خصائص الكائنات الحية

ما أهمية الملاحظة في العلم الطبيعي؟

يتبع العلماء منهجية علمية منظمة ودقيقة لحل المشكلات.

ويشكل جمع المعلومات عن طريق الملاحظة التفصيلية

العنصر الرئيس لهذه المنهجية ، كما يستعمل العلماء أدوات

وتقنيات علمية لزيادة قدرتهم على جمع الملاحظات.

1. املأ بطاقة السلامة في دليل التجارب العملية.

2. التقط حبة من حبوب الفول السوداني الموضوعة في

الوعاء، ولاحظها بعناية، مستخد ً ما حواسك المختلفة

وما لديك من أدوات قياس، وسجل ملاحظاتك.

3. لا تضع علامات على حبة الفول السوداني ولا تحدث

تغيي ً را فيها، ثم أعدها بعد ذلك إلى الوعاء الذي كانت

فيه.

4. حرك محتويات الوعاء ليختلط بعضها ببعض، وحاول

العثور على الحبة التي التقطتها أول مرة بنا ً ء على

الملاحظات المسجلة.

:

1. اعمل قائمة بالملاحظات الأكثر أهمية في تعرف حبة

الفول السوداني ، وأخر ￯ بالملاحظات الأقل أهمية  .

2. ص ّ نف ملاحظاتك في مجموعتين أو أكثر.

3. برِّر أهمية تسجيل ملاحظات تفصيلية في هذه التجربة.

استنتج، لماذا تعد الملاحظات مهمة في علم الأحياء؟

الخطوة 1: ضع ثلاث أوراق من دفتر الملاحظات

بعضها فوق بعض متباعدة إحداها عن الأخر ￯ بمقدار

2.5 سم، كما في الشكل التالي:

الخطوة 2: اث ِ ن الأطراف لتك ّ ون خمسة ألسنة

متساوية المساحة، كما في الشكل التالي:

الخطوة 3: ثبت أوراق المطوية م ً عا بالدبابيس،

واكتب على كل لسان عنوا ً نا من العناوين التالية: بعض

أدوار علماء الأحياء، دراسة تنوع الحياة، البحث في

الأمراض، تطوير التقنيات، تحسين الزراعة، الحفاظ

على البيئة.

استخدم هذه المطوية في القسم 1- 1،

ولخص هذه الأمثلة التي توضح الأدوار المختلفة

لعلماء الأحياء.

علماء الأحياء: اعمل المطوية

التالية لمساعدتك على جمع المزيد

من الأمثلة على الأعمال التي يقوم

بها علماء الأحياء.

البيئة: هي كل ما يحيط بالمخلوق

الحي من مخلوقات حية، وأشياء غير

حية ويتفاعل معها.

[1]¢           

علم الأحياء

المخلوق الحي

التنظيم

النمو

التكاثر

النوع

المثير

الاستجابة

الاتزان الداخلي

التك ّ يف

  

أصل الكلمة Biology

Bio من الكلمة اليونانية Bios

وتعني الحياة.

Logy من الكلمة اليونانية

Logos وتعني دراسة.

Ž

 [1] تشترك جميع المخلوقات الحية في خصائص الحياة.



ف ّ كر في مخلوقات حية ، أو أشياء غير حية. ف ّ كر في البكتيريا التي تعيش في أمعائك،

وفي سمك القرش الأبيض في المحيط، وفي حقل القمح، وفي الديناصور الذي

انقرض. إنها جمي ً عا مخلوقات حية يختلف بعضها عن بعض في التركيب وفي

الوظيفة، ولكن بينها كثي ً را من الصفات المشتركة التي أودعها الله سبحانه وتعالى

فيها. تر ￯، ما الصفات المشتركة بينها؟ ومن الذي اكتشفها؟

The Science of Life ­‑

عندما ندرس المخلوقات الحية، أو نطرح أسئلة عن كيفية تفاعلها مع بيئتها فإننا

نتعلم شي ً ئا في علم الأحياء biology . فكل تساؤل عن الحياة التي أوجدها الله

عز وج ّ ل على الأرض هو دافع لنا لدراسة علم الأحياء.

ُ يعنى علم الأحياء بدراسة أصل الحياة، وتاريخها، وكل ما كان ح ﹰﹼ يا يو ً ما ما، وتركيب

المخلوقات الحية، وكيف تقوم بوظائفها، وكيف يتفاعل بعضها مع بعض.

‑ ‑  

‑

تخيل أنك أول من يكتشف الخلايا ويشاهدها تحت المجهر، أو يجد أول أحفورة

ديناصور ُ تبين أن لهذا المخلوق ري ً شا، أو أول من يدرس الطرائق التي تحصل بها

سمكة المنجِّم على طعامها الشكل 1- 1. تر ￯ كيف يكون شعورك عندها؟ وما

الذي ستفكر فيه؟ وما الأسئلة التي كنت ستطرحها على نفسك؟ إن علماء الأحياء

يستكشفون ويبحثون عن إجابات من خلال إجراء بحوث مخبرية وميدانية. وفي

هذا الكتاب، سوف تستكشف ما يقوم به علماء الأحياء، كما ستتعرف بعض المهن

المرتبطة مع علم الأحياء.

1-1

‡ˆ ‚

‰ Š‹ Œ

Introduction to Biology

الشكل 1- 1

تعيش سمكة المنجِّم الرخامية متخفية في

قعر المحيط، وتنطلق فجأة إلى الأعلى من

تحت الرمال لتصطاد فريستها.

لاحظ: كيف تختبئ هذه السمكة لتصطاد

فرائسها؟

10

 درس العالم المسلم ابن سينا ( 371 - 428 ه)

النباتات، ووصفها وص ً فا دقي ً قا، مقار ً نا كل نبتة بما يشبهها، وأورد تراكيبها

الأساسية من جذور وساق وأوراق وأزهار وثمار. أما في علم الحيوان

فقد وصف أنوا ً عا مختلفة من الطيور وباقي الحيوانات، وهذه الدراسات

وغيرها ساهمت في فهم أعمق للنباتات والحيوانات، وساعدت علماء

الأحياء على معرفة خصائص المخلوقات الحية وصفاتها.

 درس العالم المسلم ابن البيطار ( 575 - 646 ه)

النباتات وجمع عينات بعضها، وسماها، ووصفها وص ً فا ظاهر ﹰﹼ يا دقي ً قا

وعلم ﹰﹼ يا في كتابه (المغني في الأدوية المفردة) في العقاقير. ويعد أبو بكر

الرازي ( 844 - 926 م) أول من كتب وص ً فا للجدري والحصبة، واكتشف

الميكروبات المح ِ دثة للمرض.

ما الذي يس ّ بب المرض؟ وكيف يقاوم الجسم المرض؟ وكيف ينتشر

المرض؟ مثل هذه الأسئلة هو ما يوجِّه بحوث علماء الأحياء وجه َ تها

الصحيحة. لقد ط ّ ور علماء الأحياء لقاحات للجدري والدفتيريا ولأمراض

أخر ￯، وهم يعملون الآن على تطوير لقاحات ضد مرض الإيدز،

والسكري، وأنفلونزا الطيور، وأنفلونزا الخنازير، كما يوجه علماء الأحياء

أبحاثهم تجاه معالجة الإدمان على المخدرات، وإصابات الحبل الشوكي

التي تس ّ بب الشلل، وعلى إيجاد أدوية تخ ّ فض مستو ￯ الكولسترول، وتحد

من البدانة، وتق ّ لل من خطر الإصابة بالجلطات، وتقي من مرض الزهايمر.

 لا تعني كلمة التقنية أجهزة الحاسوب العالية السرعة

فقط، بل ُ تعرف بأنها تطبيق المعرفة العلمية لتلبية احتياجات الإنسان،

وزيادة إمكاناته. ويبين الشكل 2- 1 كيف تستطيع تقنية اليد الاصطناعية

تعويض شخص فقد ذراعه. كذلك ط ّ ور 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 سب ً با في إنقاذ ما لا يحصى من المرضى والمصابين.

 يعمل علماء الأحياء على دراسة الهندسة الوراثية

للنباتات وما تتيحه من إمكانية جعل النباتات تنمو في ُ ت َ رب 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 يمكِّن علماء الزراعة أن

يزيدوا إنتاج الغذاء، وينتجوا محاصيل في أرا ٍ ض لم تكن لتنمو فيها أص ً لا.

‑

َ ضمِّن مطويتك معلومات من هذا القسم.

الشكل 2- 1 تمثل اليد الاصطناعية تقنية جديدة

للتعويض عن اليد الطبيعية المفقودة.

الشكل 3- 1 يبحث هذا العالم كيف تستجيب النباتات

للضوء.

11

 يط ّ ور 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 محازة

الصيد ومحمية الوعول بالمملكة لتوفير مكان آمن لمعيشتها وتكاثرها.

The Characteristics of Life ­‑ ‑         

هل حاولت يوما تعريف كلمة حي؟ عندما تر ￯ الغراب يصطاد البلبل،

تستنتج أن ك ﹰﹼ لا من الغراب والبلبل مخلوق ح ّ ي. لكن هل النار مخلوق حي؟

إنها تتحرك وتكبر أحيا ً نا، ولها طاقة، وتبدو كما لو أنها تتكاثر. فيم تختلف النار

عن الغراب والبلبل؟

تم ّ كن علماء الأحياء أن يستنتجوا أن المخلوق الحي له الخصائص التالية الموضحة

في الجدول 1- 1:

Made of one or more cells 1 إذا كنت

قد أصبت يو ً ما بالتهاب الحلق، فغال ً با ما يكون السبب بكتيريا ُ عقدية من النوع

المبين في الشكل 4- 1. البكتيريا مخلوق حي وحيد الخلية، لكن الإنسان

والنباتات مخلوقات حية عديدة الخلايا؛ فجسمها مك ّ ون من عدد كبير من

الخلايا، ولكنها جمي ً عا تتوافر لديها كل خصائص الحياة.

ُ تعد الخلايا وحدات التركيب والوظيفة في المخلوقات الحية؛ فكل خلية في

القلب مث ً لا لها تركيب خاص يم ّ كنها من أداء وظيفة معينة في القلب، كما أن

الخلية في جذر الشجرة لها تركيب يم ّ كنها من تثبيت الشجرة في الأرض،

وامتصاص الماء والأملاح المعدنية.

Displays organization2 إن الأشخاص

الذين تراهم في مدرستك كل يوم موزعون ومنظمون بنا ً ء 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 حسب المرحلة الدراسية أو القسم الذي

يدرسون فيه. والمخلوقات الحية أي ً ضا تظهر تنظي ً ما، أ ْ ي أنها تترتب بشكل

منظم. فالبراميسيوم الموضح في الجدول 1- 1 مكون من خلية واحدة تضم

مجموعة من تراكيب تنجز الوظائف الحيوية له. وكل واحد من هذه التراكيب

مك ّ ون من ذرات وجزيئات. وكذلك تحتوي الخلايا العديدة التي تك ّ ون

جنين الطائر- المبين في الشكل 5- 1- تراكي َ ب مكونة من ذرات وجزيئات،

إلا أن المخلوقات العديدة الخلايا تكون خلاياها المتخصصة منتظمة في

مجموعات تعمل م ً عا، و ُ تسمى أنسجة، والأنسجة منتظمة في أعضاء تؤدي

وظائف متخصصة، والأعضاء منتظمة في أجهزة تؤدي وظائف مختلفة، منها

الهضم والتكاثر. وتعمل الأجهزة م ً عا على بقاء المخلوق الحي.

الشكل 4- 1 البكتيريا ال ُ عقدية مخلوق وحيد الخلية،

ويمكن أن تصيب الحنجرة والجيوب

الأنفية أو الأذن الوسطى بالتهابات.

الشكل 5- 1خلال أقل من شهر، تنمو صغار طائر

أبي الحناء الضعيفة وتستطيع الطيران.

استنتج. ما الطرائق الأخر ￯ التي

يتكيف بها طائر أبو الحناء؟

12

خاصية الحياة المثال الوصف

المخلوقات الح ّ ية كلها مكونة من خلية أو أكثر،

والخلية هي الوحدة الأساسية للحياة. فبعض

المخلوقات ومنها البراميسيوم وحيدة الخلية.

مك ّ ون من خلية أو أكثر

تبدأ مستويات التنظيم في الأنظمة البيولوجية

بالذرات والجزيئات والخلايا، ثم تزداد تعقي ً دا

بنا ً ء على الوظائف الحيوية للمخلوق الحي.

فتركيب فك الحرباء ولسانها الطويل مث ً لا لهما

علاقة بوظائفها التي هيأهما الله لأدائها.

إظهار التنظيم

(التعضي)

يؤدي النمو إلى زيادة كتلة المخلوق الحي،

ويكتسب المخلوق قدرات مختلفة أثناء عملية

النمو. فأبو ذنيبة ينمو ليصبح ضفد ً عا بال ً غا.

النمو

تتكاثر المخلوقات الح ّ ية وتنتقل صفاتها من

جيل إلى آخر، فالبلبل مث ً لا - وهو طائر مهدد

بالانقراض- عليه أن يتكاثر لكي يستمر في

البقاء.

التكاثر

الطاقة مطلوبة للعمليات الحيوية كلها، فبعض

المخلوقات الحية يجمع غذاءه ويخزنه كما يفعل

السنجاب، والبعض الآخر يصنع غذاءه بنفسه

كما تفعل النباتات الخضراء مثل شجرة الليمون.

الحاجة إلى الطاقة

تس ّ مى ردود الفعل للمثيرات الداخلية

والخارجية استجابة. فالفهد يستجيب للجوع

ولحاجته إلى الغذاء بمطاردته الغزال، والغزال

يستجيب لخوفه ولرغبته في البقاء بالفرار منه

بأقصى ما يستطيع.

الاستجابة للمثيرات

تحافظ المخلوقات الحية جميعها على اتزانها

الداخلي، فالإنسان يتعرق ليلطف جسمه،

ويحافظ على درجة حرارته من الارتفاع الزائد.

المحافظة على الاتزان الداخلي

للتك ّ يف دوره في الحفاظ على بقاء النوع. فقد

خلق الله لزهرة الأوركيدا الاستوائية

جذو ً را تكيفت مع بيئة تكاد تخلو من التربة.

التك ّ يف

Characteristics of living organisms

 

 حي أم غير حي؟ في هذه التجربة ستلاحظ عدة أشياء لتحدد ما إذا كانت حية أم غير حية.

          „ Œ

1. املأ بطاقة السلامة في دليل التجارب العملية.

2. أنشئ جدو ً لا بأربعة أعمدة، عناوينها: المخلوق، التوقع، خاصية الحياة، الدليل.

3. سيز ّ ودك معلمك بعدة أجسام للملاحظة. أدرج كل شيء في الجدول، ثم توقع ما إذا كان ح ﹰﹼ يا 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 ح ﹰﹼ يا أو غير حي، موض ً حا ذلك بالدليل.

:

1. قارن بين توقعاتك وملاحظاتك.

2. وضح. لماذا يصعب أحيا ً نا تصنيف بعض المخلوقات إلى حية وغير حية؟

The Growth 3 تبدأ معظم المخلوقات بخلية واحدة، ثم

يأخذ المخلوق الحي في النمو. النمو زيادة في كتلة الفرد. وفي كثير من

المخلوقات يكون النمو بتكون خلايا وتراكيب جديدة. فخلية البكتيريا

تنمو. وأنت أي ً ضا 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 إحد ￯ التغيرات التي يمر بها خلال حياته.

Reproduces4 َ تنتج المخلوقات الحية من عملية التكاثر.

لكن التكاثر ليس خاصية أساسية للفرد؛ فكثير من الحيوانات الأليفة ُ تعا َ لج

لمنعها من إنجاب صغار، ومع ذلك تبقى حية رغم عدم قدرتها على

التكاثر. وإذا أردنا لنوع حي أن يحافظ على بقائه، فعلى أفراده أن يتكاثروا.

والنوع species مجموعة من المخلوقات تتزاوج فيما بينها، وتنتج نس ً لا

قاد ً را على التكاثر بإذن الله. فإن لم يتكاثر أفراد النوع فإنه ينقرض بموت

آخر فرد منه.

Requires energy5 : تحتاج المخلوقات

الحية إلى الغذاء باعتباره مصد ً را للطاقة. وتستعمل معظم النباتات وبعض

المخلوقات الحية الوحيدة الخلية طاق َ ة الضوء لتصنع غذاءها، بينما

تستخدم بعض المخلوقات الحية الأخر ￯ الوحيدة الخلية طاق َ ة المواد

الكيميائية لصنع غذائها. أما المخلوقات التي لا تستطيع صنع غذائها

14

بنفسها – ومنها الحيوانات والفطريات- فتحصل على الطاقة بالتغذي على

مخلوقات أخر ￯. و ُ تستخدم بعض الطاقة في نمو المخلوق والمحافظة

على ا ّ تزانه الداخلي.

Responds to stimuli    6 تستجيب

المخلوقات الحية للمثيرات الداخلية والخارجية. وتتمثل المثيرات

الخارجية في جميع الأشياء التي تحيط بالفرد، من مخلوقات حية كالنباتات

والحيوانات، أو أشياء غير حية كالهواء والماء والتربة والصخور. أما

المثيرات الداخلية للفرد فهي كل الأشياء الموجودة في داخله. إن أي شيء

يسبب ر ّ د فعل للمخلوق الحي يسمى مثي ً را. أما ردُّ فعل المخلوق الحي

فيسمى استجابة. فإذا اشتم سمك القرش مث ً لا رائحة الدم في المحيط فإنه

يستجيب بسرعة، فيتحرك نحو الدم، ويهاجم أي مخلوق موجود هناك.

وتستجيب النباتات لبيئتها بشكل أكثر بط ً ئا، فإذا ُ وضعت نباتات قرب

نافذة تصلها أشعة الشمس فإنها تتجه نحو الضوء القادم من النافذة. ويبين

الشكل 6- 1 كيف تستجيب نبتة صائدة الذباب للمثيرات.

الشكل 6- 1 تنمو نبتة صائدة الذباب 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؟

معلم الأحياء: الميل نحو علم الأحياء

أحد الأسباب العديدة التي تدفع ببعض

الأشخاص لكي يصبح معل ً ما للأحياء؛

فهذا الشخص - بالإضافة إلى دراسته

مقررات في علم الأحياء - يدرس

مقررات في المناهج وطرائق التدريس،

وعلم النفس، ومقررات أخر ￯ تطور من

مهاراته التدريسية.

‡ˆ ‚

‰ ¨

 

€ يسمَّى

تنظيم الظروف الداخلية للفرد من أجل الحفاظ على حياته الاتزان الداخلي، وتشترك

فيه جميع المخلوقات الحية. فإذا حدث شيء للمخلوق الحي يس ّ بب اضطرا ً با لحالته

الطبيعية، فإن مجموعة من العمليات تبدأ داخله لإعادة اتزانه الداخلي، وإلا مات.

Adaptation 8 : يبين الشكل 7- 1 أوراق الأشجار في الغابة المطرية

- وهي الأوراق ذات القمة الناقطة - قد هيأ الخالق سبحانه وتعالى لها هذا الشكل

لكي تتخلَّص من الماء الزائد، إذ ينزلق الماء بيسر وسرعة فوق سطوحها، فتبقى جافة

نسب ﹰﹼ يا، فلا تنمو عليها الفطريات، وهو ما يمنحها فرصة أكبر للبقاء.

وهكذا تعد الأوراق ذات القمة الناقطة تكي ً فا في بيئة الغابة المطرية. وفي المقابل هيأ

الله تعالى للنباتات الصحراوية تكي ً فا مع بيئتها الحارة والجافة؛ فقد تحورت أوراقها

إلى أشواك، مما يقلل فقدها الماء. وكذلك امتدت جذورها إلى مساحة أكبر في التربة

مثل أشجار النخيل، مما يمكِّنها من جمع أكبر كمية من الماء القليل في بيئتها. كما

أن بعض النباتات الصحراوية تنعدم منها الأوراق وتقوم الساق بعملية البناء الضوئي

لتقليل عملية النتح كما في نبات الرتم. وبعض النباتات الصحراوية تفقد أوراقها أثناء

الجفاف والحرارة المرتفعة صي ً فا كي يقلل من فقدان الماء كما في نبات الشبرم، لذا

فإن للتك ّ يف دو ً را في الحفاظ على بقاء النوع من خلال ملاءمة أي تركيب في جسم

المخلوق الحي للوظيفة التي يؤديها، فهي صفات موروثة تساعده على الاستجابة

للعوامل البيئية.

الشكل 7- 1 يمثل شكل الورقة ذات

القمة الناقطة تكي ً فا للبيئة

• تشترك المخلوقات الحية جميعها

في خصائص الحياة.

• يدرس علماء الأحياء تاريخ

المخلوقات الحية وتراكيبها

ووظائفها، وتفاعلها مع البيئة،

وجوانب أخر ￯ عديدة في حياتها.

• تتكون المخلوقات الحية من

خلية واحدة أو أكثر، وتظهر

تنظي ً ما، وتنمو وتتكاثر، وتستجيب

للمثيرات، وتستخدم الطاقة،

وتحافظ على اتزانها الداخلي،

وتتكيف مع بيئاتها.

Žصف أربع

خصائص تحدد ما إذا كان الشيء ح ﹰﹼ يا

أو غير حي.

2. و ّ ضح. لماذا ُ تعد الخل ّ ية هي

الوحدة الأساسية في المخلوقات

الحية؟

3. اكتب قائمة تبين فيها فوائد دراسة

علم الأحياء.

4. م ّ يز بين الاستجابة والتكيف.



‡ˆ ‚

‰ “ ¥ - 5

ُ قسم طلاب صفك إلى مجموعتين،

و ُ طلب إليهم ترتيب خصائص الحياة

من الأكثر أهمية إلى الأقل أهمية، سجل

النتائج ومعدل الإجابات، وم ّ ثلها بيان ﹰﹼ يا،

واكتب تقري ً را تلخص فيه ما تو ّ صلت

إليه.

توضح خصائص العلم.

تقارن بين العلوم الطبيعية

(التجريبية) والعلوم غير الطبيعية

(غير التجريبية).

تصف أهمية النظام المتري ووحدات

النظام الدولي.

تصف الفرق بين الملاحظة

والاستنتاج.

تعرف الطريقة العلمية التي

يستعملها علماء الأحياء في بحوثهم.

تميز بين المتغير التابع والمتغير

المستقل.

:   

„† 

الاستقصاء: البحث المتأني لاكتشاف

الحقائق.

[1]¢           

العلم الطبيعي

النظرية

مراجعة العلماء الآخرين

النظام المتري

الجدل العلمي

الأخلاق العلمية

الطرائق العلمية

الملاحظة

الاستنتاج

الفرضية

التجربة

المجموعة الضابطة

المجموعة التجريبية

المتغير المستقل

المتغير التابع

البيانات

Ž

 [1] • العلم عملية تعتمد على تساؤل يبحث عن إجابة تقدم تفسيرات

علمية للظواهر المختلفة.

• يستخدم علماء الأحياء طرائق محددة عند إجراء البحوث.



كيف تعرف إن كان الإعلان الذي يعرض في التلفاز أو الجريدة أو الإنترنت صاد ً قا أم

لا؟ ما الذي يجعل الشيء مبن ﹰﹼ يا على أساس علمي؟ وماذا تعمل لتجد إجابات عن أسئلة

ما؟ لقد وضع العلماء خطوات علمية للإجابة عن الأسئلة.

 

  ‑

العلم الطبيعي science (التجريبي) بناء من المعرفة يعتمد على دراسة الطبيعة؛ فعلوم

الأرض والأحياء والكيمياء والفيزياء تنتمي إلى العلم الطبيعي، وتكوِّن أهم فروعه.

والخاصية الأساسية للعلم هي البحث العلمي؛ وهو عملية إبداعية تعتمد على الملاحظة

والتجربة، بغرض الوصول إلى فهم أو تفسيرات للظواهر الطبيعية. وكث ً يرا ما يسمى

العلم الطبيعي بالعلم التجريبي نظ ً را لأهمية التجريب والملاحظة ودروهما الأساسي في

جمع المعلومات والتحقق منها. وفي البحث العلمي، قد يحتاج العلماء إلى القيام برحلات

علمية إلى أماكن صعبة لجمع المعلومات؛ لاحظ الشكل 8- 1. ويتصف العلم الطبيعي

بالخصائص التالية:



عندما تسمع أح ً دا يقول: لد ّ ي نظرية حول أمر ما فإن ذلك يعني أن لديه تفس ً يرا

محتم ً لا للأمر. فالتفسير العلمي يجمع بين ما هو معروف من معلومات، وما يتفق

معها من أدلة ُ بنيت على أساس الملاحظات والتجريب.

وعندما يصل العلماء إلى تفسير لظاهرة

طبيعية مدعوم بعدد من الملاحظات

والأدلة والتجارب فإن العلماء يسمون

ذلك نظرية theory . فمث ً لا، ماذا يحدث

إذا رميت كرة إلى أعلى في الهواء؟ إذا

جربت ذلك في أي مكان على الأرض

فستحصل على النتائج نفسها. وقد ف ّ سر

العلماء التجاذب بين الكرة والأرض في

ضوء النظرية العامة للجاذبية.

‘

17

وفي علم الأحياء، هناك أي ً ضا مجموعة من النظريات، إ ّ لا أن هناك نظرية لها

اعتبار خاص، هي نظرية الخلية. وهي تعتمد على العديد من الملاحظات

والاستقصاءات المدعومة بالعديد من الأدلة التي مكَّنت علماء الأحياء من

وضع التو ّ قعات؛ فكل مخلوق حي يتكون من خلايا، وهي التي تقوم بجميع

النشاطات الحيوية. وهذه النظرية تنطبق على جميع المخلوقات الحية.



كيف تميز المعلومات المعتمدة على العلم من غيرها؟ إن الحقول العلمية يوجهها

البحث الذي يضيف معرفة جديدة، يتثبت منها علماء آخرون. ويش ّ كل البحث

عن المعرفة الجديدة قوة دافعة للعلم لاتتوقف؛ فاكتشاف حقائق جديدة يدفع

العلماء إلى المزيد من الأسئلة التي تتطلب بدورها المزيد من البحث. وهكذا

تتسع دوائر العلم وميادينه دون توقف.

 فيم يختلف العلم الطبيعي عن غيره من العلوم؟



تثير الملاحظات والبيانات غير المتفقة مع الفهم العلمي الراهن اهتمام

العلماء، وتقود إلى المزيد من البحث. فقد ص ّ نف علماء الأحياء السابقين مث ً لا

الخفاش مع الطيور لأن له أجنحة. لكن البحث العلمي ب ّ ين أن أجنحة الخفاش

أكثر شب ً ها بأطراف الثدييات منها بأجنحة الطيور، الشكل 9- 1. وقد قاد هذا إلى

البحث في التفاصيل التشريحية والتراكيب الجينية لكل من الطيور والخفاش.

وقد بينت الدراسات هذه العلاقة ؛ حيث ب ّ ين العلماء أن الخفاش أكثر قر ً با إلى

الثدييات منه إلى الطيور.

إبهام

إبهام

أربع أصابع أربع أصابع إصبعان

إصبع

ذراع إنسان جناح خفاش جناح طائر

الشكل 9- 1: تركيب جناح الخفاش أكثر شب ً ها

بذراع الإنسان منه بجناح الطائر.

18

ير ّ حب العلماء بمناقشة آراء بعضهم مع بعض؛ فهم يحضرون

المؤتمرات بشكل منتظم لمناقشة الاكتشافات والتطورات الجديدة.

وغال ً با ما يحدث اختلاف علمي بينهم. ويؤدي النقاش إلى المزيد من

البحوث والتجارب التي تقود إلى فهم علمي مشترك.

وتتق ّ دم العلوم باستعمالها المعلومات الجديدة حال اكتشافها.

فعلى سبيل المثال، منذ أن ُ عرف مرض الإيدز في الثمانينات تغير

فهمنا بشكل جذري لفيروس نقص المناعة المكتسبة، وكيفية انتقاله

ومعالجته، وطريقة توعية الناس به. وكل هذا ُ يعز ￯ إلى النتائج الجديدة

التي كشفت عنها الدراسات العلمية.



بنا ً ء على البيانات والملاحظات التي يتم الحصول عليها من الأبحاث

والتجارب العلمية الموضوعية نتوصل إلى استنتاجات، تفضي بدورها

إلى معلومات ذات أساس علمي. فعلماء الأحياء لديهم طرائق تجريبية

لفحص الاستنتاجات التي يتم التوصل إليها.



قبل أن تنشر المعلومات العلمية على نطاق واسع وتصير متاحة

للجميع، يراجعها العلماء المختصون في المجال نفسه. ومراجعة

العلماء الآخرين عملية يتم بها فحص طرائق إجراء التجارب ودقة

النتائج على أيدي علماء من التخصص نفسه، أو علماء يجرون بحو ً ثا

مشابهة.



يستطيع العلماء أن يعيدوا إجراء تجارب الآخرين باعتبارها جز ً ءا من

تجربة جديدة، واستخدام نظام مو ّ حد للقياس يساعد على تحقيق ذلك.

ومعظم العلماء يستخدمون النظام المتري metric system في جمع

المعلومات، وإجراء التجارب. ويستخدم النظام المتري وحدات ذات

أجزاء هي قو ￯ الرقم 10 . وقد أق ّ ر المؤتمر العام للأوزان والمقاييس

والوحدات المعيارية للنظام المتري عام 1960 م. وهذا النظام يسمى

النظام الدولي للوحدات، ويعرف اختصا ً را ب ( SI ). والوحدات

العالمية المستخدمة عادة في علم الأحياء هي: المتر لقياس الطول،

والكيلوجرام لقياس الكتلة، واللتر لقياس الحجم، والثانية لقياس

الزمن.

الكاتب العلمي: يشكل إيصال المعرفة

العلمية إلى الجمهور واح ً دا من أهداف

الكاتب العلمي. فهو قد يكتب قص ً صا

جديدة، أو كتيبات، أو تحقي ً قا صحف ﹰﹼ يا، أو

يحرر المادة العلمية التي يكتبها العلماء.

‡ˆ ‚

‰ ¨

 

الموضوعية

أن تكون متجر ً دا وغير متحيز

لآرائك الشخصية.

19

1-1 

€  ¤

أثر درجة الحرارة في الأصوات

درجة الحرارة ( ْ ف) عدد الأصوات (في الدقيقة)

هل يمكن توقع درجة الحرارة بحساب عدد أصوات صرصور

الليل؟

ي ّ دعي بعض المهتمين بالطبيعة أنه يمكن تقدير درجة الحرارة

(بالفهرنهايت) ب َ عدِّ أصوات صرصور الليل في 15 ثانية، ثم إضافة

الرقم 40 إليها. فهل هناك دليل علمي يدعم هذا الا ّ دعاء؟

ƒˆ…   ‑ 

لقد قام عدد من الطلاب بجمع البيانات، واستنتجوا أن الأمر صحيح.



1. حول عدد الأصوات في الدقيقة إلى عدد الأصوات كل 15

ثانية.

2. اعمل رس ً ما بيان ﹰﹼ يا يوضح عدد الأصوات كل 15 ثانية مقابل

درجة الحرارة بالفهرنهايت، وارسم خ ﹰﹼ طا يصل بين النقاط.

3. مراجعة العلماء الآخرين: هل تدعم النتائج استنتاج الطلاب؟

وضح ذلك.

لد ￯ الناس اهتمام واسع بالعلوم الطبيعية، فبعض برامج التلفاز تناقش قضايا قانونية ترتبط بتطبيقات علم الأحياء، ومنها

إثبات النسب، وتحديد الجاني في القضايا الإجرامية عن طريق تحليل حمض DNA . هذه القضايا تعتمد في طرحها على الجدل

العلمي القائم على توظيف العلوم في المشكلات القانونية والأخلاقية. ولاتتوقف وسائل الإعلام عن تقديم المعلومات العلمية

عن مختلف الموضوعات التي تهم الناس، ومنها الأنفلونزا، والاكتشافات الطبية الجديدة التي تهدف إلى المحافظة على صحة

الإنسان، أو أخبار العلاجات الجديدة للسرطان والإيدز، إلى غير ذلك من الموضوعات والأخبار التي يحرص كثير من الناس

على متابعتها، مما يؤكد أن العلم موجود بقوة في حياتنا اليومية، وليس حبيس المختبرات، وقاعات الدرس المتخصصة.



هناك وسائل متعددة لتنوير المجتمع وتثقيف أفراده الثقافة العلمية الضرورية لهم في هذا العصر؛ حيث تحتم على الشخص

العادي أن يكون له دوره ومشاركته الفاعلة في التعامل مع كثير من القضايا التي تمس حياته اليومية بشكل مباشر ومنها العقاقير،

والتبغ، والإيدز، والأمراض النفسية، والسرطان، وأمراض القلب، واضطرابات التغذية، وغيرها مما يتطلب مشاركة مجتمعية

واعية في اتخاذ القرار. كما أن هناك موضوعات مرتبطة بالبيئة، منها ظاهرة الاحتباس الحراري Global warming ، والتلوث،

وانحسار مساحات الغابات، واستهلاك الوقود الأحفوري، والطاقة النووية، والأغذية المعدَّلة وراث ﹰﹼ يا، والبيئة وضرورة الحفاظ

20

عليها وعلى تنوعها، وغير ذلك من القضايا والتحديات التي سيواجهها الجيل

القادم. هذا بالإضافة إلى قضايا تمس الأخلاق العلمية ethics ، ومنها الهندسة

الوراثية، والاستنساخ الذي يبحث في إنتاج نسخ متطابقة من المخلوقات الحية،

والمسح الجيني الذي يبحث في الصفات والأنساب والأمراض الوراثية، ومسألة

الموت الرحيم لمن ماتوا دماغ ﹰﹼ يا، وغيرها من القضايا الحساسة المهمة التي يجب أن

تعالج دون أي تناقض مع الشريعة الإسلامية السمحة.

فأن تكون شخ ً صا مثق ً فا علم ﹰﹼ يا يعني أنك تستطيع أن تسهم في المناقشات الجادة

حول القضايا المهمة في حياتك وحياة مجتمعك، وتدعم السياسات التي تعكس

وجهة نظرك، فقد تسمع يو ً ما عن إدانة شخص بجريم ٍ ة بنا ً ء على دليل من DNA

كالمبين في الشكل 10 - 1 . وعليك حينئذ أن تفهم هذا الدليل، وتستوعبه.



بعد أن عرفت خصائص العلم، ماذا عليك أن تعمل عندما تحاول البحث عن

إجابات الأسئلة التي تفكر فيها، هل تسأل الآخرين؟ هل تقرأ حولها؟ هل

تلاحظها؟ هل تبحث فيها؟ هل تتبع طرائق عشوائية أم منهجية؟ لقد ط ّ ور العلماء

خطوات معيارية للوصول إلى إجابات عن الأسئلة، مهما يكن نوع العمل الذي

يقوم به علماء الأحياء فإنهم جمي ً عا يستخدمون طرائق متماثلة لجمع المعلومات

والعثور على إجابات، وهذه الطرائق ُ تسمى الطرائق العلمية Scientific

methods وهي المبينة في الشكل 11 - 1 . وعلى الرغم من أن العلماء لا

يستخدمون الطرائق العلمية دائ ً ما بالشكل نفسه، إ ّ لا أنهم ُ ي ْ جرون تجاربهم،

ويجمعون ملاحظاتهم، ويضعون توقعاتهم اعتما ً دا على الطريقة نفسها، وفق

الخطوات التالية:

Ask a Question ƒ„ …†‡

ماذا تفعل عندما يلفت انتبا َ هك طائ ٌ ر غريب في المنطقة التي تقطن فيها؟ لابد أنك

ستبدأ في مراقبته وملاحظته فترة من الوقت. يبدأ البحث العلمي عادة بالملاحظة،

وهي طريقة مباشرة لجمع المعلومات بشكل من ّ ظم. وتتضمن الملاحظة غال ً با تدوين

المعلومات. ففي مثال هذا الطائر، يمكن أن تقوم برسمه أو التقاط صور له، كما قد

تكتب معلومات حول سلوكه، مثل: ماذا أكل؟ ومتى؟ وأين؟

تتضمن الملاحظة العلمية طرح أسئلة، وتحليل المعلومات المستقاة من مصادر

موثقة مختلفة. فبعد ملاحظة الطائر مث ً لا يمكنك أن تجمع ما تعرفه عنه، وما

تعلمته، وتبدأ مرحلة بناء الاستنتاجات المنطقية. و ُ تدعى هذه العملية الاستنتاج

inference . إذا رأيت مث ً لا صورة لطائر شبيه بالطائر الذي تراقبه أمكنك أن

تستنتج أن الطائرين متشابهان. يوضح الشكل 12 - 1 ، كيف تساعد الملاحظات

والأدلة الميدانية على تعرف الطيور والوصول إلى استنتاجات عنها.

الشكل 10 - 1: تحليل (بصمة) DNA يمكن

أن يبرئ مته ً ما، لمجرد أن DNA

الخاص به لا يطابق DNA

الموجود في موقع الجريمة.

الشكل 12 - 1: يستخدم العلماء دلي ً لا ميدان ﹰﹼ يا

للطيور لمساعدتهم على تعرف

1 تتم الطريقة التي يجيب بها العلماء عن الأسئلة من خلال سلسلة من الخطوات المنظمة تسمى الطريقة العلمية. إ ْ ذ لا

توجد إجابات نهائية وقطعية عن الأسئلة، ولكن هناك دائًما إجابات تز ّ ود العلماء بالمزيد من المعلومات. فالأسئلة

والمعلومات التي يجمعونها تساعدهم على صياغة فرضية. وعند إجراء التجارب، يمكن أن ُ تدعم الفرضية أو ترفض.

جمع المعلومات.

أخذ الملاحظات. طرح

الأسئلة. استخدام المعرفة

السابقة. مراجعة البحوث

ذات العلاقة

ملاحظة ظاهرة غير

مف ّ سرة

تصميم التجربة لاختبار

الفرضية

إجراء التجربة،

وتدوين البيانات

صياغة الفرضية

اختبار فرضية جديدة

مغايرة استخلاص النتائج

إعداد تقرير بنتائج

التجربة

مقارنة النتائج

بتجارب مماثلة

المزيد من التجريب قبول الفرضية

المعتمد على الفرضية

المقبولة

النتائج المتوقعة النتائج الفعلية

النتائج لا تدعم الفرضية النتائج تدعم الفرضية

إعادة التجربة عدة

مرات إلى أن تتسق

النتائج

قارن

يقود إلى

Visualizing Science Methods

يش ّ كل الخيال وح ّ ب الاستطلاع والإبداع والمنطق عناصر رئيسة في منهجية

البحث العلمي التي ينفذها علماء الأحياء. ففي عام 1969 م ُ طلب إلى

الباحث رون وايلي البحث عن الوسائل التي تح ّ سن من قدرة الطيار على

تحمل الجاذبية الأرضية المتزايدة عندما يطير بسرعة عالية. لقد كان معرو ً فا

أن ثبات طول العضلات عند الانقباض يس ّ بب زيادة في ضغط الدم. وقد وضع

وايلي فرضيته قائ ً لا: إن ممارسة تمارين ( تقوية العضلات) تحافظ على ثبات

طول العضلات، حيث يرتفع ضغط الدم في أثناء المناورة، مما يزيد من قدرة

الطيار على تحمل الجاذبية، ويمنع الغيبوبة. فالفرضية hypothesis تفسير

قابل للاختبار.

قبل أن يضع وايلي فرضيته وضع مجموعة من التوقعات اعتما ً دا على خبراته

باعتباره باح ً ثا في علم وظائف الأعضاء، وعلى قراءاته وبحوثه السابقة،

ومناقشاته مع الطيارين. لقد وجد أخي ً را أن زيادة ضغط دم الطيار يمكن

أن يساعده على تحمل الجاذبية. وعندما تؤدي البيانات التي يحصل عليها

الباحث من بحوث إضافية إلى دعم الفرضية فإنها ُ تعد مقبولة في الوسط

العلمي. وإذا لم تدعمها هذه البيانات فإن الفرضية ُ تعاد صياغتها، و ُ يجر ￯

المزيد من البحوث لاختبارها.

Collect The Data 

‑Œ‑  Ž

لو كنت في إجازة في دولة ذات مناخ بارد فقد تر ￯ أنوا ً عا من النورس، بعضها

يبني أعشا ً شا بين الصخور ليتكاثر، م ّ ما يدفعك إلى التساؤل: كيف تحافظ

هذه المخلوقات على مستو ￯ الطاقة في أثناء فصل التكاثر؟ وقد أجر ￯ علماء

الأحياء تجربة على أنواع النورس للإجابة عن هذا السؤال، الشكل 13 - 1.

فالباحث عندما يجري تجربة إنما يستقصي ظاهرة معينة تحت ظروف شديدة

الانضباط لاختبار الفرضية.

تجربة استهلالية

مراجعة: بنا ً ء على ما قرأته حول

الملاحظة والاستنتاج، كيف يمكنك أن

تجيب عن الأسئلة التحليلية؟

الشكل 13 - 1: مجموعة من طيور النورس في

أعشاشها.

إيضاح: اختر مفهو ً ما من النص،

واكتب تعريفه في منتصف ورقة، وضع

دائرة حول الكلمة الأكثر أهمية فيه.

واكتب في الفراغ المحيط بالنص بعض

الأفكار المتعلقة بتلك الكلمة، أو بعض

الأمثلة التي تدعمها.



23

Controlled experiments

استنتج علماء الأحياء أن طيور النورس سيكون لديها المزيد من الطاقة إذا

ُ أعطيت طعا ً ما إضاف ﹰﹼ يا في أثناء قيامها ببناء الأعشاش. فالفرضية هنا أن النورس

سيستخدم الطاقة الإضافية لوضع المزيد من البيض، وتربية المزيد من الصغار.

بدأ العلماء أو ً لا بإيجاد أزواج من النورس متشابهة في الكتلة والعمر والحجم وفي

بقية الصفات، ثم شكلوا مجموعتين، إحداهما: مجموعة ضابطة، والأخر ￯ تجريبية.

المجموعة الضابطة control group في التجربة هي المجموعة التي ُ تستخدم

للمقارنة، حيث لم ُ تعط أزواج النورس غذاء إضاف ﹰﹼ يا. أما المجموعة التجريبية

experimental group فهي المجموعة التي ستتعرض لتأثير العامل المراد

اختباره. وفي هذه المجموعة ُ أعطيت أزواج الطيور كمية إضافية من الغذاء.

Experiment design

عندما يص ّ مم العالم تجربة فإنه يغير عام ً لا واح ً دا فقط. هذا العامل يسمى المتغير

المستقل independent variable ، وهو العامل الذي نريد اختباره، ويمكن أن

يؤثر في نتيجة التجربة. ففي تجربة طيور النورس يعد الغذاء الإضافي هو العامل

المستقل. وفي أثناء التجربة يختبر الباحث عام ً لا آخر، هو المتغير التابع dependent

variable لأنه ينتج عن المتغير المستقل ويعتمد عليه. وفي هذه التجربة المتغير التابع

هو مستو ￯ الطاقة لد ￯ طيور النورس في أثناء التزاوج. أما بقية العوامل فتبقى ثابتة

في كلا المجموعتين التجريبية والضابطة، بينما يتغير كل من المتغير المستقل والمتغير

التابع.

Data gathering

يجمع الباحث عند اختبار فرضيته البيانات التي قد تكون كمية أو وصفية. والبيانات

معلومات يحصل عليها من الملاحظات المختلفة. إن البيانات التي ُ تجمع على هيئة

أرقام تسمى بيانات كمية، ومنها قياس الوقت والحرارة والطول والكتلة والمساحة

والحجم والكثافة وغيرها. ففي مثال طيور النورس جمع الباحثون بيانات رقمية عن

طاقة طيور النورس. أ ّ ما المعلومات الوصفية فهي عبارات وصفية لما يمكن أن تدركه

حواسنا، وهي غال ً با ما ُ تفسر بأشكال مختلفة، حيث لا ندرك الأشياء بالطريقة نفسها،

لكن البيانات الوصفية أحيا ً نا تكون هي الطريقة الوحيدة لجمع البيانات.

Investigations

ُ يجري علماء الأحياء أنوا ً عا أخر ￯ من الاستقصاء العلمي. فقد يقومون بدراسة

سلوك مخلوق حي، بينما يقوم آخرون بتع ّ رف أنواع جديدة، ويقوم غيرهم

باستخدام الحاسوب لتطوير نماذج محوسبة للسلوك الطبيعي للمخلوقات الحية.

تتضمن الطريقة في مثل هذه الاستقصاءات الملاحظة وجمع البيانات، بد ً لا من

التحكم في المتغيرات بشكل ُ م ْ ح َ كم.

24

Analyze the Data 

‑Œ‑   €

بعد تحليل البيانات في استقصاء ما يتساءل الباحث ع ّ ما إذا كانت البيانات تدعم

فرضيته، وهل يحتاج إلى المزيد من البيانات؟ وهل عليه أن يجرب طريقة

مختلفة؟ وغال ً با ما يتطلب الاستقصاء إعادة التطبيق للحصول على نتائج متسقة.

عند البحث عن تفسير للنتائج يلاحظ الباحث عادة وجود أنماط محددة في

البيانات تساعد على التفسير. وعادة ما تعرض البيانات في جدول أو منحنى

كالمبين في الشكل 14 - 1، الذي يصف التغير في كتلة السحلية خلال فترة من

الزمن. إن المنحنى يبين نم ً طا أسهل للفهم. ولأن علماء الأحياء يعملون دائ ً ما

في مجموعات، فهم يجتمعون بشكل مستمر لمناقشة التجارب القائمة، وتحليل

بياناتها، وتفسير نتائجها. ويستمر الفريق في تفحص البحث بإعادة التجربة

والتأكد من دقة النتائج وموضوعيتها. إن تحليل البيانات يقود إلى استنتاج قد

يدعم الفرضية، كما قد يقود إلى فرضية إضافية، أو إلى الحاجة إلى المزيد من

التجارب، أو إلى تفسير أعم للظواهر الطبيعية. ولهذا فإن الفرضية يمكن أن تكون

ذات قيمة وفائدة حتى لو لم يتم دعمها.

Report Conclusions 

‑‑ ­ ‘’ “„€

يقدم علماء الأحياء اكتشافاتهم واستنتاجاتهم من البحوث العلمية على هيئة مقالات

إلى المجلات العلمية لكي تنشرها، وقبل أن ُ ينشر المقال في تلك المجلات ُ يحال إلى

مح ّ كمين متخصصين يقومون بفحصه وتقويمه من حيث أصالته ودقته وتطابقه مع

الطريقة العلمية؛ فقد يجدون خط ً أ في الطريقة، أو في التعليل، وقد يقترحون تفس ً يرا

أو استنتا ً جا مختل ً فا. فإذا اتفق المحكمون على قيمة المقال وما جاء فيه فإنه ُ ينشر في

المجلة لي ّ طلع عليه العلماء الآخرون، فض ً لا عن عامة القراء.