تطور عداد الحبوب

ابحث عن فريسة واكتشف معنى «اللياقة» التطورية في هذه اللعبة الجماعية النشطة بدنيًّا.

في لعبة المحاكاة هذه تبحث مجموعات من المفترسين المسلحين بـ«أفواه» (أدوات) مختلفة جينيًّا عن «فريسة» (حبوب متنوعة). على مدار عدة «أجيال» من اللعب سيهيمن الأليق من بين المفترسين والفرائس على المجموعة، في نموذج لعملية الانتقاء الطبيعي التطورية.

ملحوظة: تعمل هذه اللعبة بشكل أمثل بمجموعة من خمسة عشر شخصًا أو أكثر. انظر قسم «نصائح للمعلمين» أدناه لطرق التكيف لمجموعات أصغر.

الأدوات والخامات

• حبوب جافة ذات أربعة ألوان مختلفة، مثل اللوبياء أو الفاصوليا الحمراء، والفاصوليا البيضاء، والفاصوليا السوداء، وفاصوليا بينتو؛ بضع مئات الحبات من كل منها (يكفي كيس وزنه رطل واحد من كل منها).

• أربعة أوانٍ بلاستيكية (واحد لكل لون من الحبوب).

• وعاء عميق أو علبة لخلط الحبوب.

• أكواب بلاستيكية أو ورقية (واحد لكل شخص).

• «أفواه» للمفترسين من عدة أنواع، مثل الشوك والسكاكين والملاعق البلاستيكية، أو عيدان الأكل، أو الملاقيط، أو الماصات، أو الأيدي (فم واحد لكل شخص في كل مجموعة من المفترسين، بالإضافة إلى اختيارات إضافية للـ«مفترسين» الذين يغيرون المجموعات أثناء اللعب – التفاصيل أدناه).

• ساعة توقيف، أو ساعة يد بها عقرب للثواني.

• مساحة خارجية مستوية بمساحة مربعة 15*15 قدمًا (5*5 أمتار) تقريبًا، من العشب أو الرمل أو التراب؛ ويمكن استبدالها بمساحة داخلية مغطاة بسجاد.

• ثلاث شرائح كبيرة أو أكثر من ورق الجزارة، أو ألواح ورقية قلابة، أو غيرها من وسائل تسجيل النتائج وعرضها.

• أقلام سميكة بعدة ألوان (لتسجيل النتائج).

• آلات حاسبة (واحدة لكل مجموعة مفترسة).

التجميع

1. حدد منطقة مربعة مقاسها حوالي 15*15 قدمًا (5*5 أمتار) لتعمل عمل الموطن. كن حذرًا من أن تستخدم أي مواد من شأنها أن تتسبب في تعثر أو إصابة أحد. يمكنك أيضًا تحديد علامات موجودة بالفعل، مثل الأشجار أو الأرصفة، لتحديد حدود الموطن.

2. عد مائة حبة من كل من الأربعة ألوان المختلفة وضعها في وعاء. اخلطها جيدًا.

3. باستخدام قلم سميك ارسم شبكات على ورق الجزارة أو الألواح الورقية القلابة؛ حتى يمكنك تتبع على الأقل ثلاثة أجيال من البيانات. بالأسفل شبكة بيانات لعينة لعبة.

ماذا تفعل وماذا تلاحظ؟

لكل دورة من هذه اللعبة ثلاث خطوات:

الخطوة الأولى: يصطاد المفترسون الفرائس، وتُجمَع بيانات الصيد.

الخطوة الثانية: يُعَدَل حجم مجموعات المفترسين؛ إذ تمثل النجاح النسبي لكل نوع من المفترسين.

الخطوة الثالثة: يُعَدَل حجم مجموعات الفرائس؛ إذ تمثل معدل البقاء النسبي لكل نوع من الفرائس.

تُمَثل كل دورة مدتها دقيقة من اللعب جيلًا تناسليًّا واحدًا لكل من المفترسين والفرائس. بعد الدورة الأولى، تُحسَب الحسابات، وتُعَدَل التعديلات، ومن ثم تُلعَب الدورات المتتالية. مثاليًّا، يجب أن يلعب المشتركون على الأقل ثلاث دورات قبل تفحص النتائج النهائية.

فلنبدأ الصيد!

ابدأ بجمع المفترسين؛ بحيث يقفون وظهورهم للموطن. من ثم ينشر الميقاتي المُعَيَن الأربعمائة فريسة من الحبوب بشكل عشوائي في أنحاء الموطن، ثم ينادي «انطلق!»

يلتفت المفترسون ويدخلون الموطن لجمع أكبر عدد ممكن من الفرائس – بينما يتبعون القواعد. بعد دقيقة واحدة، ينادي الميقاتي «توقف!» يتوقف جميع المفترسين عن الصيد، ويجتمع المشاركون مع مجموعاتهم خارج الموطن. إذا ضُبِط أي مفترس وهو يخترق القواعد، يُحذَف والحبوب التي اصطادها من المجموعة.

اجمع البيانات واضبط أحجام المجموعات لكل جيل إضافي

الخطوة الأولى: اجمع البيانات لكل مجموعة: اطلب من الأعضاء عد الفرائس المصطادة من كل نوع من الحبوب، واجمعها معًا. على سبيل المثال، إذا اصطاد الخمسة أعضاء في مجموعة اليد 10 و8 و4 و7 و3 فرائس حمراء، فإن إجمالي ما اصطادته المجموعة 32 فريسة حمراء.

سجِّل البيانات لكل مجموعة في جدول الجيل 1، واملأ باقي الجدول كما هو موضح. عندما تسجل جميع البيانات، اجمع إجمالي عدد الفرائس التي اصطادتها جميع المجموعات وقسمها على عدد المجموعات لحساب متوسط عدد الفرائس المصطادة.

الخطوة الثانية: اضبط عدد المفترسين الباقين: قبل لعب الدورة التالية (الجيل 2)، استخدم متوسط عدد الفرائس المصطادة لتعديل أحجام المجموعات – التغيير يمثل النجاح النسبي لكل نوع من المفترسين.

المجموعات التي اصطادت أكثر من متوسط عدد الفرائس تكسب عضوًا؛ بينما المجموعات التي اصطادت أقل من متوسط عدد الفرائس تخسر عضوًا. على سبيل المثال، إذا اصطادت مجموعة أعواد الطعام أقل من متوسط عدد الفرائس، بينما اصطادت مجموعة اليد أكثر من متوسط عدد الفرائس، ينتقل أحد أعضاء مجموعة أعواد الطعام، ليصبح عضوًا في مجموعة اليد في الدورة التالية.

الخطوة الثالثة: اضبط عدد الفرائس المتبقية: بالطريقة نفسها، استخدم البيانات الناتجة لتعديل حجم مجموعات الفرائس لتمثل معدل البقاء لكل نوع.

جِد عدد كل نوع من الفرائس المتبقية في الموطن بعد انتهاء الدورة. بما أن كل نوع من الفرائس (لون من الحبوب) بدأ بمائة فرد، يصبح العدد المتبقي من الدورة الأولى المائة الأصلية مخصوم منه إجمالي عدد الفرائس المصطادة من النوع. على سبيل المثال، إذا اصطاد جميع المفترسين إجمالي 11 فريسة فاصوليا سوداء سيتبقى منها 89 حبة.

افترض أن كل عضو متبقي من الفرائس سينجب فردًا واحدًا. هكذا، في هذا المثل، سنعد 89 فاصوليا سوداء إضافية ونضعها في الوعاء. كرر العملية لكل نوع من أنواع الفرائس المتبقية.

اضغط هنا لتنزيل مثال لمجموعة بيانات وحساباتها.

العب دورات الأجيال التالية وقيِّم النتائج

أكمل أكبر عدد من الدورات يسمح بها الوقت – مثاليًّا، ثلاثة أجيال أو أكثر. تأكد من ضبط أعداد المفترسين والفرائس بعد كل جيل، ثم وزع الفرائس الإضافية من الحبوب عشوائيًّا في أنحاء الموطن قبل البدء في كل دورة جديدة من «الصيد».

عندما تنتهي، تفحص النتائج. هل ترى أنماطًا في الأعداد السكانية؟ ما التفسيرات التي يمكن أن تكون سببًا وراء تلك الأنماط؟ هل «انقرض» أي نوع من المفترسين أو الفرائس؟ لماذا؟

ما الذي يحدث؟

في هذه المحاكاة يمكنك مشاهدة عملية حيوية تعرف بالانتقاء الطبيعي أثناء حدوثها في الوقت الحقيقي أمام عينيك.

فجميع المخلوقات – بما فيها أنت – لها صفات تحددها جزئيًّا الوراثة. تلك الصفات الموروثة من أبيك وأمك تدعى صفات وراثية. ويعتمد بقاؤك، وبقاء نوعك، على كيف تُعِدَّك هذه الصفات للنجاح في بيئتك. تلك الفكرة يُعَبَّر عنها بهذه العبارة: «البقاء للأليق».

ولنكن واضحين، اللياقة التطورية ليس لها أي علاقة بالتمرين في النادي الرياضي. عوضًا عن هذا، فإنها تشير إلى الصفات؛ تلك التي تحددها الجينات، والتي تُعِد الكتلة السكانية للبقاء والتكاثر في موطن معين.

فالصفات التي تعزز من لياقة البقاء والتكاثر لدى الفرد تورث إلى الأجيال المستقبلية في تلك الكتلة السكانية. في حين أن الصفات الضارة، أو تلك التي لا تسمح للكائن بالتنافس بشكل مناسب على الموارد، تميل إلى أن تتسبب في موت ذلك الكائن مبكرًا، تاركًا عددًا قليلًا من الذرية أو بدون ذرية. على مر ملايين السنين، أنتج الانتقاء الطبيعي مجموعة مذهلة من الكائنات التي تسكن الأرض.

بينما تلعب هذه اللعبة لعدة أجيال سترى أن بعض متغيرات المفترسين تكون أليق تطوريًّا – أي أنها معدة إعدادًا أفضل – لاصطياد الفرائس (الموارد) من غيرها. نتيجةً لذلك، ينجو مزيد من النسل وينقل الصفات. بينما المتغيرات التي تصطاد العدد الأقل من الفرائس لا تكون لائقة تطوريًّا؛ فلا تتكاثر جيدًا وتنخفض أعدادها مع كل دورة.

بالمثل، تتفادى كتل سكانية معينة من فرائس الحبوب الصيد بنجاح أكثر من غيرها. في هذه المحاكاة، نفترض أن كل فريسة متبقية تنجب فردًا واحدًا في كل جيل. فتلك المتغيرات التي تتفادى الصيد تبقى لتتكاثر وتزيد أعدادها. بينما تلك التي يجري اصطيادها بشكل أسهل لا تتكاثر؛ فتقل أعدادها وقد تنقرض في نهاية المطاف.

المضي قُدمًا

أخبر المشاركين بأن إحدى مجموعات المفترسين لديها متغيرية جينية منخفضة للغاية لأنها عزلت لمدة طويلة جدًّا. يفتك مرض ما بالكتلة السكانية متسببًا في تعديل أو تدمير أدواتها لاصطياد الفرائس. حاكِ التغيير بتعديل قدرة المفترس على الصيد – بكسر أسنان الشوك، على سبيل المثال، أو السماح لمجموعة اليد باستخدام إصبع واحد فقط. تلك المجموعات ستقل حجمًا بسرعة على مدار بضعة أجيال. يظهر هذا التغير الخطر الذي يمثله فقدان التنوع في الكتلة السكانية.

نصائح للمعلمين

هذا النشاط يمكن تبسيطه باعتماد نوع واحد فقط من الفرائس أو نوع واحد من المفترسين.

يشمل دور المفترسين الانحناء وبعض الاحتكاك الجسدي، لذا قد لا يستطيع أو لا يرغب بعض المشاركين في المشاركة. هؤلاء الذين لا يصبحون «مفترسين» يمكنهم أداء أحد الأدوار المتعددة الأخرى؛ مثل بدء الوقت وإيقافه، أو المساعدة في جمع البيانات وتسجيلها، أو عد الحبوب للجيل التالي، أو التحكيم لتطبيق القواعد.

يمكن تصوير البيانات لتسهيل رؤية التغيرات في الكتل السكانية للمفترسين والفرائس بمرور الوقت. على سبيل المثال، يمكن لرسم بياني خطي إظهار عدد الأجيال على المحور (س) وعدد كل نوع مختلف من الحبوب على المحور (ص) باستخدام ألوان مختلفة من الأحبار أو الرموز لتتبع كل نوع من الحبوب. ويمكن لرسم بياني مشابه تتبع التغير في أعداد المفترسين على مدار الأجيال.

لا يمكن لنشاط واحد مخاطبة تعقيدات كل التطور والانتقاء الطبيعي والتفاعل بين الفرائس والمفترسات. فقد ترغب في قيادة نقاش حول العوامل الأخرى التي تدخل في التطور؛ مثل الهجرة، والتحور، والكوارث الطبيعية.

المصادر

جامعة كاليفورنيا، متحف علم الإحاثة فهم التطور

http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/home.php

Exploratorium, 2020 

by the Exploratorium 2020 ©