الدورات في الانظمه البيئيه
الدرس الأول
الدورات في الأنظمة البيئية
أنظر وأتساءل
على الرغم من عدم سقوط المطر، تشكلت قطرات الماء على هذه النباتات في الليل. كيف حدث ذلك؟
أستكشف
نشاط استقصائي
كيف تتشكل قطرات الماء؟
أكون فرضية
تتكون قطرات الماء عندما يتحول بخار الماء إلى ماء سائل. هل تؤثر درجة الحرارة في تكون قطرات الماء على جسم ما؟ أكتب جوابي على شكل فرضية كالتالي: إذا انخفضت درجة حرارة الكأس فإن ................
أختبر فرضيتي
- أملأ إحدى الكأسين حتى حافتها بمكعبات الجليد، ثم أملأ الكأس الأخرى بالماء البارد. أضيف بضع قطرات من ملون الطعام إلى الكأس التي تحتوي على الماء البارد، وأحركه بالملعقة، ثم أسكب الماء الملون الناتج كله في الكأس التي تحتوي على مكعبات الجليد.
- أملأ الكأس الفارغة ماء في درجة حرارة الغرفة، وأضيف بضع قطرات من ملون الطعام إلى الماء وأحركه. أتأكد من استعمال الكمية نفسها من ملون الطعام والماء في كلتا الكأسين.
- أجرب. أرش الملح في كل من الطبقين، ثم أضع الكأسين فيهما، وأتركهما مدة ٣٠ دقيقة.
- ألاحظ. ماذا أرى على جوانب كل كأس؟
أستخلص النتائج
- ما مصدر الماء المتكثف على جوانب الكأس؟ ألاحظ لون القطرات.
- أستخدم المتغيرات. ما المتغير المستقل والمتغير التابع في التجربة؟ أي المتغيرات تم التحكم فيه؟
- أستنتج. لماذا تشكلت قطرات الماء على جوانب الكأس التي وضعت فيها مكعبات الثلج؟
أستكشف أكثر
ماذا حدث للملح في قاع الكأس التي تشكلت عليها القطرات؟ أضع مخطط تجربة توضح ذلك.
أحتاج إلى
كأسين زجاجيتين
مكعبات جليد
ملون طعام
ماء
ملعقة
ملح
طبقين
أقرأ وأتعلم
السؤال الأساسي
كيف تدور المواد الأساسية اللازمة للحياة في النظام البيئي؟
المفردات
دورة الماء
التبخر
التكثف
الهطول
مياه سطحية
مياه جارية
مياه جوفية
دورة الكربون
دورة النيتروجين
الدبال
مهارة القراءة
التلخيص
ما دورة الماء؟
الماء الموجود على سطح الأرض كله يعاد تدويره، أو يعاد استخدامه بانتظام من خلال دورة الماء، وهي حركة الماء المستمرة بين سطح الأرض والهواء، والتي يتحول خلالها من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، ثم إلى الحالة السائلة مرة أخرى.
الماء في المحيطات والبحار والبحيرات والبرك والأنهار يمتص حرارة الشمس التي تسرع عملية تبخره. ويقصد بالتبخر تحول الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، فيصبح على شكل بخار ماء يرتفع في الغلاف الجوي، حيث يبرد. وعندما يبرد بخار الماء يتكثف على شكل قطرات. والتكثف هو تحول المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة.
وتتجمع قطرات الماء وتشكل السحب، وعندما تصبح القطرات ثقيلة بحيث تعجز السحب عن حملها تسقط على شكل هطول. ويكون الهطول عادة في ثلاثة أشكال: البرد، والثلج، والمطر. قال تعالى:
﴿أَلَمْ تَرَ أَنَّ اللَّهَ يُزْجِي سَحَابًا ثُمَّ يُؤَلِّفُ بَيْنَهُ ثُمَّ يَجْعَلُهُ رُكَامًا فَتَرَى الْوَدْقَ يَخْرُجُ مِنْ خِلَالِهِ وَيُنَزِّلُ مِنَ السَّمَاءِ مِنْ جِبَالٍ فِيهَا مِنْ بَرَدٍ فَيُصِيبُ بِهِ مَنْ يَشَاءُ وَيَصْرِفُهُ عَنْ مَنْ يَشَاءُ يَكَادُ سَنَا بَرْقِهِ يَذْهَبُ بِالْأَبْصَارِ﴾ النور: ٤٣
تستمر دورة الماء بعد أن يعود إلى سطح الأرض، حيث يتجمع جزء منه على سطح الأرض، ويجري عبر المنحدرات. وتعرف المياه التي تتجمع فوق سطح الأرض بالمياه السطحية.
يتدفق الماء الذي لا تمتصه التربة على شكل أودية وأنهار قبل أن يصب في المحيطات والبحار. وتسمى هذه المياه المياه الجارية.
أما الجزء الآخر من الماء فيدخل إلى جوف الأرض ويسمى المياه الجوفية التي تختزن في مسامات التربة والصخور.
وتسهم النباتات والحيوانات في دورة الماء؛ فجذور النباتات تمتص الماء من التربة وتطلقه في الغلاف الجوي في عملية النتح. وتستهلك الحيوانات الماء وتطلقه في الغلاف الجوي في أثناء عملية التنفس.
أختبر نفسي
ألخص. ما مراحل دورة الماء؟
التفكير الناقد. أيهما أعلى معدل تبخر: الماء الساخن أم الماء البارد؟ ولماذا؟
دورة الماء
تبخر
تكثف
هطول
نتح
مياه سطحية
مياه جارية
مياه جوفية
أقرأ الشكل
في أي مراحل دورة الماء يكون الماء في الحالة الغازية؟
إرشاد: إذا لم يكن الماء سائلًا أو في الحالة الصلبة فلا بد أن يكون غازًا.
ما دورة الكربون؟
يعد الكربون عنصرًا مهمًا للمخلوقات الحية؛ فهو يشكل حوالي ١/٥ جسمك. ويوجد الكربون في الغلاف الجوي على شكل غاز ثاني أكسيد الكربون. ويعرف انتقال الكربون بين المخلوقات الحية وغيرها بشكل مستمر بدورة الكربون؛ حيث تقوم النباتات وبعض المخلوقات الحية الأخرى بعملية البناء الضوئي، فتأخذ ثاني أكسيد الكربون من الهواء، وتعمل على اتحاده مع الماء؛ لتنتج السكر ومركبات أخرى، منها الدهون والبروتين.
وتتغذى آكلات الأعشاب على هذه المواد الغنية بعنصر الكربون، ومنها ينتقل إلى آكلات اللحوم.
تقوم النباتات والحيوانات في أثناء عملية التنفس بحرق الغذاء الغني بالكربون للحصول على الطاقة، وينتج عن عملية التنفس غاز ثاني أكسيد الكربون، الذي يعود إلى الجو ليبدأ دورة من جديد.
كما تعمل المحللات - ومنها البكتيريا - على تفكيك النباتات والحيوانات الميتة، وتؤدي هذه العملية إلى إطلاق المزيد من الكربون المختزن في النباتات والحيوانات إلى الجو أيضًا.
كما تتحلل بعض النباتات والحيوانات الميتة المدفونة عميقًا في باطن الأرض، ومع مرور الوقت، ونتيجة تعرضها للضغط الشديد من طبقات الأرض العليا تتحول إلى وقود أحفوري، مثل الغاز الطبيعي والفحم والنفط.
وعندما يقوم الإنسان بحرق هذا الوقود للحصول على الطاقة يعود الكربون المختزن فيه إلى الغلاف الجوي على شكل غاز ثاني أكسيد الكربون.
دورة الكربون
ثاني أكسيد الكربون في الهواء
البناء الضوئي
تنفس
تحلل
فحم
نفط
احتراق طبيعي واحتراق بفعل الإنسان
أختبر نفسي
ألخص. أكتب ملخصًا قصيرًا عن دورة الكربون.
التفكير الناقد. هل تتوقف دورة الكربون في حالة عدم وجود الحيوانات؟ أفسر إجابتي.
أقرأ الشكل
أين يمكن أن يحتجز الكربون، ويبقى بعيدًا عن الجو فترة طويلة من الزمن؟
إرشاد: أتتبع الأسهم. أين احتجز الكربون فترة طويلة من الزمن؟
ما دورة النيتروجين؟
النيتروجين من العناصر المهمة جدًا للمخلوقات الحية جميعها. فجميع البروتينات الضرورية للعضلات والجلد والأعصاب والعظام والدم والإنزيمات تحتوي على نيتروجين. وهو كذلك يشكل جزءًا مهمًا جدًا من المادة الوراثية في جميع الخلايا.
يشكل النيتروجين ٧٨٪ من الهواء. إلا أن القليل من المخلوقات الحية تستطيع الاستفادة منه في شكله الغازي.
ويطلق اسم دورة النيتروجين على العملية المستمرة التي تتضمن تكوين مركبات نيتروجينية داخل التربة، ثم انتشار النيتروجين مرة أخرى في الهواء.
دورة النيتروجين
غاز النيتروجين في الهواء
تثبيت النيتروجين
بكتيريا مثبتة للنيتروجين
تحلل
أمونيا
بكتيريا تربة
نترات
امتصاص النبات
إزالة النيتروجين
بكتيريا مزيلة للنيتروجين
يتم تثبيت النيتروجين عن طريق كل من النشاط البركاني، والبرق. كما تقوم بذلك بعض أنواع البكتيريا الموجودة في التربة، والبكتيريا المثبتة للنيتروجين الموجودة على العقد الجذرية في البقوليات تؤدي دورًا مهمًا في دورة هذا العنصر؛ إذ تقوم بتحويل غاز النيتروجين إلى مادة الأمونيا التي تتحول بعد ذلك بمساعدة نوعين من بكتيريا التربة إلى مادة تستطيع النباتات استعمالها.
يقوم النوع الأول من البكتيريا بتحويل الأمونيا إلى نتريت. ويقوم النوع الآخر بتحويل النتريت إلى نترات تمتصها النباتات في أثناء نموها، وتستعمل النيتروجين الموجود فيها في صنع البروتينات.
تحصل الحيوانات على النيتروجين عندما تأكل النباتات، ثم تخرجه مع فضلاتها، فيعود مرة أخرى إلى التربة، فتقوم المحللات بتحويله إلى أمونيا من جديد.
وتتم إعادة النيتروجين إلى الجو مرة أخرى عن طريق البكتيريا المزيلة للنيتروجين، التي تعمل على تحويل النيتروجين الموجود في النترات إلى غاز مرة أخرى، وهكذا تستمر دورة النيتروجين في الطبيعة.
نشاط
ألاحظ جذور نبات بقولي
- أتفحص جذور نبات بقولي بعد تنظيفها من التربة.
- ألاحظ. أفحص الجذور بعدسة مكبرة أو مجهر. ماذا ألاحظ؟
- أتفحص جذور نبات الجزر، وأقارنها بجذور النبات البقولي.
- فيم تشبه جذور النبات البقولي جذور النباتات الأخرى، وفيم تختلف عنها؟
- أستنتج أهمية العقد الجذرية في دورة النيتروجين؟
صورة: العقد الجذرية في جذور نبات بقولي.
أختبر نفسي
ألخص. أكتب ملخصًا عن دورة النيتروجين.
التفكير الناقد. لماذا يحتاج الإنسان إلى بكتيريا التربة؟
كيف تتم إعادة تدوير المادة؟
يتم تدوير الماء والكربون والنيتروجين في الطبيعة - بقدرة الله سبحانه وتعالى - بشكل مستمر ضمن ما أودعه الله فيها من آليات وقوانين، بصورة تضمن بقاءها ما شاء الله لها أن تبقى؛ لتعود بالنفع على المخلوقات الحية. وعلى الرغم من ذلك، فإننا نحتاج إلى ترشيد استهلاك الموارد الطبيعية وإعادة تدويرها؛ حفاظًا عليها، ولمزيد من الاستفادة منها.
تقسم الموارد الطبيعية إلى قسمين: موارد متجددة، ومنها الأشجار التي يمكن إعادة زراعتها، وتستعمل في التدفئة وصناعة الخشب والورق، قال تعالى:
﴿الَّذِي جَعَلَ لَكُمْ مِنَ الشَّجَرِ الْأَخْضَرِ نَارًا فَإِذَا أَنْتُمْ مِنْهُ تُوقِدُونَ﴾ يس: ٨٠
وموارد غير متجددة، ومنها النفط والفلزات، وهي موارد تستنفد بالاستعمال، ولا يمكن تعويضها في البيئة. لذا فمن الواجب تقليل استهلاكها، والحفاظ عليها بإعادة تدويرها؛ أي تصنيع أشياء ومواد جديدة من تلك القديمة.
ويؤدي تكرار زراعة التربة إلى تناقص كمية النيتروجين فيها، لذا يلجأ المزارعون إلى إحدى ثلاث طرق: أن يزرعوا البقول، أو يستعملوا الأسمدة الغنية بالنيتروجين، أو يستعملوا الدبال لتسميد التربة. والدبال خليط من بقايا مخلوقات حية أو أجسامها بعد موتها وتحللها، مثل بقايا الطعام وأوراق النباتات المتساقطة والأعشاب.
بعض المحللات كالخنفس تتفكك المواد الميتة وتحولها إلى سماد عضوي.
أختبر نفسي
ألخص. أكتب ملخصًا يبين كيف يحسن الدبال خصوبة التربة.
التفكير الناقد. الدبال نافع، ولكن رائحته سيئة. ما الذي يعطي الدبال هذه الرائحة؟
مراجعة الدرس
ملخص مصور
في دورة الماء يتحول الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية في أثناء التبخر، وإلى الحالة السائلة أو الصلبة في أثناء التكثف والهطول.
في دورة الكربون ينتقل الكربون في النظام البيئي خلال عمليات التنفس، والبناء الضوئي، والتحلل.
في دورة النيتروجين يتحول النيتروجين من غاز إلى مواد تستعملها المخلوقات الحية، ثم إلى غاز مرة أخرى. ويسهم تسميد التربة في إعادة تدوير النيتروجين.
أفكر، وأتحدث، وأكتب
- المفردات. يتحول الغاز إلى سائل عند ................
- ألخص. أكتب ملخصًا عن الأشياء التي يعاد تدويرها في النظام البيئي.
الخلاصة
- التفكير الناقد. يشكو أحد المزارعين من عدم جودة المحاصيل مقارنة بالسنوات السابقة. ماذا يمكن للمزارع أن يفعل حتى يحسن من محاصيله؟
- أختار الإجابة الصحيحة. أي العمليات التالية تطلق ثاني أكسيد الكربون؟
أ. البناء الضوئي، التنفس
ب. البناء الضوئي، حرق الوقود
ج. التنفس، التحلل
د. البناء الضوئي، التحلل
- السؤال الأساسي. كيف تدور المواد الأساسية اللازمة للحياة في النظام البيئي؟
المطويات
أنظم أفكاري
أعمل مطوية ألخص فيها ما تعلمته عن الدورات في الأنظمة البيئية.
الدورات في الأنظمة البيئية
دورة الماء
دورة الكربون
دورة النيتروجين
إعادة تدوير المادة
العلوم والكتابة
المزارعون في الماضي
أكتب تقريرًا عن المزارعين قديمًا في بلادي، ما النباتات التي كانوا يزرعونها؟ وما الطرق والأسمدة التي استعملوها أفضل في ثرى هذه التساؤلات وأجوبتها.
العلوم والفن
لوحة الدورة
أعمل لوحة عن إحدى الدورات التي وردت في هذا الدرس. استعمل خيالي لأمثل مراحل هذه الدورة.
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.