اکوسیستم

واضح آرشیو وب فارسی:پی سی سیتی: اکوسیستم

منظور از اکوسیستم مجموعه جانداران یک محیط به همراه کلیه عوامل و تشکیل دهنده‌های آن محیط است. بنابراین بطور خلاصه اکوسیستم را می‌توان با عبارت محیط و موجودات زنده آن تعریف کرد. و این واژه از دو کلمه Endogical و System تشکیل یافته است که به معنای مجموعه موجودات زنده و محیط زندگی آنها می‌باشد.

مفاهیم کلی

هر موجود زنده به تنهایی یک سیستم یا مجموعه منظم است و در عین حال ممکن است از سیستمهای کوچکتر تشکیل یابد. وقتی موجودات زنده اجتماع و تشکل می‌یابند، روتبط نظام‌مندی بین آنها پدیدار می‌شود و در نهایت وقتی همه موجودات زنده در یک محیط قرار می‌گیرند، یک سیستم بزرگتر را تشکیل می‌دهند که به دلیل وجود روابط قانونمند و هدفدار بین محیط و جانداران ، این مجموعه سیستم اکولوژیک یا اکوسیستم نامیده می‌شود. استقرار پایدار هر اکوسیستم منحصرا به مشارکت همه اجزای اصلی در ساختمان آن بستگی دارد. بدیهی است اگر مثلا عوامل غیر زنده لازم وجود نداشته باشد، پایداری اکوسیستم هم ، غیر ممکن خواهد بود. بر این اساس اکوسیستم از اجزای زیر تشکیل یافته است.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/e/e7/ecosystem.2.JPG

مجموعه عوامل غیر زنده.
تولید کننده‌ها یا گیاهان کلروفیل‌دار.
مصرف کننده‌ها شامل دو گروه: گیاهخواران یا مصرف کننده‌های ردیف اول و گوشتخواران یا مصرف کننده‌های ردیف دوم.
تجزیه کننده‌ها.

انواع اکوسیستم از نظر ناقص یا کامل بودن چرخه مواد

اکوسیستمهای ناقص آنهایی هستند که چرخه ماده در آنها تقریبا بسته است و اکوسیستمهای کامل آنهایی هستند که مبادله ماده بین محیط و موجود زنده کاملا بسته نیست. مثلا در یک دریاچه ، انرژی آفتاب به دلیل جذب مواد و تثبیت انرژی آفتاب از طریق گیاهان ، ذخیره می‌شود و به مصرف ماهیها مصرف می‌رسد. مرغان ماهیخوار این مواد را با صید ماهی دریافت کرده و فضولات مرغان ماهیخوار و اجساد آنها به اکوسیستمهای دیگر وارد می‌شود.

به این ترتیب چرخه ماده ، به صورت کامل بسته در نمی‌آید. در اکوسیستمهای مصنوعی (مصرف کننده و تولید کننده با دخالت انسان استقرار یافته است) نیز به این صورت است. اما اگر همه اکوسیستمهای کره زمین را یک اکوسیستم تلقی کنیم، این مجموعه حالت اکوسیستم کامل دارد. زیرا در این اکوسیستم بزرگ مجموعه موادی که از محیط گرفته می‌شود سرانجام به محیط باز می‌گردد.

مکانیسم روند تولید در اکوسیستم

روند توالی یا انباشتن انرژی در اتمهای کربن مستلزم آن است که اتمهای هیدروژن از یک ملکول محتوی هیدروژن جدا گردد و به اتمهای کربن که از تجزیه CO2 بدست می‌آیِند، اتصال داده شود. گیاهان کلروفیل‌دار برای اخذ هیدروژن ، ملکولهای آب (H2O) را تجزیه و ضمن تولید مواد آلی ، اکسیژن را آزاد می‌کنند. علاوه بر گیاهان کلروفیل‌دار ، برخی از باکتریها نیز عمل فتوسنتز را انجام می‌دهند. اما منبع هیدروژن برای این باکتریها H2O نیست، بلکه یک ترکیب دیگر است. برای مثال ، باکتریهای سبز آزاد کننده گوگرد بجای H2O و H2S را تجزیه و در نتیجه بجای رها کردن O2 ، گوگرد یا S را آزاد می‌کنند.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/d/d0/eco.7.jpg

مکانیسم روند مصرف در اکوسیستم

اساس روند مصرف مبتنی بر تجزیه یا شکستن ترکیبات آلی حاصل از روند تولید است که به دو صورت انجام می‌شود:

تنفس هوازی: در این روند ، مواد آلی با طی مسیرهای طولانی در نهایت با اتمهای اکسیژن ترکیب می‌شوند.
تخمیر یا تنفس غیر هوازی: در جریان این روند ، مواد قندی به صورت کامل شکسته نمی‌شوند، بلکه سهمی از آرایش مواد قندی حفظ می‌شود. به همین دلیل تمام انرژی انباشته در آنها آزاد نمی‌گردد.

زنجیر غذایی و شبکه غذایی در اکوسیستم

در دانش اکولوژی هر یک از از سطوح انباشتگی مواد آلی یا انرژی را یک پله غذایی یا یک سطح غذایی (trophilevel) می‌نامند و تولید کننده‌ها بالطبع سطح اول و هر یک از ردیفهای مصرف کننده ، یک سطح دیگر تلقی می‌شوند. این زنجیره‌های غذایی مستقل از هم نیستند و بین اکثر زنجیره‌های غذایی حلقه‌های مشترک وجود دارد.

برای مثال در یک اکوسیستم مرتعی ، یک زنجیره غذایی با سه حلقه گیاه ، خرگوش و گرگ استقرار می‌یابند و زنجیر دیگری نیز با سه حلقه گیاه ، گوسفند و گرگ تشکیل می‌شود. حلقه سوم بین دو زنجیر مشترک است. پس گرگ این دو زنجیر را بهم پیوند می‌دهد. مجموعه زنجیره‌های غذایی را که باهم حلقه‌های مشترک دارند در اصطلاح رشته یا شبکه غذایی (tood Web) می‌نامند.

هرمهای اکوسیستم

هر چقدر از پله پایین‌تر اکوسیستم به طرف پله‌های بالاتر پیش رویم، تعداد موجودات زنده پله‌ها کمتر می‌شود، در واقع می‌توان گفت مقدار انرژی انباشته در پله‌های اکوسیستم از پایین به بالا به تدریج کاهش می‌یابد. توجه به این مطلب ، انگیزه اصلی طرح مبحثی تحت عنوان هرمهای اکوسیستم است. اگر در یک اکوسیستم ، موجودات زنده پله اول را یک جا جمع کنیم و بعد موجودات زنده پله‌های دیگر را به همان توالی طبیعی به ترتیب پله‌ها روی هم قرار دهیم، شکل عمومی آنها ، به صورت یک هرم خواهد بود.

اگر گیاهان و حیوانات موجود در اکوسیستم از نظر مدت زمان رشد ، حجم و وزن بدن با همدیگر هماهنگ باشند می‌توان از هرم تعداد ، به عنوان هرم وزن استفاده نمود به این نوع هرم ، هرم وزن زنده یا توده زنده نیز گفته می‌شود. اما شرط اصلی این هرم این است که همه موجودات زنده همه پله‌های آن یکساله باشد اگر بیشتر از این باشد هرم وزن زنده گویایی خود را از دست می‌دهد.

چرا که در اینحالت ، وزن زنده جانداران مختلف در این هرم ، در طول یکسال یکسان نخواهد بود. مثلا وزن زنده مصرف کنندگانی مانند فیل و زرافه ، در یکسال تفاوت فاحشی خواهد داشت. به خاطر همین ، هرم انرژی مطرح گردید که منظور از آن ، محاسبه مقدار انرژی‌ای است که در مدت معینی در هر کدام از پله‌های اکوسیستم ذخیره می‌شود در اینحالت مقدار انرژی انباشته شده در مدت معین مثلا یکسال ، ملاک رسم هرم قرار می‌گیرد.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/9/99/zist.jpg

اکوسیستم آب

عوامل غیرزنده

دما: در اکوسیستمهای آب دما نقش ارزنده‌ای دارد زیرا گرمای ویژه آب زیاد است و می‌تواند به تدریج مقدار زیادی گرما را جذب کند و یا ازدست بدهد. بنابراین موجودات آبزی کمتر از موجودات خشکی‌زی در معرض تغییرات شدید دما قرار می‌گیرند. حیات دراعماق زیاد بستگی به این دارد که مواد غذایی تا چه حد از سطح به آنها برسد. در هر حال جثه جانوران نواحی عمیق کوچک است. در اعماق تاریک اقیانوسها تولید کننده‌ای وجود ندارد و تنها عده کمی مصرف کننده با جثه کوچک دیده می‌شود.
گازها: دو گاز مهم و موثر در حیات یعنی O2 و CO2 را بررسی می‌کنیم که اکسیژن در آب بسیار کمتر از هواست. مقدار اکسیژن هوا در یک لیتر هوا و در دمای 15 درجه سانتیگراد ، 210 سانتیمتر مکعب است ولی مقدار O2 در یک لیتر آب شیرین و دمای 15 درجه سانتیگراد 7.2 سانتیمتر مکعب است. که مقدار آن درآب شور به 5.8 سانتیمتر مکعب کاهش می‌یابد. آبزیان با این مقدار کم اکسیژن سازش حاصل کرده‌اند و دستگاه تنفسی آنها قادر است که اکسیژن مورد نیاز بدن را از آب جذب نمایند.

عوامل زنده اکوسیستم‌های آب

موجودات زنده اکوسیستمهای آب عبارتنداز : تولیدکننده‌ها ، مصرف کننده‌ها و تجزیه کننده‌ها که این موجودات برحسب اینکه اکوسیستم ، آب شور داشته باشد یا آب شیرین فرق خواهد کرد.

تولیدکنندگان: در آبهای شور یا دریاها فقط فیتوپلانکتونها هستند ولی در آبهای شیرین گیاهان آبی نیز جزء تولیدکنندگان هستند.
مصرف کنندگان: عبارتنداز موجوداتی که از فیتوپلانکتونها تغذیه می‌کنند (مثل سخت پوستان) و ماهی‌های کوچکتر و بعد ماهی‌های بزرگتر.
تجزیه کنندگان: شامل بعضی باکتریها و قارچها هستند که با تجزیه اجساد جانداران آبزی باعث می‌شوند که چرخه مواد در آب برقرار بماند.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/c/c2/eco.1.jpg

اکوسیستمهای خشکی

توندرا

آب و هوای سرد دارد و زمین اغلب پوشیده از یخ است و فصل گرما حدود 60 روز است. منطقه وسیع و بی‌درخت حاشیه اقیانوس منجمدشمالی توندرا است و گیاهانی مثل خزه ، گلسنگ ، گیاهان علفی و درختان کوتاه دارد.

جنگل

جنگل درختان پهن برگ ، جنگلهای مناطق گرمسیری و جنگل مخروطداران از مهمترین اکوسیستمها محسوب می‌شوند.

مرتع

در این منطقه باران نامنظم می‌بارد و بین 18 تا 70 سانتیمتر در سال است. به همین دلیل درختان پایدار نمی‌مانند. درتمام نقاط سطح زمین کم و بیش وجود دارند. گیاهان بیشتر علفی یا درختچه هستند. جانورانی مثل خرگوش ، کانگورو ، روباه ، سنجاب و گرگ دیده می‌شود.

بیابان

باران در بیابان سالانه کمتر از 25 سانتیمتر و نامرتب است. رطوبت هوا کم و نور خورشید در روزها شدید است و شبها سرد و تبخیر زیاد است. دراثر باران کم مرتع ممکن است به بیابان تبدیل شود. 1.5 سطح زمین را پوشانده و در اغلب نقاط دنیا وجود دارد مانند کویرمرکزی ایران ، گیاهان این منطقه اغلب یک ساله و یا پایدار و دارای برگها و ساقه ضخیم و گوشتی هستند.

چشم انداز بحث

با توجه به اهمیت هر کدام از اعضای یک اکوسیستم خاص در تداوم آن بقای تک تک آنها ضروری و غیر قابل اغماض می‌باشد. اما درجه اهمیت هر یک از این اعضا ، با همدیگر فرق می‌کند. با این وجود ، باید برنامه‌های مربوط به زیست محیطی ، آنچنان در نظر گرفته شود که بقای همه موجودات یک اکوسیستم تضمین گردد.

اکوسیستم دریایی

اکوسیستم به بخشی از کره زمین اطلاق می‌شود که در آنجا چرخه تقریبا یا دقیقا بسته‌ای برای انتقال ماده بین محیط و موجودات زنده ایجاد می‌شود. در واقع دو نوع اکوسیستم وجود دارد، خشکی و آبی. محیط آبی به دو بخش اکوسیستم آب شیرین و اکوسیستم دریایی تقسیم می‌شوند.

اطلاعات اولیه

10 هزار سال پیش همچنان که یخچالها از کانادا به سوی ایالات متحده پیشرفت می‌کرد چاله‌های بسیاری در زمین تراشیده می‌شد. بیشتر دریاچه‌های ایالتهای شمالی آمریکا هنگامی تشکیل شد که افزایش جهانی گرما یخچالها را آب کرد و به چاله‌های بزرگ ریخت. در آغاز در این دریاچه‌های تازه شکل گرفته، تنها جمعیتهای کوچکی از باکتریها و دیگر موجودات کوچک وجود داشت.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/3/34/ecodara2.jpg

افزایش مقدار مواد غیر آلی محلول در دریاچه ، امکان بوجود آمدن توسعه جمعیتهای اتوتروف را فرهم آورد. برخی از این جمعیتها را گیاهان آبزی تشکیل می‌دهند، اما بیشتر آنها آغازیان فتوسنتز کننده هستند که روی هم پلانکتون گیاهی خوانده می‌شوند. افزایش تدریجی اتوتروفها منجر به تولید جمعیتهای مصرف کننده شد که پلانکتون جانوری نام دارند و با گذشت زمان اکوسیستمهای دریایی امروزی شکل گرفتند.

خواص فیزیکی اکوسیستم های آبی

اقیانوسها بزرگترین و پایدارترین اکوسیستمها هستند. حدود 70 درصد سطح زمین با آب شور پوشانده شده است. زنجیره‌های غذایی اقیانوسها از کوچکترین اتوتروف شناخته شده شروع شده به بزرگترین حیوانات ختم می‌شوند. زندگی دریایی به شدت تحت تاثیر عوامل فیزیکی بسیاری مانند جریان دریایی جزر و مد ، موج ، دما ، فشار و شدت نور است. اما آشناترین خاصه فیزیکی آب دریا ، مواد کانی بسیار زیاد آن است. از آنجا که سدیم و کلر سهم بزرگی از یونها را در آبهای شور تشکیل می‌دهند، حدود 5/3 کانیهای موجود در اقیانوسها را نمک طعام تشکیل می‌دهد.

کل تراکم نمک یا شوری آب دریا از منطقه‌ای به منطقه دیگر فرق می‌کند. بیشترین میزان شوری در آبهای استوایی است که دمای زیاد و تبخیر موجب تراکم نمک می‌شود. شوری آب اقیانوس با غلظت و شناوری معین می‌شود که هر چه بیشتر باشد شوری آب بالاتر است. هم شوری و هم شناوری برای تمام موجودات زنده دریایی اهمیت قابل توجه دارند.

تقسیم بندی اقیانوسها

اقیانوسها به عنوان زیستگاه جانداران دریازی به 5 منطقه اصلی تقسیم می‌شوند که تقسیم بندی سه منطقه آن افقی و دو منطقه دیگر قائم است. از کناره ساحل تا انتهای فلات قاره منطقه لیتورال را تشکیل می‌دهد. پس از آن یعنی تمامی کف دریا در شیب قاره‌ای و دشت مغاکی منطقه پنتوئیک خوانده می‌شود و آبی که اقیانوس را پر می‌کند، منطقه پلاژیک است. نور خورشد بطور متوسط تا عمق 75 متر و در برخی مناطق تا ژرفای 180 متر نفوذ می‌کند. جانداران فتوسنتز کننده تنها می‌توانند در منظقه روشن آبها زندگی کنند. زندگی جانورانی هم که مستقیما وابسته به آنهاست، در نزدیکی سطح آب خواهد بود.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/8/89/ecodara3.gif

جانداران آبزی

زندگی دریایی از جهت ارتباط با این زیستگاهها عموما در سه رده پلانکتونها ، نکتونها و کف زیها طبقه بندی می‌شود. پلانکتون اصطلاحی است کلی که برای پلانکتونهای گیاهی و جانوری بکار می‌رود شامل همه جانداران شناور است. نکتونها شامل شناگران قوی هستند که می‌توانند جایشان را به خواست خود تغییر دهند. بنابراین همه نکتونها جانورانی هستند که هم در سطح و هم در عمق دریا یافت می‌شوند. کف زیها شامل انواعی هستند که بر بستر دریا می‌خزند یا خود را به جایی می‌چسبانند و بر کناره‌ها و کف اقیانوسها زندگی می‌کنند.

پلانکتونهای گیاهی

فیتوپلانکتونهای سطح اقیانوسها شامل میلیاردها جلبک هستند که روی هم شاید بیش از دو برابر همه گیاهان ساکن خشکی مواد غذایی تولید می‌کنند. این گیاهان که غنی‌ترین چراگاه کره زمین هستند بطور مستقیم یا غیرمستقیم مبنای تغذیه جانداران دریازی را تشکیل می‌دهند. بیشتر جلبکهای این مجموعه ذره بینی هستند و احتمالا دیاتومه‌های تک سلولی زرد و سبز مایل به قهوه‌ای در بین آنها از همه فراوان‌تر هستند.

پلانکتونهای جانوری

اینها در کنار فیتوپلانکتونها زندگی می‌کنند. این موجودات شامل باکتریها ، پروتوزوآ ، میگوهای کوچک و دیگر جانورانی هستند که با حرکتهای آب به هر سو رانده می‌شوند. آنها از گیاهان ذره بینی تغذیه می‌کنند.

تفاوت دریاهای گرم و سرد از نظر موجودات زنده

دریاهای گرم و سرد نه تنها از نظر تعداد کل موجودات زنده ، بلکه از نظر تنوع گونه‌ها نیز باهم تفاوت دارند. در آبهای گرم گونه‌های زیاد اما در جمعیتهای کوچک زندگی می‌کنند، در حالیکه در آبهای سرد ، جمعیت‌های بزرگ از گونه‌های معدود وجود دارد. علت هم این است که دمای بالا تمامی واکنشها و از جمله آنها را که به تکامل منجر می‌شوند، تسریع می‌کند. بنابراین جانداران در اقلیم گرم بسیار متنوع‌تر از جانداران اقلیم سرد است. اما محدودیت مواد معدنی در آبهای گرم تعداد جمعیت هر گونه را پایین نگه می‌دارد.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/2/22/ecodara1.jpg

تفاوت بین زیستگاه سطحی و عمقی دریاها

تفاوت بین زیستگاه سطحی که نور خورشید به آن می‌رسد و منطقه تاریک پایین بسیار زیاد است. نخست اینکه در مناطق عمقی به علت فقدان مطلق نور ، چنان تاریکی پایان ناپذیری حکمفرماست که نظیرش در هیچ جای کره زمین وجود ندارد. دوم اینکه در مناطقی عمقی تغییر فصلی و دگرگونی آب و هوایی عملا در کار نیست. سوم اینکه فشار آب از سطح آب به پایین به نسبت هر 10 متر یک اتمسفر افزایش می‌یابد.

بنابراین فشار آب در ژرفترین گودالهای اقیانوسی تقریبا هزار برابر فشار آب سطح خواهد بود. برعکس باورهای پیشنیان که زندگی در چنین محیطی را غیر ممکن می‌دانستند، تنوعی غنی از موجودات زنده در اعماق اقیانوسها یافت شده است. فشار بالای اعماق آبها ، ژرفای دریا را به صورت یکی از سخت‌ترین زیستگاهها برای رقابت درآورده است. در آنجا بین حیوانات گوشتخوار شیوه بخور یا خورده می‌شوی برقرار است.

چشم انداز بحث

مرز بین خشکی و دریا را کمربندی از زیستگاههای متنوع و یگانه دربرمی‌گیرد که کناره‌های صخره‌ای ، ساحلهای شنی و خورها از این جمله‌اند. خورها اکوسیستمهای بسیار باروری هستند که پرورشگاهی برای نرم تنان و ماهیها هستند که بیشتر عمر خود را دور از ساحل می‌گذرانند، به علت اینگونه بستگیهای فیزیک و زیست شناختی است که غارت خورها می‌تواند موازنه جمعیت را در اقیانوسها و دریاها به هم بزند.

تکوین اکوسیستم

مقدمه

واژه محیط زیست از نقطه نظر واژه شناسی به معنی اطراف است. بنابراین محیط زیست مجموعه‌ای از عناصر است که موجود را دربر می‌گیرد. هر نیرو ، ماده یا شرایطی که زندگی یک موجود را در هر مسیر احاطه کند و بر روی آن تاثیر بگذارد، به عنوان عاملی از محیط زیست به شمار می‌رود. این عوامل به صور گوناگون ، به صورت عوامل زیست محیطی یا بوم شناختی آب یا عوامل ساده‌ای نامیده می‌شوند که ممکن است زنده یا غیر زنده باشند. مجموع تمام این عوامل محیط زیست ، یک موجود را ایجاد می‌کند. در محلی که یک موجود زندگی می‌کند، مسکن طبیعی ، یک مجموعه ویژه از شرایط زیست محیطی را ارائه می‌دهد.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/e/e7/ecosystem.2.JPG

عوامل موثر در رشد اکوسیستم

آب و هوا

از این عوامل می‌توان به نور ، دما ، رطوبت هوا ، جو زمین ، باد و آتش اشاره کرد. تاثیر نور بر روی حیات گیاهی در اکوسیستم در تولید کلروفیل ، تاثیر بر میزان تعرق ، توزیع گیاهان به موجب عرض جغرافیایی و فتوپریودیسم و بر روی جانوران به صورت تاثیر بر سوخت و ساز ، تولید مثل ، توسعه ، تغییرات رنگ و ... می‌باشد. دما بر روی گیاهان و جانوارن بر روی متابولیسم ، تولید مثل و رنگ و مورفولوژی آنها تاثیر می‌گذارد. رطوبت نقش مهمی را به طرق گوناگون در زندگی گیاهان و جانوران ، ایفا می‌کند.

عوامل ادافیک

به کنترل‌های زیست محیطی که به خاک وابسته هستند، عوامل ادافیک می‌گویند. اهمیت خاک به عنوان مهمترین عامل زیست محیطی برای همگان مشهور است. در جغرافیای زیستی رابطه بین خاک و رشد گیاهان با اشاره ویژه به نقش آن در عرضه مواد مغذی معدنی از اهمیت زیادی برخوردار است.

ناهمواری

اجتماعات گیاهی با افزایش ارتفاع ، ناهمواریها و کوهها تغییر می‌کنند. سطح برجستگی تمام عوامل زیست محیطی آب و هوایی را دگرگون می‌سازد. آثار اساسی تغییر ارتفاع جغرافیایی توسعه تغییرات محلی دامنه‌ها ، شیبها و شکل آنها افزایش می‌یابد تا موزائیک اکوسیستم‌ها را که ارتباط نزدیکی با شکل خشکی دارند ، ایجاد کنند.

توالی

گرچه اجتماع نمونه ، تعادل را با شرایط متداول زیست برقرار می‌کند، در طبیعت این مورد به سختی می‌تواند واقعی باشد. اجتماعات پایدار نیستند ولی دینامیک هستند و در زمان و مکان کم و بیش منظم تغییر پیدا می‌کنند. محیط زیست بنا به تغییرات در عوامل آب و هوایی و فیزیوگرافیکی و فعالیتهای گونه‌های اجتماعی آنها در حال تغییر است. این تغییرات ادامه می‌یابد و اجتماعات متوالی یکی پس از دیگری در همان پهنه توسعه پیدا می‌کنند تا اجتماع پایانی برای دوره زمانی ویژه‌ای کم و بیش پایدار شود. حالت برای اولین بار عبارت توالی را برای تغییرات در اجتماعات مورد استفاده قرار داد.

اجتماعات کم و بیش پایدار در توالی که قادر به برقراری نوعی تعادل با شرایط زیست محیطی یک پهنه هستند، توسعه یک اصطلاح که برای اولین بار دانشمندی به نام کلمنتز در سال 1916 آن را ابداع کرد، یعنی اوج مشخص می‌شوند. این دانشمند اوج را به این صورت توضیح می‌دهد. اوج یک واحد است و شاخص آب و هوای یک پهنه بشمار می‌رود. در یک پهنه آب و هوایی ویژه اجتماعات اوج تنها با گونه‌های غالب مشخص می‌شوند. اجتماع اوج برای یک موجود به مانند متولد شدن ، رشد ، توسعه و بالغ شدن می‌تواند مطرح گردد.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/d/d0/eco.7.jpg

تنوع

مطالعه تنوع گونه‌های در حال تغییر در زمان ، یک جنبه مهم از مفهوم اینکه چرا بسیاری از انواع مختلف گیاه و جانور وجود دارند و اینکه چرا در قسمتهای معینی از کره زمین متمرکز هستند، محسوب می‌گردد. یک مثال ساده در ارتباط با هجوم گیاهان در ارتباط با پسروی یخچالهاست. شرایط گرمتر موجب ذوب یخ می‌شوند. آسیب دیدگی یک جنگل منطقه گرمسیری توسط مرگ یک درخت قدیمی یا توسط تخریب باد ، توسط هجوم و رشد گیاهان کامل می‌شود.

یکی از اهداف انسان در مدیریت زمین به افزایش تنوع موجودات مربوط می‌شود. تنوع گونه‌های جانوری به پیچیدگی ساختاری گیاهان ارتباط دارد. هر قدر تنوع پوشش گیاهی بیشتر باشد، جانوارن بیشتری را می‌توان یافت. به عنوان مثال بر روی بوته گز می‌توان شاهد 100 حشره بود، در حالی که بر روی یک درخت چنار تنومند یک میلیون حشره قرار دارد. جنگل‌های با تنوع پوشش گیاهی باید تنوع حیات جانوری را به همراه داشته باشند.

نیش اکولوژیکی

نیش اکولوژیکی یا میدان زیست برای اولین بار توسط گرنیل (1971) برای توصیف مسکن طبیعی کوچک بکار رفت. بر طبق نظر این دانشمند ، میدان زیست واحد توزیعی اصلی و نهایی بشمار می‌رود که در آن هر گونه توسط محدودیت‌های مشخص ساختاری آن مشروط می‌شود. میدان زیست که به معنی جا و فعالیت در آن است، هرگز با واژه زیستگاه طبیعی تناقض ندارد، زیستگاه طبیعی جایی است که یک موجود می‌تواند آن را پیدا کند. میدان زیست بوم شناختی فضای طبیعی اشغال شده توسط یک موجود است و همچنین نقش عملکردی آن در اجتماع و نیز موقعیت آن در گرادیانهای زیست محیطی که شامل دیگر شرایط موجود می‌شود، ایفا می‌کند.

سه جنبه از میدان زیست بوم شناسی شامل زیستگاه طبیعی ، میدان زیست غذایی و میدان زیست چند بعدی یا موقعیت در گرادیانهای زیست محیطی می‌باشد. بنابراین میدان زیست بوم شناختی هر موجود نه تنها با فضایی که در آن زندگی می‌کند، بلکه آنچه که انجام می‌دهد و چگونه توسط دیگر گونه‌ها ، تحت تاثیر قرار می‌گیرد، تطابق دارد. مفهوم نیش اکولوژیکی معنی و ارزش زیادی دارد که اختلافات بین گونه‌ها را در یک محل طبیعی مشابه یا در محل‌های متفاوت ، مشخص می‌سازد.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/b/b9/eco.8.jpg

قانون مینیمم یا حداقل

بطور کلی موجودات زنده برای ادامه بقای خود به مواد اصلی نیاز دارند. به موجب گونه‌ها و نیز نوع طبیعی این نیازها متفاوت هستند. در این باره ذکر قانونی که این عوامل محدود کننده را مطرح می‌کنند ضروری به نظر می رسد. این قانون می‌گوید که نیازهای اساسی موجودات زنده متغیر بوده و تابع موجود زنده محیط زیست است. به عبارت دیگر مواد مورد نیاز گیاه یا جانور به میزان حداقل بحرانی کاهش می‌یابند که به عنوان عامل محدود کننده محسوب می‌شود. این قانون بعد از 105 قرن همچنان معتبر باقی‌مانده است. در رابطه با این قانون هنگامی که عوامل محیطی به سرعت دگرگون شوند. عدم تعادل بین عوامل محیطی و موجودات زنده بوجود می‌‌آید، این در حالی است که آثار متقابل بین عوامل را نیز بایستی مورد بررسی قرار داد.

جریان ماده و انرژی در اکوسیستم

رفتار انرژی در اکوسیستم می‌تواند به صورت جریان انرژی تعریف شود. چرخش مواد در اکوسیستم به جریان ماده معروف است روابط پیچیده‌ای بین جریان انرژی و چرخش‌های مواد در اکوسیستم‌ها وجود دارد.

دید کلی

انرژی خورشیدی در واقع نیروی اصلی محرکه تمام اکوسیستم‌ها به شمار می‌رود. به عبارت دیگر انرژی مورد استفاده برای تمام مراحل زندگی گیاهی از پرتو افکنی‌های خورشید مشتق می‌شوند. انرژیی که به سطح زمین می‌رسد، بطور گسترده‌ای نور مرئی و ترکیب مادون قرمز را شامل می‌شود. گیاهان بطور قابل ملاحظه‌ای نور آبی و قرمز را جذب می‌کنند. در رابطه با انرژی ، ما موارد زیر را بیشتر مطالعه می‌کنیم، مقدار انرژی خورشیدی که به یک اکوسیستم می‌رسد، مقدار انرژی مورد استفاده در گیاهان سبز برای انجام عمل فتوسنتز و مقدار و مسیر جریان انرژی از تولید کنندگان تا مصرف کنندگان.

تمام اکوسیستم‌ها چه به صورت آبی و چه مصنوعی از جمله کشاورزی با جریان انرژی هماهنگ می‌‌شوند. به عبارت دیگر رابطه نزدیکی با جریان انرژی دارند. مادامی که کره زمین منبع مداوم انرژی را از خورشید دریافت می‌کند، منبع مواد آن ثابت است. چون این مواد (از قبیل کربن ، ازت ، اکسیژن و ...) در کره زمین نیز وجود دارند، بنابراین در چرخش‌های مختلف شرکت می‌کنند و در نتیجه دگرگونی‌های حیات را در پی‌خواهند داشت. این چرخش‌ها به چرخش‌های بیوژئوشیمیایی معروف هستند.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/6/61/atp2.JPG
جریان انرژی

اشکال انرژی

انرژی موجود برای استفاده در اکوسیستم‌ها در چندین شکل ارائه می‌شود. 4 نوع آن از بیشترین اهمیت برخوردارند:

انرژی تابشی: این انرژی نورانی از طیف بلند امواج الکترومغناطیسی تشعشعی از خورشید ، بدست می‌آید.
انرژی شیمیایی: این انرژی به صورت آدنوزین تری فسفات ذخیره می‌شود و در عمل فتوسنتز و سایر نیازها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
انرژی گرمایی: این نوع انرژی از تبدیل جابجاییهای مولکولی غیر‌اتفاقی به اتفاقی نتیجه می‌شود. این نوع انرژی هنگامی که کاری انجام می‌شود، آزاد می‌گردد.
انرژی جنبشی: انرژیی است که از تبدیل انرژی ذخیره شده به فرم قابل مصرف ایجاد می‌شود.

سرنوشت انرژی وارد شده به اکوسیستم

انرژی خورشیدی متمرکز شده به عنوان غذا می‌تواند بر روی زنجیره‌ها و شبکه‌های غذایی یک اکوسیستم تاثیر بگذارد یا به عنوان انرژی شیمیایی در مواد گیاهی یا جانوری ذخیره شود یا به صورت گرما از سیستم خارج شود. مقدار ماده زنده ترکیبی در اکوسیستم از اهمیت زیادی برخوردار است. این ماده حیاتی در اغلب موارد به صورت بیوماسی در واحد سطح اندازه گیری می‌شود و با وزن ماده خشک یا ارزش کالری توصیف می‌گردد. بیومسی توسط الگوی جریان انرژی تعیین می‌شود. مقدار بیومس در هر سطح غذایی یا هر مرحله از زنجیره غذایی رو به کاهش می‌رود.

مسیرهای عمده جریان انرژی

نیمی از انرژی خورشیدی جذب شده ، صرف فتوسنتز شده و بقیه به صورت گرما آزاد می‌شود.
انرژی ذخیره شده به صورت ماده گیاهی ، ممکن است به زنجیره‌ها و شبکه‌های غذایی وارد شود.
اگر ماده گیاهی مصرف نشود، ممکن است در سیستم ذخیره گردد و به تجزیه کنندگان منتقل شود و یا از سیستم به صورت ماده آلی مرده خارج گردد.
موجودات در هر یک از سطوح مصرف کننده و تجزیه کننده ، مقداری انرژی را برای تنفسشان بکار می‌گیرند و بنابراین گرمایی را که به خارج اکوسیستم روان می‌گردد را آزاد می‌نمایند.
چون اکوسیستم یک سیستم باز است برخی از مواد آلی ممکن است به مرزهای سیستم وارد نشوند.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/2/22/ecodara1.jpg

چرخش ماده

مشخصات عمومی چرخشهای ژئوبیوشیمیایی

این چرخشها دو ویژگی عمده دارند. مخازن بزرگ مواد و نرخهای جریان مواد بیوژئوشیمیایی به مقدار هر ماده شیمیایی به صورت ترکیبات زنده یا غیر زنده یک اکوسیستم. به عنوان مثال ، جو مخزن بزرگی از کربن به صورت گاز کربنیک است در حالی که آبهای اقیانوسی ، کربن را به صورت بی‌کربنات محلول دارند. انتقال مواد مغذی از یک مخزن طبیعی به مخزن دیگر به صورت گردشی است و انرژی خورشیدی که به یک اکوسیستم وارد می‌شود به انرژی شیمیایی یا انرژی غذایی و در فعالیت به صورت انرژی گرمایی آزاد می‌شود.

چرخش اکسیژن

اکسیژن تقریبا در همه جای کره زمین وجود دارد. به دلیل درجه بالای قابلیت واکنشی که دارد و حضور آن در عناصر زنده و عناصرغیر زنده اکوسیستم ، چرخش بیولوژیکی آن به میزان زیادی پیچیده است. وضعیت عنصری اکسیژن در جو از اهمیت زیادی برخوردار است. اکسیژن با چرخش هیدروژن و کربن ارتباط دارد و در فرآیندهای هوازدگی و چرخشهای رسوبی مهم تلقی می‌شود.

چرخش کربن

تقریبا 50 درصد ماده آلی (به وزن خشک) از کربن تشکیل می‌شود که صرف نظر از شکل شیمیایی ، مهمترین وسیله انتقال انرژی در سیستم‌های زنده به شمار می‌رود بطور غالب در فرآیندهای فتوسنتز و تنفس ، ذخیره گامهای اقیانوسی و جوی کربن باهم به صورت توازن قرار دارند و تبادل سالانه آنها 1000 تن است.

چرخش ازت

ازت یکی از مهمترین مواد تشکیل‌دهنده پروتئینها است که در بدن تمام موجودات زنده وجود دارد، چرخش ازت یکی از پیچیده‌ترین چرخشهای مواد غذایی است. اولین مرحله در جریان ازت از ذخیره‌گاه جوی آن به صورت فرآیند تثبیت است که بوسیله تثبیت بیولوژیکی توسط باکتریها و تخلیه الکتریکی مانند رعد و برق صورت می‌گیرد. ازت تثبیت شده ، توسط ریشه گیاهان جذب شده و در گیاه مورد استفاده قرار می‌گیرد و از گیاه وارد بدن جانور می‌شود. از تجزیه بقایای این موجودات ، ازت وارد طبیعت می‌شود.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/e/ec/atp1.JPG

چرخش فسفر

فسفریک ماده غذایی برای تمام موجودات زنده بوده و در بسیاری از اکوسیستم‌ها اساسی است. در عین حال فسفر به عنوان عامل محدود کننده برای رشد محسوب می‌شود. فسفر در اکوسیستم‌های زمینی به صورت فسفات غیر آلی وارد بدن گیاه می‌شود و در به صورت فسفات آلی در بافت‌های گیاهی ذخیره می‌شود و آنگاه وارد بدن علفخواران و از آنجا وارد بدن گوشتخواران می‌شود. در هر دو اکوسیستم زمینی و دریایی ، فسفر بطور موثر محافظت می‌شود و با چرخش مجدد همراه می‌شود، ولی از دست رفتن تدریجی فسفر از سیستم به صورت ماده ویژه رسوبی از محیط زیست زمینی به کف اقیانوس وجود دارد.

چرخش گوگرد

گوگرد از مواد اساسی پروتیئن‌ها و برخی ویتامینها می‌باشد. گوگرد به صورت یون سولفات ، برداشت می‌شود. اکسیداسیون گوگرد به تشکیل اسید سولفوریک منجر می‌شود. سولفاتها که توسط گیاهان جذب می‌شوند، وارد بدن جانوران شده و پس از تجزیه بقایای آنها ، وارد چرخه طبیعت می‌شود

ساختار اکوسیستم

موجودات در یک نظام ، با محیط زیست زنده اعمالی را انجام می‌دهند که اکوسیستم گفته می‌‌شود. اکوسیستم واژه‌ای است که به نظام شناخت بوم مربوط می‌گردد. برای اکوسیستم دو ساختار زیستی و فیزیکی در نظر گرفته می‌شود.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/1/1c/eco.6.jpg

مقدمه

توسعه اخیر در مطالعات بوم شناسی و جغرافیایی زیستی بیشتر به ساختار و تشابهات ، گوناگونیها در روابط غذایی و انرژی در میان ترکیبات زنده اکوسیستم مربوط می‌شود، به عبارت دیگر در مطالعات زیست محیطی نوین به نظریه‌های وابسته به انرژی جانداران اشاره می‌شود. در مطالعات بوم ‌شناسی نوین ، مطالعه اکوسیستم‌ها بطور وسیعی از ویژگی موثری برخوردار است.

اکوسیستم در مجموع به تمام روابطی که بین موجودات و محیط زیست‌شان وجود دارد، مربوط می‌شود. سرانجام یک اکوسیستم بالاترین سطح در یکپارچگی بوم شناس را ارائه می‌دهد که بر پایه انرژِی و واحد عملکردی قرار دارد و قادر است تا انرژیِ را منتقل و انباشته کند و جریان آن را موجب گردد. عملکرد عمده اکوسیستم در جهت زیست بومی تاکید بر روابط اجباری ، سببی و متقابل دارد.

ساختار زیستی اکوسیستم

دو جنبه عمده یک اکوسیستم به ساختار و عملکرد آن مربوط می‌گردد. ساختار اکوسیستم شامل ترکیب اجتماع زیستی از جمله گونه‌ها ، تعداد ، بیومس ، کمیت وتوزیع مواد غیر زنده و مجموعه گرادیان شرایط طبیعی از جمله دما و نور و ... را شامل می‌شود. عملکرد شامل میزان جریان انرژی از دیدگاه زیستی و میزان مواد غیر زنده شامل آب ، خاک ، هوا و ... و بخش زنده به ساختار غذایی اکوسیستم ارتباط دارد و از این دیدگاه 3 بخش دارد:

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/b/b0/eco.2.jpg

تولید کنندگان‌

تولید کنندگان به گیاهان سبز مربوط می‌شوند که قادرند بوسیله پدیده فتوسنتز ، غذا تولید کنند. به این دلیل به گیاهان اتوتروف گفته میشود. گیاهان با استفاده از دی‌اکسید کربن جو و نور خورشید و آب قادر به سنتز کربوهیدرات‌ها هستند که آن را در اختیار موجودات دیگر قرار می‌دهند. باکتریهای شیمیوسنتز کننده نیز به تولید مواد آلی ، مبادرت دارند.

مصرف کنندگان

اینها موجوداتی هستند که قادر به سنتز مواد غذای مورد نیازخود نیستند و مواد ایجاد شده توسط تولید کنندگان را مصرف می‌کنند. مصرف کنندگان چهار دسته هستند: گیاهخواران ، گوشتخواران ، همه چیز خواران. به مصرف کنندگان معمولا هتروتروف گفته می‌شود.

تجزیه کنندگان

میکروارگانیزمها از جمله باکتریها در این گروه قرار می‌گیرند که ساپروتروف نامیده می‌شوند. تجزیه کنندگان بخش اساسی اکوسیستم‌ها را در بر می‌گیرند، زیرا بدون آنها مواد اصلی حیات در مجموعه مولکولها حبس می‌شوند و عمل رشد متوقف می‌گردد.

ساختار فیزیکی اکوسیستم

جو

جو به عنوان لایه نازک هوا به شمار می‌رود که سیاره ما را محصور کرده و امکان تنفس بیولوژیکی و چرخش آب را میسر می‌سازد. در سطح خاک به دلیلی جاذبه زمین تراکم و فشار هوا زیاد است، ترکیب هوا شامل 78 در صد ازت ، 21 در اکسیژن و بقیه گازهای دیگر است. پایینترین لایه جو ، تروپوسفر نامیده می‌شود که مهمترین لایه برای موجودات زنده است.

آب

این عنصر نیز مانند هوا از اساسی‌ترین عناصر حیاتی محسوب می‌شود. اقیانوسها و دریاها 4/3 کره زمین را در بر گرفته‌اند. گیاهان را بر حسب نیاز آنها به آب می‌توان به سه گروه رطوبت پسند ، مزوفیل (حالت متوسط) و خشکی پسند تقسیم بندی کرد. در این میان باید به اهمیت برف به عنوان یک عامل بوم شناسی مهم بویژه در کوهستان و نیز در شرایط آب و هوای سرد سیر اشاره گرد که برای گیاهان نقش ذخیره آب را ایفا می‌کند در ضمن به عنوان حفاظ بر روی خاک عمل می‌کند.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/c/c2/eco.1.jpg

خاک

بر اثر عوامل آب و هوایی و نیز فعالیت موجودات زنده، خاک بوجود می‌آید. خاک از قسمتهای معدنی و آلی تشکیل می‌شود که ترکیب این دو قسمت به حاصلخیزی آن می‌افزاید. تکامل خاک از ویژگی مهمتری برخوردار است زیرا خاک به مانند گروه بندی گیاهی ، یک موجود استاتیک نیست، ولی به عنوان یک مجموعه طبیعی در حال تکامل محسوب می‌شود.

ساختمان اکوسیستم‌ها از دیدگاه شکل ظاهری

اکوسیستم طبیعی

این اکوسیستم‌ها در شرایط طبیعی و بدون دخالت انسان بوجود آمده‌اند. و شامل موارد زیر هستند.

خشکی از جمله جنگل ، علفزارهای کوتاه و بلند ، بیابان ، توندرا و ...
آبی که شامل آبهای شیرین مانند آب رودخانه و چشمه آبهای دریایی و آب دریاها و اقیانوسها می‌باشد.

اکوسیستمهای مصنوعی

این اکوسیستم‌ها بطور مصنوعی توسط انسان ایجاد شده‌اند با افزودن شدن انرژی و ارائه برنامه‌ریزی‌ها و طرحهای قابل ملاحظه محیطهای طبیعی تغییر یافته‌اند و اغلب بر اثر عدم شناخت طبیعت توسط انسان ، توازن طبیعی بتدریج از بین می‌رود. به علاوه پیشرفت‌های سریعی که در طی سالهای اخیر حاصل شده ، به شناخت جزئی برخی از انواع دیگر اکوسیستم‌ها به عنوان اکوسیستم‌های فضایی منجر شده است.

قابلیت تولید اکوسیستم

میزان تولید در اکوسیستم به صورت مقدار ماده آلی متمرکز شده در هر واحد زمانی تعریف می‌شود. قابلیت یا میزان به صورت زیر تقسیم بندی می‌شود.

قابلیت تولید اولیه

این نوع قابلیت در مورد تولید کنندگانی مطرح می‌شود که اتوتروف محسوب می‌شوند. این نوع قابلیت مقدار انرژی تابشی ذخیره شده توسط فعالیت فتوسنتز و سنتز شیمیایی باکتر‌یها را شامل می‌شود و به دو دسته تقسیم بندی می‌شود. قابلیت تولید اولیه بزرگ که به مجموع فتوسنتز و مقدار مواد آلی مصرف شده توسط خود گیاه اشاره دارد و قابلیت تولید خالص به میزان ذخیره ماده آلی در بافتهای گیاهی اطلاق می‌شود.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/5/56/ecosystem.1.JPG

قابلیت تولید ثانویه

این نوع قابلیت به مصرف کنندگان مربوط می‌شود که میزان ذخیره انرژی در سطح مصرف کنندگان اهمیت دارد. مصرف کنندگان طور ساده ، ماده غذایی را به بافتهای مختلف در یک فرآیند تبدیل می‌کنند.

قابلیت تولید خالص

این نوع قابلیت به میزان ذخیره ماده آلی اشاره دارد که توسط مصرف کنندگان ، مصرف نمی‌شود و در بدن آنها ذخیره می‌شود. قابلیت تولید خالص به صورت تولید کالری بر گرم در متر مربع در روز ، توصیف می‌شود

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: پی سی سیتی]

[مشاهده در: www.p30city.net]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 456]