מתכונת 1 בביולוגיה - חלופה לביוחקר 043282

המשתנים התלויים הם מה שנספר בכל שנה: מספר הקינים במושבה ומספר הגוזלים שפרחו. המשתנה הבלתי תלוי הוא השנה (2010–2021).

1. קינון לא סדיר: ב־8 מתוך 12 השנים היה קינון, וב־4 שנים (2011, 2014, 2017, 2018) לא היה כלל.

2. הצלחת רבייה משתנה: כשמחלקים את מספר הגוזלים במספר הקינים (בכל קן ביצה אחת), מתקבל שב־2012, 2015, 2019 ו־2021 פרחו כ־0.67–0.71 גוזלים לקן, ואילו ב־2013 כ־0.34 וב־2020 רק כ־0.21.

3. אין מגמה קבועה: מספר הקינים ב־2021 (1,100) גדול ממספרם ב־2010 (850), ושנים טובות ושנים גרועות מתחלפות לאורך כל התקופה.

גורמים אפשריים (די בשלושה):

- מפלס מים נמוך (שנת בצורת): האיים מתחברים ליבשה, ושועלים, תנים או כלבים מגיעים לקינים וטורפים ביצים וגוזלים; פלמינגו נמנע מלקנן באיים שאינם מבודדים.

- מפלס מים גבוה: המים מציפים את תלי הבוץ ואת הביצים.

- מחסור במזון: כשיש מעט סרטנים זעירים ואצות בלגונה, ההורים אינם מקננים או אינם מצליחים להאכיל את הגוזל ב"חלב זפק" כחודשיים וחצי.

- הפרעה של בני אדם ליד המושבה – רעש, כלי טיס, מטיילים – שגורמת לנטישת קינים.

- מזג אוויר קיצוני (סערות, קור) בזמן הדגירה.

•מספר הקינים ומספר הגוזלים משתנים מאוד משנה לשנה, אך אין מגמת ירידה: ב־2010 היו 850 קינים ו־520 גוזלים, ב־2015 1,500 ו־1,050, ב־2019 1,350 ו־900, וב־2021 1,100 ו־760.

•השנים בלי קינון אינן מרוכזות בסוף התקופה – הן מפוזרות לאורכה (2011, 2014, 2017, 2018), ואחריהן חזר הקינון בהיקף גדול.

•מכיוון שפלמינגו חי יותר מ־30 שנה, שנים בודדות בלי רבייה אינן מסכנות את האוכלוסייה כל עוד יש שנים טובות.

הסתייגות: הנתונים הם ממושבה אחת ול־12 שנים בלבד. כדי לקבוע את מצב האוכלוסייה צריך מעקב ארוך יותר ונתונים על הישרדות הבוגרים.

אסטרטגיית K – מעט צאצאים והשקעה רבה בכל אחד.

נימוקים (די בשניים):

1. ביצה אחת בלבד בעונה.

2. השקעה הורית ממושכת: דגירה של כ־28 יום בידי שני ההורים, והאכלת הגוזל ב"חלב זפק" כחודשיים וחצי.

3. התבגרות מאוחרת ואורך חיים ארוך: רבייה מגיל 3–6 שנים, חיים של יותר מ־30 שנה – הפרט מתרבה פעמים רבות לאורך חייו, ולכן יכול "לדלג" על שנים גרועות.

חד־פרצופיות מינית – הזכר והנקבה דומים במראם, כפי שנאמר בפתיח.

נימוק:

- שני ההורים מבצעים אותם תפקידים: שניהם דוגרים, ושניהם מפרישים "חלב זפק" ומאכילים את הגוזל במשך חודשים. כשההשקעה ההורית של שני המינים דומה, גם התחרות על בני זוג דומה בשני המינים.

•זוג אחד מגדל גוזל אחד יחד – אין מצב שבו זכר אחד מזדווג עם נקבות רבות, ולכן הברירה המינית חלשה ואין יתרון לזכר בעל קישוטים בולטים.

(ההבדל הקטן בגודל אינו דו־פרצופיות בולטת.)

גוזלים תלויים בהוריהם במזון. אצל הפלמינגו:

1. ההורים מאכילים את הצאצא במשך כחודשיים וחצי ב"חלב זפק".

2. הצאצא אינו מסוגל להשיג מזון בעצמו עד שהמקור שלו מתפתח – תלות ממושכת בהורים.

אפרוחים בוקעים מפותחים ועוזבים את הקן מוקדם. אצל הפלמינגו (די בשתיים):

1. הצאצא בוקע מכוסה פלומה אפורה.

2. הצאצא בוקע בעיניים פקוחות.

3. הוא עוזב את הקן כשבוע אחרי הבקיעה, הולך ושוחה ומצטרף לקבוצת הצעירים.

החתמה היא למידה שמתרחשת בתקופה רגישה קצרה – כאן בדקות הראשונות אחרי ההמלטה – ונשמרת לאורך זמן.

חשיבותה:

- לאם: בעדר יש גדיים רבים בגיל דומה. ההחתמה מאפשרת לה לזהות את הגדי שלה ולהשקיע את החלב, האנרגיה וההגנה רק בצאצא שלה – שנושא את הגנים שלה – ולא בגדיים של עזים אחרות.

- לגדי: האם אינה דוחה אותו, מניקה אותו ומגינה עליו, ולכן הוא מקבל מזון מספיק וסיכויי הישרדותו גבוהים.

•מכיוון שהלמידה מהירה וקורית מיד לאחר הלידה, הקשר נוצר עוד לפני שהגדי יכול להתערבב עם גדיים אחרים בעדר.

מסקנה: ההחתמה של האם על הגדי מתרחשת בתקופה רגישה קצרה מיד אחרי ההמלטה; אם האם אינה פוגשת את הגדי בתקופה זו, היא כמעט אינה מקבלת אותו.

•בלי הרחקה, או בהרחקה של 5 דקות, כמעט כל האימהות קיבלו את הגדי (95% ו־93%).

•בהרחקה של 15 דקות האחוז ירד ל־78%, וב־30 דקות ל־45% – כמחצית בלבד.

•בהרחקה של שעה רק 18% קיבלו את הגדי, ובהרחקה של שעתיים רק 6%.

כלומר התקופה הרגישה נמשכת עשרות דקות בלבד, ובעיקר בכ־15 הדקות הראשונות; אחריה האם כבר אינה "לומדת" את ריח הגדי ודוחה אותו כאילו היה גדי זר.

הסוואה היא התאמה של צבע, דגם או צורה של בעל החיים לרקע שבסביבתו (למשל חרגול בצבע חול, עש בצבע קליפת עץ, פרוות חורף לבנה בשלג), כך שבעלי חיים אחרים מתקשים להבחין בו. בשונה מצבעי אזהרה – שמטרתם להיראות – מטרת ההסוואה היא לא להיראות.

- לטרף: טורף שמחפש מזון בעזרת הראייה אינו מבחין בבעל החיים המוסווה, ולכן הוא פחות נתקף – סיכויי ההישרדות שלו גבוהים יותר.

- לטורף: הטרף אינו מבחין בטורף המוסווה (למשל נמר שארב בעשב), והטורף יכול להתקרב אליו או לארוב לו ולצוד אותו בהפתעה – הוא מצליח יותר בציד ומשיג יותר מזון.

בשני המקרים הפרטים המוסווים שורדים ומתרבים יותר, ולכן הברירה הטבעית מעדיפה את התכונה.

הגורים שגדלו עם מגע יומיומי עם בני אדם הם קבוצת הבקרה.

•בניסוי חסך מונעים מבעל החיים גורם אחד בלבד – כאן מגע עם בני אדם – ובודקים את השפעתו על התפתחות ההתנהגות.

•קבוצת הבקרה גדלה באותו מתחם, עם האם ועם שאר הגורים, באותו מזון ובאותו גיל – ההבדל היחיד הוא המגע עם בני אדם.

•רק בהשוואה אליה אפשר לקבוע שההתנהגות של הגורים בקבוצת החסך שונה מן הרגיל, ושההבדל נגרם בגלל החסך (המשתנה הבלתי תלוי) ולא בגלל הגזע, תנאי המתחם או הגיל.

גור שלא פגש בני אדם בתקופה המוקדמת של חייו לא למד בתקופה הרגישה לקבל אותם כחלק מעולמו החברתי, ולכן צפוי לפחד מהם. דוגמאות (די בשתיים):

1. הימנעות ובריחה: בורח ומתחבא מתחת לרהיטים כשאדם מתקרב, ואינו ניגש לבני המשפחה גם כשהם מציעים מזון.

2. סימני פחד: רועד, מכווץ את גופו, מוריד את הזנב ואת האוזניים כשנוגעים בו.

3. תוקפנות מתוך פחד: נובח, נוהם או נושך כשמנסים להרים או ללטף אותו.

4. קושי בלמידה מבני אדם: קשה לאלף אותו, והוא אינו נקשר לבעליו כמו גור רגיל.

המסקנה: הקשר של כלב עם בני אדם תלוי בלמידה שמתרחשת בתקופה רגישה מוקדמת בחייו.

תיאור הניסוי: כלב רעב עומד במקום קבוע, ומודדים את כמות הרוק שהוא מפריש.

1. בתחילה – כשנותנים לו מזון, הוא מפריש רוק (תגובה מולדת, רפלקס). כשמשמיעים לו צליל פעמון בלבד, הוא אינו מפריש רוק.

2. בשלב האימון – משמיעים את הצליל ומיד אחריו נותנים מזון, וחוזרים על כך פעמים רבות.

3. בשלב הבדיקה – משמיעים את הצליל בלי מזון, והכלב מפריש רוק.

•המזון הוא גירוי בלתי מותנה, שמעורר תגובה מולדת – הפרשת רוק.

•הצליל הוא בתחילה גירוי ניטרלי. הצמדתו החוזרת למזון גורמת לבעל החיים ללמוד את הקשר בין שני הגירויים, והצליל הופך לגירוי מותנה שמעורר לבדו את התגובה.

•אם משמיעים את הצליל פעמים רבות בלי מזון, התגובה הולכת ונחלשת (הכחדה).

בשונה מהתניה אופרנטית, בהתניה קלסית התגובה אינה תלויה בפעולה של בעל החיים – הוא לומד לקשר בין שני גירויים.

מסקנה 1: הכתם האדום על החזה הוא הגירוי החיצוני שמעורר את התגובה התוקפנית – הדגמים שהיה בהם אדום (א, ב) נתקפו, והדגמים שלא היה בהם אדום (ג, ד) כמעט לא נתקפו. זהו גירוי סימן (גירוי משחרר).

מסקנה 2: צורת הדגם ומידת הדמיון שלו לציפור אינן משפיעות על התגובה. צרור של נוצות אדומות, שאין בו ראש, גוף או כנפיים (ב), עורר תוקפנות כמו פוחלץ שלם (א), ואילו פוחלץ מדויק של ציפור בלי חזה אדום (ג, ד) כמעט לא עורר תגובה. הזכר מגיב לפרט אחד ופשוט של הגירוי ולא למראה הכללי של היריב.

(דגם ד מראה שגם אצל פרט בוגר הסרת הצבע האדום מבטלת את התגובה – כלומר הגורם הוא הצבע ולא גיל הפוחלץ או צורתו. אפשר גם: התגובה היא התנהגות מולדת – תבנית פעולה קבועה שמופעלת בידי גירוי פשוט וספציפי.)

•הצעירים נשארים בתוך טריטוריות של בוגרים – של הוריהם ושל זכרים אחרים. אילו היה להם כתם אדום, הם היו מעוררים את התגובה התוקפנית של הבוגרים (כפי שמראה הניסוי – הזכר תוקף כל דבר אדום בטריטוריה שלו), ונפצעים או מגורשים לפני שהם מסוגלים להסתדר לבד.

•בלי כתם אדום הבוגרים אינם תוקפים אותם, והצעירים יכולים להמשיך לקבל מזון מהוריהם ולהשיג מזון באזור.

•הנוצות החומות המנוקדות מסוות אותם בין העלים ומקטינות את הסיכון להיטרף בתקופה שבה הם עדיין מעופפים גרועים.

כשהם מתבגרים הם מחליפים נוצות ומקבלים את הכתם האדום – בדיוק כשהם צריכים להחזיק טריטוריה משלהם ולהרחיק ממנה זכרים אחרים. לכן הופעת הכתם רק אחרי ההחלפה הראשונה מאפשרת ליהנות מן התועלת שבו כשהיא נחוצה, ולהימנע מן המחיר שלו בצעירות.

דוגמאות לגירוי סימן (די באחת):

- הגחון האדום של זכר דג העוקצן – מעורר תוקפנות של זכרים אחרים, גם כלפי דגם שאינו דומה לדג ובלבד שגחונו אדום.

- הכתם האדום על המקור של שחף – הגוזל מנקר בו, והנקירה גורמת להורה להאכיל אותו.

- פה פעור וצבעוני של גוזלים בקן – מעורר בהורים את התגובה להאכיל אותם.

- צורת ביצה – אווזה מגלגלת לקן חפץ דמוי ביצה שהתגלגל החוצה.

המשתנה התלוי הוא מה שנמדד: אחוז הפרחים הנקביים שהתפתחו לפרי בכל טיפול ובכל זן.

החוקרים קבעו שני גורמים שמשתנים בניסוי:

1. כיסוי הפרח בשקית רשת – פרחים מכוסים לעומת פרחים חשופים.

2. זן הקישוא – חמישה זנים, 1–5.

1. קבוצת בקרה – הפרחים החשופים. הם גדלו על אותם צמחים ובאותם תנאים, אבל חרקים יכלו לבקר בהם. הם מראים כמה פרחים חונטים במצב הרגיל, ורק בהשוואה אליהם אפשר לקבוע שהכיסוי בשקית הקטין את החנטה, ובכמה.

2. בקרה על משתנים (שמירה על גורמים קבועים): בשני הטיפולים נבדקו אותם חמישה זנים, באותה חלקה, באותה השקיה, באותו דישון ובאותה טמפרטורה, ומספר הפרחים בכל טיפול היה זהה (50). מכיוון שכל הגורמים האחרים זהים, ההבדל בחנטה נובע רק מן המשתנה הבלתי תלוי – הכיסוי בשקית.

(גם השקית עצמה עשויה רשת שעוברים בה אוויר ואבקה הנישאת ברוח – כך שהיא מונעת רק את ביקור החרקים, ולא משנה גורמים נוספים כמו הרוח.)

התשובה: c. ההסבר בתת־סעיף (2).

- פרחים חשופים: 48%–70% התפתחו לפרי (בממוצע כ־60%). פרחים בשקיות: 0%–4% בלבד (בממוצע 2%). ההבדל היחיד בין הטיפולים הוא אם חרקים יכלו לבקר בפרח ← c נכונה.

- a שגויה: הרשת מעבירה אוויר ואבקה הנישאת ברוח; אילו הרוח הייתה הגורם העיקרי, החנטה בפרחים המכוסים הייתה דומה לחנטה בפרחים החשופים.

- b שגויה: בפרח הנקבי של הקישוא אין אבקנים, ולכן אין בו האבקה עצמית בתוך אותו פרח; ואכן בלי חרקים כמעט לא נוצרו פירות.

- d שגויה: אילו נוצרו פירות בלי האבקה, הכיסוי לא היה משנה את החנטה.

טעות נפוצה: לחשוב שגרגרי האבקה "עפים" לבד לפרח הנקבי. אבקה גדולה ודביקה, צוף ופרחים חד־מיניים הם התאמות להאבקה בחרקים.

ההבדל: בכל חמשת הזנים אחוז הפרחים שהתפתחו לפרי גבוה בהרבה בפרחים החשופים: בזן 1 – 62% לעומת 3%; בזן 3 – 70% לעומת 4%; בזן 5 – 66% לעומת 0%. ההפרש הוא 46 (זן 4) עד 66 (זנים 3 ו־5) נקודות אחוז; בממוצע כ־60% לעומת 2%.

1. חרקים (בעיקר דבורים) מבקרים בפרחים כדי לאסוף צוף ואבקה.

2. בפרח הזכרי נדבקים לגופם גרגרי אבקה דביקים, ובפרח הנקבי הם מעבירים אותם אל הצלקת – האבקה.

3. גרגר האבקה נובט ויוצר נחשון אבקה, ותא הזרע מגיע לביצית שבשחלה – הפריה.

4. אחרי ההפריה השחלה מתפתחת לפרי והביציות לזרעים. פרח שלא הואבק אינו מתפתח לפרי ונושר.

בשקית הרשת החרקים אינם מגיעים לצלקת, ולכן כמעט אין האבקה וכמעט אין פירות.

- מספר גדול של מאביקים בדיוק בזמן הפריחה – יותר פרחים מואבקים, והיבול גדול ויציב, גם כשמאביקים טבעיים מעטים (למשל בשדות גדולים רחוקים מצמחייה טבעית).

•החקלאי שולט במספר הכוורות ובזמן הכנסתן.

- עלות שכירת הכוורות והובלתן.

•בזמן הפריחה אי אפשר לרסס חומרי הדברה שפוגעים בדבורים – או שהריסוס יהרוג אותן.

•דבורי הדבש עלולות להתחרות בדבורי בר ובמאביקים טבעיים אחרים על הצוף והאבקה.

•הדבורים עלולות לעזוב את השדה לפרחים אחרים, אטרקטיביים יותר בסביבה.

רצוי לרסס בריכוז שבו החרדל נפגע מאוד והחיטה כמעט אינה נפגעת:

- 50 מ"ג לליטר: החרדל ירד ל־15% מן הבקרה, והחיטה – 95% (כמעט ללא פגיעה).

- 100 מ"ג לליטר: החרדל ירד ל־5%, והחיטה – 85% (פגיעה קטנה).

•בריכוז 10 החרדל עדיין שומר על 60% ממסתו – הריסוס אינו יעיל מספיק.

•בריכוז 500 החרדל מת (0%), אבל גם החיטה ירדה ל־40% – פגיעה קשה ביבול.

לכן הטווח המתאים הוא כ־50–100 מ"ג לליטר, וריכוז של כ־50 מ"ג לליטר הוא המיטבי אם רוצים לשמור על החיטה ככל האפשר.

(החומר בררני: צמחי החרדל, שהם דו־פסיגיים, רגישים לו הרבה יותר מן החיטה, שהיא חד־פסיגית.)

לא. לפי הטבלה, בריכוז של 500 מ"ג לליטר:

- החיטה נפגעת קשה – המסה היבשה שלה רק 40% מן הבקרה, כלומר החקלאי יאבד חלק גדול מן היבול.

•התוספת בהשמדת החרדל קטנה מאוד – מ־5% (בריכוז 100) ל־0%.

ההסבר: לאוקסין השפעה תלוית ריכוז – בריכוזים גבוהים מאוד הוא גורם לגדילה לא מבוקרת ולמוות גם בצמחים שעמידים לו יחסית, כמו החיטה. בריכוז 500 ומעלה הריסוס פוגע בגידול עצמו (ומבזבז חומר).

השפעות אפשריות (מספיק אחת):

- יצירת שורשים בבסיס ייחורים.

- תנועת מגמה לאור – האוקסין עובר לצד המוצל של הגבעול, התאים שם מתארכים יותר, והגבעול מתכופף לכיוון האור.

- שליטת הקודקוד – עיכוב התפתחות ניצני צד.

- התארכות תאים בגבעול בריכוזים נמוכים.

השפעות אפשריות (מספיק אחת):

- על עלים: מעודד נשירת עלים והזדקנותם.

- על פירות: מזרז את הבשלת הפירות (ריכוך, שינוי צבע, עליית תכולת הסוכר), ומעודד נשירת פירות. מכיוון שהוא גז, פרי בשל מזרז גם הבשלה של פירות סמוכים.

- צמח יום קצר – פורח רק כשאורך היום קצר מאורך קריטי; בפועל הוא זקוק לתקופת חושך רצופה ארוכה מן האורך הקריטי.

- צמח יום ארוך – פורח רק כשאורך היום ארוך מאורך קריטי; בפועל הוא פורח כשתקופת החושך הרצופה קצרה מן האורך הקריטי.

- משטר I: חושך רצוף של 15 שעות – ארוך מן האורך הקריטי (11 שעות) ← צמח יום קצר יוכל לפרוח; צמח יום ארוך לא.

- משטר II: ההארה של 10 דקות באמצע הלילה מחלקת את 15 שעות החושך לשני פרקים של כ־7.5 שעות כל אחד. אף פרק חושך רצוף אינו מגיע ל־11 שעות ← צמח יום ארוך יוכל לפרוח, וצמח יום קצר לא – אף שסך שעות האור כמעט זהה בשני המשטרים.

הניסוי מראה שהצמח "מודד" את אורך תקופת החושך הרצופה, ולא את סך שעות האור.

- חלקי הזרע (התפתחו מן הביצית): קליפת הזרע – עוטפת ומגינה; עובר – הצמח הזעיר, ובו שורשון (יתפתח לשורש), נצרון (יתפתח לגבעול ולעלים) ופסיגים (עלי העובר, שבשעועית אוגרים את חומרי התשמורת).

- חלקי הפרי שמחוץ לזרע: התרמיל – דופן הפרי שהתפתחה מדופן השחלה; עוקץ הפרי – שהיה עוקץ הפרח; שאריות עמוד העלי בקצה התרמיל – שרידי העלי של הפרח.

(הפרי כולו התפתח מן השחלה, והזרעים – מן הביציות שבתוכה.)

- אינה תלויה במאביקים או בצמח נוסף מאותו מין – צמח בודד או צמח שגדל במקום שאין בו חרקים יוצר זרעים בכל זאת.

- ודאות גבוהה ליצירת זרעים, ופחות השקעה בצוף, בריח ובעלי כותרת.

- שונות גנטית קטנה: הגנים מגיעים מאותו צמח, ולכן הצאצאים דומים מאוד זה לזה ולהורה. כשהתנאים משתנים (מחלה, מזיק, שינוי אקלים) – יש סיכוי קטן יותר שחלק מהם יתאימו וישרדו.

•גדל הסיכוי שצאצאים יקבלו שני עותקים של אלל רצסיבי מזיק – הם חלשים יותר.

- סדרה P – אור חזק: הקצב ממשיך לעלות עם ריכוז ה־CO₂ עד כ־1000 חלקים למיליון ומגיע ל־48.

- סדרה Q – אור חלש: הקצב מתייצב כבר בכ־600 חלקים למיליון על 17 בלבד – כשליש מן הקצב ב־P. מעבר לכך, תוספת CO₂ אינה מועילה, כי האור החלש הוא הגורם המגביל.

$\text{CO}_2$ הוא חומר מוצא של הפוטוסינתזה: הוא נקלט בעלה דרך הפיוניות, ומקובע בעזרת אנזימים לתרכובות אורגניות שמהן נבנה הסוכר. בריכוז נמוך אין די מולקולות CO₂ לאנזימים המקבעים, ולכן CO₂ הוא הגורם המגביל – בשתי עוצמות האור. כל תוספת של CO₂ מגדילה את קצב הקיבוע ואת קצב הפוטוסינתזה (מ־0 ל־20 ב־P ומ־0 ל־12 ב־Q).

•קיבוע ה־CO₂ ובניית הסוכר דורשים אנרגיה כימית (ATP ונשאי אלקטרונים), שנוצרת מאנרגיית האור שהכלורופיל קולט.

- באור חלש נוצרת מעט אנרגיה. כבר בריכוז CO₂ של כ־600 חלקים למיליון יש יותר CO₂ ממה שהצמח מסוגל לקבע באנרגיה הזמינה – האור הופך לגורם המגביל, והקצב מתייצב על 17.

- באור חזק יש יותר אנרגיה, ולכן הצמח ממשיך לנצל תוספות CO₂ עד כ־1000 חלקים למיליון ומגיע לקצב של 48. רק אז גורם אחר (כמות האנזימים, הטמפרטורה) מגביל.

כלומר הקצב תמיד נקבע בידי הגורם שנמצא במחסור היחסי הגדול ביותר.

- אור חזק (סדרה P): בעליית הריכוז מ־400 ל־1000 חלקים למיליון הקצב עולה מ־34 ל־48 – תוספת של 14 יחידות, כ־41%.

- אור חלש (סדרה Q): באותה עלייה הקצב עולה רק מ־16 ל־17 – תוספת של יחידה אחת, כ־6%.

ההסבר: ביום שטוף שמש יש די אנרגיית אור, ובריכוז הרגיל (400) CO₂ הוא הגורם המגביל – ולכן הוספתו מגבירה מאוד את הפוטוסינתזה, את ייצור הסוכר ואת הגדילה והיבול. ביום מעונן האור הוא הגורם המגביל, וה־CO₂ הנוסף כמעט אינו מנוצל – ההעשרה היא בעיקר בזבוז כסף. לכן משתלם להעשיר את החממה ב־CO₂ בעיקר בשעות ובימים שבהם יש אור חזק.