مقدمة
تعتبر الخاصية الأسموزية ظاهرة طبيعية حيوية تلعب دوراً هاماً في العديد من العمليات البيولوجية، خاصة في النباتات. تسمح هذه الخاصية بانتشار الماء عبر الأغشية شبه المنفذة من مناطق ذات تركيز عالٍ للماء إلى مناطق ذات تركيز منخفض، مما يساعد الخلايا على تنظيم محتواها المائي والحفاظ على توازنها. يمكن فهم هذه الخاصية بشكل أوضح من خلال إجراء تجربة بسيطة باستخدام البطاطس، والتي تعتبر نموذجاً ممتازاً لتوضيح هذه الظاهرة. في هذا المقال، سنستعرض خطوات إجراء هذه التجربة والأدوات المطلوبة، بالإضافة إلى شرح أهمية الخاصية الأسموزية بالنسبة لنبات البطاطا.
الأدوات والمواد المطلوبة
لإجراء تجربة الخاصية الأسموزية بنجاح، يجب توفير الأدوات والمواد التالية:
- ماء مُقطَّر: ضروري لتحضير المحاليل المختلفة.
- ملح الطعام (كلوريد الصوديوم): لإنشاء تدرجات في التركيز الملحي.
- ثلاثة أوعية (أكواب أو أطباق) شفافة: لرؤية التغيرات بوضوح.
- مخبار مدرج (أو كوب قياس): لقياس كميات دقيقة من الماء.
- ملعقة: للتقليب ومزج الملح والماء.
- ثلاث حبات بطاطس: العنصر الأساسي في التجربة.
- ميزان حساس: لقياس كميات الملح بدقة.
- سكين حاد: لتقطيع البطاطس.
- مسطرة: لقياس أبعاد قطع البطاطس.
- قطاعة خضار (اختياري): للحصول على قطع متساوية.
- مؤقت: لتحديد مدة التجربة.
- قلم وورقة: لتسجيل الملاحظات والنتائج.
- مناديل ورقية: لتجفيف قطع البطاطس.
الإعداد للتجربة
قبل البدء بالتجربة، يجب القيام بالتحضيرات التالية:
- تحضير المحاليل الملحية: حضّر ثلاثة محاليل ملحية مختلفة التركيز. ضع ملصقات على الأوعية الثلاثة واكتب عليها: “ماء مقطر فقط (صفر ملح)”، “محلول ملحي خفيف (2 جرام ملح)”، “محلول ملحي مركز (4 جرام ملح)”.
- قياس الماء: أضف 100 مل من الماء المقطر إلى كل وعاء.
- إذابة الملح: زن 2 جرام من ملح الطعام وأضفها إلى الوعاء المكتوب عليه “محلول ملحي خفيف”. زن 4 جرام من ملح الطعام وأضفها إلى الوعاء المكتوب عليه “محلول ملحي مركز”. استخدم الملعقة لتقليب المحاليل حتى يذوب الملح تماماً.
- إعداد جدول البيانات: ارسم جدولاً لتسجيل القياسات الأولية والنهائية لأبعاد قطع البطاطس في كل محلول. يجب أن يتضمن الجدول خانات للطول والقطر (أو العرض) لكل قطعة.
- تقطيع البطاطس: قم بتقطيع البطاطس إلى ثلاث قطع متساوية في الحجم والشكل قدر الإمكان. يفضل استخدام قطاعة الخضار لضمان الحصول على قطع متماثلة.
- تنظيف القطع: اغسل قطع البطاطس بالماء لإزالة أي نشا زائد.
- قياس الأبعاد الأولية: قس أبعاد كل قطعة بطاطس (الطول والقطر أو العرض) باستخدام المسطرة وسجل القياسات في الجدول.
تسلسل خطوات التجربة
اتبع الخطوات التالية لتنفيذ التجربة:
- وضع القطع في المحاليل: ضع قطعة بطاطس واحدة في كل وعاء يحتوي على المحلول الملحي المناسب.
- تحديد وقت النقع: اضبط المؤقت على 30 دقيقة. اترك قطع البطاطس منقوعة في المحاليل طوال هذه المدة.
- الملاحظة الأولية: بعد مرور 30 دقيقة، أخرج قطع البطاطس من المحاليل واحداً تلو الآخر. لاحظ أي تغيرات في المظهر أو الملمس.
- الفحص والقياس: أخرج قطعة البطاطس من الوعاء الذي يحتوي على الماء المقطر فقط وجففها بلطف باستخدام منديل ورقي. قس طول وعرض القطعة مرة أخرى وسجل القياسات في الجدول. لاحظ أي تغييرات في الأبعاد أو الملمس.
- تكرار العملية: كرر الخطوة السابقة مع قطعتي البطاطس المتبقيتين، مع التأكد من تجفيف كل قطعة قبل القياس. سجل القياسات في الجدول وقارن النتائج بين المحاليل المختلفة.
- التحليل والمقارنة: قارن القياسات الأولية والنهائية لقطع البطاطس في كل محلول. لاحظ كيف أثر اختلاف التركيز الملحي على حجم وشكل وملمس القطع.
أهمية الخاصية الأسموزية للبطاطا
تلعب الخاصية الأسموزية دوراً حيوياً في حياة نبات البطاطا، حيث تساعده على امتصاص الماء من التربة. تعمل خلايا الجذور على إدخال احتياجاتها من الماء عبر الجُّذور، حيث تكون خلايا الجذور لها تركيز أملاح أعلى من تركيز الأملاح الموجودة في التُّربة؛ مما يؤدي إلى انتقال الماء من التربة إلى الجذور، عبرغشاء الخليَّة، وبالتالي ينتَقِل إلى باقيأجزاء النبات. كما قال تعالى في كتابه العزيز:
…وَجَعَلْنَا مِنَ الْمَاءِ كُلَّ شَيْءٍ حَيٍّ أَفَلَا يُؤْمِنُونَ ﴿٣٠﴾
(الأنبياء: 30). هذه الآية الكريمة تعكس أهمية الماء في حياة الكائنات الحية، ومن بينها النباتات، حيث تعتبر الخاصية الأسموزية آلية رئيسية لنقل الماء وتوزيعه داخل النبات. كما روي عن النبي صلى الله عليه وسلم قوله:
“لاَ يَشْكُرُ اللَّهَ مَنْ لاَ يَشْكُرُ النَّاسَ”
(رواه الترمذي)، وهذا الحديث الشريف يحثنا على تقدير النعم التي أنعم الله بها علينا، ومن بينها نعمة الماء وأهميته في حياتنا وحياة النباتات.
المراجع
- Svenja Lohner (9/1/2020), “Make a Potato Shrink–with Saltwater”, Scientific American, Retrieved 23/1/2022. Edited.
- “تجربة الخاصية الأسموزية البطاطس”، ووردز، اطّلع عليه بتاريخ 23/1/2022. بتصرّف.
- “Experiment Potato Osmosis Experiment”, Ipl, Retrieved 23/1/2022. Edited.
- سعيد (8/7/2020)، “تجربة بسيطة لفهم الخاصية الأسموزية”، منوعات 20، اطّلع عليه بتاريخ 23/1/2022.
