شارح الدرس: التكاثر باعتباره عملية حيوية | نجوى شارح الدرس: التكاثر باعتباره عملية حيوية | نجوى

شارح الدرس: التكاثر باعتباره عملية حيوية الأحياء • الصف الثالث الثانوي

انضم إلى نجوى كلاسيز

شارك في حصص الأحياء المباشرة على نجوى كلاسيز وتعلم المزيد حول هذا الدرس من أحد مدرسينا الخبراء!

في هذا الشارح، سوف نتعلَّم كيف نلخِّص أهمية التكاثر للكائنات الحية، ومتى يحدث في دورة الحياة، ونَصِف إستراتيجيتين مختلفتين للتكاثر مع ذِكْر أمثلة ذات صلة.

كل كائن حي، سواء كان نوعًا من البكتيريا الدقيقة أو حوتًا أزرق ضخمًا، يؤدي العديد من العمليات الحيوية الرئيسية. هذه العمليات التي تشترِك فيها جميع الكائنات الحية هي التنفس والإخراج والتغذية والإحساس بالوسط المُحيط والتكاثر. وعلى الرغم من أن العمليات الأربع الأولى ضرورية للغاية لبقاء الكائنات الحية على قيد الحياة، فإن التكاثر لا يتم بواسطة جميع الأفراد. في الواقع، يمكن لأغلب الكائنات الحية البقاء على قيد الحياة حتى لو أزيلت أعضاؤها التناسلية!

التكاثر هو العملية التي من خلالها ينقل الكائن الحي مادته الوراثية إلى جيل آخر من خلال إنتاج نسل. والنسل هم صغار الكائن الحي أو أبناؤه.

تعريف: النسل

النسل هو صغار الكائنات الحية، ويُنتَج عن طريق كائن حي واحد، أو اثنين في حالة التكاثر الجنسي.

يضمن التكاثر استمرارية النوع على مستوى تجمُّعات الكائنات الحية. يمكن للأفراد البقاء على قيد الحياة دون إنتاج أي نسل، ولكن لا يمكن للأنواع البقاء على قيد الحياة على المدى الطويل إذا مات جميع أفرادها دون التكاثر. ومن ثَمَّ، من الممكن أن يؤدي عدم النجاح في إنتاج نسل على نطاق واسع إلى انقراض النوع.

يضم سجل الحفريات عددًا من الأنواع المنقرضة السابقة، مثل الديناصورات. هذه الحفريات، التي هي بقايا الكائنات الحية المحفوظة، والمدفونة عادةً تحت الأرض، تُعَد دليلًا على وجود أنواعٍ عاشت في الماضي ثم انقرضت. عند ملاحظة أن الكثير والكثير من أفراد النوع الواحد قد مات في فترة زمنية قصيرة، نستنتج أن هذه الأنواع ربما لم تنجح في عملية التكاثر، وهو ما أدى إلى انقراضها. وفي وقتنا الحالي، هناك العديد من الأنواع المُهدَّدة بالانقراض، ويرجع ذلك جزئيًّا إلى صعوبات التكاثر.

على سبيل المثال، عام 2020، كان يُعتقد أنه لم يتبقَّ في العالم سوى 80 فردًا من وحيد القرن السومطري. هذا النوع من الحيوانات يواجه خطر الانقراض بصورة كبيرة للغاية، ويرى أغلب العلماء أن سبب ذلك هو الصيد الجائر وتجزئة مواطن عيشه الطبيعي إلى مساحات صغيرة. وهذا يجعل فرص التقاء ذكر وحيد القرن مع أنثاه للتكاثر ضئيلة جدًّا وأقل ممَّا يكفي للتكاثر. ومما يزيد الأمر سوءًا أن الإناث التي تمضي وقتًا طويلًا دون التكاثر تُصاب بمشاكل في أعضائها التناسلية، وهو الأمر الذي يعوق قدرتها التناسلية. هذا يعني أن وحيد القرن السومطري، الموضَّح في الصورة الآتية، قد ينقرض في غضون سنوات. وحتى إذا ظلت الأفراد المتبقية منه على قيد الحياة، فمن غير المرجَّح أن تُنتِج عددًا كبيرًا من النسل، إن كان ذلك ممكنًا.

وحيد القرن الشومطري في المرعى
الشكل 1

يحدث التكاثر عادةً عندما يصل الكائن الحي إلى مرحلة النضج الجنسي بعد فترة من النمو، وهي المرحلة التي يهتم خلالها الكائن الحي ببقائه على قيد الحياة. أو بمعنى آخر، يُعطي الأولوية للعمليات الحيوية الأخرى، مثل الحصول على الغذاء لتوفير ما يكفي من الطاقة للنمو. تختلف فترة النمو هذه اختلافًا كبيرًا من نوع إلى آخر. على سبيل المثال، في حين يستغرق وحيد القرن السومطري من 6 إلى 10 سنوات حتى ينضج جنسيًّا، فإن هناك نوعًا يُسمَّى «سمك كيلي الفيروزي» يمكن أن يستغرق من 14 إلى 15 يومًا للوصول إلى مرحلة النضج الجنسي!

في مرحلة معيَّنة من الحياة، تصل جميع الكائنات الحية إلى مرحلة النضج الجنسي. وحينما تصل إلى هذه المرحلة، توجِّه طاقتها التي استخدمتها سابقًا في مرحلة النمو نحو هدف جديد، هو الحفاظ على بقاء نوعها على قيد الحياة. وذلك يكون عن طريق التكاثر.

مثال ١: تحديد العملية الحيوية الرئيسية الأقل أهميةً لبقاء الفرد على قيد الحياة.

ما الخاصية الأقل أهميةً لبقاء الفرد في الكائنات الحية على قيد الحياة؟

  1. التغذية
  2. الإحساس
  3. التكاثر
  4. التنفُّس
  5. الإخراج

الحل

هناك العديد من العمليات الحيوية الأساسية التي تقوم بها الكائنات الحية للبقاء على قيد الحياة.

لكي يبقى الفرد على قيد الحياة، يجب أن يكون لديه شعور بالوسط المحيط به، وبالتغيُّرات التي تطرأ على جسمه كي يتأقلم بصورة ملائمة. يجب أن يحصل الفرد أيضًا على التغذية اللازمة لبناء جسمه واكتساب الجزيئات التي يُمكن أن تخضع لعملية الأيض لإنتاج الطاقة في التنفس الخلوي. بجانب هذا، يجب أن تكون الكائنات الحية قادرة على الإخراج؛ وذلك حتى لا تتراكم الفضلات التي قد تكون سامَّة داخل أجسامها وتُسبِّب لها الضرر، وربما الموت.

التكاثر عمليةٌ أخرى تشترك فيها جميع أنواع الكائنات الحية، لكنها ليست ضمن العمليات الضرورية لبقاء الفرد على قيد الحياة؛ فعدم النجاح في التكاثر لا يُغيِّر عادةً متوسط العمر المتوقَّع للفرد. وفي الواقع، هناك بعض الأنواع، مثل الأخطبوط، التي يُمكن أن يُقلِّل التكاثر من متوسط أعمارها الافتراضية! إذا فشل جميع أفراد النوع أو تجمُّعات الكائنات الحية في التكاثر، فإن هذا النوع قد ينقرض. ومن ثَمَّ، تُعَد عملية التكاثر عملية حيوية على مستوى تجمُّعات الكائنات الحية.

إذن، بالنظر إلى الخيارات المُعطاة لنا في هذا السؤال، نجد أن التغذية والإحساس والتنفُّس والإخراج جميعها من العمليات الحيوية لبقاء الفرد من الكائنات الحية على قيد الحياة. وعلى الرغم من أن التكاثر إحدى العمليات الحيوية لبقاء النوع على قيد الحياة، فإنه يُعَد الأقل أهميةً لضمان بقاء الفرد على قيد الحياة؛ وذلك لكونه لا يُؤثِّر عادةً على متوسط عمره الافتراضي.

وبناءً على ذلك، فإن الخاصية الأقل أهميةً لبقاء الفرد في الكائنات الحية على قيد الحياة هي التكاثر.

تتباين طرق تكاثر الأنواع المختلفة بشكلٍ كبير. في هذا الشارح، سوف نُركِّز على كيفية اتباع الأنواع المختلفة إحدى إستراتيجيتين رئيسيتين للتكاثر. إستراتيجية التكاثر وصفٌ لكيفية تزاوج الكائن الحي ورعايته لأي نسل يُنتَج.

مصطلح رئيسي: إستراتيجية التكاثر

إستراتيجية تكاثر الكائن الحي هي الطريقة التي يتزاوج بها الكائن الحي أو يرعى نسلًا أو هما معًا.

تُشير قدرة التكاثر للكائن الحي إلى الحد الأقصى لعدد النسل الذي يمكن أن يُنتَج في الظروف المثالية. لكن، من النادر أن تتوافر الظروف المثالية لتكاثر الكائنات الحية؛ ومن ثَمَّ لا يصل إلا القليل منها لقدرات التكاثر.

مصطلح رئيسي: قدرات التكاثر

قدرات التكاثر للنوع هي أكبر عدد يمكن إنتاجه من النسل عن طريق التكاثر في الظروف المثالية.

الزمن الذي يستغرقه الكائن الحي لينضج جنسيًّا؛ أيْ إجمالي عمره الافتراضي، وعدد الأفراد في تجمُّعات الكائنات الحية، ومدى سهولة وصول بعضها إلى بعض، تُعَد جميعها عوامل تُؤثِّر على قدرة التكاثر لدى الفرد. العمر الافتراضي للكائن الحي هو الفترة الزمنية بين ميلاده وموته. بشكلٍ عام، يكون العمر الافتراضي للكائنات الحية التي تستغرق فترة زمنية أطول في مرحلة النمو حتى تصل إلى النضج الجنسي؛ أطول.

تعريف: العمر الافتراضي

العمر الافتراضي للكائن الحي هو الفترة الزمنية بين ميلاده وموته.

هذه العوامل، بجانب انتشار المخاطر، مثل الافتراس والضغوط البيئية الأخرى، قد تُؤثِّر على إستراتيجية التكاثر للكائن الحي. هيا نُلقِ نظرة على بعض الأمثلة ذات الصلة بالأنواع المُختلفة لنعرف السبب وراء تطوُّر هذه التكيُّفات المذهلة للتكاثر.

يوضِّح الشكل (2) التصنيفين الرئيسيين لإستراتيجيات التكاثر عند طرفَي المقياس. عند أحد طرفَي هذا المقياس توجد الأنواع ذات الأعمار الطولية. هذه الأنواع تُفضِّل استثمار قدر كبير من طاقتها في جودة نسلها، بدلًا من كميته. أما في الطرف الآخر، فتوجد الأنواع ذات الأعمار القصيرة التي تُفضِّل الاستثمار في إنتاج كميات كبيرة من نسلها على حساب جودته.

الشكل 2: يوضِّح الرسم مقياسًا للإستراتيجيتين النموذجيتين للتكاثر يتراوح بين «إستراتيجية الكم على حساب الجودة «و» إستراتيجية الجودة على حساب الكم».

يوضِّح الشكل 2 مقياسًا لإستراتيجيات التكاثر. عند أحد طرفَي المقياس نلاحظ أمثلة الكائنات الحية التي تفضِّل «الكم على حساب الجودة» مثل الضفادع. أما على الطرف الآخر من المقياس، فتوجد أمثلة الكائنات الحية التي تفضِّل «الجودة على حساب الكم»، مثل الشمبانزي، أو حتى البشر! يمكننا أن نلاحظ العدد النموذجي للنسل الذي سيُنتجه كل فرد في أحد الأنواع الأربعة الموضَّحة بعد كل عملية إخصاب ناجحة. ويُمكننا أيضًا أن نلاحظ متوسط العمر الافتراضي لكل فرد في هذه الأنواع الأربعة في البرية.

بوجهٍ عام، إذا نظرنا إلى الشكل (2)، نُلاحظ أنه كلما ازداد متوسط العمر الافتراضي للفرد، تناقص عدد النسل المُنتَج؛ ومن ثَمَّ، فإن هناك علاقة عكسية بين هذين العاملين.

جميع الكائنات الحية لها مقدار معيَّن من الطاقة يمكنها توفيره للنمو ورعاية نسلها. ومن ثَمَّ، تكون الكائنات الحية أمام خيارين يمكنها استغلال أحدهما خلال استخدام هذه الطاقة المحدودة. الخيار الأول هو استهلاك الطاقة في إنتاج نسل قليل العدد وعالي الجودة وكبير الحجم مثل الشمبانزي. والخيار الثاني هو استهلاك الطاقة في إنتاج نسل كثير العدد وضعيف الجودة وصغير الحجم لكل عملية إخصاب ناجحة؛ حيث يُستثمَر قدر أقل من الطاقة في كل مرة مثل الضفدع.

هيا نتناول هاتين الإستراتيجيتين بمزيد من التفصيل وندرس بعض الاستثناءات الأخرى لهذه القاعدة، بدايةً بمجموعة الأنواع ذات الأعمار القصيرة.

تتبع الكائنات الحية المائية إستراتيجيات متنوعة للغاية للتكاثر. يُعَد الماء بيئة قاسية يصعُب العيش فيها لعدة أسباب، هي: ندرة الموارد مثل الغذاء، وصعوبة الاختباء من الحيوانات المفترسة، والتيارات القوية القادرة على نقل الموارد والكائنات الحية لمسافات كبيرة تجعلها بعيدة بعضها عن بعض. ولذلك يكون العمر الافتراضي للعديد من الأنواع التي تعيش في البيئات المائية قصيرًا.

كل هذه الظروف تعني أن الكائنات الحية المائية القصيرة العمر تتشارك في أنها تُفضِّل إنتاج أعداد كبيرة جدًّا من النسل. وعادةً ما تكون قدرة التكاثر لكل فرد يتكاثر في هذه البيئات كبيرة جدًّا؛ فمن المحتمل أن يظل عدد قليل جدًّا من النسل على قيد الحياة في البيئات المائية. يُعرَف عدد الكائنات الحية التي تموت خلال فترة زمنية معيَّنة من أي نوع أو أي تجمُّعات أخرى محدَّدة بمعدَّل وفيات هذا النوع.

مصطلح رئيسي: معدَّل الوفيات

معدَّل الوفيات هو عدد الوفيات في تجمُّعات الكائنات الحية المحدَّدة خلال فترة زمنية محدَّدة.

قد يكون معدَّل الوفيات المرتفع في نسل الكائنات الحية المائية ناتجًا عن عدم تمكُّنها من الحصول على التغذية، أو العثور على مكان مناسب للنمو، أو حقيقة أن الحيوانات المفترسة غالبًا ما تبحث عن مناطق تكاثر هذه الكائنات وتقضي على الكثير من نسلها. ومن ثَمَّ، إذا لم يُنتِج الفرد سوى عدد قليل من النسل، فلن يبقى أيٌّ منه على قيد الحياة. لذلك، تُنتج هذه الكائنات الحية المائية عادةً كميات كبيرة من النسل الصغير الحجم، آملةً في حصول القليل منها على فرصة للنجاح في البقاء على قيد الحياة حتى مرحلة النضج الجنسي، مع استثمار قدر أقل من الطاقة في رعاية الجزء الأكبر الذي لن ينجح في ذلك.

على سبيل المثال، تستطيع أنثى قنفذ البحر أن تضع ما يصل إلى 500 مليون بيضة في حياتها! تتكاثر قنافذ البحر والعديد من الأنواع المائية الأخرى عن طريق عملية تُسمَّى التبويض الجماعي، يتم خلالها إطلاق عدد كبير من البويضات والحيوانات المنوية. يحدث التبويض الجماعي عندما يتزاوج العديد من الأفراد في وقت واحد. وقد يحد هذا من خطر قضاء أي حيوان مفترس على نسل الكائنات الحية. كما أنه يزيد من فرص نجاح الإخصاب. تقوم بعض قنافذ البحر بمزامنة هذا التبويض باستخدام إشارات من القمر؛ ومن ثَمَّ تتكاثر الآلاف من قنافذ البحر في الوقت نفسه! يُمكن لذكر قنفذ البحر الواحد أن يُطلِق مليار حيوان منوي أثناء التزاوج! توضِّح الصورة الآتية ذكر قنفذ البحر وهو يُطلق الحيوانات المنوية، المادة البيضاء السحابية الشكل.

مشهد نادر لقنفذ البحر يبيض ليلًا
الشكل 3

وبالمثل، تتبع بعض أنواع الكائنات الحية البرية؛ أي التي تعيش بشكل أساسي على الأرض، إستراتيجيات تكاثر مُشابِهة لإستراتيجيات الكائنات الحية المائية. على سبيل المثال، تُنتج الحشائش والقوارض والحشرات كميات كبيرة من النسل، وتستثمر القليل من الطاقة في رعاية كل فرد منها.

أما الطفيليات فهي كائنات حية تعيش على كائن حي مُضيف أو داخله، وتحصل على طعامها من هذا الكائن المضيف أو على حسابه. على سبيل المثال، يعتمد كلٌّ من البراغيث والقمل على دم المضيف مصدرًا أساسيًّا لغذائه. وبسبب نمط عيشها هذا، يرتفع معدَّل وفيات الطفيليات؛ ومن ثَمَّ، يُنتج أغلبها الكثير من النسل الذي يحتاج إلى التكيُّف سريعًا مع المضيف حتى يتمكَّن من النمو بالتزامن مع نمو المضيف.

هذه الأنواع لا تنمو سريعًا فحسب، بل لها أعمار قصيرة أيضًا بوجهٍ عام. وخير مثال على ذلك، ذباب مايو، الذي توضِّحه الصورة الآتية خلال احتشاده بأعداد كبيرة للتزاوج. تعيش الذبابة الواحدة عادةً لمدة يوم واحدٍ فقط، ولكنها تُنتج ما يصل إلى 1‎ ‎000 نسل في حياتها القصيرة.

ذباب المايو يحتشد ليلًا
الشكل 4

هذه الأنواع التي تنتج أعدادًا كبيرة من النسل لا تستثمر عادةً الكثير من الطاقة في تقديم الرعاية الأبوية اللازمة؛ لأنه يوجد الكثير منها ببساطة.

مثال ٢: وصف أهمية التكاثر

أيُّ العبارات الآتية تنطبق على التكاثر في الكائنات الحية؟

  1. الكائنات الحية لا يُمكنها البقاء دون الأعضاء التناسلية.
  2. فشل فرد واحد في التكاثر يؤدِّي إلى انقراض النوع بالكامل.
  3. التكاثر ضروري لاستمرارية النوع وبقائه.
  4. تُنتِج الكائنات الحية البرية عادةً نسلًا أكثر من الكائنات الحية المائية.

الحل

التكاثر هو العملية التي يستخدمها الكائن الحي ليُنتج نسلًا. التكاثر عملية حيوية تشترك فيها جميع أنواع الكائنات الحية، ولكنه قد يتم بصور مختلفة للغاية؛ وذلك بناءً على الأنواع والضغط البيئي الذي تتعرَّض له.

وعلى الرغم من كونه عملية مشتركة بين جميع الكائنات الحية، فإن كل فرد من الكائنات الحية لا يحتاج إلى التكاثر ليبقى على قيد الحياة. وفي الواقع، سواء تكاثر الفرد أو لا، فسيكون تأثير ذلك بسيطًا جدًّا أو معدومًا على العمر الافتراضي للفرد.

إذا لم ينجح أحد الأفراد في التكاثر، أو اختار عدم القيام به، فعلى الأرجح لن يؤثِّر ذلك على النوع ككلٍّ؛ حيث يمكن لأغلب الأفراد الأخرى إنتاج نسل بنجاح لاستمرار النوع.

لكن إذا لم ينجح أغلب أو جميع أفراد نوع ما في التكاثر، فقد ينقرض هذا النوع. لذلك، على الرغم من أن التكاثر ليس ضروريًّا لبقاء الفرد على قيد الحياة، فإنه ضروري لاستمرارية النوع وبقائه.

هيا نراجع خيارات الإجابة لمعرفة أيُّ العبارات صحيحة.

كما ذكرنا من قبل، لا يحتاج الكائن الحي إلى التكاثر ليبقى على قيد الحياة. هذا يعني أنه يمكن للأفراد عادةً البقاء على قيد الحياة بدون أعضائها التناسلية؛ فوظيفتها الرئيسية هي المساعدة في عملية التكاثر؛ ومن ثَمَّ، فإن العبارة التي تقول عكس ذلك خطأ.

نعلم أيضًا أن عدم نجاح الفرد في تجمُّعات الكائنات الحية في التكاثر لن يتسبَّب في انقراض نوع هذا الفرد؛ وذلك لأنه سيكون هناك العديد من الكائنات الحية الأخرى التي تنتج نسلًا لاستمرارية هذا النوع. ومن ثَمَّ، فإن العبارة التي تقول خلاف ذلك خطأ.

لكن إذا لم ينجح العديد من الكائنات الحية لنوعٍ ما أو جميعها في التكاثر، فإن هذا النوع قد ينقرض. ومن ثَمَّ، فإن العبارة التي تنص على أن التكاثر ضروري لاستمرارية النوع هي العبارة الصحيحة.

على الرغم من أن هناك العديد من الأنواع التي تُعتبر استثناءً من هذه القاعدة، فعلى الأغلب، تُنتج الكائنات الحية المائية التي تعيش في الماء بوجهٍ عام نسلًا أكثر من الكائنات الحية البرية التي تعيش بشكلٍ أساسي على الأرض. وذلك بسبب الطبيعة القاسية لمعظم البيئات المائية، التي تتمثَّل في ندرة الموارد ووجود الكثير من الحيوانات المفترسة والمساحات الكبيرة للغاية. وبما أن كل فرد سيُواجِه صعوبة في البقاء على قيد الحياة، فإن العديد من الأنواع المائية يحسم هذه المشكلة عن طريق إنتاج أعداد كبيرة من النسل، والأمل في بقاء عدد قليل منها على قيد الحياة على الرغم من الصعوبات المحتملة. إذن العبارة التي تنص على أن الكائنات الحية البرية تُنتج بوجهٍ عام نسلًا أكثر من الكائنات الحية المائية هي عبارة خطأ أيضًا؛ وذلك لأنه على الرغم من اتباع بعض أنواع الكائنات الحية البرية لإستراتيجية التكاثر هذه، فإن هذه الإستراتيجية أكثر شيوعًا في البيئات المائية.

ومن ثَمَّ، فإن العبارة الصحيحة هي «التكاثر ضروري لاستمرارية النوع وبقائه».

هيا نُلقِ نظرة على بعض الأمثلة على الكائنات الحية التي تتبع أسلوبًا معاكسًا في إستراتيجية التكاثر، وذلك من خلال إنتاج عدد قليل من النسل عالي الجودة.

هذه الكائنات الحية، مثل الأفيال والرئيسيات، تكون لها أعمار افتراضية أطول، وتستغرق أيضًا وقتًا أطول لتصل إلى مرحلة النضج الجنسي. وبخلاف الأنواع ذات الأعمار القصيرة التي تُنتج كميات كبيرة من النسل، تميل الأنواع ذات الأعمار الطويلة إلى استثمار الكثير من الوقت والطاقة في رعاية النسل وهو يكبر.

تزيد الرعاية الأبوية من فرص بقاء النسل على قيد الحياة حتى مرحلة النضج الجنسي، وعند هذه المرحلة، يمكن للنسل نفسه أن يتكاثر. يحاول الأبوان أو أحدهما، في الأنواع التي لا يُنتج كل فرد فيها سوى عدد قليل من النسل، أن يضمنا بقاء فرد واحد على الأقل على قيد الحياة حتى يصل إلى مرحلة النضج الجنسي؛ ولذلك، فإن معدَّل وفيات النسل في هذه الأنواع أقل مقارنةً بالأنواع التي تُنتج عددًا كبيرًا من النسل.

توضِّح الصورة الآتية مثالًا لأنثى فيل أفريقي ترعى صغيرها. إنها تعمل جاهدة لتوفير الحليب لوليدها وحمايته من الحيوانات المفترسة. كما تُعلِّمه كيف يحمي نفسه ويجد الطعام والماء حتى يصل إلى مرحلة النضج الجنسي بين سن 10–11 سنة. بجانب هذا، قد يبقى العديد من إناث الأفيال مع أمه طوال حياته، ليشكِّل معًا قطيعًا قويًّا من أمهات الأفيال.

فيل أفريقي
الشكل 5

لكن هذا ليس الحال مع جميع الأنواع ذات الأعمار الطويلة.

على سبيل المثال، تُعَد السلاحف أحد أنواع الكائنات الحية البرية الأطول عمرًا على الأرض. وحسب نوع السلحفاة، يمكن لأنثى السلحفاة الواحدة أن تضع من 2 إلى 30 بيضة عدة مرات في سنة واحدة. وعلى مدار حياة السلاحف، يمكن لبعضها أن يُنتج العديد من النسل.

من بين 15 فردًا متبقيًا من النوع الفرعي للسلاحف العملاقة الإسبانية هناك ثلاث سلاحف من الذكور، أحدها يُدعى دييغو، وكان عمره 100 سنة تقريبًا. ساعد دييغو، الموجود في الصورة الآتية، على استمرارية هذا النوع ومنع انقراضه من خلال إنتاج أكثر من 800 من النسل! وعلى الرغم من أن السلاحف تبقى على قيد الحياة لفترة طويلة جدًّا وتستغرق فترات طويلة، قد تبلغ 25 سنة تقريبًا حتى تصل إلى مرحلة النضج الجنسي، فإنها لا تقدِّم أي رعاية أبوية لنسلها، الذي قد يكون بأعداد كبيرة، وله معدَّل وفيات منخفض نسبيًّا.

سلحفاة إسبانية
الشكل 6

مثال ٣: تحديد خواص إستراتيجيات التكاثر المختلفة

أيُّ عبارة من هذه العبارات عن التكاثر غير صحيحة؟

  1. الحيوانات الطويلة الأعمار عادةً ما تتكاثر أكثر من مرة خلال حياتها.
  2. الكائنات الحية القصيرة الأعمار عادةً ما تُنتِج أعدادًا كبيرة من النسل.
  3. تُقلِّل الرعاية الأبوية من معدَّل وفيات النسل في الثدييات.
  4. الكائنات الحية الطويلة الأعمار أكبر في الحجم عادةً من الكائنات القصيرة الأعمار.
  5. الحشرات عادةً ما تؤخِّر تكاثرها، وتستثمر الكثير من الطاقة في إنتاج كل نسل على حدة.

الحل

تُشير إستراتيجية التكاثر للكائن الحي إلى الطريقة التي يتزاوج بها ويستهلك طاقته في رعاية نسله وهو يكبر. يطلب منا السؤال تحديد أيٌّ من الخواص الواردة لا يتوافق مع الأنماط التي نُلاحظها في إستراتيجيات التكاثر المختلفة.

هناك تصنيفان رئيسيان لإستراتيجيات التكاثر يمثَّلان باستخدام مقياس. عند أحد طرفَي هذا المقياس، تكون الأنواع التي تُعطي الأولوية لإنتاج عددٍ كبيرٍ من النسل وترضى بأن يكون أفراد نسلها أصغر حجمًا. وفي الطرف الآخر تكون الأنواع التي تميل إلى إنتاج عدد أقل من النسل أكبر حجمًا. بالطبع توجد أفراد وأنواع تُعَد استثناءات لهذه القواعد، لكن بشكلٍ عام، يوضِّح كل طرف من طرفَي المقياس خواص مختلفة.

تميل الكائنات الحية التي تُنتج عددًا كبيرًا من النسل الصغير الحجم إلى العيش في بيئات قاسية، مثل الأنهار والبحار والمحيطات؛ فعلى الأرجح لا يتمكَّن سوى القليل من هذا النسل من البقاء على قيد الحياة، ومن ثَمَّ، يكون لها معدَّلات وفيات مرتفعة.

تُعَد الحشرات مثالًا آخر على الأنواع ذات معدَّلات الوفيات المرتفعة التي تُنتج الكثير من النسل الصغير الحجم، وتستثمر القليل من الطاقة في رعاية كل فرد من هذا النسل. إنها تستثمر طاقة أقل لرعاية كل فردٍ من نسلها؛ لأنه على الأرجح لن يتبقَّى من هذا النسل إلا القليل على قيد الحياة. كذلك، من النادر أن يمنح الأبوان أي رعاية لنسلهما بعد الإخصاب؛ وذلك نظرًا لوجود عدد كبير جدًّا من النسل الذي يحتاج إلى الرعاية والاهتمام. ولعل أفضل شيء بالنسبة إلى الأبوين في هذا النوع من الكائنات الحية حماية أنفسهما حتى يتمكَّنا من التكاثر مرةً أخرى مستقبلًا، بدلًا من استهلاك طاقتهما في رعاية صغارهما التي تقع فريسة أمام الضغوط البيئية.

عادةً ما يكون للكائنات الحية التي تتبع إستراتيجية التكاثر هذه عمر أقصر، وتصل إلى النضج الجنسي أسرع. وهذا يكون عادةً بسبب الصعوبات التي تواجهها في بيئة عيشها، مثل كثرة وجود الحيوانات المفترسة. وصول هذا النوع من الكائنات الحية إلى النضج الجنسي بشكل أسرع يعني أنه قضى فترة نمو قصيرة كان خلالها ضعيفًا، وأنه قادر أيضًا على التكاثر بالطريقة نفسها التي تكاثر بها آباؤه وبسرعة أكبر. وبمجرد الوصول إلى مرحلة النضج الجنسي، يكون الحجم الكلي لهذه الكائنات الحية أصغر.

أما بالنسبة إلى الكائنات الحية التي يمكن تصنيفها لتكون عند الطرف الآخر من المقياس؛ على سبيل المثال، الثدييات التي ينتمي إليها البشر، فهي أكبر حجمًا وأطول عمرًا وتُنتِج نسلًا أكبر حجمًا. وبما أن كل فرد في النسل يكون كبير الحجم، فلا يمكن للأبوين أن يُنتجا عدد النسل نفسه في كل عملية إخصاب ناجحة. وبدلًا من ذلك، يميل الأبوان إلى استهلاك قدرًا أكبر من الطاقة في تربية كل فردٍ على حدة بتقديم الرعاية الأبوية. وهذا يؤدي إلى انخفاض معدَّل الوفيات لهذه الأنواع، ومن ثَمَّ، يكون بإمكان فرد واحد على الأقل من النسل القليل الناتج الوصول إلى مرحلة النضج الجنسي. هذه الأنواع قد تتكاثر أكثر من مرة في حياتها، ولكن النسل الناتج يظل أقل بكثير من نسل الكائنات الحية التي تتبع إستراتيجية تكاثر مختلفة.

بمعرفة هذه المعلومات، يمكننا استنتاج أن الكائنات الحية ذات الأعمار الطويلة، مثل الثدييات، يمكن أن تتكاثر أكثر من مرة وتنتج عددًا قليلًا من النسل الكبير الحجم الذي تمنحه رعاية أبوية. عرفنا أيضًا أن الكائنات الحية ذات الأعمار القصيرة، مثل الحشرات، تُنتج عددًا كبيرًا من النسل الصغير الحجم، وتستثمر طاقة أقل على كل فرد فيه.

إذن العبارة غير الصحيحة هنا هي «الحشرات عادةً ما تؤخِّر تكاثرها، وتستثمر الكثير من الطاقة في إنتاج كل نسل على حدة».

والآن، هيا نلخِّص الخواص النموذجية لهذه الكائنات الحية ذات الأعمار الطويلة وذات الأعمار القصيرة في الجدول (1) الآتي.

جدول 1: يوضِّح هذا الجدول أن الكائنات الحية ذات الأعمار الطويلة، مثل الأفيال، تستغرق عادةً وقتًا أطول للوصول إلى مرحلة النضج الجنسي مقارنةً بالكائنات الحية ذات الأعمار القصيرة، مثل الأسماك.

الكائنات الحية ذات الأعمار الطويلةالكائنات الحية ذات الأعمار القصيرة
أمثلةالأفيال والرئيسيات
(مثل البشر) وبعض الطيور
(مثل الببغاوات) والحيتان
الضفادع والعديد من الأسماك (مثل سمك الكيلي)
والنباتات (مثل الحشائش) والحشرات
(مثل ذباب مايو)
الزمن المستغرَق حتى مرحلة
النضج الجنسي (فترة النمو)
طويل عادةًقصير عادةً
العدد النموذجي
للنسل
(الكم)
عدد قليلعدد كثير
الحجم النموذجي
للنسل
(الجودة)
كبير،
ويستثمر الأبوان الكثير من الطاقة
لرعاية كل فرد في النسل
صغير، ويستثمر الأبوان طاقة قليلة لرعاية كل
فرد في النسل
الرعاية الأبوية
الممنوحة
للنسل
عادةً ما يكون استثمار الطاقة
في الرعاية الأبوية بعد الولادة كبيرًا
عادةً ما يكون استثمار الطاقة
في الرعاية الأبوية بعد الولادة قليلًا أو منعدمًا

تميل الكائنات الحية ذات الأعمار الافتراضية الطويلة إلى إنتاج عدد أقل من النسل مقارنةً بالكائنات الحية ذات الأعمار الافتراضية القصيرة، لكن الأبوين يستثمران قدرًا أكبر من الطاقة لرعاية كل فرد من النسل؛ لذلك فهي عادةً ما تكون أكبر حجمًا وتحتاج إلى مزيد من الرعاية الأبوية بعد الولادة.

مثال ٤: تحديد الأنواع ذات أعلى معدَّل وفيات في نسْلها

أيُّ أنواع الحيوانات الآتية من (أ) إلى (هـ) يُنتِج نسلًا ذا معدَّل وَفَيَات مرتفع؟

الحل

معدَّل الوفيات هو عدد الوفيات في منطقة معيَّنة خلال فترة زمنية محدَّدة أو نتيجة سبب معيَّن. ويمكن استخدام هذا المصطلح للإشارة إلى احتمال عدم بقاء الفرد على قيد الحياة حتى النضج ثم التكاثر.

عادةً ما يكون للأنواع التي تُنتج نسلًا له معدَّلات وفيات مرتفعة عمر قصير، ويكون هناك الكثير من النسل الصغير الحجم والقليل الجودة. إذا كان من غير المُرجَّح أن يبقى جزء كبير من النسل على قيد الحياة حتى مرحلة النضج الجنسي، فسيكون من المفيد بالنسبة إلى هذا النوع أن تقل فترة نموه حتى وصوله إلى مرحلة النضج. سيكون من المفيد أيضًا بالنسبة إليه إنتاج الكثير من النسل الذي يُستثمَر قدرٌ بسيطٌ من الطاقة في رعايته أملًا في بقاء القليل منه على قيد الحياة، بدلًا من إهدار الكثير من الطاقة على أغلب النسل الذي لن يتمكَّن من البقاء على قيد الحياة.

تتبع الأنواع المائية، التي تعيش بشكلٍ أساسي وتضع بيضها في الماء مثل الضفادع المشار إليها في خيار الإجابة (د)، إستراتيجية تكاثر مثل هذه. ويُعَد الماء بيئة مليئة بالحيوانات المفترسة، ويمكن فيها جرف البيض أو سحقه بسهولة. ولذلك تضع الضفادع الكثير من البيض، ويتطوَّر بعضٌ من هذا البيض إلى عدد من أبي ذنيبة السريع الحركة، الذي يتطوَّر عدد أقل منه في النهاية إلى ضفادع بالغة قادرة على الخروج من الماء للهروب من بعض مصادر الخطر.

الأنواع البرية، تلك التي تعيش بشكل أساسي على اليابسة، مثل الحصان (أ) والخروف (هـ)، الموضحين في الصورة، عادةً ما تتبع إستراتيجية تكاثر تهدف إلى استثمار قدر كبير من الطاقة في إنتاج ورعاية عدد قليل فقط من النسل يكون أكبر حجمًا وأعلى جودة. هذا النسل قد يستغرق مدة أطول في النمو حتى يصل إلى مرحلة النضج الجنسي بعد ذلك؛ ويكون ذلك بفضل الرعاية الأبوية التي يمنحها له الأبوان ليساعداه في البقاء على قيد الحياة خلال سنواته الأولى، وهو ما يُبقي معدَّلات الوفيات منخفضة.

يوجد بالطبع بعض الاستثناءات من هذه القواعد. على سبيل المثال، البط الموضَّح في خيار الإجابة (ب)، هو أحد الكائنات الحية المائية، شأنه شأن الحيتان في خيار الإجابة (ج). يُنتج كلٌّ من البط والحيتان عددًا قليلًا من النسل، ويميل الأبوان في هذين النوعين إلى استثمار قدر كبير إلى حدٍّ ما من الطاقة في إنتاج نسلهما الكبير الحجم ورعايته بعد الوضع. وهذا يُساعد على بقاء معدَّل وفيات النسل المُنتَج منخفضًا.

ومن ثَمَّ، فإن النوع الذي يُنتج نسلًا ذا معدَّل وَفَيَات مرتفع هو الضفدع؛ أي خيار الإجابة (د).

هيا نُلخِّص بعض النقاط الرئيسية التي تناولناها في هذا الشارح.

النقاط الرئيسية

  • التكاثر عملية حيوية رئيسية تقوم بها جميع الكائنات الحية لضمان استمرارية النوع وبقائه على مستوى تجمعات الكائنات الحية.
  • قد يُؤدي عدم التكاثر إلى الانقراض، وهو ما يمكن ملاحظته في سجل الحفريات.
  • يحدث التكاثر عادةً بعد فترة النمو، لكن فترة النمو هذه قد تختلف من نوع إلى آخر.
  • توضِّح إستراتيجية التكاثر كيفية تزاوج الكائنات الحية ورعايتها لصغارها. هناك إستراتيجيتان أساسيتان للتكاثر تمثِّلان مقياسًا يتراوح بين «الجودة على حساب الكم» و«الكم على حساب الجودة».
  • تعيش الأنواع التي تُفضِّل الجودة على حساب الكم عمرًا طويلًا، وتُنتج عددًا صغيرًا من النسل الكبير الحجم والعالي الجودة، وتمنح نسلها الرعاية الأبوية اللازمة.
  • أما الأنواع التي تُفضِّل الكم على حساب الجودة فهي تعيش عمرًا قصيرًا، وتنتج عددًا كبيرًا من النسل الصغير الحجم والضعيف الجودة، ولا تمنح نسلها الرعاية الأبوية اللازمة.

انضم إلى نجوى كلاسيز

شارك في الحصص المباشرة على نجوى كلاسيز وحقق التميز الدراسي بإرشاد وتوجيه من مدرس خبير!

  • حصص تفاعلية
  • دردشة ورسائل
  • أسئلة امتحانات واقعية

تستخدم «نجوى» ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. اعرف المزيد عن سياسة الخصوصية