكربون لصنع الغذاءالكتلة الجافة · كتلة النبات بعد إزالة الماء منهفرضية · فكرة يمكن اختبارها
الشرح
قبل نحو ٤٠٠ سنة طرح عالم من المنطقة المعروفة اليوم ببلجيكا، هو يان بابتيست فان هلمونت، سؤالًا: من أين تحصل الشجرة النامية على كتلتها؟ زرع شجرة صفصاف كتلتها ٢٫٢ كغ في ٩٠ كغ من التربة الجافة وسقاها بماء المطر خمس سنوات. وفي النهاية بلغت كتلة الشجرة ٧٥ كغ، لكن التربة فقدت نحو ٥٥ غ فقط. إذن لا تأخذ الشجرة كتلتها من التربة: فالنباتات لا «تأكل التربة». واستنتج فان هلمونت أن الكتلة جاءت من الماء. وبيّنت أبحاث لاحقة أن هذا جزء من القصة فقط: فثاني أكسيد الكربون من الهواء وطاقة الضوء من الشمس لازمان أيضًا، ومعظم الكتلة الجافة للنبات كربون جاء من ثاني أكسيد الكربون. كما أن الكتلة الطازجة للشجرة تتضمن ماءً كثيرًا. وهذا مثال جيد على العلم: تجربة تعطي نتيجة، ويُستنتج منها، ثم تحسّن أبحاث لاحقة الاستنتاج. وكانت مهارة الوزن الدقيق هي المفتاح هنا.
البداية
بعد خمس سنوات
شجرة الصفصاف
٢٫٢ كغ
٧٥ كغ
التربة الجافة
٩٠ كغ
أقل بنحو ٥٥ غ
أمثلة محلولة
اكتسبت شجرة فان هلمونت نحو ٧٢٫٨ كغ (٧٥ − ٢٫٢). وفقدت التربة ٠٫٠٥٥ كغ فقط. والعدد ٧٢٫٨ أكبر بكثير من ٠٫٠٥٥، فلا يمكن أن تكون التربة المصدر الرئيسي لكتلة الشجرة.
تنمو بذرة فول إلى نبات في كوب فيه قطن مبلل بلا تربة على الإطلاق. ويكبر النبات. فالتربة ليست ما يجعله ينمو؛ بل الماء والهواء والضوء مهمة.
لماذا قد يعيد عالم تجربة فان هلمونت بوعاء مغطى؟ فالغطاء يمنع سقوط الغبار في التربة فتُقاس كتلتها بإنصاف. إنه طريقة لضبط متغير.
نشاط الفصل
ضوء أم ظلام؟ بمساعدة أحد الكبار ازرع بذور فول أو عدس في كوبين من القطن المبلل. ضع أحدهما في مكان مضيء والآخر في خزانة مظلمة. بعد عدة أيام صف لون الشتلات وحجمها في كل منهما. لا تتوقع قبل أن تنظر. اكتب المتغير المستقل والتابع والمضبوطة.
تدرّب
1
ماذا قاس فان هلمونت في البداية وفي النهاية؟
كتلة الشجرة وكتلة التربة الجافة.
2
اكتسبت الشجرة نحو ٧٢٫٨ كغ وفقدت التربة ٥٥ غ. ماذا يبيّن ذلك؟
كتلة الشجرة لم تأتِ أساسًا من التربة.
3
ماذا أضافت الأبحاث اللاحقة إلى استنتاج فان هلمونت؟
ثاني أكسيد الكربون من الهواء والضوء لازمان أيضًا؛ ومعظم الكتلة الجافة كربون من ثاني أكسيد الكربون.
4
هل «تأكل» النباتات التربة؟ اشرح.
لا. فهي تصنع غذاءها من ثاني أكسيد الكربون والماء بالضوء.