كيف نجعل كوز الصنوبر يتفتح ثم ينغلق من جديد؟

في هذه التجربة سوف نؤدي إلى فتح وإغلاق كوز الصنوبر وفقَ رغبتنا نحن.

كوزالصنوبر هو "عضو" في الأشجار الصنوبرية (مثل الصنوبر) والذي تنمو فيه البذور. تتفتح المخاريط الصنوبرية في طقس حار وجاف وتنغلق في طقسٍ بارد ورطب. يوجد لهذا السلوك العديد من الأسباب المرتبطة بتطور نمو البذور، لكن من المهم جدًا أن نوضح أننا لا نعرف بصورة مؤكدة المنطق الكامل لسلوك الكوزالصنوبري، بل يمكننا فقط محاولة إيجاد تفسيرات منطقية لذلك. الواضح هو أنّ انتشار هذا السلوك بدأ تدريجيًا أثناء التطور في جميع الأشجار الصنوبرية، والذي على ما يبدو يبدو أنه قام بمساعدة الشجرة على التكاثر بشكلٍ أفضل.

هناك العديد من الأسباب الكامنة من وراء فتح الأكواز الصنوبرية في الطقس الحار والجاف:

أولاً، في مرحلة التلقيح، قبل إنتاج البذرة، يكون مخروط الصنوبر بحاجة إلى التلقيح - يجب أن تنتشر حبيبات اللقاح من كوز الصنوبر الذكري في الهواء وتقوم بتلقيح مبايض كوز الصنوبر الأنثوي. تكبر فرص نجاح عملية التلقيح إذا تم فتح جميع الأكواز الصنوبرية في جميع الأشجار في الوقت ذاته، وفي هذه الحالة يتم تحديد الوقت من قبل حالة الطقس (يكون عادةً أول يوم ربيعي حار وجاف). هكذا تستطيع غابة كاملة من الأشجار الصنوبرية البعيدة تحديد موعد واحد لفتح الأكواز الصنوبرية، تقوم جميعها بإطلاق حبيبات اللقاح سويًا وتقوم الرياح بنشرها نحو الأشجار المجاورة - بحيث تنتظر مبايض الأكواز الصنوبرية التقاط حبيبات اللقاح.

ثانيًا، بعد أن تتكون البذرة في كوز الصنوبر، تضمن الحقيقة بأنّ الأكواز الصنوبرية التي سوف يتمّ فتحها في الطقس الحار والجاف سوف تنجح في التحليق بعيدًا في مهب الريح والتمسك بالتربة بعيدًا عن الشجرة الأم وتقوم بنشر البذور إلى مسافاتٍ بعيدة. بهذه الطريقة، يتم توفير التنافس على الموارد بين الأشجار التي تنمو بكثافة عالية. إذا تم فتح الأكواز الصنوبرية أثناء هطول المطر، سوف تبتل البذور وتسقط على الأرض بصورة فورية.

السبب الثالث هو أنّ بعض الأكواز الصنوبرية لا تتفتح إلا في ظروف الحرارة والجفاف الشديدة  تمامًا مثل تلك التي تنتج أثناء حرائق الغابات. مباشرةً بعد الحريق، تتفتح المخاريط الصنوبرية وتسقط البذور التي في داخلها، والتي تبقى محمية من الحريق، إلى الأرض وتسمح في تجدد الغابة في الشتاء المقبل. لقد وجدت الدراسات أنه في غابات أشجار الصنوبر في القدس، توجد العديد من النباتات في فصل الشتاء الأول بعد الحريق.

تعتمد آلية فتح وإغلاق أكواز الصنوبر على حقيقة أن المادة الخشبية تميل إلى الانتفاخ عندما تكون رطبة أو عندما تكون الرطوبة المحيطة بها عالية. يتكون الخشب بالأساس من مادة تُسمى السليلوز(Cellulose)، وهي عبارة عن بوليمر (جزيء ضخم من مادة مكونة من العديد من الجزيئات الصغيرة المرتبطة ببعضها البعض ضمن سلسلة ضخمة) بإمكانه امتصاص الماء. عندما يبتلّ الخشب، تدخل جزيئات الماء الصغيرة بين سلاسل السليلوز وتقوم بإبعادها عن بعضها البعض - مما يؤدي إلى انتفاخ الخشب. يعمل البوليمر الذي يمتصّ الماء في الحفاظات ويقوم بتحويل الماء إلى جلّ هلامي تمامًا في نفس الطريقة.

بنية حراشف الأكواز الصنوبرية هي من تسمح لها بالإغلاق عندما تكون مبتلة بالماء والانفتاح عندما تكون جافة: يحتوي الجزء السفلي لكل كوزعلى الكثير من المادة الخشبية أكثر منه في الجزء العلوي. يوجد في الجزء العلوي تجويف فارغ توجد فيه البذرة على الحراشف بجانب مركز الكوزالصنوبري. حتى تتمكنوا من رؤية ذلك أنتم مدعوون لأخذ كوزٍصنوبري مفتوح والتمعن به جيدًا بصورة مقربة.   

تتسبب هذه البنية في تحريك الجزء السفلي، الذي يحتوي على كمية كبيرة من الخشب، أكثر من الجزء العلوي أثناء عملية الانكماش والانتفاخ، مما يؤدي إلى فتح أو إغلاق الحراشف. يمكن تشبيه عملية الحركة هذه بصنارة مع خيط يمر على طول الصنارة بأكملها من الأسفل. عندما يكون الخيط مشدودًا وقصيرًا، تنحني الصنارة (يفتح كوز الصنوبر)، عندما يطول الخيط، تستقيم الصنارة (يغلق كوز الصنوبر).

التجربة المُكملة

تسمح لنا الميزة التي تؤدي إلى إغلاق الأكواز الصنوبرية في البيئة الرطبة وفتحها في البيئة الجافة في إجراء تجربة لطيفة، بحيث سوف تفاجئ نتائج هذه التجربة جميع الأشخاص الذين لا يعرفون شيئًا عن هذه الميزة. لهذا سوف نأخذ أكواز الصنوبر الصغيرة ونقوم بنقعها في الماء حتى يتم إغلاقها. سنقوم بعد ذلك بمسحها وإدخالها إلى مرطبانات أو قناني ذات فتحة واسعة، كما هو موضح في الصورة:

في المرحلة التالية، سوف نترك القناني مفتوحة في الشمس أثناء فصل الصيف لفترة أيام معدودة، حتى تتبخر جميع المياه وتتفتح الأكواز الصنوبرية من الداخل.  

عندما تقومون لاحقًا بعرض القناني أمام أصدقائكم، لن يعرف أحد كيف تمكنتم من وضعها في الداخل ;)