المحتوى
- تعريف النظام البيئي في علم الأحياء
- أصول علم البيئة
- أنواع النظم البيئية
- المناطق الأحيائية للنظم الإيكولوجية الرئيسية
- هيكل النظم البيئية
- وظائف دورة المغذيات
- الاستقرار في أداء النظام الإيكولوجي
- اضطرابات في أداء النظام الإيكولوجي
- مثال على النظام البيئي البحري
- مثال للأنظمة البيئية المائية
- مثال على النظام البيئي الأرضي
- النظام البيئي مقابل بيئة المجتمع
- حماية هياكل النظم الايكولوجية
- تدمير النظم الايكولوجية الكارثية
يتكون العالم الطبيعي من أنواع مختلفة تمامًا من البيئات والكائنات الفيزيائية التي تتكيف بشكل فريد مع الحياة هناك. كلمة أخرى لهذا المفهوم في علم الأحياء هو النظام البيئي.
توفر لك هذه المقالة توضيحات واضحة للنظم الإيكولوجية وتقدم أمثلة مثيرة للاهتمام.
تعريف النظام البيئي في علم الأحياء
يعرّف علماء الأحياء النظام الإيكولوجي كمجتمع للكائنات الحية وبيئتهم المادية ، التي تشمل كليهما الأحيائية و لا حيوي العوامل.
العوامل الحيوية هي الكائنات الحية في نظام بيئي مترابط مثل النباتات والحيوانات والميكروبات والفطريات.
العوامل غير الحيوية هي أشياء غير حية مثل الماء وأشعة الشمس والمأوى والصخور والمعادن والتربة والمناخ.
أصول علم البيئة
تعود الدراسة العلمية وتصنيف النباتات والحيوانات إلى أرسطو في اليونان القديمة. في أوائل القرن التاسع عشر ، وصف داروين المنافسة بين الأنواع والتطور من خلال الانتقاء الطبيعي. صاغ إرنست هيجل الكلمة علم البيئة حول هذا الوقت نفسه.
في أواخر القرن التاسع عشر ، اقترح يوجينيس وارمينج أن العوامل اللاأحيائية ، مثل الجفاف والحرائق والطقس البارد ، أثرت أيضًا على سلوك الأنواع واستراتيجيات التكيف. سافر الاحترار على نطاق واسع في عمله ووضع دورة دراسية جامعية حول البيئة النباتية. اشتعلت أفكاره عندما قرأ علماء بريطانيا وأمريكا الشمالية كتابه الكلاسيكي ، علم البيئة من النباتات.
المصطلح النظام البيئي صاغه آرثر تانسلي في عام 1936.
أنواع النظم البيئية
هناك ثلاث فئات واسعة من النظم الإيكولوجية البيولوجية. كل لديه تكوين الأنواع متميزة وهيكل. أكبر نظام بيئي هو النظام البيئي البحري. تتأثر جميع النظم الإيكولوجية بالمناخ العالمي والنشاط البشري ، مثل التلوث والري والتحضر والتعدين وإزالة الغابات.
النظام البيئي البحري يغطي حول 70 في المئة من سطح الأرض. إلى جانب المحيطات ، تشمل النظم الإيكولوجية البحرية الشواطئ الرملية ومصبات الأنهار والشقق الطينية ومياه أنتاركتيكا والمستنقعات المالحة والشعاب المرجانية النابضة بالحياة ، وكلها تعج بالحياة. يتراوح مناخ النظم الإيكولوجية البحرية في جميع أنحاء العالم من الحرارة الاستوائية إلى دوامات القطبية.
النظم الايكولوجية المائية وتشمل البحيرات والأنهار والبرك والأراضي الرطبة. وفقا لأنواع المياه العذبة تنقرض بمعدل أسرع بكثير من الأنواع البحرية أو الأرضية ناشيونال جيوغرافيك. يعد تغير المناخ والتلوث تهديدين رئيسيين للنظم الإيكولوجية المائية.
النظم الايكولوجية الأرضية هي مجتمعات بيئية برية في أماكن مثل التندرا والقطب الشمالي والغابات والأراضي العشبية. طورت الحيوانات الموجودة في المناخات القطبية سمات متماثلة مماثلة مثل الفراء السميك وطبقة الدهون العازلة.
المناطق الأحيائية للنظم الإيكولوجية الرئيسية
المناطق الأحيائية هي مصطلح أوسع قليلاً من النظم الإيكولوجية ، على الرغم من أنها متشابهة إلى حد كبير. المناطق الأحيائية هي مجتمعات بيئية مميزة يمكنها أن تحتوي على العديد من النظم البيئية داخلها. أنها مفيدة لتصنيف خصائص بعض المناطق التي يمكن أن تؤثر بشكل مباشر على نوع أو أنواع النظم الإيكولوجية التي تنشأ هناك.
تشمل الخصائص المميزة لهذه المناطق الأحيائية / النظم البيئية مناخها الخاص ، المنطقة ، الارتفاع ، نوع التربة ، كمية الهطول وتكوين الأنواع.
المناطق الأحيائية المائية وتشمل الشعاب المرجانية ومصبات الأنهار والبحرية والأراضي الرطبة والمياه العذبة.
المناطق الصحراوية تشمل صحراء Mojave والصحراء الساحلية في تشيلي و Death Valley والصحاريب الجافة في Greenland.
المناطق الحيوية للغابات وتشمل الغابات المطيرة الاستوائية والغابات المعتدلة والشابيرال (الشجيرات) والتايغا (الغابات الشمالية).
المناطق الأراضى العشبية تشمل السافانا ، السهوب ، البراري وأمبا أمريكا الجنوبية.
هيكل النظم البيئية
يجب أن يكون للكائنات الحية طاقة ومواد مغذية لتنمو وتتفاعل وتتكاثر. الكائنات الحية مترابطة ومترابطة مع بعضها البعض في دائرة الحياة. يتم نقل الطاقة من مستوى الهرم الغذائي إلى المستوى التالي. على سبيل المثال ، الأسماك تأكل الطحالب والحبار يأكل السمك.
الطحالب والأسماك وأسماك القرش المفترسة ومثال على ذلك سلسلة غذائية. ال الشبكة الغذائية يتكون من العديد من سلاسل الغذاء المتداخلة. يبدأ هرم الطاقة بالمنتجين في قاعدة الهرم متبوعًا بالمستهلكين والحيوانات المفترسة في المستويات العليا. تضيع الطاقة مع كل عملية نقل بين الكائنات الحية ، وبالتالي فإن الهرم منتصب وغير مقلوب.
النباتات والعوالق النباتية منتجان يحتويان على أصباغ ضوئية تستخدم طاقة الشمس وثاني أكسيد الكربون لصنع السكر. المستهلكون الأساسيون يأكلون النباتات والمستهلكون الثانويون يأكلون المستهلكين الأساسيين. يحتل حيوان مفترس في القمة بدون أعداء طبيعيين المركز الأول على هرم الطعام.
وظائف دورة المغذيات
الكتلة الحيوية يتم حفظها وإعادة تدويرها في النظام البيئي. عندما تموت الكائنات الحية ، المحللات تقسيم المواد العضوية إلى طاقة والمواد الغذائية التي تتدفق مرة أخرى إلى النظام البيئي. تحرر الحيوانات المتحللة الكربوهيدرات والدهون والبروتينات والغازات عندما يتصرف عليها الميكروبات والذباب والديدان.
تقوم البكتيريا والميكروبات بتفكيك المواد النباتية المتحللة إلى مواد مغذية مثل الكالسيوم والنيتروجين والبوتاسيوم والفوسفور التي تثري التربة.
الطاقة والمواد الغذائية أيضا تدفق بين النظم الإيكولوجية. على سبيل المثال ، تتآكل الصخور في النهر وتضع المعادن في المياه التي تتدفق إلى أسفل في البحيرات والحقول. يمكن أن يكون التأثير أيضًا ضارًا. الجريان السطحي للنيتروجين والفوسفور من الأراضي الزراعية يمكن أن يلوث المجاري المائية.
على عكس المادة التي يتم إعادة تدويرها ، تتدفق الطاقة في اتجاه واحد. تنتج النباتات جزيئات غنية بالطاقة من الجلوكوز من أشعة الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون. يتم نقل الطاقة الكيميائية إلى المستهلكين من أجل استقلاب الخلايا ، ويتم إعطاء طاقة إضافية كحرارة.
الاستقرار في أداء النظام الإيكولوجي
النظم الإيكولوجية ديناميكية مع انحسار مستمر وتدفق الطاقة والمادة. مستويات المغذيات ، تجمعات الأنواع ، أنماط الطقس ، درجة الحرارة ، مواسم السنة تتقلب وتتغير. التنوع في النظام البيئي يساهم في الاستقرار.
على الرغم من التدفق والطبيعة الديناميكية لبيئة النظام الإيكولوجي ، بشكل عام حالة التوازن لا يزال ثابتا. تحافظ النظم الإيكولوجية على حالة ثابتة بتكوين ثابت إلى حد ما. عادة ، لا تتسبب الخصائص الحيوية وغير الحيوية المتقلبة في تهديد النظام المستقر. وبعبارة أخرى ، فإن الغابات المطيرة لا تزال غابة مطيرة حتى لو انخفض عدد القرود.
اضطرابات في أداء النظام الإيكولوجي
يمكن أن تؤدي الاضطرابات الطبيعية إلى تعطيل عمل النظام الإيكولوجي. على سبيل المثال ، أضرت الأعاصير والحرائق البرية والفيضانات والبراكين بخدمات النظام الإيكولوجي. الفيضانات يمكن أن تلوث مصادر المياه. ضاعت الموائل والأنواع قد تكون مشردة. قد يكون توازن المفترس فريسة مما تسبب في تأثير الدومينو على الأنواع الأخرى.
الأنواع الغازية يمكن أن تهدد سلامة ووجود الأنواع الأخرى. تشمل الأنواع الغازية النباتات والحيوانات التي يتم إدخالها إلى منطقة ما عن قصد أو عن غير قصد. في بعض الأحيان يتم إحضار الأنواع الغازية عمداً لإيقاف الحيوانات المفترسة التي تتولى زمام الأمور. على سبيل المثال ، أطلق دعاة الحفاظ على البيئة سمك السلمون في البحيرات الكبرى للسيطرة على الأنواع الغازية الأقل رغبة.
النشاط البشري هو سبب رئيسي آخر لتغيير النظام البيئي المحفوف بالمخاطر. إن الصيد والصيد الجائر واستغلال الموارد غير المتجددة والنفايات السامة والتلوث تهدد النظم الإيكولوجية ومناطقها الأحيائية. في الحالات القصوى ، مثل التسرب من محطة الطاقة النووية ، يمكن أن تكون الأنظمة البيئية المتأثرة مشعة ومسببة للسرطان لسنوات قادمة.
مثال على النظام البيئي البحري
ال الحاجز المرجاني العظيم قبالة ساحل أستراليا هي كبيرة ومتنوعة بشكل لا يصدق النظام البيئي البحري التي كانت موجودة لملايين السنين. توفر الطحالب الغذاء للشعاب المرجانية المتنامية التي تعلق على الشعاب المرجانية الميتة في الشعاب المرجانية.
الشعاب المرجانية الصغيرة التي تطفو في الماء تؤكلها الأسماك والحيوانات التي تسبح في المحيط. لا يزال من الممكن استهلاك الشعاب المرجانية العظمية من قبل الديدان والقواقع ونجم البحر الشرير.
بعض الشعاب المرجانية لها علاقات متبادلة المنفعة مع الروبيان وسرطان البحر التي تعيش في المستعمرات المرجانية ومحاربة الأعداء المتبادلين باستخدام قروشهم. العوامل غير الحيوية التي تؤثر بشكل كبير على الشعاب المرجانية هي ارتفاع درجة حرارة الماء ، وتحمض المحيطات ومستويات ثاني أكسيد الكربون.
وفقًا لمتحف سميثسونيان للتاريخ الطبيعي ، فإن مياه البحر الحمضية بدأت بالفعل في حل الهيكل العظمي للشعاب المرجانية في أماكن مثل هاواي.
مثال للأنظمة البيئية المائية
يقع النظام البيئي المائي لبحيرة وودز على الحدود بين كندا والولايات المتحدة. إن جسم المياه العذبة هذا هو ما تبقى من بحيرة أغاسيز الجليدية التي كانت ذات يوم ضخمة.
في هذا النظام البيئي المائي للمياه العذبة ، توفر العوالق النباتية والعوالق الحيوانية والطحالب والبكتيريا مستويات مثالية من الغذاء والموائل والأكسجين للأسماك اللذيذة. غالبًا ما تسمى بحيرة الغابة عاصمة العالم الوالي.
وتلعب اللافقاريات مثل الأقزام والميدج دورًا مهمًا في بحيرات المياه العذبة. يأكلون الكائنات الحية الدقيقة التي تتغذى على النبات والحيوان المتحللة. توفر اللافقاريات مصدرا ممتازا للغذاء للأسماك الصغيرة التي قد تأكلها الأسماك الكبيرة ، والتي قد يصطادها البجع ، مالك الحزين ، الدب والبشر.
تشمل العوامل اللاأحيائية التي تؤثر على حالة النظام البيئي المائي مثل بحيرة الغابة درجة حرارة الهواء والماء ومستويات ثاني أكسيد الكربون والجريان السطحي السام.
مثال على النظام البيئي الأرضي
النظام البيئي للغابات المطيرة في منطقة الأمازون هو بيئة برية غنية بالأنواع في أمريكا الجنوبية. يتم امتصاص أشعة الشمس من خلال النباتات ذات الأوراق العريضة والأشجار الطويلة التي توفر الغذاء والمأوى لعدد مذهل من الطيور والثدييات والحشرات والسحالي والثعابين في المناطق الاستوائية. العديد من تلك المخلوقات يتم أكلها من قبل الحيوانات المفترسة مثل جاكوار.
عندما تموت الكائنات الحية في الغابات المطيرة ، تتفكك طاقتها وعناصرها الغذائية سريعًا بواسطة التحلل مثل اليرقات والميكروبات. المغذيات تعود إلى التربة وتساعد النباتات على النمو. تشمل العوامل غير الحيوية للغابات المطيرة كميات كبيرة من الأمطار والحرارة والمناخ المداري الذي يغذي التنوع البيولوجي للأنواع من قاع الغابات إلى الستائر المعلقة السميكة.
النظام البيئي مقابل بيئة المجتمع
اعتمادًا على اهتماماتهم البحثية ، قد يركز علماء البيئة على مجال بيئة المجتمع ، أو بيئة النظام البيئي أو كليهما. تقوم بيئة المجتمع بفحص التفاعلات بين الأنواع المختلفة ونتائج هذا التفاعل. تقوم إيكولوجيا النظام الإيكولوجي بإلقاء نظرة أوسع على العوامل الحية وغير الحية التي تؤثر على مجتمع إيكولوجي وتؤدي إلى تغيير النظام الإيكولوجي.
على سبيل المثال ، قد يقوم عالم إيكولوجي يريد معرفة سبب استيلاء المبروك العملاق على بحيرة كانت مليئة بالسمك السلمون المرقط ، بدراسة بيئية مجتمعية لسكان الأسماك إلى جانب دراسة للنظام الإيكولوجي لنوعية المياه المتناقصة التي تؤثر على جميع أنواع الحياة المائية. . علماء البيئة إجراء الدراسات التي تساعد حفظ الموارد الطبيعية للأجيال القادمة.
حماية هياكل النظم الايكولوجية
تستخدم إدارة النظم الإيكولوجية ممارسات الحفظ للحفاظ على سلامة أداء النظم الإيكولوجية وهياكلها. يقال إن هياكل النظم الإيكولوجية تتمتع بالنزاهة عندما تكون متوازنة ومستقرة ومميزة للمجتمعات البيئية في تلك المنطقة الطبيعية.
كلا العوامل اللاأحيائية والحيوية يمكن التنبؤ بها بشكل عام. يجب أن تكون الديناميات السكانية مكتفية ذاتيا دون الحاجة إلى تدخل بشري استعادة التوازن.
تلعب الإدارة الجيدة للنظام الإيكولوجي دورًا مهمًا في الحفاظ على الحدائق العامة والحدائق الوطنية وغيرها من مناطق الحياة البرية. يساعد فهم تاريخ النظام البيئي ومعدلات التغيير أو الخلافة الطبيعية على المساعدة في الكشف المبكر عن المشكلات الهيكلية. الهدف هو الحفاظ على التنوع البيولوجي وضمان سلامة الأنواع المحلية. من نيويورك إلى كاليفورنيا ، يراقب علماء البيئة أنماط المناخ عن كثب.
تدمير النظم الايكولوجية الكارثية
وتتبع الكوارث الطبيعية مثل الإعصار الخلافة المنظمة وإعادة البناء الطبيعية للمنطقة إلى حالتها السابقة. ومع ذلك ، يمكن للنشاط البشري أن يدمر بيئة النظام البيئي بشكل مؤقت أو دائم. حدثت كوارث النظام الإيكولوجي في الولايات المتحدة وحول العالم.
تعطل النظام البيئي لخليج المكسيك بشدة بسبب الملوثات التي حملت إلى الخليج من نهر المسيسيبي. النيتروجين والفوسفور من الحقول ، الأعلاف وتصريف مياه الصرف الصحي في النهر من العديد من الدول.
تحفز المستويات المفرطة من المغذيات الإزهار الطحالب السامة ، وتغير التغير الغذائي وتستنفد الأكسجين في الماء مما يؤدي إلى منطقة ميتة وتقتل الأسماك بكثافة. تتأثر المنطقة أيضًا بالعوامل اللاأحيائية مثل الأعاصير والفيضانات.
في عام 1986 ، أدى حادث وقع في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية في أوكرانيا إلى تفريغ مواد مشعة مميتة في الجو. تعرض ملايين الناس للإشعاع. أصيب الآلاف من الأطفال الذين شربوا الحليب من الأبقار التي ترعى في المنطقة الملوثة بسرطان الغدة الدرقية. اليوم ، المنطقة المشعة المحيطة بـ تشيرنوبيل محظورة على الناس ، لكن الذئاب والخيول البرية وغيرها من الحيوانات موجودة بأعداد كبيرة.