בגרות בביולוגיה 043282 - קיץ 2020
5 יח"ל (30%) · נבחני משנה ואקסטרניים · שאלון 043282 · 8 שאלות · 2 שעות
בחינת הבגרות בביולוגיה, חלופה לביוחקר, קיץ 2020: כל 8 השאלות כמו בשאלון, כולל כל שאלות הבחירה ושלושת נושאי ההעמקה. לכל סעיף יש תשובה ופתרון מלא: קביעה ונימוק במונחים הביולוגיים הנכונים, קריאה מדויקת של הגרפים והטבלאות, ובשאלות הניסוי - המשתנים, הבקרה והמסקנה.
הוראות הבחינה (כמו בשאלון)
משך הבחינה: שעתיים.
מבנה השאלון ומפתח ההערכה: בשאלון זה שני פרקים – פרק ראשון 50 נקודות, פרק שני 50 נקודות; סך הכול 100 נקודות.
חומר עזר מותר בשימוש: אין.
הוראות מיוחדות: את תשובותיך על השאלות כתוב במחברת הבחינה.
פרק ראשון (50 נקודות) – התנהגות בעלי חיים: בפרק זה ארבע שאלות, 1–4. ענה על שלוש שאלות: על שאלה 1 – חובה (26 נקודות) ועל שתיים מן השאלות 2–4 (לכל שאלה – 12 נקודות).
פרק שני (50 נקודות) – מזרע לזרע: בפרק זה ארבע שאלות, 5–8. ענה על שלוש שאלות: על שאלה 5 – חובה (26 נקודות) ועל שתיים מן השאלות 6–8 (לכל שאלה – 12 נקודות).
ההנחיות בשאלון זה מנוסחות בלשון זכר ומכוונות לנבחנות ולנבחנים כאחד.
פרק ראשון (50 נקודות)
התנהגות בעלי חיים: בפרק זה ארבע שאלות, 1–4. ענה על שלוש שאלות: על שאלה 1 – חובה (26 נקודות) ועל שתיים מן השאלות 2–4 (לכל שאלה – 12 נקודות).
שאלה 1 · גודל התטולה ושרידות הגוזלים בירגזי המצוי
ירגזי מצוי הוא ציפור יער החיה במטעים ובפארקים ושכיחה גם בתחומי יישוב. הירגזים חיים בזוגות קבועים בטריטוריות קבועות. הם מקננים פעם אחת בשנה, באביב, במקומות סגורים כמו גזעי עץ חלולים או צינורות. משך הדגירה הוא כ־14 יום. כשהגוזלים בוקעים עיניהם עצומות, והם שוהים בקן כ־20 יום. בתקופה זו שני ההורים חולקים זה עם זה את הטיפול בגוזלים. לאחר הפריחה מן הקן הגוזלים נשארים עוד כשבועיים בטריטוריה של ההורים.
במחקר שדה שנערך באנגליה על אוכלוסייה של ירגזי מצוי, עקבו החוקרים אחר דורות רבים של ירגזים. במהלך המחקר סימנו החוקרים את כל הבוגרים ואת כל הצעירים בטבעות סביב רגליהם. החוקרים ספרו את הביצים של כל זוג, שקלו את הצעירים, וערכו אחריהם מעקב בתקופה שלאחר עזיבת הקן.
חלק מתוצאות המחקר מוצגות בגרפים שלפניך.
מהו הקשר בין גודל התטולה ובין סיכויי ההישרדות של הגוזלים? נמק את תשובתך בהתבסס על הנתונים בשני הגרפים.
ענה על התת־סעיפים (1)–(2) על סמך אורח החיים של הירגזי המתואר בפתיח.
שער איזו אסטרטגיית רבייה, r או K , מאפיינת את הירגזי המצוי. הבא נימוק אחד להשערתך.
הסבר מדוע אפשר להניח שחד־פרצופיות מינית מאפיינת את הירגזי.
ציין יתרון אחד שהצעירים מפיקים מן השהייה הארוכה יחסית בטריטוריה של ההורים לאחר עזיבת הקן.
החוקרים בחרו להציג את הערך הממוצע של משקל גוזל (ראה גרף 1), ולא את הערכים שהתקבלו משקילה של כל אחד מן הפרטים. הסבר יתרון אחד של הצגת ערך ממוצע ויתרון אחד של הצגת כל הערכים שהתקבלו.
◂ פתרון מלא לשאלה 1
סעיף א
ככל שהתטולה גדולה יותר, סיכויי ההישרדות של כל גוזל קטנים יותר: בתטולה גדולה משקל הגוזל בעזיבת הקן נמוך יותר (גרף 1), וגוזל קל יותר שורד פחות (גרף 2).
שלב 1 – גרף 1 (גודל התטולה ← משקל הגוזל): ככל שמספר הביצים בתטולה גדל, המשקל הממוצע של גוזל בזמן עזיבת הקן יורד – מכ־19.6 גרם בתטולה של ביצה אחת־שתיים לכ־17.6 גרם בתטולה של כ־13 ביצים (ירידה של כ־10%). הירידה מואצת בתטולות הגדולות.
שלב 2 – גרף 2 (משקל הגוזל ← הישרדות): ככל שמשקל הגוזל בזמן עזיבת הקן גבוה יותר, שיעור השורדים 3 חודשים לאחר עזיבת הקן גבוה יותר – מכמה אחוזים בודדים (כ־4%–6%) בגוזלים של 15–17 גרם, לכ־20% בגוזלים של כ־21 גרם ולכ־40% בגוזלים של כ־22 גרם.
שלב 3 – חיבור שני הגרפים: בתטולה גדולה ← משקל כל גוזל נמוך יותר ← סיכויי ההישרדות שלו נמוכים יותר. לכן הקשר בין גודל התטולה ובין סיכויי ההישרדות של גוזל הוא הפוך: ככל שהתטולה גדולה יותר, סיכויי ההישרדות של כל גוזל קטנים יותר.
ההסבר הביולוגי: כמות המזון ששני ההורים יכולים להביא לקן מוגבלת. כשבקן גוזלים רבים, כל גוזל מקבל פחות מזון, ולכן משקלו בעזיבת הקן נמוך יותר; לגוזל קל יש פחות מאגרי אנרגיה, והוא חלש יותר בהשגת מזון, בעמידה בקור ובבריחה מטורפים בתקופה שלאחר עזיבת הקן.
טעות נפוצה: להסתמך על גרף אחד בלבד. גרף 1 לבדו מראה רק את הקשר לגודל הגוזל, וגרף 2 לבדו אינו מתייחס לגודל התטולה; השאלה דורשת לקשר בין שניהם דרך משקל הגוזל.
סעיף ב
אסטרטגיית K. נימוק (אחד מאלה): טיפול הורי ממושך של שני ההורים (כ־20 יום בקן ועוד כשבועיים בטריטוריה); רבייה פעם אחת בשנה בלבד; זוגות קבועים בטריטוריות קבועות.
אסטרטגיית K מאפיינת בעלי חיים המשקיעים הרבה בכל צאצא: מעט צאצאים בכל פעם, טיפול הורי ממושך, וסיכויי הישרדות גבוהים יחסית לכל צאצא. אסטרטגיית r מאפיינת בעלי חיים המעמידים צאצאים רבים מאוד, כמעט בלי השקעה בכל אחד מהם.
לפי הפתיח, הירגזי המצוי מתאים לאסטרטגיית K. נימוק אחד מספיק, למשל:
- טיפול הורי ממושך של שני ההורים: הגוזלים בוקעים עם עיניים עצומות (חסרי ישע), ההורים מאכילים אותם כ־20 יום בקן, והם נשארים עוד כשבועיים בטריטוריה של ההורים.
- רבייה פעם אחת בשנה בלבד, אחרי דגירה של כ־14 יום.
- זוגות קבועים בטריטוריות קבועות, המאפשרים השקעה משותפת בגידול הצאצאים.
הערה: מספר הביצים בתטולה (עד כ־13 לפי גרף 1) גדול יחסית, ולכן הירגזי אינו מקרה קיצוני של K. ההשערה נשענת על ההשקעה ההורית הרבה, ויש לנמק אותה בעזרת נתון מן הפתיח.
בירגזי שני ההורים חולקים את הטיפול בגוזלים ובני הזוג חיים בזוגות קבועים (מונוגמיה). לכן התחרות בין הזכרים על נקבות חלשה, הברירה המינית חלשה, ואין יתרון לזכר בולט במראהו – הזכר והנקבה דומים.
חד־פרצופיות מינית = הזכר והנקבה דומים במראם החיצוני (גודל, צבע, קישוטים).
•הירגזים חיים בזוגות קבועים (מונוגמיה) ושני ההורים חולקים את הטיפול בגוזלים – הדגירה, ההאכלה והשמירה.
•כשכל זכר מזדווג עם נקבה אחת לאורך זמן, ההבדלים בין הזכרים בהצלחת הרבייה קטנים, ולכן הברירה המינית חלשה – אין יתרון גדול לזכר בעל צבעים בוהקים או קישוטים שמושכים נקבות.
•גם לזכר וגם לנקבה יש תפקיד דומה (טיפול בקן ובגוזלים), ומראה בולט עלול אף לחשוף את הקן לטורפים – אצל שני בני הזוג. לכן צפוי שהזכר והנקבה יהיו דומים במראם.
לעומת זאת, דו־פרצופיות מינית מאפיינת לרוב מינים שבהם זכר אחד מזדווג עם נקבות רבות ואינו משתתף בטיפול בצאצאים, ואז הברירה המינית על הזכרים חזקה.
סעיף ג
למשל: הם ממשיכים לקבל מזון מן ההורים (ואינם צריכים להתחרות על טריטוריה משלהם) בזמן שהם עדיין חלשים, ובינתיים לומדים להשיג מזון ולהתחמק מטורפים.
יתרון אחד מספיק, למשל:
- הזנה והגנה: הצעירים, שזה עתה החלו לעוף, עדיין אינם יעילים בהשגת מזון. בטריטוריה של ההורים הם ממשיכים לקבל מזון מן ההורים ונהנים מהגנתם, ולכן משקלם וסיכויי ההישרדות שלהם עולים (בהתאם לגרף 2 – משקל גבוה יותר מגדיל את סיכויי ההישרדות).
- למידה: בתקופה זו הצעירים לומדים מן ההורים התנהגויות חשובות – מציאת מזון, זיהוי טורפים ובריחה מהם.
- מזון ללא תחרות: הטריטוריה של ההורים מוגנת מפני ירגזים אחרים, ולכן יש בה מזון זמין בלי שהצעירים יצטרכו להתחרות עליו או להשיג טריטוריה משלהם.
סעיף ד
ממוצע: מצמצם את השפעת השונות בין הפרטים (ואת השפעתם של ערכים חריגים), ולכן המגמה הכללית – הקשר בין גודל התטולה למשקל – ברורה. כל הערכים: מראים את הפיזור (השונות) בין הגוזלים באותו גודל תטולה ואת מספר הפרטים בכל נקודה, ולכן אפשר להעריך עד כמה הממוצע מייצג ועד כמה המסקנה מהימנה.
יתרון של הצגת ערך ממוצע: בכל תטולה יש גוזלים כבדים יותר וקלים יותר, בגלל הבדלים בין פרטים (שונות טבעית) ובגלל טעויות שקילה. הממוצע מסכם מספר רב של מדידות בערך אחד, מקטין את השפעת השונות ואת השפעתם של ערכים חריגים, ולכן המגמה הכללית – ירידה במשקל הגוזל ככל שהתטולה גדלה – בולטת וקל להשוות בין גודלי תטולה שונים. גרף של כל הערכים (מאות נקודות) היה עמוס וקשה לקריאה.
יתרון של הצגת כל הערכים: הצגת כל הערכים מראה את הפיזור (השונות) של משקלי הגוזלים בכל גודל תטולה, ערכים חריגים, ואת מספר הגוזלים שנשקלו בכל גודל תטולה. כך אפשר להעריך עד כמה הממוצע מייצג את הגוזלים, האם ההבדלים בין גודלי תטולה גדולים מן השונות שבתוך כל גודל תטולה, ולכן עד כמה המסקנה מהימנה. מן הממוצע לבדו אי אפשר לדעת זאת – ממוצע של שני גוזלים נראה כמו ממוצע של מאה.
שאלה 2 · איבר יעקובסון ואיבר קו הצד
לכל מין של בעלי חיים יש תמונת עולם חושית ייחודית, והיא נבנית מן המידע המתקבל מאיברי החושים שלו.
ציין מאפיין משותף אחד, במבנה או בתפקוד, לאיבר יעקובסון שיש לזוחלים ולאיבר קו הצד שיש לדגים.
ציין הבדל אחד בין איבר יעקובסון שיש לזוחלים ובין איבר קו הצד שיש לדגים.
הבא דוגמה אחת לחשיבותו של איבר יעקובסון.
◂ פתרון מלא לשאלה 2
סעיף א
למשל: בשני האיברים יש תאי חישה (קולטנים) הקולטים גירוי מן הסביבה והופכים אותו לאות עצבי המועבר אל המוח; שניהם משמשים לאיתור טרף, טורפים ובני מין בסביבה.
מאפיין משותף אחד מספיק:
- במבנה: בשני האיברים יש תאי חישה (קולטנים) המחוברים לעצבים. תאי החישה הופכים את הגירוי (מולקולות כימיות באיבר יעקובסון, תנועות מים בקו הצד) לדחפים עצביים המועברים אל מערכת העצבים המרכזית (המוח), ושם המידע מעובד.
- בתפקוד: שני האיברים קולטים מידע מן הסביבה ומאפשרים לבעל החיים לאתר טרף, להתחמק מטורפים ולהתמצא – גם בתנאים שבהם הראייה מוגבלת (חושך, מים עכורים).
הערה: מאפיינים כמו "שניהם איברי חוש" נכונים אך כלליים מדי; כדאי לציין את תאי החישה ואת הפיכת הגירוי לאות עצבי.
סעיף ב
איבר יעקובסון קולט גירויים כימיים (מולקולות ריח, פרומונים) – חוש כימי; איבר קו הצד קולט גירויים מכניים – תנודות ושינויי לחץ במים. (הבדל במיקום: איבר יעקובסון בתקרת חלל הפה, קו הצד לאורך שני צדי הגוף.)
הבדל אחד מספיק:
- סוג הגירוי: איבר יעקובסון הוא איבר חוש כימי – הוא קולט מולקולות של חומרים (ריחות של טרף, פרומונים של בני המין), שהלשון אוספת מן האוויר או מן הקרקע ומעבירה אל האיבר. איבר קו הצד הוא איבר חוש מכני – הוא קולט תנודות ושינויי לחץ במים הנוצרים מתנועה של בעלי חיים אחרים או ממכשולים.
- מיקום: איבר יעקובסון נמצא בתקרת חלל הפה (בחלל האף־פה), ואיבר קו הצד הוא סדרת תעלות ותאי חישה לאורך שני צדי הגוף של הדג (ובראשו).
- הסביבה: קו הצד פועל רק במים, ואיבר יעקובסון פועל בסביבה יבשתית (וגם אצל זוחלים מימיים).
סעיף ג
למשל: נחש מוציא את לשונו המפוצלת, אוסף עליה מולקולות ריח מן האוויר ומן הקרקע ומעביר אותן אל איבר יעקובסון; כך הוא עוקב אחר שובל הריח של טרף (למשל עכבר שהכיש) ומוצא אותו גם בחושך.
דוגמה אחת מספיקה, עם ההסבר כיצד האיבר תורם להישרדות או לרבייה:
- איתור טרף: נחש מוציא את לשונו המפוצלת ומניע אותה, ומולקולות ריח מן האוויר ומן הקרקע נדבקות אליה. כשהלשון חוזרת לפה, הנחש מכניס את קצותיה אל איבר יעקובסון שבתקרת הפה, ותאי החישה שבו קולטים את המולקולות. כך הנחש עוקב אחר שובל הריח של טרף – למשל עכבר שהנחש הכיש ונמלט – ומוצא אותו גם בחושך או במחילה. (הלשון המפוצלת מאפשרת אף להשוות בין ריכוז הריח משני הצדדים ולקבוע את כיוון השובל.)
- מציאת בן זוג: איבר יעקובסון קולט פרומונים של בני המין, וכך זכרים של נחשים ולטאות מוצאים נקבות בעונת הרבייה.
- זיהוי טורפים לפי ריחם, והימנעות מהם.
שאלה 3 · התניה אופרנטית בקופסת סקינר
החוקר האמריקני סקינר (Skinner) ערך מחקרים בהתניה אופרנטית בבעלי חיים. המחקרים נערכו בעזרת מתקן מיוחד שהוא המציא ונקרא על שמו – קופסת סקינר.
חוקר ערך ניסוי ובו הכניס עכבר לקופסת סקינר. במהלך הניסוי למד העכבר ללחוץ על דוושה, שהלחיצה עליה גורמת למזון להשתחרר אל הקופסה.
הסבר את התהליך שהתרחש בעכבר הנבדק.
סקינר היה חלוץ במחקרים שעסקו בהתניה אופרנטית בקרב בעלי חיים ממינים שונים. פבלוב היה חלוץ במחקרים שעסקו בהתניה קלסית.
מהו ההבדל בין התניה אופרנטית ובין התניה קלסית?
הבא דוגמה ליתרון שהתניה קלסית עשויה להעניק לבעל חיים בטבע.
◂ פתרון מלא לשאלה 3
סעיף א
התניה אופרנטית (למידה בניסוי וטעייה): העכבר לחץ על הדוושה במקרה, וקיבל מזון – תגמול (חיזוק חיובי). בעקבות החזרות נוצר אצלו קשר (אסוציאציה) בין ההתנהגות שלו (לחיצה) לבין התוצאה (מזון), ולכן שכיחות הלחיצות עלתה עד שלחץ על הדוושה בכל פעם שרצה מזון.
התהליך הוא התניה אופרנטית – למידה בעקבות ניסוי וטעייה וחיזוק:
1. בתחילה העכבר משוטט בקופסה ומבצע פעולות שונות באקראי, ובשלב מסוים הוא לוחץ על הדוושה במקרה.
2. מיד לאחר הלחיצה משתחרר מזון – תגמול (חיזוק חיובי) – והעכבר אוכל.
3. לאחר כמה חזרות שבהן הלחיצה מלווה תמיד במזון, נוצר אצל העכבר קשר (אסוציאציה) בין ההתנהגות שלו – הלחיצה – לבין התוצאה שלה – קבלת מזון.
4. בעקבות החיזוק שכיחות ההתנהגות עולה: העכבר לוחץ על הדוושה יותר ויותר, ומהר יותר, עד שהוא ניגש ישר לדוושה כשהוא רעב.
העיקרון: התנהגות שמביאה לתוצאה חיובית לבעל החיים מתחזקת וחוזרת, והתנהגות שאינה מביאה תגמול (או מביאה עונש) נחלשת.
סעיף ב
בהתניה אופרנטית בעל החיים לומד לקשר בין התנהגות שלו (פעולה רצונית) לבין התוצאה שלה (תגמול או עונש), ולכן שכיחות ההתנהגות משתנה. בהתניה קלסית בעל החיים לומד לקשר בין שני גירויים: גירוי ניטרלי שמופיע שוב ושוב עם גירוי הגורם לתגובה מולדת (רפלקס), עד שהגירוי הניטרלי לבדו (גירוי מותנה) מעורר את התגובה; התגובה אינה רצונית ובעל החיים אינו משפיע על התוצאה.
במילים: בהתניה קלסית נלמד מתי תופיע תגובה מולדת (לאיזה סימן מקדים), ובהתניה אופרנטית נלמדת איזו התנהגות כדאי לבצע.
למשל: ציפור או צבי לומדים שרחש מסוים או ריח של טורף מופיע תמיד לפני התקפה; הרחש (שהיה ניטרלי) מעורר אצלם תגובת בריחה כבר לפני שהטורף נראה, ולכן סיכויי ההישרדות שלהם עולים.
דוגמה אחת מספיקה, ובה גירוי ניטרלי שמתקשר לגירוי בעל משמעות:
- הימנעות מטורף: בעל חיים (למשל צבי) נבהל ובורח באופן מולד כשטורף מתקיף אותו. אם לפני ההתקפות נשמע תמיד רחש מסוים או מורגש ריח של הטורף, הרחש או הריח – שהיו ניטרליים – מתקשרים לסכנה. בהמשך הצבי בורח כבר לשמע הרחש או לריח, לפני שהטורף קרוב, וסיכויי ההישרדות שלו עולים.
- מציאת מזון: ריח או צבע של פרח מתקשרים לצוף, ולכן החרק מגיע ישר לפרחים מאותו סוג – חיסכון באנרגיה ובזמן.
- הימנעות ממזון רעיל: בעל חיים שאכל פעם מזון שגרם לו בחילה מקשר את טעמו או את מראהו לתחושת הבחילה, ונמנע ממנו בעתיד.
בכל הדוגמאות היתרון הוא שבעל החיים מגיב מראש לסימן המקדים את האירוע החשוב.
שאלה 4 · פרומוני אזהרה, אזעקה ומין
פרומונים משמשים לסוגים שונים של תקשורת תוך־מינית במינים רבים.
מהי ההתנהגות שמעורר פרומון אזהרה, ומהי ההתנהגות שמעורר פרומון אזעקה?
קבע בנוגע לכל אחד מן הפרומונים האלה – פרומון אזהרה ופרומון אזעקה – אם הוא פרומון משחרר או פרומון ראשוני. נמק את קביעותיך.
חקלאים נוהגים להשתמש בפרומון מין של חרקים להדברה ביולוגית. הסבר דרך אחת שבה שימוש בפרומון מין יכול לפגוע באוכלוסייה של חרק מזיק.
◂ פתרון מלא לשאלה 4
סעיף א
פרומון אזהרה מעורר התנהגות של התרחקות והימנעות: פרטים מאותו מין שקולטים אותו אינם מתקרבים אל המקום או אל הפרט המסומן (למשל אל שטח מחיה תפוס). פרומון אזעקה, שפרט משחרר כשהוא מותקף או בסכנה, מעורר תגובה מיידית של בני מינו – בריחה והתפזרות, או התקהלות ותקיפה של מקור הסכנה (למשל בדבורים ובנמלים).
פרומון אזהרה – מעורר התרחקות והימנעות: פרטים מאותו מין שקולטים אותו אינם מתקרבים אל המקום, אל המשאב או אל הפרט שסומנו בו. למשל, פרומון שבו פרט מסמן את שטח המחיה שלו מזהיר פרטים אחרים מבני מינו שהשטח תפוס, והם נמנעים מלהיכנס אליו – וכך נמנע עימות. דוגמה נוספת: נקבת זבוב פירות שהטילה ביצים בפרי מסמנת אותו בפרומון, ונקבות אחרות נמנעות מלהטיל בו – וכך הזחלים אינם מתחרים על המזון.
פרומון אזעקה – פרט שמותקף או נמצא בסכנה משחרר אותו, והוא מעורר אצל בני מינו תגובה מיידית לסכנה: בריחה והתפזרות (למשל כנימות עלה הנופלות מן הצמח, להקת דגים המתפזרת), או התקהלות ותקיפה של מקור הסכנה – למשל דבורים או נמלים שתוקפות יחד את הפולש.
ההבדל: פרומון אזהרה מונע מראש התקרבות אל מקום או משאב (הימנעות), ואילו פרומון אזעקה הוא תגובה לסכנה קיימת ומיידית (בריחה או התגוננות).
סעיף ב
שניהם פרומונים משחררים: כל אחד מהם מעורר אצל הקולט תגובה התנהגותית מיידית וקצרת טווח (התרחקות, או בריחה או תקיפה), ולא שינוי פיזיולוגי ממושך – כמו שגורם פרומון ראשוני (למשל פרומון המלכה המעכב את התפתחות השחלות בפועלות).
- פרומון משחרר מעורר אצל הקולט תגובה התנהגותית מיידית וקצרת טווח.
- פרומון ראשוני גורם אצל הקולט לשינוי פיזיולוגי ממושך (למשל בהתפתחות או ברבייה), שמשפיע על התנהגותו רק לאחר זמן – למשל פרומון מלכת הדבורים, המעכב את התפתחות השחלות בפועלות.
פרומון אזהרה – פרומון משחרר: פרט שקולט אותו מגיב מיד בהתרחקות מן המקום או מן הפרט המסומן; לא חל בו שינוי פיזיולוגי ממושך.
פרומון אזעקה – פרומון משחרר: פרט שקולט אותו מגיב מיד בבריחה או בתקיפה; התגובה קצרה ומסתיימת כשהסכנה חולפת.
סעיף ג
למשל: מלכודות ובהן פרומון מין סינתטי של הנקבה מושכות זכרים ולוכדות אותם; פחות זכרים מגיעים לנקבות ← פחות הזדווגויות ← פחות ביצים מופרות וצאצאים ← האוכלוסייה בדור הבא קטנה.
דרך אחת מספיקה:
- לכידה המונית: פרומון המין של הנקבה מושך אליה זכרים מאותו מין. החקלאי מציב במטע מלכודות ובהן פרומון מין סינתטי (ודבק או רעל). הזכרים נמשכים למלכודות ונלכדים ← פחות זכרים מגיעים לנקבות ← פחות הזדווגויות ופחות ביצים מופרות ← בדור הבא יש פחות זחלים ופחות פרטים מזיקים.
- שיבוש הזדווגות (בלבול): מפזרים במטע כמות גדולה של פרומון מין, כך שריכוזו גבוה בכל מקום. הזכרים אינם מצליחים לעקוב אחר שובל הריח של נקבה אמיתית ולמצוא אותה ← פחות הזדווגויות ← פחות צאצאים.
יתרון השיטה: הפרומון ייחודי למין המזיק, ולכן אינו פוגע בחרקים מועילים (למשל דבורים) ואינו מזהם את הסביבה כמו חומרי הדברה.
פרק שני (50 נקודות)
מזרע לזרע: בפרק זה ארבע שאלות, 5–8. ענה על שלוש שאלות: על שאלה 5 – חובה (26 נקודות) ועל שתיים מן השאלות 6–8 (לכל שאלה – 12 נקודות).
שאלה 5 · השפעת עלי צמחי מדבר על נביטת זרעים
חוקרים בדקו כיצד נוכחות עלים של צמחי מדבר בקרבת זרעים משפיעה על שיעור הנביטה של הזרעים.
החוקרים העמידו שלוש מערכות הנבטה – א, ב, ג – ובכל אחת מהן זרעים של צמח ממין אחר: מלעניאל מצוי, אספסת מצויה ושמשון ריסני.
לכל אחת מן המערכות א, ב הוסיפו עלים טריים של צמח מִדבר ממין שונה: למערכת א הוסיפו עלים של לענת המדבר, ולמערכת ב הוסיפו עלים של זוגן השיח. בשתי המערכות לא היה מגע בין העלים ובין הזרעים. למערכת ג לא הוסיפו עלים כלל. החוקרים בדקו את שיעור הנביטה של הזרעים בשלוש המערכות.
תוצאות הניסוי מתוארות בטבלה שלפניך.
תלמידים הציעו שלושה הסברים לתוצאות שבטבלה:
i. עלי הלענה מפרישים חומר נדיף המזרז נביטה של זרעי אספסת מצויה.
ii. עלי הלענה מפרישים חומר נדיף המעכב נביטה של זרעי מלעניאל מצוי ושמשון ריסני.
iii. טווח הטמפרטורה האופטימלי של האנזימים בצמחי המדבר (לענה וזוגן) גבוה יותר מטווח הטמפרטורה האופטימלי בשלושת מיני הצמחים שנבדקו.
קבע בנוגע לכל אחד משלושת ההסברים: אם הוא נתמך על ידי התוצאות שבטבלה / אינו נתמך על ידי התוצאות שבטבלה / אי אפשר לדעת. נמק את קביעותיך.
הסבר יתרון אחד של לענת המדבר על זוגן השיח בבית גידולם. בתשובתך התבסס על תוצאות הניסוי.
מהו היתרון של אספסת מצויה על מלעניאל מצוי ושמשון ריסני, כאשר זרעים משלושת המינים האלה נמצאים סמוך ללענת המדבר?
מה הם המשתנים הבלתי תלויים בניסוי זה?
הסבר את החשיבות של מערכת ג במערך הניסוי.
תלמיד ביצע את אותו הניסוי עם זרעים של מלעניאל מצוי בלבד. תוצאות הניסוי היו 1% נביטה בשלוש המערכות (בנוכחות עלי לענה, בנוכחות עלי זוגן וללא עלים). הצע הסבר לתוצאות שהתקבלו בניסוי שערך התלמיד.
◂ פתרון מלא לשאלה 5
סעיף א
i – אינו נתמך: שיעור הנביטה של האספסת כמעט זהה עם עלי לענה (91%) ובלי עלים (89%). ii – נתמך: עם עלי לענה נבטו רק 2% מזרעי המלעניאל ו־3% מזרעי השמשון, לעומת 44% ו־91% בלי עלים, אף שלא היה מגע בין העלים לזרעים. iii – אי אפשר לדעת: בניסוי לא נבדקה הטמפרטורה ולא האנזימים.
בכל הסבר משווים את מערכת א (עלי לענה) למערכת ג (הבקרה – ללא עלים).
i. חומר המזרז נביטת אספסת – אינו נתמך. אילו עלי הלענה היו מזרזים את נביטת האספסת, שיעור הנביטה במערכת א היה גבוה בבירור מבמערכת ג. בפועל: 91% במערכת א, 90% במערכת ב ו־89% במערכת ג – הבדל של 2% בלבד, זניח, ושיעור הנביטה גבוה בכל המערכות. כלומר העלים אינם משפיעים על נביטת האספסת.
ii. חומר נדיף המעכב נביטת מלעניאל ושמשון – נתמך. במערכת א נבטו רק 2% מזרעי המלעניאל לעומת 44% במערכת ג (ירידה של כ־95%), ורק 3% מזרעי השמשון לעומת 91% במערכת ג (ירידה של כ־97%). מאחר שלא היה מגע בין העלים לזרעים, ההשפעה עברה דרך האוויר – מתאים לחומר נדיף שמפרישים העלים. העיכוב ייחודי לעלי הלענה: עם עלי זוגן (מערכת ב) שיעור הנביטה דומה לבקרה (44% ו־86% לעומת 44% ו־91%).
iii. טמפרטורה אופטימלית של אנזימים – אי אפשר לדעת. הניסוי לא בדק טמפרטורות שונות ולא מדד פעילות אנזימים; כל המערכות היו באותם תנאים, ומה שהשתנה הוא רק סוג העלים. לכן הטבלה אינה מספקת מידע לקבל או לדחות את ההסבר. (בנוסף, טמפרטורה אופטימלית של אנזימים בצמחי המדבר אינה יכולה להסביר מדוע נוכחות העלים משנה את נביטת הזרעים של מינים אחרים.)
טעות נפוצה: לקבוע "אינו נתמך" כשהניסוי בכלל לא בדק את הגורם. "אינו נתמך" נכון כשהתוצאות סותרות את ההסבר (כמו ב־i); כשהגורם לא נבדק – "אי אפשר לדעת".
סעיף ב
עלי הלענה מפרישים חומר נדיף המעכב נביטה של זרעי מינים אחרים (מלעניאל 2%, שמשון 3%), ועלי הזוגן אינם מעכבים (44%, 86%). לכן סביב הלענה נובטים פחות צמחים מתחרים, ויש לה יותר מים ומינרלים – משאבים מוגבלים במדבר.
לפי התוצאות: בנוכחות עלי לענה (מערכת א) נבטו רק 2% מזרעי המלעניאל ו־3% מזרעי השמשון, ואילו בנוכחות עלי זוגן (מערכת ב) נבטו 44% ו־86% – כמעט כמו בלי עלים (44% ו־91%). כלומר רק הלענה מעכבת נביטה של צמחים אחרים.
היתרון: בבית הגידול המדברי המים (וגם המינרלים בקרקע) מועטים, והצמחים מתחרים עליהם. החומר הנדיף שמפרישים עלי הלענה מונע נביטה של זרעי מינים מתחרים בסביבתה הקרובה ← פחות צמחים מתחרים סביב הלענה ← יותר מים ומינרלים זמינים לשורשיה ← סיכויי ההישרדות והגדילה שלה גבוהים יותר. לזוגן השיח אין יתרון כזה, והוא נאלץ להתחרות עם הצמחים שנובטים סביבו.
סעיף ג
זרעי האספסת אינם מעוכבים על ידי החומר שמפרישה הלענה (91% נביטה), בעוד זרעי המלעניאל והשמשון כמעט אינם נובטים (2%, 3%). לכן ליד הלענה האספסת נובטת וגדלה כמעט בלי תחרות מצד שני המינים האחרים, ונהנית מיותר מים, מינרלים ושטח.
ליד לענת המדבר נבטו 91% מזרעי האספסת – כמו בלי עלים – לעומת 2% בלבד מזרעי המלעניאל ו־3% מזרעי השמשון. כלומר האספסת אינה רגישה לחומר המעכב שמפרישה הלענה.
היתרון: סמוך ללענה האספסת נובטת, ואילו זרעי המלעניאל והשמשון כמעט אינם נובטים. לכן לנבטי האספסת יש פחות מתחרים על המים, על המינרלים ועל המקום, והיא יכולה לגדול ולהתבסס באזור שבו שני המינים האחרים אינם מצליחים להתקיים.
סעיף ד
(א) סוג העלים שהוספו למערכת ההנבטה – עלי לענת המדבר, עלי זוגן השיח או ללא עלים. (ב) מין הזרעים – מלעניאל מצוי, אספסת מצויה, שמשון ריסני.
משתנה בלתי תלוי הוא הגורם שהחוקר משנה בכוונה. בניסוי זה החוקרים שינו שני גורמים:
1. נוכחות העלים וסוגם – עלי לענת המדבר (מערכת א), עלי זוגן השיח (מערכת ב), ללא עלים (מערכת ג).
2. מין הזרעים – מלעניאל מצוי, אספסת מצויה ושמשון ריסני.
המשתנה התלוי (לשם השוואה): שיעור הנביטה של הזרעים (%).
מערכת ג (ללא עלים) היא מערכת הבקרה: היא מראה מה שיעור הנביטה של כל מין בתנאים זהים אך בלי עלים. רק בהשוואה אליה אפשר לקבוע אם העלים במערכות א, ב עיכבו נביטה, זירזו אותה או לא השפיעו – ולייחס את ההבדל לעלים ולא לגורם אחר (איכות הזרעים, תנאי ההנבטה).
מערכת ג היא מערכת הבקרה. היא זהה למערכות א, ב בכל התנאים (מיני הזרעים, מים, טמפרטורה, אור), פרט לכך שלא הוסיפו לה עלים.
•היא מראה את שיעור הנביטה "הטבעי" של כל מין בתנאי הניסוי – למשל מלעניאל נובט רק 44% גם בלי עלים.
•רק בהשוואה אליה אפשר להסיק שהעלים הם הגורם להבדלים: הירידה ל־2% ול־3% במערכת א מיוחסת לעלי הלענה כי במערכת ג – בלי עלים – שיעור הנביטה היה 44% ו־91%.
•בלי מערכת ג אפשר היה לחשוב שהשיעור הנמוך נובע מגורם אחר – למשל זרעים פגומים או תנאי הנבטה לא מתאימים.
סעיף ה
מאחר ששיעור הנביטה נמוך מאוד גם במערכת הבקרה (ללא עלים), הסיבה אינה העלים אלא גורם המשותף לכל המערכות: למשל הזרעים שבהם השתמש התלמיד אינם חיוניים (מתים, ישנים או פגועים), או שהם במצב תרדמה, או שתנאי ההנבטה (מים, טמפרטורה, חמצן) לא התאימו לנביטת מלעניאל.
הניתוח: בניסוי של התלמיד שיעור הנביטה היה 1% בכל שלוש המערכות – גם במערכת ג, ללא עלים. בניסוי של החוקרים, באותו מין, נבטו 44% במערכת ג. לכן הסיבה לנביטה הנמוכה אינה העלים (בתנאים אלה לא ניתן לראות את השפעתם), אלא גורם המשותף לכל המערכות בניסוי של התלמיד.
- הזרעים אינם חיוניים – זרעים ישנים, שאוחסנו בתנאים לא מתאימים, או פגועים (העובר מת).
- תרדמת זרעים – הזרעים צריכים תנאי מיוחד כדי לצאת מן התרדמה (למשל תקופת קור, שטיפת מעכבים או פגיעה בקליפה), ותנאי זה לא התקיים.
- תנאי ההנבטה לא התאימו – מעט מדי מים או עודף מים (מחסור בחמצן לנשימה התאית), או טמפרטורה לא מתאימה לפעילות האנזימים בזרע.
בכל המקרים הזרעים לא נבטו כלל, ולכן אי אפשר היה לבחון בניסוי זה את השפעת העלים.
שאלה 6 · פוטופריודיזם והשפעת האור על הצמח
לאור יש חשיבות רבה בחיי הצמח. נוסף על חשיבותו בתהליך הפוטוסינתזה, במינים רבים של צמחים האור הוא אות סביבתי הקשור לתופעת הפוטופריודיזם (תגובה של צמח על שינויים במחזוריות האור והחושך).
הצג השפעה של פוטופריודיזם על תהליך אחד בצמח.
גם הטמפרטורה וגם מחזוריות האור והחושך הן אותות סביבתיים המשפיעים על תהליכים בצמח. מהו היתרון של מחזוריות האור והחושך לעומת הטמפרטורה, כאות סביבתי שתהליכים בצמח מושפעים ממנו?
האור משפיע גם על פוטופריודיזם וגם על פוטוסינתזה. קבע איזה משניהם – פוטופריודיזם או פוטוסינתזה – מושפע יותר מעוצמת האור. נמק את קביעתך.
◂ פתרון מלא לשאלה 6
סעיף א
למשל פריחה: צמחי יום קצר (כמו חרצית) פורחים רק כשאורך הלילה ארוך מאורך קריטי (בסתיו), וצמחי יום ארוך פורחים כשהלילה קצר מאורך קריטי (באביב־קיץ). כך הצמח פורח בעונה המתאימה לרבייה.
תהליך הפריחה (הדוגמה המרכזית): הצמח "מודד" את אורך תקופת החושך (הלילה) הרצופה בעזרת פיגמנט הקולט אור בעלים.
- צמחי יום קצר (למשל חרצית) פורחים רק כשאורך הלילה ארוך מאורך קריטי – בסתיו ובחורף.
- צמחי יום ארוך פורחים רק כשאורך הלילה קצר מאורך קריטי – באביב ובקיץ.
- צמחים ניטרליים פורחים ללא קשר לאורך היום.
בעקבות האות מן העלים, הניצנים בקצות הענפים מתפתחים לפרחים. היתרון: הפריחה מתרחשת בעונה הקבועה המתאימה – כשיש מאביקים, וכשהזרעים יבשילו לפני עונה קשה – וכל הפרטים של המין פורחים בו בזמן, מה שמאפשר האבקה זרה.
דוגמאות אחרות שמתקבלות: כניסה לתרדמה ושלכת בסתיו בעצים נשירים בעקבות התקצרות היום; יצירת פקעות (למשל בתפוח אדמה) בימים קצרים; יציאה מתרדמת ניצנים באביב.
סעיף ב
מחזוריות האור והחושך (אורך היום והלילה) קבועה וצפויה – בכל שנה, באותו תאריך ובאותו מקום, אורך הלילה זהה – ולכן היא אות אמין לעונת השנה. הטמפרטורה משתנה באופן בלתי צפוי (ימים חמים בחורף, קרים באביב), ותגובה אליה עלולה לגרום לפריחה או להתעוררות בעונה לא מתאימה.
אורך היום והלילה נקבע על ידי סיבוב כדור הארץ ומיקומו ביחס לשמש, ולכן הוא משתנה במהלך השנה בצורה קבועה וצפויה: באותו תאריך ובאותו מקום אורך הלילה זהה בכל שנה. זהו אות אמין שמבשר מראש על בוא העונה.
הטמפרטורה, לעומת זאת, משתנה גם באופן לא צפוי – יכולים להיות כמה ימים חמים באמצע החורף או גל קור באביב. צמח שהיה פורח או מתעורר מתרדמה רק על פי הטמפרטורה עלול לפרוח בעונה לא מתאימה (למשל בחורף, לפני שהמאביקים פעילים, ואז הפרחים ייפגעו מקור), ולפגוע ברבייתו.
לכן אות של אורך יום מאפשר לצמח לתזמן את תהליכיו לעונה הנכונה בכל שנה.
סעיף ג
הפוטוסינתזה. האור הוא מקור האנרגיה של הפוטוסינתזה: ככל שעוצמת האור גבוהה יותר, הכלורופיל קולט יותר אנרגיה וקצב הפוטוסינתזה עולה (עד רוויה). בפוטופריודיזם האור משמש אות בלבד – הצמח מגיב למשך תקופות האור והחושך ולא לעוצמה, וגם אור חלש (למשל הבזק קצר באמצע הלילה) מספיק כדי להשפיע.
•בפוטוסינתזה האור הוא מקור האנרגיה: הכלורופיל בולע אנרגיית אור, והיא הופכת לאנרגיה כימית בגלוקוז. ככל שעוצמת האור גבוהה יותר נקלטת יותר אנרגיה, ולכן קצב הפוטוסינתזה עולה עם עוצמת האור (עד שגורם אחר – או טמפרטורה – מגביל אותו).
•בפוטופריודיזם האור הוא אות (מידע) ולא מקור אנרגיה: הצמח מגיב למשך תקופת החושך והאור, ולא לכמות האנרגיה שנקלטה. די באור חלש כדי שהצמח "יחוש" שיש אור – למשל, הפסקת הלילה בהבזק קצר של אור חלש משנה את תגובת הפריחה. לכן עוצמת האור משפיעה מעט על הפוטופריודיזם.
שאלה 7 · גורמים חיצוניים ופנימיים בגדילת הצמח
הגדילה וההתפתחות של הצמח מושפעות מגורמים חיצוניים כמו באוויר ומינרלים בקרקע ומגורמים פנימיים כמו אוקסין וג'יברלין.
הצג את ההשפעה של עלייה בריכוז ה־ באוויר על גדילת הצמח, והסבר אותה. בתשובתך התייחס לתהליך אחד המתרחש בצמח.
ציין מינרל אחד בקרקע החיוני להתפתחות הצמח, ותאר כיצד מחסור במינרל זה בקרקע יפגע בגדילה של הצמח.
ציין תהליך אחד בצמח המושפע מאוקסין ותהליך אחד המושפע מג'יברלין.
◂ פתרון מלא לשאלה 7
סעיף א
עלייה בריכוז ה־ מגבירה את גדילת הצמח (כל עוד הוא הגורם המגביל): הוא חומר גלם בפוטוסינתזה, ולכן קצב הפוטוסינתזה עולה ונוצר יותר גלוקוז – חומר לבניית חומרי הגוף (תאית, חלבונים) ומקור אנרגיה בנשימה תאית – וכך הצמח גדל יותר.
ההשפעה: בעלייה בריכוז ה־ באוויר הצמח גדל מהר יותר (ביומסה רבה יותר), עד ריכוז מסוים שמעליו אין עוד השפעה.
- נכנס לעלה דרך הפיוניות, והוא חומר גלם בפוטוסינתזה: בכלורופלסטים, בעזרת אנרגיית אור, נוצר ממנו ומן המים גלוקוז.
•בריכוז ה־ שבאוויר, הוא לרוב הגורם המגביל את קצב הפוטוסינתזה. לכן עלייה בריכוזו ← קצב פוטוסינתזה גבוה יותר ← נוצר יותר גלוקוז.
•הגלוקוז משמש חומר גלם לבניית חומרים אורגניים (תאית לדפנות תאים חדשים, עמילן, ויחד עם מינרלים – חלבונים וחומצות גרעין), ומקור אנרגיה בנשימה התאית (ATP לחלוקות תאים ולתהליכי בנייה). ← יותר חלוקות תאים וגדילה.
•כשריכוז ה־ גבוה מאוד, גורם אחר (עוצמת אור, טמפרטורה, מים) הופך למגביל, והגדילה אינה עולה עוד.
סעיף ב
למשל חנקן (כיוני חנקה): הוא דרוש לבניית חלבונים (אנזימים), כלורופיל וחומצות גרעין; במחסור בו נבנים פחות חלבונים וכלורופיל – העלים מצהיבים, קצב הפוטוסינתזה יורד, ופחות חלוקות תאים – הצמח קטן וגדילתו מעוכבת.
מינרל אחד מספיק, עם הקשר לגדילה:
- חנקן (נקלט מן הקרקע בעיקר כיוני חנקה): מרכיב של חומצות אמינו ← חלבונים (אנזימים, חלבוני מבנה), של כלורופיל ושל DNA ו־RNA. במחסור בחנקן: נבנים פחות חלבונים ופחות כלורופיל ← העלים מצהיבים (בעיקר העלים הוותיקים) ← קצב הפוטוסינתזה יורד ← פחות חומרי בנייה ואנרגיה; וגם פחות DNA לחלוקות תאים ← הצמח נמוך וחלש.
- מגנזיום: מרכיב של מולקולת הכלורופיל; במחסור – פחות כלורופיל, הצהבה, ירידה בפוטוסינתזה ובגדילה.
- זרחן: מרכיב של DNA, RNA, ATP ופוספוליפידים בקרומים; במחסור – פחות חלוקות תאים ופחות אנרגיה זמינה ← גדילה מעוכבת.
סעיף ג
אוקסין – למשל התארכות תאים בגבעול ובעקבותיה התכופפות הגבעול לכיוון האור (פוטוטרופיזם), או שליטה של הקודקוד (עיכוב צמיחת ניצנים צדדיים), או יצירת שורשים בייחורים. ג'יברלין – למשל התארכות הגבעול (בין־פרקים), או נביטת זרעים (יציאה מתרדמה והפעלת אנזימים המפרקים עמילן), או גדילת פירות.
- התארכות תאים בגבעול ובעקבותיה פוטוטרופיזם – תגובת התכופפות של הגבעול לכיוון האור: האוקסין מצטבר בצד המוצל, התאים שם מתארכים יותר, והגבעול מתכופף לעבר האור.
- שליטה של הקודקוד – האוקסין שמיוצר בקודקוד מעכב את צמיחת הניצנים הצדדיים.
- יצירת שורשים בייחורים (מכאן השימוש בו בריבוי וגטטיבי).
- התארכות הגבעול – הגדלת אורך הבין־פרקים.
- נביטת זרעים – יציאה מתרדמה והפעלת ייצור אנזימים (כמו עמילאז) המפרקים את העמילן האגור בזרע, כך שהעובר מקבל סוכר לנשימה תאית ולגדילה.
- גדילת פירות (למשל הגדלת ענבים).
שאלה 8 · צמחים בכלי זכוכית סגור
בחנויות לצמחי נוי מוכרים מכלֵי זכוכית שקופים, אטומים לגזים, ובהם צמחים שתולים באדמה לחה ומרוחקים זה מזה, כפי שמתואר באיור 1 שלפניך. הצמחים מתקיימים, גדלים ומצמיחים פרחים ופירות עם זרעים במשך כמה שנים.
הפרחים בצמחים אלה הם דו־מיניים (דו־זוויגיים). על פי המידע שבפתיח בנוגע לצמחים ולתנאים בבית הגידול, קבע מהו סוג ההאבקה המתקיימת בהם, ונמק את קביעתך.
ציין את החלק של הפרח שממנו הפרי מתפתח ואת החלק שממנו הזרע מתפתח.
אדם קנה מכָל ובו צמחים, כפי שמתואר באיור 1. לאחר כמה חודשים הוא נסע לחופשה של שבוע. לפני שיצא מביתו הוא סגר את כל התריסים. כשחזר ראה שכל הצמחים שבמכָל נבלו, אך מן האדמה הציצו נבטים זעירים.
הסבר מדוע נבלו הצמחים. בהסברך התייחס לשני תהליכים המתרחשים בתאי הצמח.
ציין שני תהליכים שהתרחשו במהלך הנביטה, שבעקבותיהם התפתחו מן הזרעים הנבטים הזעירים.
◂ פתרון מלא לשאלה 8
סעיף א
האבקה עצמית: הכלי אטום, ולכן אין בו חרקים מאביקים ואין רוח שתעביר אבקה בין הצמחים, והצמחים מרוחקים זה מזה. מאחר שבכל פרח יש אבקנים וצלקת, האבקה מאותו פרח (או מאותו צמח) עוברת אל הצלקת – וכך נוצרים פירות וזרעים.
•הכלי סגור ואטום – לא נכנסים אליו חרקים או בעלי חיים מאביקים, ואין בו רוח שתעביר גרגרי אבקה.
•הצמחים מרוחקים זה מזה, ולכן אבקה אינה עוברת ממגע בין צמחים.
•ובכל זאת נוצרים פירות עם זרעים – כלומר מתרחשות האבקה והפריה.
•הפרחים דו־מיניים: בכל פרח יש גם אבקנים (המייצרים אבקה) וגם עלי (עם צלקת). לכן גרגרי האבקה עוברים מן האבקנים אל הצלקת של אותו פרח (או של פרח אחר על אותו צמח) – האבקה עצמית.
סעיף ב
הפרי מתפתח מן השחלה; הזרע מתפתח מן הביצית (הנמצאת בתוך השחלה).
- הפרי מתפתח מהשחלה – החלק התחתון המעובה של העלי. לאחר ההפריה דופן השחלה גדלה והופכת לדופן הפרי.
- הזרע מתפתח מהביצית שבתוך השחלה. לאחר הפריית תא הביצה שבתוכה, הביצית מתפתחת לזרע: בתוכו עובר (מן הזיגוטה) ורקמת מזון אגור, ומסביבו קליפת זרע.
טעות נפוצה: לבלבל בין ביצית (המבנה שבשחלה, שממנו מתפתח הזרע) לבין תא ביצה (הגמטה הנקבית שבתוך הביצית, שממנה – לאחר ההפריה – מתפתח העובר).
סעיף ג
התריסים נסגרו ← לא היה אור ← לא התרחשה פוטוסינתזה, ולכן לא נוצרו סוכרים ולא נוצר חמצן. הנשימה התאית נמשכה כל הזמן, וצרכה את הסוכרים האגורים ואת החמצן שבמכל האטום. לאחר שבוע נגמרו מאגרי הסוכר (והחמצן), התאים לא הפיקו די אנרגיה (ATP) לתהליכי החיים, והצמחים נבלו.
התהליך הראשון – פוטוסינתזה: הפוטוסינתזה זקוקה לאנרגיית אור. כשהתריסים סגורים המכל בחושך ← אין פוטוסינתזה ← הצמחים אינם מייצרים סוכר (גלוקוז) ואינם משחררים חמצן.
התהליך השני – נשימה תאית: הנשימה התאית מתרחשת בכל התאים כל הזמן, באור ובחושך. היא מפרקת סוכר בעזרת חמצן ומשחררת אנרגיה (ATP) ו־.
התוצאה: במכל האטום, באור, יש מאזן – הפוטוסינתזה מספקת סוכר וחמצן לנשימה, והנשימה מספקת לפוטוסינתזה. בחושך המאזן נשבר: הנשימה צורכת את מאגרי הסוכר ואת החמצן שבמכל, ואין ייצור חדש. אחרי שבוע אוזלים מאגרי הסוכר (וגם ריכוז החמצן במכל יורד) ← התאים אינם מפיקים די אנרגיה לתהליכי החיים ← הצמחים נחלשים, נובלים ומתים.
למשל: (1) ספיגת מים והפעלת אנזימים המפרקים את המזון האגור בזרע (עמילן ← גלוקוז); (2) נשימה תאית המפיקה מן הסוכר אנרגיה (ATP); (3) חלוקות תאים (מיטוזה) והתארכות תאים בעובר – וכך נוצרו השורש והנבט. כל שניים מאלה.
הזרעים שנפלו לאדמה נבטו גם בחושך, כי הנביטה אינה זקוקה לאור: העובר משתמש במזון האגור בזרע. שני תהליכים (מתוך אלה):
1. ספיגת מים (תפיחה) – הזרע קולט מים מן האדמה הלחה, והמים מפעילים את האנזימים שבתאיו.
2. פירוק המזון האגור – אנזימים (למשל עמילאז) מפרקים את העמילן (ושומנים וחלבונים) שבזרע לחומרים פשוטים (גלוקוז, חומצות אמינו), המועברים אל העובר.
3. נשימה תאית – העובר מפרק את הגלוקוז בעזרת חמצן ומפיק אנרגיה (ATP) לגדילה.
4. חלוקות תאים (מיטוזה) והתארכות תאים בעובר – כך יוצא השורשון ומתפתח הנבט.
(הנבטים ימשיכו לגדול רק אם יקבלו אור לפני שיאזל המזון האגור – משם ואילך הם תלויים בפוטוסינתזה.)
טבלת התשובות
| שאלה | סעיף | תשובה |
|---|---|---|
| 1 | א | ככל שהתטולה גדולה יותר, סיכויי ההישרדות של כל גוזל קטנים יותר: בתטולה גדולה משקל הגוזל בעזיבת הקן נמוך יותר (גרף 1), וגוזל קל יותר שורד פחות (גרף 2). |
| ב 1 | אסטרטגיית K. נימוק (אחד מאלה): טיפול הורי ממושך של שני ההורים (כ־20 יום בקן ועוד כשבועיים בטריטוריה); רבייה פעם אחת בשנה בלבד; זוגות קבועים בטריטוריות קבועות. | |
| ב 2 | בירגזי שני ההורים חולקים את הטיפול בגוזלים ובני הזוג חיים בזוגות קבועים (מונוגמיה). לכן התחרות בין הזכרים על נקבות חלשה, הברירה המינית חלשה, ואין יתרון לזכר בולט במראהו – הזכר והנקבה דומים. | |
| ג | למשל: הם ממשיכים לקבל מזון מן ההורים (ואינם צריכים להתחרות על טריטוריה משלהם) בזמן שהם עדיין חלשים, ובינתיים לומדים להשיג מזון ולהתחמק מטורפים. | |
| ד | ממוצע: מצמצם את השפעת השונות בין הפרטים (ואת השפעתם של ערכים חריגים), ולכן המגמה הכללית – הקשר בין גודל התטולה למשקל – ברורה. כל הערכים: מראים את הפיזור (השונות) בין הגוזלים באותו גודל תטולה ואת מספר הפרטים בכל נקודה, ולכן אפשר להעריך עד כמה הממוצע מייצג ועד כמה המסקנה מהימנה. | |
| 2 | א | למשל: בשני האיברים יש תאי חישה (קולטנים) הקולטים גירוי מן הסביבה והופכים אותו לאות עצבי המועבר אל המוח; שניהם משמשים לאיתור טרף, טורפים ובני מין בסביבה. |
| ב | איבר יעקובסון קולט גירויים כימיים (מולקולות ריח, פרומונים) – חוש כימי; איבר קו הצד קולט גירויים מכניים – תנודות ושינויי לחץ במים. (הבדל במיקום: איבר יעקובסון בתקרת חלל הפה, קו הצד לאורך שני צדי הגוף.) | |
| ג | למשל: נחש מוציא את לשונו המפוצלת, אוסף עליה מולקולות ריח מן האוויר ומן הקרקע ומעביר אותן אל איבר יעקובסון; כך הוא עוקב אחר שובל הריח של טרף (למשל עכבר שהכיש) ומוצא אותו גם בחושך. | |
| 3 | א | התניה אופרנטית (למידה בניסוי וטעייה): העכבר לחץ על הדוושה במקרה, וקיבל מזון – תגמול (חיזוק חיובי). בעקבות החזרות נוצר אצלו קשר (אסוציאציה) בין ההתנהגות שלו (לחיצה) לבין התוצאה (מזון), ולכן שכיחות הלחיצות עלתה עד שלחץ על הדוושה בכל פעם שרצה מזון. |
| ב 1 | בהתניה אופרנטית בעל החיים לומד לקשר בין התנהגות שלו (פעולה רצונית) לבין התוצאה שלה (תגמול או עונש), ולכן שכיחות ההתנהגות משתנה. בהתניה קלסית בעל החיים לומד לקשר בין שני גירויים: גירוי ניטרלי שמופיע שוב ושוב עם גירוי הגורם לתגובה מולדת (רפלקס), עד שהגירוי הניטרלי לבדו (גירוי מותנה) מעורר את התגובה; התגובה אינה רצונית ובעל החיים אינו משפיע על התוצאה. | |
| ב 2 | למשל: ציפור או צבי לומדים שרחש מסוים או ריח של טורף מופיע תמיד לפני התקפה; הרחש (שהיה ניטרלי) מעורר אצלם תגובת בריחה כבר לפני שהטורף נראה, ולכן סיכויי ההישרדות שלהם עולים. | |
| 4 | א | פרומון אזהרה מעורר התנהגות של התרחקות והימנעות: פרטים מאותו מין שקולטים אותו אינם מתקרבים אל המקום או אל הפרט המסומן (למשל אל שטח מחיה תפוס). פרומון אזעקה, שפרט משחרר כשהוא מותקף או בסכנה, מעורר תגובה מיידית של בני מינו – בריחה והתפזרות, או התקהלות ותקיפה של מקור הסכנה (למשל בדבורים ובנמלים). |
| ב | שניהם פרומונים משחררים: כל אחד מהם מעורר אצל הקולט תגובה התנהגותית מיידית וקצרת טווח (התרחקות, או בריחה או תקיפה), ולא שינוי פיזיולוגי ממושך – כמו שגורם פרומון ראשוני (למשל פרומון המלכה המעכב את התפתחות השחלות בפועלות). | |
| ג | למשל: מלכודות ובהן פרומון מין סינתטי של הנקבה מושכות זכרים ולוכדות אותם; פחות זכרים מגיעים לנקבות ← פחות הזדווגויות ← פחות ביצים מופרות וצאצאים ← האוכלוסייה בדור הבא קטנה. | |
| 5 | א | i – אינו נתמך: שיעור הנביטה של האספסת כמעט זהה עם עלי לענה (91%) ובלי עלים (89%). ii – נתמך: עם עלי לענה נבטו רק 2% מזרעי המלעניאל ו־3% מזרעי השמשון, לעומת 44% ו־91% בלי עלים, אף שלא היה מגע בין העלים לזרעים. iii – אי אפשר לדעת: בניסוי לא נבדקה הטמפרטורה ולא האנזימים. |
| ב | עלי הלענה מפרישים חומר נדיף המעכב נביטה של זרעי מינים אחרים (מלעניאל 2%, שמשון 3%), ועלי הזוגן אינם מעכבים (44%, 86%). לכן סביב הלענה נובטים פחות צמחים מתחרים, ויש לה יותר מים ומינרלים – משאבים מוגבלים במדבר. | |
| ג | זרעי האספסת אינם מעוכבים על ידי החומר שמפרישה הלענה (91% נביטה), בעוד זרעי המלעניאל והשמשון כמעט אינם נובטים (2%, 3%). לכן ליד הלענה האספסת נובטת וגדלה כמעט בלי תחרות מצד שני המינים האחרים, ונהנית מיותר מים, מינרלים ושטח. | |
| ד 1 | (א) סוג העלים שהוספו למערכת ההנבטה – עלי לענת המדבר, עלי זוגן השיח או ללא עלים. (ב) מין הזרעים – מלעניאל מצוי, אספסת מצויה, שמשון ריסני. | |
| ד 2 | מערכת ג (ללא עלים) היא מערכת הבקרה: היא מראה מה שיעור הנביטה של כל מין בתנאים זהים אך בלי עלים. רק בהשוואה אליה אפשר לקבוע אם העלים במערכות א, ב עיכבו נביטה, זירזו אותה או לא השפיעו – ולייחס את ההבדל לעלים ולא לגורם אחר (איכות הזרעים, תנאי ההנבטה). | |
| ה | מאחר ששיעור הנביטה נמוך מאוד גם במערכת הבקרה (ללא עלים), הסיבה אינה העלים אלא גורם המשותף לכל המערכות: למשל הזרעים שבהם השתמש התלמיד אינם חיוניים (מתים, ישנים או פגועים), או שהם במצב תרדמה, או שתנאי ההנבטה (מים, טמפרטורה, חמצן) לא התאימו לנביטת מלעניאל. | |
| 6 | א | למשל פריחה: צמחי יום קצר (כמו חרצית) פורחים רק כשאורך הלילה ארוך מאורך קריטי (בסתיו), וצמחי יום ארוך פורחים כשהלילה קצר מאורך קריטי (באביב־קיץ). כך הצמח פורח בעונה המתאימה לרבייה. |
| ב | מחזוריות האור והחושך (אורך היום והלילה) קבועה וצפויה – בכל שנה, באותו תאריך ובאותו מקום, אורך הלילה זהה – ולכן היא אות אמין לעונת השנה. הטמפרטורה משתנה באופן בלתי צפוי (ימים חמים בחורף, קרים באביב), ותגובה אליה עלולה לגרום לפריחה או להתעוררות בעונה לא מתאימה. | |
| ג | הפוטוסינתזה. האור הוא מקור האנרגיה של הפוטוסינתזה: ככל שעוצמת האור גבוהה יותר, הכלורופיל קולט יותר אנרגיה וקצב הפוטוסינתזה עולה (עד רוויה). בפוטופריודיזם האור משמש אות בלבד – הצמח מגיב למשך תקופות האור והחושך ולא לעוצמה, וגם אור חלש (למשל הבזק קצר באמצע הלילה) מספיק כדי להשפיע. | |
| 7 | א | עלייה בריכוז ה־ מגבירה את גדילת הצמח (כל עוד הוא הגורם המגביל): הוא חומר גלם בפוטוסינתזה, ולכן קצב הפוטוסינתזה עולה ונוצר יותר גלוקוז – חומר לבניית חומרי הגוף (תאית, חלבונים) ומקור אנרגיה בנשימה תאית – וכך הצמח גדל יותר. |
| ב | למשל חנקן (כיוני חנקה): הוא דרוש לבניית חלבונים (אנזימים), כלורופיל וחומצות גרעין; במחסור בו נבנים פחות חלבונים וכלורופיל – העלים מצהיבים, קצב הפוטוסינתזה יורד, ופחות חלוקות תאים – הצמח קטן וגדילתו מעוכבת. | |
| ג | אוקסין – למשל התארכות תאים בגבעול ובעקבותיה התכופפות הגבעול לכיוון האור (פוטוטרופיזם), או שליטה של הקודקוד (עיכוב צמיחת ניצנים צדדיים), או יצירת שורשים בייחורים. ג'יברלין – למשל התארכות הגבעול (בין־פרקים), או נביטת זרעים (יציאה מתרדמה והפעלת אנזימים המפרקים עמילן), או גדילת פירות. | |
| 8 | א | האבקה עצמית: הכלי אטום, ולכן אין בו חרקים מאביקים ואין רוח שתעביר אבקה בין הצמחים, והצמחים מרוחקים זה מזה. מאחר שבכל פרח יש אבקנים וצלקת, האבקה מאותו פרח (או מאותו צמח) עוברת אל הצלקת – וכך נוצרים פירות וזרעים. |
| ב | הפרי מתפתח מן השחלה; הזרע מתפתח מן הביצית (הנמצאת בתוך השחלה). | |
| ג 1 | התריסים נסגרו ← לא היה אור ← לא התרחשה פוטוסינתזה, ולכן לא נוצרו סוכרים ולא נוצר חמצן. הנשימה התאית נמשכה כל הזמן, וצרכה את הסוכרים האגורים ואת החמצן שבמכל האטום. לאחר שבוע נגמרו מאגרי הסוכר (והחמצן), התאים לא הפיקו די אנרגיה (ATP) לתהליכי החיים, והצמחים נבלו. | |
| ג 2 | למשל: (1) ספיגת מים והפעלת אנזימים המפרקים את המזון האגור בזרע (עמילן ← גלוקוז); (2) נשימה תאית המפיקה מן הסוכר אנרגיה (ATP); (3) חלוקות תאים (מיטוזה) והתארכות תאים בעובר – וכך נוצרו השורש והנבט. כל שניים מאלה. |