مدخل إلى علم الأحياء - أحياء 1 - أول ثانوي

1-1 رابط الدرس الرقمي الأهداف تتعرف علم الأحياء. تحدد الفوائد المتوقعة من دراسة علم الأحياء. مدخل إلى علم الأحياء الفكرة www.ien.edu.sa Introduction to Biology الرئيسة تشترك جميع المخلوقات الحية في خصائص الحياة. تلخص خصائص المخلوقات الحية. الربط مع الحياة : فكر في مخلوقات حية أو مخلوقات كانت حية. فكر في البكتيريا التي تعيش في أمعائك، وفي سمك القرش الأبيض في المحيط، وفي حقل القمح، مراجعة المفردات البيئة: هي كل ما يحيط بالمخلوق الحي وفي الديناصور الذي انقرض وهذه المخلوقات يختلف بعضها عن بعض في من مخلوقات حية، وأشياء غير حية التركيب وفي الوظيفة، ولكنّ بينها كثيرًا من الصفات المشتركة التي أودعها الله سبحانه وتعالى فيها. تُرَى، من الذي اكتشفها؟ وما الصفات المشتركة فيما بينها؟ ويتفاعل معها. المفردات الجديدة علم الأحياء المخلوق الحي التنظيم النمو التكاثر النوع المثير الاستجابة الاتزان الداخلي التكيف المفردات علوم الحياة The Science of Life عندما ندرس المخلوقات الحية، أو نطرح أسئلة عن كيفية تفاعلها مع بيئتها فإننا نتعلم شيئًا في علم الأحياء Biology. فكل تساؤل عن الحياة التي أوجدها الله عز وجلّ على الأرض هو دافع لنا لدراسة علم الأحياء. - يُعْنَى علم الأحياء بدراسة أنواع الحياة، وتاريخها، وكل ما كان حيًا يوما ما، وتركيب المخلوقات الحية، وكيف تقوم بوظائفها، وكيف تتفاعل مع بعضها؟ ماذا يعمل علماء الأحياء؟ تخيل أنك أول من اكتشف الخلايا ويشاهدها تحت المجهر، أو وجد أول أحفورة ديناصور تبين أن لهذا المخلوق ريشًا، أو أول من درس الطرائق التي تحصل بها سمكة المنجم على طعامها الشكل 1-1. تُرى، كيف يكون شعورك عندها؟ وما الذي ستفكر فيه؟ وما الأسئلة التي ستطرحها على نفسك؟ إن علماء الأحياء يستكشفون ويبحثون عن إجابات من خلال إجراء بحوث مختبرية وميدانية. وفي Bio من الكلمة اليونانية Bios وتعني هذا الكتاب، سوف تستكشف ما يقوم به علماء الأحياء، كما تتعرف بعض المهن أصل الكلمة علم الأحياء Biology الحياة. Logy من الكلمة اليونانية Logos المرتبطة مع علم الأحياء. وتعني دراسة. 12 الشكل 1-1 تعيش سمكة المنجم الرخامية متخفّية في قعر المحيط، وتنطلق فجأة إلى أعلى من تحت الرمال لتصطاد فريستها. لاحظ كيف تختبئ هذه السمكة لتصطاد فرائسها؟ وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

المطويات دراسة تنوع الحياة : درس العالم المسلم ابن سينا (371-428 هـ) النباتات، ووصفها وصفا دقيقا، مقارنا كل نبتة بما يشبهها، وأورد تراكيبها ضمن مطويتك معلومات من هذا القسم. الأساسية من جذور وساق وأوراق وأزهار وثمار. أما في علم الحيوان فقد وصف أنواعًا مختلفة من الطيور وسائر الحيوانات، وهذه الدراسات وغيرها أسهمت في فهم أعمق للنباتات والحيوانات، وساعدت علماء الأحياء على معرفة خصائص المخلوقات الحية وصفاتها. البحث في الأمراض : درس العالم المسلم ابن البيطار (575-646 هـ) النباتات وجمع عينات لبعضها، وسمّاها، ووصفها وصفا ظاهريًا دقيقًا وعلميا في كتابه (المغني في الأدوية المفردة) في العقاقير. ويعد أبو بكر الرازي (250-311هـ) أول من كتب وصفًا للجدري والحصبة، واكتشف الميكروبات المسببة للمرض. ما الذي يسبب المرض؟ وكيف يقاوم الجسم المرض؟ وكيف ينتشر المرض؟ مثل هذه الأسئلة هو ما يوجه بحوث علماء الأحياء وجهتها الصحيحة. لقد طوّر علماء الأحياء لقاحات للجدري والدفتيريا ولأمراض أخرى، وهم يعملون الآن على تطوير لقاحات ضد مرض الإيدز، والسكري، وأنفلونزا الطيور، وأنفلونزا الخنازير ، كما يوجه علماء الأحياء الشكل 2-1 تمثل اليد الاصطناعية تقنية جديدة أبحاثهم تجاه معالجة الإدمان على المخدرات، وإصابات الحبل الشوكي للتعويض عن اليد الطبيعية المفقودة. التي تسبّب الشلل، وعلى إيجاد أدوية تخفض مستوى الكولسترول، وتحدّ من البدانة، وتقلل من خطر الإصابة بالجلطات، وتقي من مرض الزهايمر. تطوير التقنيات: لا تعني كلمة التقنية أجهزة الحاسوب العالية السرعة فقط، بل تُعرف بأنها تطبيق المعرفة العلمية لتلبية احتياجات الإنسان، وزيادة إمكاناته. ويبين الشكل 2-1 كيف تستطيع تقنية اليد الاصطناعية تعویض شخص فقد ذراعه. كذلك طوّر الطبيب تشارلز درو طرائق لفصل بلازما الدم عن خلاياه، وتخزينها بشكل آمن ونقل البلازما إلى أشخاص يحتاجون إليها. وقد قادت بحوثه إلى إنشاء بنوك الدم التي جعلها الله تعالى سببًا لإنقاذ ما لا يحصى من المرضى والمصابين. تحسين الزراعة : يعمل علماء الأحياء على دراسة الهندسة الوراثية للنباتات وما تتيحه من إمكانية جعل النباتات تنمو في تُرَب غير خصبة، أو تقاوم الحشرات والأمراض الفطرية أو تتحمل الظروف المناخية الصعبة. وبحث علماء أحياء آخرون في زيادة إنتاج الغذاء استجابة للأعداد المتزايدة من الناس. ويدرس آخرون حساسية النباتات للضوء واستجاباتها عند تعريضها لمصادر ضوء مختلفة ولفترات مختلفة الشكل 3-1. إن العمل في مجال الهرمونات النباتية وتأثيرات الضوء يمكن علماء الزراعة من زيادة الشكل 3-1 يبحث هذا العالم كيف تستجيب إنتاج الغذاء، وإنتاج محاصيل في أراض لم تكن لتنمو فيها أصلاً. النباتات للضوء. 13 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

الربط مع رؤية 2030 رؤية VISION 2030 المملكة العربية السعودية KINGDOM OF SAUDI ARABIA مجتمع حيوي ٢٤٣ حماية وتهيئة المناطق الطبيعية حماية البيئة : يطوّر علماء البيئة طرائق للحفاظ على أنواع عديدة من النباتات والحيوانات وحمايتها من الانقراض، ومن ذلك دراسة آليات تكاثر الأنواع المهددة بالانقراض في المحميات الطبيعية، كما في محمية الإمام سعود بن عبدالعزيز الملكية (محازة الصيد (سابقا) ومحمية الوعول بالمملكة العربية السعودية؛ لتوفير مكان آمن لمعيشتها وتكاثرها. خصائص الحياة The Characteristics of Life ( مثل الشواطئ والجزر والمحميات الطبيعية ) هل حاولت يوما تعريف كلمة ( حي ) ؟ عندما ترى صقرا يصطاد أرنبا تستنتج أن كلا من الصقر والأرنب مخلوق حيّ. لكن هل النار مخلوق حي؟ إنها تتحرك وتكبر أحيانًا، ولها طاقة، وتبدو كما لو أنها تتكاثر. فيم تختلف النار عن الصقر والأرنب؟ لقد استنتج علماء الأحياء أن المخلوق الحي organism له الخصائص الآتية الموضحة في الجدول 1-1 الشكل 4-1 البكتيريا العقدية مخلوق وحيد 1- مكوّن من خلية أو أكثر Made of one or more cells: إذا كنت قد الخلية قد تصيب الحنجرة والجيوب الأنفية أو أصبت يوما بالتهاب الحلق فغالبًا ما يكون السبب بكتيريا عُقدية من الأذن الوسطى بالتهابات. النوع المبين في الشكل .4-1 البكتيريا مخلوق حي وحيد الخلية، لكن الإنسان والنباتات مخلوقات حية عديدة الخلايا؛ فأجسامها تتكون من عدد كبير من الخلايا، ولكنها جميعًا يتوافر لديها كل خصائص الحياة. تعد الخلايا وحدات التركيب والوظيفة في المخلوقات الحية؛ فكل خلية في القلب مثلاً لها تركيب خاص يمكنها من أداء وظيفة معينة في القلب، كما أن الخلية في جذر الشجرة لها تركيب يمكنها من تثبيت الشجرة في الأرض، وامتصاص الماء والأملاح المعدنية. 2 - إظهار التنظيم (التعصي ) Displays organization: إن الأشخاص الذين تراهم في مدرستك كل يوم موزعون ومنظمون بناءً على أساس الوظائف التي يؤدونها أو الأدوار التي يقومون بها، أو على أساس الصفات المشتركة بينهم ؛ فهناك طلاب ومعلمون وإداريون وعمال نظافة. والطلاب بدورهم ينتظمون في مجموعات بحسب المرحلة الدراسية أو القسم الذي يدرسون فيه . والمخلوقات الحية كذلك تظهر تنظيمًا organization، أي أنها تترتب بشكل منظم . فالبراميسيوم الموضح في الجدول 1-1 مكون من خلية واحدة تضم مجموعة من التراكيب تنجز الوظائف الحيوية له. وكل واحد من هذه التراكيب مكوّن من ذرات وجزيئات. وكذلك تحتوي الخلايا العديدة التي تكوّن جنين الطائر - المبين في الشكل 5-1- على الشكل -5-1 خلال أقل من شهر، تنمو صغار تراكيب مكونة من ذرات وجزيئات ، إلا أن المخلوقات العديدة الخلايا طائر أبي الحناء الضعيفة وتستطيع الطيران. استنتج ما التغيرات الأخرى التي تحدث في أثناء نمو طائر أبي الحناء؟ 14 تكون خلاياها المتخصصة منتظمة في مجموعات تعمل معا، تُسمى أنسجة، والأنسجة منتظمة في أعضاء تؤدي وظائف متخصصة، والأعضاء منتظمة في أجهزة تؤدي وظائف مختلفة، منها الهضم والتكاثر. وتعمل الأجهزة معًا على بقاء المخلوق الحي. وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

الجدول 1-1 خاصية الحياة خصائص المخلوقات الحية Characteristics of living organisms المثال مكوّن من خلية أو أكثر الوصف المخلوقات الحيّة كلها مكونة من خلية أو أكثر، والخلية هي الوحدة الأساسية للحياة. فبعض إظهار التنظيم (التعضي) النمو التكاثر الحاجة إلى الطاقة الاستجابة للمثيرات المحافظة على الاتزان الداخلي التكيف المخلوقات - ومنها البراميسيوم – وحيدة الخلية. تبدأ مستويات التنظيم في الأنظمة البيولوجية بالذرات والجزيئات والخلايا، ثم تزداد تعقيدًا بناءً على الوظائف الحيوية للمخلوق الحي. فتركيب فك الحرباء ولسانها الطويل مثلًا لهما علاقة بوظائفها التي هيأهما الله لأدائها. يؤدي النمو إلى زيادة كتلة المخلوق الحي، ويكتسب المخلوق قدرات مختلفة في أثناء عملية النمو. فأبو ذنيبة مثلًا ينمو ليصبح ضفدعا بالغا. تتكاثر المخلوقات الحيّة وتنتقل صفاتها من جيل إلى آخر، فطائر أبي الحناء عليه أن يتكاثر لكي يستمر في البقاء. الطاقة مطلوبة للعمليات الحيوية كلها؛ فبعض المخلوقات الحية تجمع غذاءها وتخزنــــه كما يفعل السنجاب، والبعض الآخر يصنع غذاءه بنفسه كما تفعل النباتات الخضراء. تسمّى ردود الفعل للمثيرات الداخلية والخارجية استجابة. فالفهد يستجيب للجوع ولحاجته إلى الغذاء بمطاردته الغزال والغزال يستجيب لخوفه ولرغبته في البقاء بالفرار منه بأسرع ما يستطيع. تحافظ المخلوقات الحية جميعها على اتزانها الداخلي؛ فالإنسان يتعرق ليلطف جسمه، ويحافظ على درجة حرارته من الارتفاع الزائد. للتكيف دوره في الحفاظ على بقاء النوع. فقد خلــــق الله لزهرة الأوركيدا الاستوائية جذورًا تكيفت مع بيئة تكاد تخلو من التربة. 15 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

تجربة 11 3 - النمو The Growth: تبدأ معظم المخلوقات بخلية واحدة، ثم يأخذ المخلوق الحي في النمو. والنمو growth زيادة في كتلة الفرد. وفي كثير من المخلوقات يحدث النمو بتكوّن خلايا وتراكيب جديدة. فخلية البكتيريا تنمو . وأنت أيضًا تنمو من طفل إلى شاب. والطائر الذي لا يستطيع الطيران خلال الأسابيع الأولى من عمره ينمو ويهيئ الله له تراكيب متخصصة تمكنه من الطيران، وهي إحدى التغيرات التي يمر بها خلال حياته، انظر الشكل 5-1. 4 - التكاثر Reproduction تنتج المخلوقات الحية عن عملية التكاثر reproduction. إلا أن التكاثر ليس خاصية أساسية للفرد؛ فكثير من الحيوانات الأليفة تُعالج لمنعها من إنجاب صغار، ومع ذلك تبقى حية رغم عدم قدرتها على التكاثر. وإذا أردنا لنوع حي أن يحافظ على بقائه، فعلى أفراده أن يتكاثر وا. والنوع species مجموعة من المخلوقات تتزاوج فيما بينها، وتنتج نسلاً قادرًا على التكاثر بإذن الله. فإن لم يتكاثر أفراد النوع فإنه ينقرض بموت آخر فرد منه . 5 - الحاجة إلى الطاقة Requires energy تحتاج المخلوقات الحية إلى الغذاء بوصفه مصدرًا للطاقة، وتستعمل معظم النباتات وبعض المخلوقات الحية الوحيدة الخلية طاقة الضوء لتصنع غذاءها، بينما تستخدم بعض المخلوقات الحية الأخرى الوحيدة الخلية طاقة المواد الكيميائية لصنع غذائها . أما المخلوقات التي لا تستطيع صنع غذائها بنفسها – ومنها الحيوانات والفطريات - فتحصل على الطاقة بالتغذي على مخلوقات أخرى. وتُستعمل بعض الطاقة في نمو المخلوق والمحافظة على اتزانه الداخلي. ملاحظة خصائص الحياة حي أم غير حي؟ في هذه التجربة ستلاحظ عدة أشياء لتحدد ما إذا كانت حية أم غير حية. خطوات العمل 1. املأ بطاقة السلامة في دليل التجارب العملية. 2 أنشئ جدولاً بأربعة أعمدة، عناوينها المخلوق، التوقع، خاصية الحياة، الدليل. 3. سيزودك معلمك بعدة أجسام للملاحظة. أدرج كل جسم في الجدول، ثم توقع ما إذا كان حيًّا أو غير حي .4 راقب كل جسم بدقة وناقش مع زميلك في المختبر خصائص الحياة التي تبدو عليه. 5. حدد ما إذا كان كل جسم من الأجسام المذكورة في الجدول حيًّا أو غير حي، موضحًا ذلك بالدليل. التحليل: 6 1. قارن بين توقعاتك وملاحظاتك. 2. وضّح. لماذا يصعب أحيانًا تصنيف بعض المخلوقات إلى حية وغير حية؟ وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 16

6 - الاستجابة للمثيرات Responds to stimuli: تستجيب المخلوقات مهن مرتبطة مع علم الأحياء الحية للمثيرات الداخلية والخارجية. وتتمثل المثيرات الخارجية في جميع معلمة الأحياء: الميل نحو علم الأحياء الأشياء التي تحيط بالفرد، من مخلوقات حية كالنباتات والحيوانات أو أحد الأسباب العديدة التي تدفع ببعض أشياء غير حية كالهواء والماء والتربة والصخور. أما المثيرات الداخلية الأشخاص لكي يصبح معلمًا للأحياء؛ فهذه للفرد فهي كل الأشياء الموجودة داخله. إن أي شيء يسبب ردّ فعل المعلمة - بالإضافة إلى دراستها مقررات في للمخلوق الحي يسمى مثيرًا stimulus. أما رد فعل المخلوق الحي فيسمى علم الأحياء - تدرس مقررات في المناهج وطرائق التدريس، وعلم النفس، ومقررات استجابة response. فإذا اشتم سمك القرش مثلا رائحة الدم في المحيط أخرى تطور مهاراتها التدريسية. فإنه يستجيب بسرعة، فيتحرك نحو الدم، ويهاجم أي مخلوق موجود هناك. وتستجيب النباتات لبيئتها بشكل أبطأ، فإذا وضعت نباتات قرب نافذة تصلها أشعة الشمس فإنها تتجه نحو الضوء القادم من النافذة. ويبين الشكل 6-1 كيف تستجيب نبتة آكل الحشرات (فينوس ) Venus fly trap للمثيرات. 7 - المحافظة على الاتزان الداخلي Maintains homeostasis : يسمى تنظيم الظروف الداخلية للفرد من أجل الحفاظ على حياته الاتزان الداخلي homeostasis ، وتشترك فيه جميع المخلوقات الحية. فإذا حدث شيء للمخلوق الحي يسبّب اضطرابًا لحالته الطبيعية فإن مجموعة من العمليات تبدأ داخله في إعادة اتزانه الداخلي، وإلا مات. الشكل 6-1 تنمو نبتة آكل الحشرات (فينوس) بشكل طبيعي في تربة فقيرة بالمواد الغذائية، لكن النبتة تمسك بالحشرات وتهضمها وتستخلص منها موادها الغذائية. وضح كيف يستجيب هذا النبات للمثيرات ليحصل على غذائه ؟ 17 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

8 - التكيف Adaptation: يبين الشكل -7-1- أوراق الأشجار في الغابة المطيرة وهي الأوراق ذات القمة الناقطة. وقد هيأ الخالق سبحانه وتعالى لها هذا الشكل لكي تتخلص من الماء الزائد؛ إذ ينزلق الماء بيسر وسرعة فوق سطوحها، فتبقى جافة نسبيًّا، فلا تنمو عليها الفطريات، وهو ما يمنحها فرصة أكبر للبقاء. وهكذا تعد الأوراق ذات القمة الناقطة تكيفا في بيئة الغابة المطيرة. وفي المقابل هيأ الله تعالى للنباتات الصحراوية تكيفًا مع بيئتها الحارة والجافة؛ فقد تحورت أوراقها إلى أشـــــواك، مما يقلل فقدها الماء. وكذلك امتدت جذورها إلى مساحة أكبر في التربة مثل أشجار النخيل، مما يمكنها من جمع أكبر كمية من الماء القليل في بيئتها. كما أن بعض النباتات الصحراوية تنعدم فيها الأوراق، وتقوم الساق بعملية البناء الضوئي لتقليل عملية النتح ، كما في نبات الرتم وبعض النباتات الصحراوية تفقد أوراقها في أثناء الجفاف والحرارة المرتفعة صيفًا لكي يقلل من فقدان الماء، كما في نبات الشبرم الشكل 17 لذا فإن التكيف adaptation هو أي صفات موروثة ناتجة عن تغير في تركيب جسم المخلوق الحي لملاءمة الوظيفة التي يؤديها، الشكل 7-1 يمثل شكل الورقة ذات وتحافظ على بقاء نوعه. القمة الناقطة تكيفا للبيئة المطيرة، أما أوراق نبات الشبرم فهي تكيف مع البيئة الصحراوية. التقويم 1-1 الخلاصة . تشترك المخلوقات الحية جميعها في خصائص الحياة. التفكير الناقد الرياضيات في علم الأحياء إذا قُسّم فهم الأفكار الرئيسة الفكرة الرئيسة صف أربع خصائص تحدد ما إذا كان طلاب صفك إلى مجموعتين، .1 • يدرس علماء الأحياء تاريخ الشيء حيًا أو غير حي. .5 ووكل إليهم مهمة ترتيب خصائص المخلوقات الحية وتراكيبها .2 وضح. لماذا تعـــد الخلية الحياة من الأكثر إلى الأقل ووظائفها، وتفاعلها مع البيئة وجوانب أخرى عديدة في حياتها. . تتكون المخلوقات الحية من خلية واحدة أو أكثر، وتظهر تنظيمًا، وتنمو وتتكاثر وتستجيب للمثيرات، وتستخدم الطاقة، وتحافظ على اتزانها الداخلي، وتتكيف مع بيئاتها. ي الوحدة الأساسية في أهمية، فسجل النتائج ومعدل المخلوقات الحية؟ 3. اكتب قائمة تبين فيها فوائد دراسة علم الأحياء. .4 ميز بين الاستجابة والتكيف. الإجابات، ومثلها بيانيا، واكتب تقريرا تلخص فيه ما توصلت إليه. 18 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446