მარილიან და მტკნარ წყლებში ცხოვრებასთან შეგუება ორგანიზმებისთვის სერიოზული გამოწვევაა. წყლის გადაადგილების პროცესს ორგანიზმის შიგნით და მისგან გარეთ ოსმორეგულაცია ეწოდება. ზღვის ცხოველებმა ორგანიზმიდან უნდა გამოდევნონ მარილი, რათა სხეულში იზოტონური პირობები შეინარჩუნონ. თევზებისა და სხვა ორგანიზმების შარდი გაცილებით კონცენტრირებულია (მარილების რაოდენობა მაღალია), ვიდრე ადამიანის. ზოგიერთი მცენარე მარილიან წყალს ჯირკვლებით გამოყოფს, ზოგი კი მარილს ღრმა ქსოვილებში იგროვებს. მტკნარ წყალში მცხოვრებმა ორგანიზმებმა კი უნდა მოძებნონ გზა, რომ ორგანიზმიდან ჭარბი წყალი გამოდევნონ. პროტისტებს ამისთვის აქვთ მფეთქავი ვაკუოლი. მფეთქავი ვაკუოლი აგროვებს წყალს და შემდეგ გადატუმბავს უჯრედიდან გარეთ. წყალი უჯრედში შედის და მისგან ოსმოსის გზით გამოდის. ოსმოსი წყლის დიფუზიაა ნახევრად განვლად მემბრანაში, მარილის მაღალი კონცენტრაციის უბნიდან დაბალი კონცენტრაციის უბნისკენ. საკითხი მეათე კლასის ბიოლოგიის კურსში ისწავლება. მისი განხილვა ფიზიკაშიც სასარგებლოა, როცა ჯერი წნევის დახასიათებაზე მიდგება. ოსმოსის პროცესს ქიმიური ნივთიერებების განსხვავებული კონცენტრაცია განაპირობებს უჯრედსა და უჯრედგარე სივრცეში. საკითხის ინტეგრირებულად განხილვა მოსწავლეთა მოტივაციისა და ჩართულობის გაზრდის საუკეთესო საშუალებაა, რასაც კვლევებიც ადასტურებს. სტატიაში წარმოდგენილია რამდენიმე რესურსი ოსმოსისა და ოსმოსური წნევის გაცნობისა და შინაარსის გააზრებისთვის.
- ექსპერიმენტი – კვერცხის მემბრანა პლაზმური მემბრანის მოდელს წარმოადგენს.
რესურსები:
- ორი ცალი ახალი კვერცხი;
- 600 მლ სუფრის ძმარი;
- ორი კონტეინერი;
- სუფრის კოვზი;
- 300 მლ გამოხდილი წყალი;
- 300 მლ შაქრის სიროფი;
- სასწორი;
- ფილტრის ქაღალდი;
- მარკერი.
პროცედურა: პირველი ეტაპია კვერცხის ნაჭუჭის დაშლა და მემბრანის გამოჩენა. ამისთვის ნაჭუჭიანი კვერცხი უნდა დაიფაროს ძმრით და 24 საათი ამ მდგომარეობაში დაყოვნდეს.
ძმარმჟავა ურთიერთქმედებს ნაჭუჭის შემადგენლობაში შემავალ კალციუმის კარბონატთან და მიიღება კალციუმის აცეტატი. რეაქციის შედეგად გამოთავისუფლდება ნახშირორჟანგი, რომელიც თვალითაც კარგად შეიმჩნევა გამოყოფილი ბუშტუკების გამო. ეს ამ რეაქციის მიმდინარეობის დამადასტურებელი ნიშანია.
- კონტერინერებს მარკერით დააწერე ,,კვერცხი N 1“ და ,,კვერცხი N 2“;
- კვერცხები დაფარე ძმრით;
- დააკვირდი, რა ხდება ჭურჭელში;
- დატოვე ასე 24 საათის განმავლობაში (განზავებული ძმრის შემთხვევაში შესაძლოა 48 საათი გახდეს საჭირო);
- ისევ დაათვალიერე მეორე დღეს და ჩაინიშნე მონაცემები;
- ფრთხილად გადაღვარე ძმარი, ისე, რომ მემბრანა არ დაზიანდეს;
- კვერცხი სუფრის კოვზით ფრთხილად ამოიღე, გადაავლე წყალი ძალიან ნელი ჭავლით და მოათავსე ფილტრის ქაღალდზე;
- აწონე თითოეული კვერცხი და ჩაინიშნე მონაცემები;
- კვერცხები ჩადე კონტეინერში, ერთ კონტეინერში ჩაასხი წყალი, მეორეში – ამავე რაოდენობის სიროფი;
- დატოვე ერთი დღე-ღამის განმავლობაში;
- გამოთქვი ვარაუდი, თითოეული კვერცხის მასის ცვლილების შესახებ და დააფიქსირე ის;
- მეორე დღეს დააკვირდი ცვლილებას;
- ფრთხილად გადაღვარე სიროფი და წყალი. ორივე კვერცხს გადაავლე წყალი. მოათავსე საშრობზე;
- აწონე კვერცხები და მონაცემები ჩაინიშნე.
| კვერცხი | ძმრიდან ამოღების შემდეგ | წყლიდან და სიროფიდან ამოღების შემდეგ | მასის ცვლილება |
| N 1 | 75.5 | 110 | +34.5 |
| N 2 | 83.5 | 66.5 | -17 |
დასკვნა: გამოხდილწყლიან კონტეინერში მოთავსებული კვერცხის მასა გაიზარდა იმიტომ, რომ კვერცხში მემბრანის გავლით შევიდა წყალი. სიროფიან კონტეინერში მოთავსებული კვერცხის მასა შემცირდა, რადგან კვერცხიდან წყალი გამოვიდა ჭურჭლში, სადაც ნივთიერების უფრო მაღალი კონცენტრაცია იყო.
მარცხნივ გამოსახულია მემბრანის გარეთა მხარე (Outside), მარჯვნივ – შიდა მხარე (Inside). Salt concemtration-ის გვერდით არის ჩამოსაშლელი სამკუთხედი, საიდანაც შესაძლებელია მარილის დაბალი, საშუალო ან მაღალი კონცენტრაციის არჩევა. სლაიდზე მოჩანს ორი დიაგრამა. მარცხენა დიაგრამა გამოსახავს წყლის კონცენტრაციის დამოკიდებულებას დროზე, მარჯვენა კი – ოსმოსური წნევის დამოკიდებულებას დროზე მემბრანის გარე და შიდა მხარეებზე.
პროცესის დასაწყებად აუცილებელია Start ღილაკზე დაწკაპება. თუ შეჩერებაა საჭირო – Stop ღილაკი გამოიყენება. ახლიდან დასაწყებად – Reset ღილაკი.
3. https://javalab.org/en/osmosis_en/
სამუშაო ფურცელი N1. ცვლადების შერჩევის შემდეგ სიმუალაციის დასაწყებად აუცილებელია Run Simulation ღილაკზე დაწკაპება.
ამის შემდეგ გამოჩნდება ფანჯარა:
სურათზე მარცხენა მხარეს გამოსახულია სუფთა წყალი, მემბრანის მარჯვენა მხარეს კი – ნატრიუმის იონების შემცველი ხსნარი. ორივე მხარეს მითითებულია წყლის მოლეკულების რაოდენობა. ნატრიუმის იონები ჰიდრატირებულია. Reset ღილაკზე დაწკაპებით პროცესი ახლიდან დაიწყება.
სიმულაციის საწყისი გვერდი ასე გამოიყურება: სამუშაო ფურცელი N2.
https://www.youtube.com/watch?v=tHzkRtzVmUM – ვიდეო რესურსი
