النظام البيئي :
وحدة تنظيميه في حيز معين تحتوي على الكائنات الحية وغير حيه تتفاعل وتتبادل المواد فيما بينها
تصنيف النظم البيئية :
تصنف لنظم على أساس مكوناتها الحية وغير حية إلى قسمين:
1- النظام البيئي المتكامل (النظام المفتوح ) :
يشمل على جميع المكونات الأساسية الأولية الحية والغير حيه
أمثله: الغابات والأنهار والمستنقعات والبحيرات
2- النظام البيئي الغير متكامل (النظام المغلق) :
نظام يفتقر إلى واحد أو أكثر من المكونات الأساسية مثل الأماكن المغلقة مثل الكهوف والأعماق السحيقة للبحار لعدم وصول أشعة الشمس إليها وبالتالي عدم احتوائها على الكائنات المنتجة
مكونات النظام البيئي :
أولا: المكونات الغير الحية :
1- التربة : يعتبر نوع التربة ومكوناتها وتركيبها ومعادنها وخصائصها وصفاتها الفيزيائية والكيميائية حافزا لتحديد نوع الكائن الحي التي يمكن إن يعيشها على تلك التربة سواء كانت تربة رملية أو صخرية
مثال دودة الأرض أو علق الأرض لا تستطيع العيش إلا على تربه رملية
2- الماء : تؤثر كميه الماء الناتجة من الأمطار ومعدل التبخر للماء من الأرض الغطاء النباتي على سطح الأرض
- تكثر الغابات في المناطق الاستوائية التي يمكن فيها التبخر أقل بكثير من كمية الأمطار المتساقطة
- تسود الأشجار الشجيرات في المناطق المعتدلة عندما تكون نسبة التبخر مناسبة لكمية الأمطار الساقطة
3- الضوء :
يعتبر الضوء مصدر هام للطاقة لجميع الكائنات الحية لما له اثر في حياة الكائنات الحية ويسهم في :
- توزيع الكائنات الحية
- يسهم في عمليه البناء الضوئي التي تنتج المواد العضوية والغذائية
- التكاثر في الكائنات الحية
- عملية الإزهار للنبات من خلال الفترة الضوئية
4- الحرارة :
تحدد درجة الحرارة البيئة المناسبة لأنواع الكائنات الحية ومدى تكيفها حسب درجة الحرارة فمنها من يتحمل درجة التجمد أو الغليان وتؤثر درجه الحرارة في تكاثر وانتشار الكائنات الحية ومن الأمثلة
- الطيور تهاجر حسب درجة الحرارة
- الأفعى يحصل لها بيات شتوي
- الحلزون يحدث له بيات صيفي
- البكتيريا تتحمل درجة الغليان
5- الرطوبة :
تتعلق الرطوبة بعوامل الماء ودرجة الحرارة وحركة الهواء التي تسبب جميعها عامل التبخر وترتبط الرطوبة بالظاهرة البيئية المعروفة بالندى وتتفادى الحيوانات التبخر من خلال الغطاء الحرشفي السميك الذي ي((((((و الزواحف
6- الرياح :
تؤثر الرياح في تحديد صفات النظام البيئي فهي من العوامل الهامة التي تؤثر في :-
1) انتشار الكائنات الحية
2) تلطيف الجو
3) تلقيح النباتات
4) سقوط الأوراق والثمار
ثانيا : المكونات الحية :-
يشمل أي نظام بيئي طبيعي على ثلاثة أنواع من الكائنات الحية مرتبطة غذائيا مع بعضها البعض :-
1) المنتجات ( الكائنات المنتجة ) :-
عبارة عن كائنات حية تبني غذائها بنفسها من خلال عملية البناء الضوئي
أمثلة : النباتات – الطحالب
طريقة عملها : تأخذ المنتجات ثاني أكسيد الكربون من الجو والماء في وجود الطاقة الضوئية ( الشمس ) والبلاستيدات الخضراء ( الأنزيمات ) وينطلق الأ((((((جين وينتج سكر جلوكوز الذي يزود النبات بالطاقة لعملياتها الحيوية ضوء طاقة ضوئية C6H12O6+O2 6CO2+6H2O
بلاستيدات
ثاني أكسيد الكربون + ماء سكر جلوكوز + أ((((((جين
الأهمية :- أهم المقومات الأساسية لأي نظام بيئي حيث تزود الكائنات الحية بالغذاء والطاقة بالأ((((((جين عمليات التنفس
2) المستهلكات :-
عبارة عن كائنات حية تستعمل المواد العضوية المنتجة من الكائنات ذاتية التغذية وتنقسم إلى :-
أ- أكلات الأعشاب : كائنات حية تتغذى على النبات مثل : المواشي – أرانب – زرافات – طيور .......
ب- أكلات اللحوم : كائنات حية تتغذى على اللحوم مثل : الحيوانات المفترسة – الطيور الجارحة .......
ت- أكلات اللحوم والأعشاب : كائنات حية تتغذى على النبات واللحوم معا وتسمى القوارط مثل الإنسان
3) المحللات :-
عبارة عن كائنات تحول المركبات المعقدة إلى مركبات بسيطة
أمثلة :- البكتريا – الفطريات
الأهمية :-
أ- التخلص من بقايا الكائنات الحية والفضلات والمخلفات والجثث عن سطح الأرض
ب- تزويد التربة بالعناصر الغذائية فتعمل على تخصيبها
التفاعلات بين مكونات النظام البيئي :
أولا : التفاعلات بين المكونات الحية وغير الحية :-
أ- استجابة الكائنات الحية للعوامل البيئية غير حية :- من الجدير بالذكر أن لكل كائن حي ظروف طبيعية تعتمد على نوع الكائن الحي لكل يعيش وتختلف الظروف من كائن إلى أخر في ظل ما يسمى :-
الظرف العامل الأمثل :- هو عبارة عن مقدار الظروف المناسبة التي تؤمن للكائن الحي حياة مثالية , ولكن إذا تغير هذا العامل بشكل جزئي كانت حياة الكائن صعبة ولكن إذا تغيرت بشكل جدري كانت حياته في خطر أو موت ويمكن القول أن لكل كائن حي مدى تحمل خاص به تختلف عن كائن أخر وأن بعض الأنواع تتمتع بمدى أوسع عن غيرها
مثال :- الفيل يحتاج إلى بيئات دافئة نسبيا فإذا تغيرت هذه الظروف فانه حياته تكون صعبة ولكن إذا تغيرت جذريا تكون في خطر
ب- دورات العناصر :-
تستمر الحياة على كوكب الأرض من خلال تبادل انتقال المادة وتحولها بين الكائنات الحية والغير حية على شكل دورات مثل :-
1) دورة الكربون :-
يشكل ثاني أ((((((يد الكربون co2 نسبة 0.03 % من الهواء الجوي
يشكل اللبنة الأساسية في بناء المركبات العضوية التي تبني منها الخلايا وبالتالي الكائنات الحية :-
مصادر الكربون " العمليات الأساسية له " :-
أ- عملية التنفس من الكائنات الحية وينتج co2
ب- تحلل الأجسام الميتة عن طريق المحللات
ت- عملية احتراق المواد العضوية كالفحم والنفط
ث- عملية البنائي البناء الضوئي
2) دورة الأ((((((جين :-
تبلغ نسبته 20 % من الجو وينتج من عملية البناء الضوئي
يتم استهلاكه من خلال عمليات تنفس الكائنات الحية وعملية احتراق الغذاء
يوجد جزء منه مذابا في الماء
3) دورة النتروجين :-
تبلغ نسبته 79 % من الغلاف الجوي
تحتاجه جميع الكائنات الحية
يدخل في تركيب الأحماض الأمنية والأحماض النووية RNA , DNA
تحتاجه الكائنات المنتجة والكائنات الأخرى على شكل مركبات عضوية مثل أيونات ( الامونيا NH4+ )
أو ( النيترات ND3 )
طرق تثبيت النيتروجين :-
أ) حيويا : وتتم من خلال ما يلي :-
1) بواسطة بكتريا " الرايزوبيوم " التي تعيش في عقد وجذور البقوليات ( فول , عدس ......)
2) تقوم البكتريا بتحويل نيتروجين الجو إلى أيون الامونيا ( NH4 )
3) تقوم بكتريا أخرى بتحويل الألمونيوم إلى أيونات النيتريت ( No2 )
4) تقوم بكتريا أخرى بتحويل أيون النيتريت No2 إلى أيونات النيترات No3 وهي المادة التي تستطيع النباتات إمتصاصهاا وتسمى بعملية " النترجة " وهي عملية تحويل النيتروجين الجو بواسطة بكتريا الرايزوبيوم إلى ايون النيترات
ب) البرق والصواعق :-
تحدث ظاهرة البرق والصواعق الناتجة عن التقاء السحب ببعضها البعض فتؤدي إلى تحويل النيتروجين في الجو إلى ثاني أ((((((يد النيتروجين الذي يسقط مع الأمطار إلى التربة فيختلط مع أملاح التربة ويتحول إلى ايون النيترات No3 ثم إلى النبات للاستفادة في تغذية التربة
مصادر النيتروجين في الطبيعة :-
من خلال طرق تثبيت النيتروجين سواء حيويا أو من خلال البرق والصواعق
من النبات والأوراق المتساقطة ومن حيث الحيوانات ومن إفرازاتها وفراء وشعر وريش الحيوانات
كيف يتم غلق دورة النيتروجين وإعادته إلى غاز النيتروجين في الجو :-
يتم من خلال عملية تسمى " الزنترة " وهي عبارة عن :-
تقوم بكتريا لا هوائية تعيش في التربة والمياه بتحويل أيون النيترات No3 إلى ايون النيتريت No2 ثم إلى النيتروجين الذي يتصاعد في الجو وتعاد العملية مرة أخرى
ثانيا : التفاعلات بين المكونات الحية :
تحدث بين الكائنات الحية علاقات متبادلة خلال حياتها سواء بين أفراد النوع الواحد أو الأنواع الأخرى
1) العلاقات المتبادلة بين أفراد النوع الواحد :-
أ) التكاثر : هو التزاوج بين أفراد النوع الواحد وهي أهم العلاقات لحفظ النوع واستمرار الأنواع المتكاثرة جنسيا
ب) العناية بالصغار : علاقة هامة ضمن النوع الواحد وغالبا تقوم الإناث بذلك كما في الثدييات وهناك بعض الذكور كما في الطيور تقوم بحماية الصغار والبيض
ج) الحياة الاجتماعية :
بعض الكائنات الحية تعيش في مجموعات وتنقسم إلى فئات تؤدي كل منها وظيفة معينة وتختلف أفراد الفئات تلك في التعريف المورفولوجي : مجموعة من الأفراد تختلف في صفاتها الظاهرية وفي وظائف أعضائها عن باقي الأفراد الأخرى
د) التنافس : يحدث التنافس بين أفراد النوع الواحد على :- الغذاء , الموطن , التزاوج
2) العلاقات بين الأنواع المختلفة :-
أ) الانتشار : يحدث الانتشار بين الكائنات الحية من خلال اعتمادها على بعضها مثل بعض النباتات تعتمد على بعض الحيوانات لحدوث النمو والتكاثر
مثال :- تلتصق بعض بذور النبات بغراء الحيوان وانتقاله من مكان آخر لتنبت في مكان آخر مثل بذور السبانخ
مثال :- بعض الطيور تتغذى على الثمار التي تخرج بذورها مع الفضلات إلى مكان آخر
ب) التنافس : يحدث التنافس بين كائنات حية من نفس النوع أو أنواع مختلفة على مصادر الغذاء والموطن
ج) التعايش : علاقة بين نوعين من الكائنات الحية المختلفة يعيش كائن حي على الآخر بحيث يعود النفع كله على أحدهما بينما لا يعود على الآخر أي فائدة كما لا تصيبه أي ضرر
مثال : الطحالب على قشرة السلحفاة المائية
د) التقايض : علاقة إجبارية بين نوعين مختلفين من الكائنات الحية يحصل كل منهما على الفائدة ولا يستطيع العيش بمعزل عن الآخر مثل : الفراشة والزهرة , البكتيريا العقدية وجذور الفول
هـ) الافتراس : علاقة مؤقتة تنتهي باستهلاك الفريسة وهي طريقة للحصول على الغذاء حيث يهاجم كائن حي كائن آخر وهي منتشرة في الثدييات والحشرات مثل الأسد للشاه , الأسماك للديدان
و) التطفل: علاقة بين كائنين يعتمد أحدهما على الأخر في بناء جسمه وتغذيته بحيث يلحق الضرر وقد يسبب الموت له بعد فترة ويسم الطرف الأول ( طفيلا ) والآخر يسمى ( العائل )
مثل : الديدان الشريطية داخل القناة الهضمية , دودة الإسكارس , دودة البلهارسيا
3)العلاقات الغذائية :-
تستمد الكائنات الحية حياتها من أهم العلاقات بينها في البيئة من خلال الاعتماد على بعضها بعضا في التغذية وتسمى هذه العلاقة السلسلة الغذائية
السلسلة الغذائية : عبارة عن المسارات المختلفة للطاقة في الكائنات الحية في النظام البيئي
مثال : نبات حشرة ضفدعة بكتيريا
منتج مسار مستهلك 1 مسار مستهلك 2 مسار محلل
طحالب قشريات سمكة صغيرة تحلل
الشبكة الغذائية : مجموعة من السلاسل الغذائية التي تتشابك وتتداخل فيما بينها
مستويات التغذية : مجموعة من السلاسل الغذائية التي تبدأ بالمنتجات فالمستهلكات فالمحللات
4)انتقال الطاقة والكتل الحية :-
يحدث انتقال للعناصر الغذائية والطاقة المخزونة من كائن حي إلى آخر أو من مستوى غذائي إلى آخر ولا تزيد المستويات الغذائية عن ثلاثة في اليابسة أو أربعة مستويات بينما قد تصل إلى خمسة مستويات في البحار
الكتلة الحية : مجموع الكتلة الجافة للكائنات الحية لوحدة زمنية ولوحدة مساحة معينة في النظام البيئي
ملاحظات هامة:-
1) الطاقة الشمسية تتحول إلى طاقة كيميائية
2) الكائنات المنتجة تستفيد قرابة 1% من الطاقة الشمسية التي تسقط على النظام البيئي
3) الكائنات المستهلكة الأولية التي تتغذى على الكائنات المنتجة تستفيد منها 10% من الطاقة المخزونة في الغذاء النباتي
4) الكائنات المستهلكة الثانوية التي تتغذى على الكائنات المستهلكة الأولية تستفيد منها 10% من الطاقة المخزونة في الغذاء الحيواني ويتبدد حوالي 90% على شكل حرارة
مثال : الشمس 1% نبات 10% أرنب 10% أسد حرارة 90%
الأهرام البيئية :
تقسم الأهرام البيئية إلى :
1) هرم الكتلة الحية :-
يوضح العلاقة بين كمية المادة الحية في تدريج معين من الهرم الذي تحتله في المستويات الغذائية بحيث تتناقص تدريجيا كلما صعدنا إلى أعلى في الهرم
أسد
زرافات
أعشاب
2) هرم الأعداد :
يوضح العلاقة بين أعداد الكائنات الحية في السلسة الغذائية ويهمل الكتلة الحية وبالتالي تكون الأعداد وافرة في المنتجات وتنخفض تدريجيا كلما انتقلنا الى سلسلة أخرى تدريجيا أي كلما اتجهنا إلى أعلى ويمكن قلبه في الطبيعة
طفيليات
ثعالب
حشرات المن أرانب
شجيرة ورد أعشاب
المقلوب العادي
3) هرم الطاقة : يعبر عن انسياب الطاقة في مستويات وشبكات الغذاء حيث تتناقص كمية الطاقة تصاعديا نحو قمة الهرم الذي تتواجد فيه أقوي المستهلكات , ولا يمكن قلب هذا الهرم لأنه مثالي لاعتماده على قانون الديناميكا الحرارية الثاني بحيث أن جزء من الطاقة ينساب كلما تحولت من شكل إلى آخر
اتزان النظام البيئي
تعريف المتزن :-
هو التوازن الطبيعي بين الأحياء في البيئة الواحدة بحيث لا يطغى توع على أخر
تعريف المتزن :-
هو النظام الذي تكون فيه السلاسل الغذائية بين المنتجات والمستهلكات والمحللات متكالة إلى أقصى حد ممكن
الفصل الثاني
التنوع الحيوي
تعريف التنوع الحيوي :-
عبارة عن التنوع في العدد والنوعية فيما بين الكائنات الحية في مساحة معينة على الماء واليابسة
مستويات التنوع الحيوي :-
1) التنوع الحيوي على المستوى الوراثي
2) التنوع الحيوي على مستوى الأنواع
3) التنوع الحيوي على مستوى النظم البيئية
4) التنوع الحيوي على المستوى التصنيفي
5) التنوع الحيوي على المستوى الثقافي البشري
العوامل المؤثرة في التنوع الحيوي :-
1) يتميز التنوع الحيوي في المناطق الاستوائية القريبة من خط الاستواء بسبب كثرة الأمطار والحرارة المرتفعة بسبب تنوع الكائنات الحية ويقل التنوع مرورا بمناطق العروض العليا والوسطى وصولا بالقطبي
2) يتميز التنوع الحيوي كلما ارتفعنا على سفوح الجبال ويكون كثيفا ثم ينخفض في القمم الجبلية ويتناقص عند القطبين
3) يتميز التنوع الحيوي في البيئات الغنية بسبب كثافة عمليات البناء الضوئي وينخفض في البيئات المائية بسبب قلة العوامل الحيوية المكافئة
4) يقل التنوع الحيوي في الجزر بسبب الظروف البيئية المناخية
عوامل أخرى : حركة تباعد الصفائح القارية , انتقال الأنواع الحية من مناطق إلى أخرى
فوائد التنوع الحيوي ودوره في حياة الإنسان :
أولا :- المجال الزراعي :-
1) الكائنات الحية تعتبر أساسا غذاء للإنسان ووقود
2)استخدام المناخ وحماية التربة وتحسين صفاتها من خلال النبات
3)استخدام كائنات حية كوسائل مكافحة حيوية لآفات الزراعية
4) استخدام المخزون الوراثي في تربية النبات وتحسين صفاته عن طريق الهندسة الوراثية وتهجين السلالات النباتية
ثانيا :- المجال الطبي :-
1) استخدام النبات والحيوان في العقاقير الطبية
2) استخدام الكائنات الحية الدقيقة مثل الفطريات في تحضير المضادات الحيوية ( فطر النبسليوم في تحضير البنسلين )
3) استخدام اسماك القرش في إنتاج العقاقير الطبية ذات الفعالية العالية
ثالثا :- المجال الصناعي :-
1) معظم المنتجات الصناعية تعتمد على النبات والحيوان (الخشب – الورق – العطور)
2) المطاط الطبيعي ذات الأصل النباتي من المنتجات الهامة
3) صناعة الألياف كالصفوف والقطن ذات الأصل النباتي والحيواني في عمليات المنسوجات
4) صناعة الجلود وإعداد الفحم
فوائد أخرى :
عملية التوازن البيئي من النبات , عملية التكاثر لبعض النباتات في عملية التلقيح , استمرار دورات العناصر
مهددات التنوع الحيوي :-
1) التهديدات الطبيعية :-
أ) حدوث تغيرات شديدة في عوامل المناخ ( حرارة شديدة – رياح – برودة ) ينتج عنها موت الكائنات الحية
ب) حدوث ظواهر طبيعية مثل : الزلازل – البراكين – الاعصارات .....
2) الأنشطة البشرية :-
1) التلوث الناتج عن تسرب النفط والنفايات
2) الاستغلال الجائر للموارد البيئية
3) الافتقاد إلى التخطيط السليم للبيئة
4) إدخال أنواع جديدة لم تكن موجودة يؤدي إلى التنافس على الموارد الطبيعية للأنواع الأخرى
طرق الحفاظ على التنوع الحيوي :-
تتضمن طرق الحفاظ على التنوع الحيوي على استراتيجيات الحفظ ومنها :-
استراتيجيات الحفظ :-
1) الحفظ ذات المكان :-
أ) الحفظ في المزرعة
ب) المحميات الطبيعية
ج) البنك الحقلي الجيني
د) الحدائق المنزلية
2) الحفظ خارج المكان :-
أ) بنك البذور
ب) الحدائق النباتية
ج) تخزين الأنسجة
د) تخزين DNA
ح) تخزين الأجنة
ر) تخزين حبوب اللقاح
المحميات الطبيعية :-
دور المحميات الطبيعية في الحفاظ على التنوع الحيوي :-
1) الحفاظ على مناطق تحتوي على الأنواع من الكائنات الحية ( نبات – حيوان )
2) حماية الأنواع البرية المهددة بالانقراض والعمل على تزايدها وتكاثرها
3) المحافظة على مناطق جمالية طبيعية وجبلية وسهلية
4) تسهل البحوث والدراسات العلمية
5) المحافظة على مناطق تحتوي على موارد طبيعية وتنظيم وترشيد استهلاكها
معايير وأولويات حفظ التنوع الحيوي :-
أ) التميز :- حماية الأنواع النادرة قبل العادية والأولية ذات الصفات الوراثية المتميزة
ب) القابلية للانقراض :- حماية الأنواع المهددة بالانقراض وحماية المناطق الحيوية
ت) الفائدة :- المحافظة على الأنواع ذات النفع للإنسان
أسس اختيار وإقامة المحميات الطبيعية :-
1) ضرورة التنوع الحيوي المتميز
2) وجود تشكيلات جيولوجية متميزة
3) أهمية الكائنات الحية التي تعش فيها المصادر الوراثية
4) توافر العوامل التي تساعد على البحث العلمي
5) إمكانية الاستغلال السياحي
6) تقديم مصادر دخل للسكان المحليين دون تعرضهم للخطر
