نص قرائي لمستوى الثانية ثانوي إعدادي المصدر :موقع كيف تعمل الأشياء (الشعاب المرجانية )و (مستقبلك في الفضاء) و (المدن الذكية)

هذه المقالات الثلاث من موقع  كيف تعمل الأشياء

بيولوجيا

الشِّعاب المرجانية

شَهد عام 2016 بعضَ الاكتشافات المدهشة في مجال دراسة المرجان، بما في ذلك اكتشاف شعاب مرجانية جديدة تماما.

ربما لا يزيد حجم البوليب المرجاني Coral polyp نفسه على بضعة مليمترات، لكن عندما ينضم إلى غيره لتشكيل مستعمرة، وتتحد المستعمرة بأنواع أخرى لتشكيل الشعاب المرجانية، تُنشئ تلك المخلوقات الصغيرة واحدة من أكبر البنى الحية على وجه الأرض. ويُعتقد أن الشعاب المرجانية تحتوي على %25 من التنوع البيولوجي في كوكبنا، لكنها تغطي %0.2 فقط من مساحة سطحه! وهناك نوعان منها: الصلبة والرخوة. ويكون المرجان الصلب مسؤولا عن البنية الهيكلية للشعاب المرجانية، فيفرز هيكلا صلبا بطيء النمو من كربونات الكالسيوم التي تندمج معا بمرور الزمن لتشكيل حواجز طبيعية عملاقة. ويفرز المرجان الرخو هياكل لا تتسم بالصلابة نفسها، لكنه لا يزال يؤدي دورا رئيسيا في نمو الشعاب المرجانية وصحتها.

والمرجان الذي ينمو في المياه الضحلة يحتاج إلى مياه صافية تماما، فالضوء ضروري لنموه. وتحتوي أنسجته على خلايا طحلبية صغيرة تسمى زووانثيلي Zooxanthellae، وهي تقوم بالبناء الضوئي وتزوّد المرجان بالغذاء، وتمنح الطحالبُ المرجانَ لونه الاستوائي النابض بالحياة، فتتحول الشعاب المرجانية إلى متحف للألوان البحرية.

لا يعتمد مرجان المياه العميقة على الطحالب المتعايشة في الحصول على الغذاء لأنه يعيش في الظلام، ومن ثمّ يصطاد غذاءه بنفسه. ويمتلك المرجان طريقة مدهشة للافتراس. فكل حيوان منفرد منها في المستعمرة يمتلك خلايا لاسعة تُعرف بالحويصلات الخيطية Nematocysts، تُفعَّل باللمس. وحسب النوع، يمكن للحويصلات الخيطية إفراز مادة سامة قوية ومميتة في بعض الأحيان؛ مما يسمح للمرجان بقتل فريسته. وفي ضوء توازن بالغ الدقة، كثيرا ما تعتمد الشعاب المرجانية التي تعيش بالقرب من اليابسة على غيرها من النظم الإيكولوجية المترابطة القريبة لكي تزدهر. فأشجار القرم (المنغروف) مهمة لأن أشجار المياه المالحة هذه تحتجز الرواسب ومياه المطر المنساب من الأرض؛ مما يعمل على تصفية التلوث وتوفير المواد الغذائية. وتمثل جذورها الطويلة المغمورة مشاتلَ مهمة للأنواع الحية التي تشق طريقها لاحقا إلى الشعاب المرجانية عند نضجها. وبالمثل، فكثيرا ما تنمو مروج الأعشاب البحرية بين أشجار القرم والشعاب المرجانية؛ مما يوفر الغذاءَ الضروري للأحياء البحرية ويحقّق الاستقرار في قاع البحر، ويحافظ على المياه نظيفة. وقد أظهرت الأبحاث أيضا أن الشعاب المرجانية التي تنمو جنبا إلى جنب مع أشجار القرم ربما لا تكون أقدر على مقاومة الابيضاض.

وتقع أحداث ابيضاض المرجان عندما تتعرض الشعاب المرجانية للإجهاد الحراري. ولكي تزدهر، فإن معظم أنواع الشِّعاب المرجانية الاستوائية تحتاج إلى مياه تتراوح درجة حرارتها ما بين 18-29 °C، فهي حساسة جدا لتقلب درجات الحرارة. وإذا ارتفعت درجات حرارة المياه بدرجة كبيرة، فتستجيب حيوانات المرجان بطرد الزووانثيلي المتعايشة. ويبدل هذا لونها إلى الأبيض الساطع؛ مما قد يؤدي في النهاية إلى موتها.

لقد شهد عام 2016 واحدا من أسوأ أحداث ابيضاض المرجان، فقد أدى ارتفاع درجة حرارة سطح البحر بمقدار درجة سيليزية واحدة خلال القرن الماضي إلى دفع المرجان إلى حافة الهاوية. وقد تضرّر نحو %67 من المرجان في المناطق الأكثر تضررا من الحاجز المرجاني العظيم، حتى إن بعض المجلات نشرت نعيا لذلك الموقع البحري. لكن، لحسن الحظ، فإن الحاجز المرجاني العظيم لا يزال موجودا، حتى الآن.

لقد تكيفت بعض أنواع المرجان بالفعل مع درجات الحرارة القصوى – ومنها مرجان كيمبرلي في غرب أستراليا. وتشهد هذه المنطقة أكبر فروق في حركات المد والجزر الاستوائية في العالم (تصل إلى 10 م)، ومن ثمّ يتعرض المرجان مرارا وتكرارا للهواء ولارتفاع درجات الحرارة في منتصف النهار، وتصبح البرك المدّية الراكدة شديدة السخونة. وتمثل هذه ظروفا مميتة لأنواع المرجان التي تعيش في أي مكان آخر، لكن مرجان كيمبرلي يزدهر في ظلها! ومن المثير للاهتمام أن حيوانات المرجان التي تتعرض لهذه الظروف المتطرفة أظهرت مقاومة أفضل للمياه الحارة عند اختبارها؛ مما يدل على أن البيئة الشديدة التباين قد تزيد مقاومة المرجان للابيضاض.

هناك تكيف مذهل آخر للمرجان، وهو «تأثير طائر الفينيق»: ففي عام 1998، حدث ابيضاض كارثي للمرجان قتل نحو %16 من المرجان في العالم. ولاحظ الغواصون في بحيرة رانجيروا ببولينيزيا الفرنسية أن المرجان الصخري الفائق الصلابة عانى الابيضاض، وتوقعوا وفقا لمعدلات نموه، أن تلك الشعاب المرجانية ستحتاج إلى أكثر من 100 سنة لكي تتعافى. ومع ذلك، فبعد 15 عاما، عاد هؤلاء الغواصون أنفسهم ليجدوا أن الشعاب المرجانية عادت واحة مزدهرة كما كانت من قبل.

وإحدى النظريات حول الكيفية التي تمكنت بها الشعاب المرجانية من التعافي بسرعة تشير إلى أن تلك الهياكل العملاقة لم تكن «نافقة» تماما كما كان يُعتقد من قبل. ويعتقد العلماء أنه إذا حصلت بعض أنسجة المستعمرة المخبأة في أعماق هيكلها بقدر أكبر من الحماية، فستتمكن من إعادة تشكيل المستعمرة عبر الهيكل الأصلي بمجرد تحسن درجات الحرارة.

فقد كان شِعْب الأمازون المرجاني واحدا من الاكتشافات المذهلة الأخرى التي تحققت في عام 2016 ، وهو منظومة هائلة من شعاب المياه العميقة التي تتألف من الإسفنج، والمرجان والأحجار الحمراء، والتي تعيش بالتحديد حيث لم يظن العلماء مطلقا أنه يمكن للمرجان أن يزدهر – تحت مروحة مياه المصب المحمّلة بالرواسب الطينية في مصب نهر الأمازون. وعلى بعد 120 كم قبالة سواحل البرازيل وغينيا الفرنسية، وعلى عمق يتراوح بين 50 و100 متر تحت سطح الماء، يقبع هذا الشعب المرجاني دون أن يتأثر بتدفق النهر.

فتضاريس قاع البحر وشدة التيارات تشيران إلى أن بقعة المياه العذبة المثقلة بالرواسب، والمنبثقة عن نهر الأمازون، لا تصل إلى عمق كاف للتأثير في حيوانات المرجان، التي تحتاج إلى بيئة من المياه المالحة لكي تزدهر. وعلى الرغم من وجود قدر أقل مما كان متوقعا من التنوع البيولوجي في شعب المياه الدافئة هذا، فقد كان اكتشافا علميا مذهلا.

والتقنيات الجديدة في مجال الاستشعار عن بُعد تُسهّل دراسة الشعاب المرجانية والتعرف بصورة أكثر وضوحا على كيفية عملها وعن حالتها الصحية في جميع أنحاء العالم. ويمكننا رؤية الشعاب المرجانية من الجو ومن البحر باستخدام أحدث المعدات مثل مركبات الغوص المتحكم فيها عن بُعد (ROVs). ويمكننا حتى تحليل المرجان (الحي والمتحجر) لمعرفة المزيد عن مناخ الأرض في عصور ما قبل التاريخ عن طريق تحليل الخصائص الكيميائية لهياكله.

فالشعاب المرجانية توفر الموئل والمغذيات للأسماك التي نأكلها، وتحمي أرضنا من العواصف والتعرية، وتُشتِّت طاقة الأمواج، وتوفر آلاف الوظائف للناس في جميع أنحاء العالم. وعلى الرغم من كون المرجان مخلوقا يتسم بقدر مذهل من قوة الاحتمال والمرونة، فلا يزال مهددا بفعل زيادة حمضية المحيطات وارتفاع درجات حرارتها. وقد يؤدي فقدان الشعاب المرجانية إلى تحول كارثي في النظام الإيكولوجي؛ مما سيؤثر في مساحات شاسعة من الحياة في المحيطات. وتتسم الشعاب المرجانية بالصلابة، لكنها تحتاج أيضا إلى الحماية حتى تتمكن الأجيال القادمة من التمتع بالفوائد نفسها التي نتمتع بها حاليا.

المرجع : موقع كيف تعمل الأشياء .

المدن الذكية نص قرائي للثانية من التعليم الثانوي الإعدادي .

المدن الذكية

مع تنامي المدن بوتيرة أسرع من أي وقت مضى، فما الدور الذي يمكن أن تؤديه التكنولوجيا في جعلها أكثر ملاءمة للبيئة؟

 

إعادة بناء الأفق العمراني

قد تبدو مدينة الغد مألوفة، لكن التكنولوجيا تجعل منها أكثر ملاءمة للبيئة، وأنظف وأكثر ذكاء مما هي عليه حاليا.

كيف نجعل مدينتنا ‹ذكية›؟ فهذا السؤال يشغل بال عدد متزايد من الباحثين والمصممين والمهندسين المعماريين. وتوصف المدينة الذكية عادة كجزء أساسي من «إنترنت الأشياء»Internet of Things الذي طال انتظاره، وهي المدن التي ترتبط فيها جميع الأشياء بالإنترنت وببعضها بعضا أيضا. وبغض النظر عما تقوم به هذه الأجهزة، فالدافع النهائي لتطبيقها في المناطق الحضرية هو الاستدامة – أي استخدام البيانات والتكنولوجيا لجعل مدننا أكثر اخضرارا ونظافة.
ولنأخذ شبكة المياه في سنغافورة كمثال: تقوم المجسات المدمَجة في كل أجزاء النظام برصد ضغط الماء بواقع عدة مرات في الثانية. وأي تغير يُبلَّغ تلقائيا إلى خادم مركزي Central server، وإذا اشتُبه في حدوث تسرب، يُرسل فريق من المهندسين لإصلاحه. وتقوم مجسات أخرى بمراقبة جودة المياه- فدرجة الحرارة، ودرجة الحمضية والموصلية الكهربائية قد تشير جميعها إلى وجود تلوث. ففي مدينة/جزيرة ذات موارد محدودة من المياه العذبة، فإن مثل هذا النظام ذو أهمية البالغة.
وفي لندن، تتعرف إشارات المرور على مناطق الازدحام، وتستجيب تلقائيا لتقليل التأخير لكل من مستخدمي الطريق والمشاة. وفي المستقبل القريب، ستتمكن إشارات المرور والمركبات من أن تتواصل بعضها مع بعض، لجمع البيانات حول استخدام الطرق، وتزويد السائقين بتحديثات في الزمن الحقيقي. وحتى في مجال النقل الجماعي، فإن التقنيات الذكية تُحدث فرقا. وتستخدم البيانات المفتوحة Open data لرسم خريطة للطرق العمومية للدراجات وتحقيق فهم أفضل للطلب على أنظمة المترو.
وفي مدينة فيلادلفيا الأمريكية، تعاد الكهرباء التي تولدها مكابح القطارات تلقائيا مرة أخرى إلى شبكة الكهرباء في المدينة. وفي هولندا، تستخدم الكهرباء الفائضة لشحن الحافلات الكهربائية في المدن. لكن تعديل البنية التحتية الحالية لتتلاءم مع التقنيات الذكية قد يكون مهمة صعبة. تخيّل، بدلا من ذلك، أننا بدأنا من نقطة الصفر، وصممنا وبنينا مدينة تعتبر الاستدامة من أولوياتها القصوى. وتستمد المدينة طاقتها من مصادر منخفضة الكربون، تستخدم أجهزة متصلة ذكية للإبقاء على حركة جميع الأشياء؛ مما يوفر نوعية حياة أفضل لسكانها. وقد كان هذا هو الهدف الطموح لمدينة مصدر، وهي مدينة بنيت خصيصا لهذا الغرض على أطراف أبوظبي.
وعند الكشف عن تصميمها الأولي في عام 2008، تلقى مطوروها الاستحسان من جميع أنحاء العالم. فقد تضمنت الخططُ منظومةً للنقل الخالي من السيارات، تعتمد على مقصورات بدون سائق تسير على مسارات مغناطيسية، وتقنيات لحصاد الطاقة في كل منزل، واتباع نهج «الصفر المطلق» فيما يتعلق بانبعاثات الكربون والنفايات.
والمباني في مدينة مصدر أقل تعطشا للطاقة بكثير من الأبنية المماثلة في أبوظبي القريبة، وذلك في معظمه بسبب العزل المُحكم والتصميم الذكي. والجزء الأكبر من المياه الساخنة لمدينة مصدر يوفّر من سخانات شمسية منخفضة التكلفة، وتستفيد معظم الأبنية من طاقة الشمس لتوليد احتياجاتها من الكهرباء أيضا. لكن حدثت بعض الانحرافات عن الخطة الأصلية.
بداية، فالمقصورات عديمة السائق لا تعمل الآن إلا بين محطتين اثنتين، بعد أن حدّ نمو السيارات الكهربائية من استخدامها إلى حد كبير. وكذلك، فإن عدد السكان يقل بكثير عما كان متوقعا؛ كان مقررا في الأصل أن تُؤوي المدينة 500 ألف نسمة، في حين لا يعيش فيها حاليا إلا نحو 1000 شخص.
وكان للأزمة الاقتصادية لعام 2008 تأثير كبير في الجدول الزمني للبناء؛ مما يعني أنه حتى الآن لم يُبنَ سوى أقل من %5 من بنية المدينة المخطط لها. وحين تنتج مدينة مصدر قدرا أكبر بكثير مما تستهلكه من الطاقة النظيفة، فقد تخلّى مطوروها بهدوء عن هدفهم المتمثل بأن تصبح أول مدينة في العالم ذات انبعاثات صفرية من الكربون وعديمة النفايات.
فهناك مدينة مستدامة أخرى بنيت لهذا الغرض، وهي سونغدو Songdo في كوريا الجنوبية. ويبلغ عدد سكانها الحالي ما يزيد قليلا على 100 ألف نسمة- وهو نصف ما كان متوقعا – وتواجه تحديات أكبر من ذلك بكثير. ولحسن الحظ، فعندما يتعلق الأمر باستخدام التكنولوجيا الذكية، فإن سونغدو تقود الطريق.
ومن بين مشروعاتها الرائدة نظامها الهوائي للتخلص من النفايات. تفرز الأسر نفاياتها كالمعتاد، لكن بدلا من الاعتماد على شاحنات القمامة التي تلتهم كميات هائلة من الوقود، تعالج جميع النفايات تحت الأرض. فهناك مجسات في كل صندوق قمامة، تكتشف مقدار النفايات التي يحويها، وبمجرد أن يمتلئ، يشفط تلقائيا عبر متاهة من الأنابيب المُفرَّغة إلى منشأة للمعالجة المركزية. وهناك، تُحوَّل فضلات الطعام إلى سماد لحدائق المدينة، فيما تُنظَّف النفايات القابلة للتدوير ومعالجتها.
ويعاد تدوير المياه الرمادية – أي المياه التي اغتسل بها السكان- في سونغدو أيضا، ويمكن للسكان تتبّع استهلاكهم من الطاقة و المياه عن طريق لوحة مثبتة في المنزل. وهناك الكثير من مسارات الدراجات، وتقوم المجسات المنتشرة في جميع أنحاء المدينة بإبلاغ السكان بكل شيء، من تأخّر وسائل النقل إلى جودة الهواء.
وعلى الرغم من الفوائد الواضحة التي جلبتها التكنولوجيا إلى هذه المناطق العمرانية الجديدة، فمن الإنصاف أن نقول إننا لم نتوصل حتى الآن إلى أفضل السبل لبناء مدينة ذكية. وتمتلك مشاريع مثل سونغدو ومصدر أفضلية تطوير البنية التحتية اللازمة، لكن تطبيقها على المدن القائمة ليس بالمهمة السهلة. وحتى مع ذلك، فمع تتنامى التكنولوجيا بسرعة، يبدو أنه لا مفر من أن تكتسب مدننا الذكاء اللازم لتحقيق النجاح.

نص قرائي للأولى ثانوي إعدادي

نص قرائي :

مستقبلك في الفضاء.

لا تعني ولادتنا على الأرض أنه كُتب علينا البقاء هنا

غني عن القول إن الأرض تُعد موطنا مثاليا لنا. فمن آخر سلف شامل مشترك إلى البشر المنتشرين اليوم في كل أنحاء المعمورة، صقلنا أنفسنا ببطء من خلال التطور لكي نتلاءم تماما مع بيئتنا.

لكن الأمر ربما لا يسير بهذه الطريقة إلى الأبد. فنحن نواصل حرق الوقود الأحفوري بكثرة وتستمر أعدادنا بالازدياد، الأمر الذي يضر ببيئتنا ويفرض ضغوطا على الموارد الطبيعية. ومن الأسباب الرئيسية للقلق هو المدة التي يمكن فيها لكوكبنا أن يواصل دعم سكانه المتزايدين من البشر.

وبصرف النظر عن تدميرنا لحياتنا بأنفسنا، فقد نُجبر على الانتقال إلى مكان آخر. إننا نعرف بالفعل بوقوع واحد على الأقل من أحداث الانقراض الشاملة، والناتج من ارتطام كويكب بكوكب الأرض، ومن ثمَّ ما تعرضت له الديناصورات قد يحدث لنا أيضا. ففي عام 1908 سقط كويكب على سيبيريا ، مما تسبب في دمار البيئة المحلية. ولحسن الحظ، لم يكن يزيد عرضه على 50 مترا، ومن ثمَّ فقد ظل جنسنا البشري على قيد الحياة، لكن المذنبات والكويكبات الأكبر حجما من ذلك بكثير تحلّق على مقربة من مجرتنا بشكل منتظم. كم بقي من الوقت قبل أن يرتطم أحدها بنا في المرة المقبلة؟

لذلك، فإن البحث عن مستقبل خارج الأرض، عند مرحلة ما على الأقل، يبدو خيارا لا مفر منه. لكن بدلا من الهرب إلى الفضاء الواسع، هناك أيضا العديد من الأسباب الإيجابية لأن يقوم الجنس البشري بتوسيع آفاقه. ويمكن للسفر بعيدا تحسين الحياة في وطننا الأرضي بطرق عديدة. فعن طريق السفر إلى الكويكبات، وجلب المعادن منها، يمكننا الحصول على كثير من المواد المرغوب فيها ومن ثم المحافظة على تلك المترسبة في كوكبنا. ومن خلال نشر جنسنا البشري في جميع أنحاء الكون، سنكون أيضا أكثر أمنا من أحداث الانقراض الشاملة، ومن ثم الحفاظ- بقدر ما نعلم– على ذكائنا ووعينا الفريد من نوعه. ولا يمكن أن يكون تقليل أعداد البشر على الأرض إلا أمرا جيدا، فقد يتوسع التنوع البيولوجي للأنواع الأخرى ويزدهر في غيابنا.

وربما بالقدر نفسه من الأهمية، ستكون هذه خطوة ملهمة للبشرية. نحن مستكشفون بالولادة؛ فنحن نحب مواجهة المجهول واستكشافه. هل هناك طريقة أفضل لتغذية هذا الفضول من الاقتراب من التخوم الأخيرة للكون؟

في هذا الملف الخاص، سنستكشف المستقبل المحتمل للبشر باعتبارهم نوعا عابرا للكواكب. وهو هدف يعمل كثيرون في العالم بالفعل على تحقيقه.