شرح الدرس: ما هي دورات حياة الحيوانات؟ (علوم)
تمر الكائنات الحية بدورات حياة. دورة الحياة هي سلسلة من مراحل النمو المختلفة التي يمر بها الكائن الحي، من مرحلته الأولية إلى مرحلة البلوغ (النمو الكامل).
عندما تبدأ معظم الحيوانات حياتها، تستمر في النمو لتصبح بالغة. على سبيل المثال، عندما تفقس الحرباء الصغيرة، يزداد حجم جسمها تدريجيًا حتى تصبح بالغة. ومع ذلك، تمر بعض الحيوانات - بما في ذلك البرمائيات والحشرات - بعملية تسمى التحول، وهي سلسلة من مراحل النمو المتميزة التي تختلف عن بعضها البعض. التحول نوعان: كامل وغير كامل.
التحول الكامل
تمر بعض الحيوانات - بما في ذلك الفراشات والذباب والنحل - بالتحول الكامل، والذي يتكون من أربع مراحل متميزة. يبدو الحيوان البالغ مختلفًا تمامًا عن الحيوان الذي فقس منه. على سبيل المثال، تخرج الفراشة من بيضتها على شكل شرنقة منتفخة وغير ناضجة، على عكس الفراشة البالغة تمامًا. تشبه الدودة، وتفتقر إلى الأجنحة، وغالبًا ما تتغذى على أطعمة مختلفة عن الفراشة البالغة.
بعد الفقس، تتغذى اليرقة باستمرار، ومع نموها، يتمدد غلافها الخارجي. المرحلة التالية من دورة الحياة هي مرحلة العذراء، حيث تُغلّف هذه الحشرة بشرنقة صلبة.
العذراء ليست مرحلة سكون؛ فالكائن داخل الشرنقة يكون نشيطًا للغاية. يتغير هيكل جسمها الداخلي، وتظهر أجنحة وأجزاء فم وأرجل جديدة. ثم تخرج فراشة مكتملة النمو من الشرنقة.
التحول غير الكامل
تخضع بعض الحشرات - بما في ذلك الجراد واليعسوب والنمل الأبيض - لمرحلة تحول غير كامل، حيث يمر الكائن بثلاث مراحل فقط - بدلاً من المراحل الأربع المعتادة - والتي تحدث تدريجيًا. على سبيل المثال، يتخذ الجراد شكل الحورية فور فقسه من البيضة. تشبه هذه المرحلة الكائن مكتمل النمو، لكنها أصغر حجمًا وتفتقر إلى الأجنحة والأعضاء التناسلية. خلال مرحلة الحورية، قد يخضع المخلوق لعدة تغييرات.
لا تنمو الحشرات تدريجيًا مثل الثدييات أو الطيور بسبب هيكلها الخارجي. لذلك، تتخلص من قشرتها الصلبة مرة واحدة لإفساح المجال لنمو جسمها.
على سبيل المثال، يمر الجراد بعدة انسلاخات قبل بلوغه مرحلة النضج الكامل (البلوغ). في كل مرة، تظهر الأجنحة تدريجيًا حتى يصل الجراد إلى مرحلة البلوغ النهائية.
اختبر نفسك
قارن. كيف تختلف مرحلة اليرقة عن مرحلة الفراشة مكتملة النمو؟
اليرقة: مرحلة غير ناضجة ولا تحتوي على يرقة.
الأجنحة: يستمر جسم اليرقة في التغير ويتغذى على أنواع مختلفة من الطعام.
الفراشة في مرحلة مكتملة النمو، لكن الفراشة لها أجنحة. جسم الفراشة مكتمل وغير متغير، وتتغذى الفراشة على أطعمة مختلفة.
التفكير النقدي: لماذا لا ينمو الجراد تدريجيًا مثل الثدييات والزواحف والطيور؟ لأن الجراد يمتلك هيكلًا خارجيًا يمنعه من النمو إلى حجمه الكامل، فإنه يجب عليه التخلص منه لخلق مساحة خارجية تسمح للجسم بالنمو في الحجم.
كيف يحدث الإخصاب في الحيوانات؟
يحدث التكاثر الجنسي في الحيوانات عندما يندمج المشيج الذكري (الحيوان المنوي) مع المشيج الأنثوي (البويضة)، منتجًا بويضة مخصبة (الزيجوت). الإخصاب نوعان: خارجي وداخلي.
الإخصاب الخارجي
يحدث الإخصاب الخارجي في بعض الكائنات الحية، بما في ذلك البرمائيات ومعظم الأسماك، حيث تُطلق خلاياها الجنسية (الأمشاج الذكرية والأنثوية) في الماء.
على سبيل المثال، أثناء التزاوج في ضفادع المستنقعات، تُطلق الأنثى مشيجها في الماء، ويُطلق الذكر مشيجه على الأمشاج الأنثوية، ويحدث الإخصاب. يُسمى الاندماج الذي يحدث بين الأمشاج الذكرية والأنثوية خارج الجسم الإخصاب الخارجي.
الإخصاب الخارجي محفوف بالمخاطر؛ تحتوي البرك والبحيرات والأنهار والمحيطات على كميات هائلة من المياه، مما يقلل من فرصة التقاء الأمشاج الذكرية والأنثوية وتخصيبها. كما قد تتعرض هذه الأمشاج لدرجات حرارة عالية أو تلوث مائي.
فكيف تنجح هذه الكائنات في التكاثر في ظل هذه الظروف؟ لقد هداها الله تعالى لحماية نسلها بإطلاق أعداد كبيرة جدًا من الأمشاج دفعة واحدة. كلما زاد العدد، زادت فرصة الإخصاب. عادةً، تبقى بيضة أو اثنتان من كل ألف بيضة على قيد الحياة لتنمو وتنضج. ولهذا السبب تنتج الأسماك والبرمائيات أعدادًا هائلة من البيض.
الإخصاب الداخلي
كيف تعيش الخلايا الجنسية للكائنات البرية في البيئات القاحلة؟ لقد مكّن الله تعالى الزواحف والطيور والثدييات من التغلب على هذه المشكلة من خلال الإخصاب الداخلي، وهو عملية اندماج المشيج الذكري مع المشيج الأنثوي داخل جسم الأنثى.
يزيد الإخصاب الداخلي من فرص بقاء النسل ونموه؛ فهو يحمي البويضات المخصبة من الجفاف، كما يحميها من الظروف البيئية القاسية. ولأن فرص الإخصاب في هذا النوع أعلى بكثير من الإخصاب الخارجي، فإن عدد البويضات المنتجة أقل منه في الإخصاب الخارجي.
اختبر نفسك
قارن وقيّم أوجه التشابه بين الإخصاب الخارجي والداخلي، وأوجه اختلافهما.
في كلا النوعين، يرتبط المشيج الذكري بالمشيج الأنثوي. يتضمن الإخصاب الخارجي إطلاق عدد كبير من الأمشاج في الماء، بينما يتضمن الإخصاب الداخلي عددًا قليلًا من الأمشاج المرتبطة مباشرة داخل جسم الأنثى.
التفكير النقدي: لنفترض أن سمكة وضعت بيضها في يوم ذي تيارات مائية قوية. كيف يؤثر ذلك على تكاثرها؟
قد تمنع التيارات المائية القوية الخلايا الجنسية الذكرية من الوصول إلى البيض وتخصيبه، مما يعيق التكاثر.
ماذا يحدث للبيض المخصب؟
ينتج عن الإخصاب الناجح بيضة مخصبة (بويضة) تحتوي على جنين قابل للحياة. تختلف بيضات الحيوانات في تركيبها وبيئاتها.
تضع الأسماك والضفادع والزواحف والطيور وبعض الثدييات البيض. تضع الأسماك والضفادع بيضها في المياه المفتوحة. قد تعترض بيضها كائنات جائعة تتغذى عليها. لذلك، وفّر الله تعالى طبقة هلامية لحماية بيضها.
أما الزواحف والطيور، فتحيط بيضها بقشرة خارجية صلبة مملوءة بسائل مائي يوفر البيئة الرطبة التي يحتاجها الجنين للنمو، ويحميه أيضًا من الظروف الخارجية الجافة. تتغذى الأجنة على صفار البيض.
تنمو البويضات المخصبة لدى معظم الثدييات داخل جسم الأم لتكوين الأجنة. توفر الثدييات الحماية والتغذية لأجنتها أثناء نموها داخل جسم الأم. تتكاثر جميع الثدييات بالولادة باستثناء آكل النمل وخلد الماء، اللذان يتكاثران بالبيض.
اختبر نفسك
قارن. قيّم أوجه التشابه والاختلاف بين بيض الحيوانات.
ينمو بيض الأسماك والزواحف والبرمائيات والطيور خارج أجسامها، بينما تنتج الثدييات بيضًا وأجنة تُكمل نموها داخل جسم الأم.
يحتوي بيض الأسماك والبرمائيات على طبقة خارجية هلامية، بينما يحتوي بيض الطيور والزواحف على طبقة خارجية صلبة للحماية.
التفكير النقدي: لماذا لا تهتم الحيوانات التي تضع أعدادًا كبيرة من البيض - بما في ذلك جنس ذوات الأسنان - ببيضها؟
لا تهتم الحيوانات مثل الزواحف ببيضها لأنها تُركز على وضع أعداد كبيرة من البيض لإنتاج عدد كافٍ من الصغار الأحياء في النهاية.
ما هي دورة حياة النبات المزهر؟
لجميع النباتات دورة حياة، وتختلف باختلاف نوعها وطريقة تكاثرها. على سبيل المثال، تتكاثر النباتات المزهرة جنسيًا، لكن دورة حياتها تختلف عن دورة حياة النباتات غير المزهرة التي تتكاثر لاجنسيًا. سيتم مناقشة دورات حياة النباتات غير المزهرة والنباتات الأخرى التي تتكاثر لاجنسيًا في أقسام لاحقة، إن شاء الله.
النباتات المزهرة هي المجموعة الوحيدة التي تُنتج الأزهار والبذور والثمار. الأزهار هي الأعضاء التناسلية التي تُنتج الخلايا الجنسية المذكرة (حبوب اللقاح) والخلايا الجنسية المؤنثة في كاسيات البذور. تتكون الأزهار من أربعة أجزاء رئيسية: المئبر، والخُبّيلة، والبتلة، والمدقة.
المئبر هو الجزء المذكر من الزهرة، وينتهي بالمئبر، حيث تُنتج حبوب اللقاح. أما الخُبّيلة فهي الجزء المؤنث من الزهرة، وتتكون من الميسم، والقلم، والمبيض.