בגרות בביולוגיה 043282 - קיץ 2020 – מועד מיוחד

מסקנה כללית (משתי הטבלאות): יש קשר הפוך בין הצלחת הרבייה של הזוג בעונה הקודמת ובין אחוז ה"גירושים" בעונה שלאחריה – ככל שהצלחת הרבייה גבוהה יותר, הסיכוי שבני הזוג ייפרדו נמוך יותר. זוג שהצליח ברבייה "נשאר יחד"; זוג שנכשל נוטה להחליף בן זוג.

טבלה 1 (ביצים שבקעו): כשלא בקעה אף ביצה – 24% "גירושים"; ביצה אחת או שתיים – 11%; שלוש ויותר – 8%. הירידה הגדולה היא בין 0 ל־1 ביצה, ובין 1 ל־2 אין הבדל.

טבלה 2 (צאצאים שפרחו מן הקן): אף צאצא – 15%; אחד – 10%; שניים – 2%; שלושה ויותר – 0%. הירידה רציפה ומגיעה לאפס.

•בטבלה 2 הקשר חזק וחד יותר: "גירושים" כמעט נעלמים (2%, 0%) כשפרחו 2 צאצאים ויותר, ואילו בטבלה 1 גם בזוגות שבקעו להם 3 ביצים ויותר עדיין יש 8% "גירושים".

•הסיבה: בקיעה היא רק שלב ביניים. אחרי הבקיעה ההורים ממשיכים להשקיע כחודש (האכלה, הגנה), וצאצא שפרח מן הקן הוא התוצאה הסופית של השקעת שני ההורים. לכן מספר הצאצאים שפרחו הוא מדד טוב יותר להצלחת הרבייה (ולאיכות שיתוף הפעולה של בני הזוג) – וזוג שהצליח בו אינו נפרד.

•זוג שבקעו לו ביצים אך הצאצאים לא שרדו נחשב בטבלה 1 "מצליח", ובטבלה 2 "לא מצליח"; לכן 0 בטבלה 2 (15%) כולל גם זוגות כאלה, וערכו נמוך מ־24% שבטבלה 1 (שם 0 = כישלון כבר בשלב הביצים).

הסבר אפשרי: פרידה מבן זוג שאיתו הרבייה נכשלה עשויה להגדיל את הסיכוי להצלחה בעונה הבאה עם בן זוג אחר, ואילו זוג מצליח שומר על ההרכב המוכח.

טעות נפוצה: להסיק סיבתיות מוחלטת ("כישלון גורם לגירושים"). הנתונים מראים קשר (מתאם); ייתכן גם שגורם שלישי, כמו איכות הטריטוריה או גיל בני הזוג, משפיע על שניהם.

כתם דגירה הוא אזור בעור הבטן של העוף הדוגר שהנוצות בו נושרות, והוא עשיר בכלי דם. בזמן הדגירה העור החשוף צמוד לביצים, וחום הגוף של ההורה עובר ישירות אל הביצים ושומר על טמפרטורה קבועה הדרושה להתפתחות העוברים.

כתם דגירה מתפתח אצל ההורה שדוגר. בפתיח נאמר ש"השלצדף הזכר משתתף בדגירה ובטיפול בצאצאים, באותה מידה כמו הנקבה". לכן נצפה למצוא כתם דגירה אצל שני הזוויגים – הזכר והנקבה.

טעות נפוצה: לענות "אצל הנקבה בלבד, כי היא מטילה את הביצים". הטלה אינה קובעת – הקובע הוא מי דוגר.

•הצאצאים בוקעים כשעיניהם פקוחות.

- כמה שעות לאחר הבקיעה הם מסוגלים ללכת.

•הביצים מוטלות בגומה בקרקע, וזמן הדגירה ארוך יחסית (30 יום) – הצאצא מתפתח זמן רב בתוך הביצה, על חשבון חלמון רב, ובוקע מפותח.

לעומת צאצאים בני קן, הבוקעים עיוורים, עירומים (ללא נוצות או עם פלומה דלילה) וחסרי יכולת לנוע, ותלויים לחלוטין בהורים בקן (למשל יונים ודרורים).

הערה: אצל השלצדף ההורים עדיין מאכילים את הצאצאים כחודש – אך מה שקובע את הטיפוס הוא מצב ההתפתחות בעת הבקיעה (עיניים פקוחות, הליכה מיד), ולכן זהו טיפוס עוזבי קן.

סביר שבשלצדף יש חד־פרצופיות מינית – הזכר והנקבה דומים במראם.

1. דו־פרצופיות מינית (הבדלים בולטים בצבע, בגודל או בקישוטים בין זכר לנקבה) נוצרת בעיקר בברירה מינית חזקה: כשזכר אחד יכול להזדווג עם נקבות רבות, הזכרים מתחרים ביניהם, והנקבות בוחרות זכרים בולטים. אז לזכר מקושט ובולט יש יתרון ברבייה, גם אם הוא מסוכן לו.

2. אצל השלצדף יש זוגות קבועים (מונוגמיה) לכמה עונות, וכל פרט מזדווג לרוב עם בן זוג אחד בלבד – אין לזכר אפשרות להעמיד צאצאים רבים בעזרת נקבות רבות, ולכן הברירה המינית חלשה.

3. שני ההורים משקיעים במידה דומה – הזכר דוגר ומטפל בצאצאים "באותה מידה כמו הנקבה". כשתפקידי שני המינים דומים, נוח ששניהם יהיו בעלי מראה דומה (למשל מוסווים בזמן הדגירה בגומה בקרקע), ואין לחץ ברירה להבדל במראה.

טעות נפוצה: לנמק רק ב"הזכר והנקבה עושים אותו דבר" בלי לקשר לברירה מינית – התשובה המלאה מקשרת את המונוגמיה וההשקעה ההורית המשותפת לחולשת הברירה המינית.

מאפייני אסטרטגיית k שמתקיימים בשלצדף (לפי הפתיח והטבלאות):

- מעט צאצאים בכל עונת רבייה – בטבלאות מספר הביצים והצאצאים בקן נע בין 0 ל"3 ויותר".

- השקעה הורית רבה בכל צאצא – דגירה של 30 יום, האכלה והגנה כחודש עד עזיבת הקן, בידי שני ההורים; הזכר גם מגן על הטריטוריה ומביא מזון.

- אורך חיים רב ("מאריכים ימים") וכמה עונות רבייה במהלך החיים, לרוב עם אותו בן זוג.

- גוף גדול יחסית (כ־500 גרם) והתבגרות איטית יחסית.

באסטרטגיית r, לעומת זאת, יש צאצאים רבים מאוד, השקעה מועטה בכל צאצא, תמותת צאצאים גבוהה, אורך חיים קצר ולעיתים רבייה פעם אחת בלבד.

בעכבר התרחשה התניה אופרנטית – למידה בדרך של ניסוי וטעייה, שבה בעל החיים לומד לקשר בין פעולה שהוא עצמו מבצע לבין התוצאה שלה.

1. העכבר (בדרך כלל רעב) מסתובב בקופסה ומבצע פעולות שונות באקראי – מרחרח, מטפס, נוגע בחפצים.

2. במקרה הוא לוחץ על הדוושה, ומיד משתחרר מזון – חיזוק חיובי (תגמול).

3. החיזוק מגדיל את הסיכוי שהפעולה תחזור. בכל פעם שהלחיצה מביאה מזון, הקשר (אסוציאציה) בין הלחיצה לבין קבלת המזון מתחזק.

4. בהדרגה תדירות הלחיצות עולה, הזמן עד הלחיצה הראשונה מתקצר, ופעולות אחרות שאינן מתוגמלות נעלמות – העכבר למד ללחוץ על הדוושה כדי לקבל מזון.

אם המזון יפסיק להשתחרר, הלחיצות יפחתו בהדרגה (הכחדה של ההתנהגות הנלמדת).

דוגמה – דבורה וריח הפרח: דבורה שמגיעה לפרח מקבלת צוף (גירוי טבעי שמעורר תגובה מולדת – הוצאת החדק ושתייה). הריח (או הצבע) של הפרח, שבתחילה היה גירוי ניטרלי, מופיע שוב ושוב יחד עם הצוף. לאחר כמה פעמים הריח לבדו מעורר בדבורה את תגובת ההזנה, והיא נמשכת ישר לפרחים מאותו מין.

היתרון: הדבורה אינה מבזבזת זמן ואנרגיה על פרחים ריקים ממזון – היא מזהה מראש את הפרחים המתגמלים, ולכן יעילות איסוף המזון שלה עולה.

דוגמה נוספת שמתקבלת: בעל חיים נטרף מקשר צליל, ריח או צל שמקדימים בדרך כלל את התקפת הטורף עם הסכנה, ומגיב בבריחה כבר כשהוא קולט את הסימן – לפני שהטורף מגיע. כך גדל סיכויו לשרוד.

•הריח פועל בחושך ומעבר למכשולים (צמחייה, מחילות), ואינו מחייב קו ראייה.

•הריח נשאר במקום זמן מה גם לאחר שהמשדר עזב – למשל סימון טריטוריה בשתן, שמאותת לזרים גם כשבעל הטריטוריה אינו שם.

•אפשר להעביר מסר למרחק רב (פרומוני מין של עשים) בכמות קטנה של חומר, ובאופן ייחודי למין.

•הריח מתפשט לאט יחסית ותלוי בכיוון הרוח, ולכן קשה לכוון אותו למקבל מסוים.

- קשה לשנות או להפסיק את המסר במהירות – הריח נשאר גם כשהמסר כבר אינו נכון.

•גם טורפים וטפילים יכולים לקלוט את הריח ולאתר בעזרתו את המשדר.

בקבוצת הבקרה צריך שכל התנאים יהיו זהים לקבוצת הניסוי מלבד הגורם הנבדק – החומרים הנדיפים משתן של זכר בוגר. שני הבדלים (מערכי בקרה) אפשריים:

1. אין שתן מעבר למחיצה: נקבות צעירות באותו כלוב עם אותה מחיצה, אך מעבר למחיצה לא מודלף שתן של זכר בוגר (רק אוויר, או מים בכמות זהה). כך אפשר לייחס את ההתבגרות המוקדמת לחומרים שבשתן הזכר, ולא לכלוב או למחיצה.

2. שתן ממקור אחר: מעבר למחיצה מודלף שתן של נקבה בוגרת (או של זכר צעיר שאינו בשל מינית). כך אפשר לבדוק אם ההשפעה ייחודית לחומרים שבשתן של זכר בוגר, ולא לכל ריח של שתן עכברים. (מתקבל גם שתן של זכר מסורס – כך בודקים שההשפעה קשורה להורמוני המין של הזכר הבוגר.)

גורמים קבועים בשתי הקבוצות: גיל הנקבות ומספרן, מזון ומים, תאורה, טמפרטורה וגודל הכלוב.

נימוק לכך שהחומר הוא פרומון: פרומון הוא חומר כימי שמפריש פרט אחד אל הסביבה, והוא משפיע על פרטים אחרים מאותו מין. בניסוי החומר מקורו בשתן של עכבר זכר, והוא השפיע על נקבות עכברים – בני אותו מין. המחיצה מאפשרת מעבר של חומרים נדיפים בלבד, ולכן ההשפעה הועברה בחומר כימי באוויר, בלי מגע, בלי ראייה ובלי שמיעה של הזכר עצמו.

נימוק לכך שהוא פרומון ראשוני: פרומונים מחולקים לשני סוגים:

- פרומון משחרר (מעורר) – גורם לתגובה התנהגותית מיידית (למשל פרומון אזעקה או פרומון מין המושך זכר).

- פרומון ראשוני – גורם לשינוי פיזיולוגי ממושך במקבל, בדרך כלל דרך מערכת ההורמונים, שמשפיע על התפתחותו או על מצבו הפיזיולוגי.

בניסוי החומר זירז את ההתבגרות המינית של הנקבות – שינוי פיזיולוגי והתפתחותי (הורמונלי) שנמשך זמן רב, ולא התנהגות מיידית. לכן זהו פרומון ראשוני.

מסקנה 1: הגירוי החיצוני המפעיל את התגובה התוקפנית של הזכר הוא הצבע האדום בחלק התחתון (הגחון) של הדגם. כל הדגמים שהיה להם גחון אדום (א–ד) עוררו תוקפנות, והדגם היחיד שלא היה לו גחון אדום (ה) לא עורר תגובה.

מסקנה 2: צורת הדגם ופרטי המבנה של הדג אינם חשובים להפעלת התגובה. דגמים פשוטים שאינם דומים לדג כלל – עגול (א), אליפטי (ד), מוארך ודק (ג) – עוררו תוקפנות, ואילו דגם מדויק של דג זכר (ה), ללא הצבע האדום, לא עורר תגובה כלל.

מסקנות נוספות שאפשר לקבל: התגובה התוקפנית היא התנהגות מולדת המופעלת על ידי גירוי סימן פשוט (חלק קטן ובולט מן הגירוי השלם); הזכר אינו "מזהה" יריב לפי כל מראהו אלא מגיב לתכונה אחת שלו.

בעונת הרבייה הזכר של דג העוקצן מחזיק טריטוריה, בונה בה קן ושומר על הביצים. הצבע האדום בגחון מועיל לו בכמה דרכים:

1. סימון והגנה על הטריטוריה: הגחון האדום הוא גירוי סימן שמזהה לזכרים אחרים "זכר בוגר בעל טריטוריה". הוא מפעיל תוקפנות בין זכרים, ולכן כל זכר מגרש מן הטריטוריה שלו זכרים אחרים – כך נשמרים לו הקן, המשאבים והנקבות, ומצטמצם הסיכון שזכר אחר יפגע בביצים או יפרה אותן.

2. משיכת נקבות: הצבע הבולט מאותת לנקבות שזהו זכר בשל לרבייה, ומושך אותן להטיל ביצים בקן שלו – יותר צאצאים לזכר.

מדוע רק בעונת הרבייה: מחוץ לעונת הרבייה אין טריטוריה וקן להגן עליהם ואין חיזור. צבע בולט היה רק מגדיל את הסיכון להיטרף (הדג נראה בקלות) ומחייב השקעת משאבים בייצור הפיגמנט. לכן יתרון להופעת הצבע רק כשהתועלת שלו ברבייה גדולה מן המחיר.

- גירוי חיצוני – מקורו בסביבה שמחוץ לגופו של בעל החיים, והוא נקלט בחושים (ראייה, שמיעה, ריח, מגע). דוגמה מן השאלה: הגחון האדום של זכר אחר, הנקלט בראייה ומעורר תוקפנות.

- גירוי פנימי – מקורו בתוך גוף בעל החיים: שינוי במצבו הפיזיולוגי, כמו רמת הורמונים, ריכוז הגלוקוז בדם או ריכוז המומסים בדם.

דוגמה לגירוי פנימי: רעב – ירידה בריכוז הגלוקוז בדם (וקיבה ריקה) מעוררת בבעל החיים התנהגות של חיפוש מזון. (גם: צמא – עלייה בריכוז המומסים בדם מעוררת חיפוש מים; או עלייה ברמת ההורמון טסטוסטרון בעונת הרבייה, שגורמת לזכר העוקצן להגיב בתוקפנות לגחון האדום – בעונה זו בלבד.)

לעיתים קרובות התנהגות מופעלת משילוב של שניהם: הגירוי החיצוני (הגחון האדום) מעורר תוקפנות רק כאשר הגירוי הפנימי (מצב הורמונלי של עונת רבייה) קיים.

- צבע סגול – צבע בולט מושך חרקים מאביקים.

- מספר גרגרי אבקה גבוה – 14,318.9 בממוצע לפרח. בהאבקה זרה רוב האבקה "הולכת לאיבוד" בדרך לפרח אחר, ולכן יש צורך בכמות גדולה. היחס אבקה : ביציות הוא כ־1,783 : 1 ($\frac{14318.9}{8.03}$).

- חסרי צבע – מתחת לפני הקרקע אין חרקים מאביקים ואין אור, ואין טעם להשקיע בצבע מושך.

- מעט גרגרי אבקה – 1,454 בממוצע, פי כ־9.8 פחות מבפרח הע"ק; בהאבקה עצמית האבקה עוברת ישירות מן האבקנים לצלקת באותו פרח, ואין כמעט אובדן. היחס אבקה : ביציות כ־579 : 1 ($\frac{1454}{2.51}$) – נמוך בהרבה, כמצופה בהאבקה עצמית.

טעות נפוצה: לכתוב שבפרחים הת"ק "אין האבקה" – נוצרים בהם זרעים, ולכן מתרחשות בהם האבקה והפריה (עצמיות).

1. מספר רב – 7.35 זרעים בתרמיל בממוצע (פי כ־3.7 מבתרמיל הת"ק) – יותר צאצאים מכל תרמיל.

2. הפצה למרחק – הזרעים קטנים יחסית (12.43 מ"ג) ונוצרים מעל פני הקרקע, ולכן יכולים להתפזר (למשל בהתפוצצות התרמיל או באמצעות בעלי חיים) למקומות חדשים – יישוב בתי גידול חדשים והפחתת תחרות עם צמח האם ועם זרעים אחים.

3. שונות גנטית – הפרחים הע"ק מואבקים בהאבקה זרה (סעיף א), ולכן הזרעים משלבים מידע גנטי משני צמחים שונים; שונות גבוהה מגדילה את הסיכוי שחלק מן הצאצאים יתאימו לתנאים משתנים.

1. זרע גדול – 33.28 מ"ג, פי כ־2.7 מזרע ע"ק – מכיל יותר חומרי תשמורת (בפרפרניים – בעיקר בפסיגים). הנבט יכול לגדול זמן רב יותר על חשבון התשמורת, להגיע לפני הקרקע גם מעומק ולהתבסס טוב יותר בתחרות או בתנאי עקה.

2. קליפה עבה – 0.40 לעומת 0.29 – הגנה על העובר מפני התייבשות, מפני אוכלי זרעים ופגעים בקרקע, ומאפשרת לזרע לשרוד זמן רב בקרקע.

3. ייצור מוקדם ובתוך הקרקע – הזרעים מוגנים מפני רעייה, אש ויובש, והצמח מבטיח לעצמו צאצאים גם אם מת או נאכל לפני שהספיק לייצר זרעים ע"ק (שלבם מאוחר). הזרעים נשארים במקום שבו גדל צמח האם – מקום שכבר הוכח כמתאים לקיום המין.

(מספיקים שני יתרונות לכל טיפוס, עם הסבר.)

יתרון 1 – פיזור סיכונים (שתי אסטרטגיות רבייה בצמח אחד): הזרעים הת"ק נוצרים מוקדם, מוגנים בקרקע ונשארים במקום שבו צמח האם הצליח לגדול – כך מובטחת רבייה גם בשנה קשה (יובש, רעייה, שרפה) או אם הצמח נאכל לפני שהבשיל זרעים ע"ק. הזרעים הע"ק, לעומתם, מופצים למרחק ומאפשרים לאוכלוסייה להתפשט ולהגיע לבתי גידול חדשים.

יתרון 2 – גם שונות גנטית וגם ודאות האבקה: בפרחים הע"ק מתרחשת האבקה זרה, היוצרת צאצאים בעלי שילובים גנטיים חדשים – יתרון בסביבה משתנה. בפרחים הת"ק מתרחשת האבקה עצמית, שאינה תלויה בנוכחות מאביקים – רבייה בטוחה גם כשאין מאביקים או כשהצמח בודד.

•הזרעים הת"ק אינם מופצים – כל הצאצאים נובטים צפופים ליד צמח האם, ומתחרים זה בזה ובצמח האם על מים, מינרלים ואור; או

•הזרעים הת"ק מקורם בהאבקה עצמית – שונות גנטית נמוכה, וכל הצאצאים רגישים באותה מידה לשינוי בסביבה או למחלה; או

- מחיר אנרגטי – הצמח משקיע חומרים ואנרגיה בבניית שני סוגי פרחים ופרות ובשלוחות תת־קרקעיות, על חשבון גדילה או זרעים נוספים.

נימוק: שני טיפוסי הזרעים נוצרים ברבייה מינית – האבקה ואחריה הפריה של תא ביצה בתא זרע. התאים המיניים (הגמטות) נוצרים במיוזה, שבה מתרחשים הפרדה בלתי תלויה של הכרומוזומים ושיחלוף, ולכן כל גמטה נושאת שילוב שונה של אללים.

- זרעים ע"ק – נוצרים בעיקר מהאבקה זרה: העובר מקבל מחצית מן המידע הגנטי מצמח האם ומחצית מצמח אחר. לכן הם שונים גנטית מצמח האם, זה מזה, ומן הזרעים הת"ק.

- זרעים ת"ק – נוצרים מהאבקה עצמית: שתי הגמטות באות מאותו צמח, אך בגלל המיוזה כל זרע מקבל שילוב חדש של האללים של הצמח (בצמח הטרוזיגוטי). השונות קטנה יותר, אבל אין זהות.

רק אם הצמח הומוזיגוטי בכל הגנים יהיו צאצאי ההאבקה העצמית זהים לו – מצב קיצוני ונדיר.

טעות נפוצה: לכתוב שהזרעים הת"ק "זהים לצמח האם, כמו ברבייה וגטטיבית". האבקה עצמית אינה רבייה וגטטיבית – יש בה מיוזה והפריה.

השוואת הנתונים מראה שבגבעת רם הצמחים משקיעים יותר ומצליחים יותר ברבייה, בעיקר בחלק העל־קרקעי:

- מספר פרחים ע"ק לפרט: 4.25 בגבעת רם לעומת 0.7 בלבד בהר הרצל (פי כ־6).

- מספר תרמילים ע"ק לפרט: 2.8 בגבעת רם; בהר הרצל לא נוצרו תרמילים ע"ק כלל ("---").

- משקל פרח ע"ק: 0.42 מ"ג לעומת 0.24 מ"ג (פי 1.75).

•גם בחלק הת"ק הערכים בגבעת רם מעט גבוהים יותר: 5.12 פרחים לעומת 3.5, תרמילים 3.5 לעומת 3.4, משקל תרמיל 61.2 לעומת 57.9 מ"ג.

בהר הרצל הצמחים כמעט אינם מייצרים זרעים ע"ק, ומתרבים כמעט רק בזרעים ת"ק.

הערה: סטיות התקן גדולות (למשל 5.12±3.2), ולכן ההבדלים הקטנים בחלק הת"ק אינם בהכרח משמעותיים; ההבדל בחלק הע"ק גדול וברור.

האור הוא מקור האנרגיה לפוטוסינתזה. בחורשה מוצלת מאוד מגיע לבקיה מעט אור ← קצב הפוטוסינתזה נמוך ← הצמח מייצר מעט סוכרים, המשמשים כמקור אנרגיה (בנשימה התאית) וכחומר גלם לבניית איברים. בניית פרחים, תרמילים וזרעים דורשת חומרים רבים, ולכן במחסור כזה הצמח מייצר מעט פרחים ותרמילים – בעיקר מעט פרחים ע"ק.

- שכבת המחטים הצפופה – מחסום פיזי לנביטה ולצימוח של נבטים, ומחטי אורן עשויות לשחרר לקרקע חומרים המעכבים נביטה וגדילה של צמחים אחרים.

- תחרות עם האורנים – שורשי העצים קולטים חלק גדול מן המים והמינרלים בקרקע.

- מחסור במאביקים – בחורשה מוצלת ובלי צמחים פורחים אחרים מגיעים מעט חרקים מאביקים, ולכן כמעט אין האבקה זרה בפרחים הע"ק.

- המשתנה הבלתי תלוי (הגורם שהחוקר משנה): נוכחות שכבת מחטי אורן על הקרקע, או עובייה (למשל 0, 2, 5 ס"מ).

- המשתנה התלוי (מה שנמדד): התפתחות הבקיה – למשל מספר הפרחים הע"ק לפרט, מספר התרמילים לפרט, אחוז הנביטה או המשקל היבש של הצמח.

שינוי המשתנה הבלתי תלוי: זורעים זרעי בקיה אמפיקרפית בעציצים זהים, באותה קרקע ובאותו מספר זרעים. מחלקים את העציצים לקבוצות: בקבוצת בקרה הקרקע ללא מחטים; בקבוצות הניסוי מכסים את הקרקע בשכבת מחטי אורן בעובי שונה (למשל 2 ס"מ ו־5 ס"מ).

מדידת המשתנה התלוי: לאחר פרק זמן קבוע (למשל בסוף עונת הפריחה) סופרים בכל צמח את מספר הפרחים והתרמילים הע"ק, ועוקרים בזהירות כדי לספור את הפרחים והתרמילים הת"ק; אפשר גם לייבש ולשקול את הצמחים. בכל קבוצה עציצים רבים (חזרות), ומחשבים ממוצע.

גורמים קבועים: עוצמת האור, ההשקיה, הטמפרטורה, סוג הקרקע ומקור הזרעים – זהים בכל הקבוצות.

1. שליטה בגורמים – אפשר לשמור קבועים את האור, המים, הטמפרטורה וסוג הקרקע, ולשנות רק את שכבת המחטים. כך כל הבדל בתוצאות נובע מן המחטים.

2. חזרות ומדידה מדויקת – קל להכין עציצים רבים זהים, לעקוב אחריהם ולמדוד גם את החלק הת"ק.

1. תנאים טבעיים – הקרקע, המיקרואורגניזמים, האקלים, בעלי החיים והמאביקים הם כמו בטבע, ולכן התוצאות מייצגות את מה שקורה באמת.

2. השפעות שקשה לשחזר במעבדה – למשל פירוק המחטים לאורך זמן ושחרור חומרים לקרקע, או ההשפעה בשטח גדול ובאוכלוסייה גדולה.

חוות דעת: הייתי ממליץ לערוך את הניסוי במעבדה או בחממה. בהר הרצל הצל הכבד ושכבת המחטים מופיעים יחד, ובשדה אי אפשר לדעת איזה מהם גרם לתוצאה. בתנאים מבוקרים אפשר לבודד את השפעת המחטים. לאחר מכן כדאי לבדוק בשדה אם התוצאה נשמרת בתנאים טבעיים.

(גם המלצה על שדה מתקבלת, אם היא מנומקת – למשל שטחים בחורשה שמהם מסירים את המחטים לעומת שטחים שבהם הם נשארים, באותה מידת הצללה.)

העיקרון: הצמח "מודד" את אורך תקופת החושך הרציפה (הלילה), ולא את אורך היום או את סך שעות החושך ביממה. הפסקה קצרה של אור באמצע הלילה "שוברת" אותו לשני לילות קצרים (הצמח מגיב כאילו עבר לילה קצר). את אורך הלילה הצמח קולט באמצעות הפיגמנט פיטוכרום שבעלים.

- צמח 1 (יום קצר): אור בשעות 0–6, חושך רציף בשעות 6–24 = 18 שעות. זה ≥ 14 שעות, ולכן יפרח.

- צמח 2 (יום קצר): סך החושך 16 שעות (6–14 ו־16–24), אבל הפסקת אור בשעות 14–16 חילקה אותו לשתי תקופות של 8 שעות כל אחת. אין לילה רציף של 14 שעות לפחות, ולכן לא יפרח – למרות שסך החושך (16 שעות) גדול מ־14.

- צמח 3 (יום ארוך): אור בשעות 0–12, חושך רציף בשעות 12–24 = 12 שעות. זה יותר מ־10 שעות, ולכן לא יפרח.

- צמח 4 (יום ארוך): אור בשעות 0–12 ו־16–20; החושך (12–16 ו־20–24) מחולק לשתי תקופות של 4 שעות. הלילה הרציף הארוך ביותר קצר מ־10 שעות, ולכן יפרח – למרות שהיום אינו "ארוך" ברצף (12 שעות אור + 4 שעות אור).

טעות נפוצה: לחשב את סך שעות האור או החושך ביממה. בצמחים 2 ו־4 סך שעות החושך (16 ו־8) היה מוביל לתשובה ההפוכה – הקובע הוא אורך הלילה הרציף.

- גיל הצמח / שלב ההתפתחות – צמח צעיר אינו פורח גם בתנאי אור מתאימים; הוא צריך לסיים את שלב הצעירות ולהגיע לבשלות (גודל מסוים, מספר עלים).

- הורמונים – למשל הפלוריגן, הנוצר בעלים ועובר לנקודת הצימוח וגורם לה להתפתח לפרח, או ג'יברלין.

- המידע הגנטי של המין (גנים הקובעים מתי ובאילו תנאים הצמח פורח).

- טמפרטורה – בצמחים מסוימים פריחה מתרחשת רק לאחר חשיפה לקור ממושך בחורף (ורנליזציה); וגם טמפרטורה גבוהה מדי או נמוכה מדי מעכבת פריחה.

- זמינות מים ומינרלים בקרקע – מחסור (או שפע) של מים וחנקן משפיע על עיתוי הפריחה.

1. הפרחים דו־מיניים – בכל פרח יש גם אבקנים (המייצרים אבקה) וגם עלי (שבו הצלקת והשחלה). לכן אבקה יכולה לעבור מן האבקנים אל הצלקת באותו פרח (או לפרח אחר על אותו צמח).

2. הכלי אטום – אין בו רוח ואין בו חרקים או בעלי חיים מאביקים, ולכן אין גורם שיעביר אבקה מצמח לצמח.

3. הצמחים מרוחקים זה מזה – אבקה אינה יכולה לעבור במגע בין צמחים שונים.

לכן האבקה זרה אינה אפשרית. ובכל זאת נוצרים פירות וזרעים במשך שנים – כלומר מתרחשות האבקה והפריה, ובתנאים אלה היא יכולה להיות רק עצמית.

- הפרי מתפתח מהשחלה – החלק התחתון, המעובה, של העלי. לאחר ההפריה דופן השחלה גדלה והופכת לדופן הפרי.

- הזרע מתפתח מהביצית שבתוך השחלה. בביצית נמצא תא הביצה; לאחר ההפריה התא המופרה (הזיגוטה) מתפתח לעובר, ועטיפות הביצית הופכות לקליפת הזרע.

טעות נפוצה: לבלבל בין ביצית (המבנה בשחלה שממנו מתפתח הזרע) לבין תא ביצה (הגמטה הנקבית שבתוך הביצית, שממנה – לאחר ההפריה – מתפתח העובר).

התהליך הראשון – פוטוסינתזה: הפוטוסינתזה מתרחשת רק באור; בה הצמח מייצר סוכר (גלוקוז) מ־CO₂ וממים ומשחרר חמצן. כשהתריסים נסגרו, הצמחים היו בחושך במשך שבוע, והפוטוסינתזה נפסקה.

התהליך השני – נשימה תאית: הנשימה התאית מתרחשת בכל התאים החיים, ביום ובלילה; בה מפורק סוכר בעזרת חמצן לקבלת אנרגיה (ATP), הדרושה לכל פעילויות התא. בחושך הנשימה נמשכה.

•הצמחים צרכו את הסוכר האגור בהם ולא ייצרו סוכר חדש.

•המכל אטום לגזים: במצב רגיל החמצן שהצמחים צורכים בנשימה מתחדש בפוטוסינתזה (ולכן הם מתקיימים שנים). בחושך החמצן במכל רק נצרך, ו־CO₂ הצטבר.

•מחסור בסוכר (ובחמצן) ← מעט ATP בתאים ← התאים אינם מצליחים לקיים את תהליכי החיים (למשל הובלה פעילה ושמירה על הקרום) ← תאים מתים ← התאים מאבדים את לחץ הטורגור ← הצמחים נבלו.

טעות נפוצה: לכתוב שהצמחים "נבלו מחוסר מים". האדמה לחה והמכל אטום – המים אינם יוצאים מן המכל. הבעיה היא מאזן האנרגיה (נשימה בלי פוטוסינתזה).

בזרעים שנשרו לאדמה הלחה התרחשו תהליכי הנביטה (מספיקים שניים):

1. קליטת מים (תפיחה) – הזרע קולט מים מן האדמה הלחה; המים מפעילים את האנזימים ואת חילוף החומרים בזרע.

2. פירוק חומרי התשמורת – אנזימים מפרקים את חומרי התשמורת שבזרע (עמילן לסוכרים, חלבונים לחומצות אמינו), והם עוברים לעובר.

3. נשימה תאית – הסוכרים מפורקים לקבלת ATP, האנרגיה הדרושה לגדילה (בחמצן שעדיין נותר במכל).

4. חלוקות תאים (מיטוזה) וגדילה – תאי העובר מתחלקים וגדלים, והשורשון והנצרון בוקעים מן הזרע.

הנביטה אינה תלויה באור: הנבט מתפתח על חשבון חומרי התשמורת שבזרע, ולכן הנבטים הופיעו גם בחושך (לצמחים הבוגרים, לעומת זאת, לא נותר מקור לסוכר).