ما هو النظام البيئي؟
النظام البيئي هو نظام يجمع بين الكائنات الحية وتفاعلها فيما بينها والطبيعة. في النظام الإيكولوجي ، كل شيء مرتبط تمامًا ، من ممثلي الحياة البرية ، منتهيًا بالجمود.
جوهر النظام البيئي
كل كائن حي مهم بطريقته الخاصة ؛ فهو يحتل مكانًا معينًا. على سبيل المثال النظام البيئي للبحيرات الصغيرة ، يمكن للمرء أن ينظر في كل نوع من الكائنات الحية ، من البكتيريا إلى النباتات والحيوانات متعددة الخلايا. لا يمكن لكل كائن حي أن يعيش بدون أشياء منفصلة ذات طبيعة جامدة ؛ كل شيء يحتاج إلى الهواء والشمس والماء. حتى التركيب المعدني للمياه يؤثر بشكل مباشر على نمو الكائنات الحية في البحيرات.
دائمًا ، عندما يتأثر النظام البيئي بالكائنات غير العادية بالنسبة له ، يمكن أن تحدث عواقب لا تُمحى. الكائنات الحية الجديدة بطريقة أو بأخرى تشوه النظام الطبيعي للأشياء ، وتزعزع التوازن الطبيعي ، وتضر بالبيئة. لذلك ، على سبيل المثال ، يمكن فهم أستراليا أنه بعد تسوية الكلاب والقطط والثعالب في الجزيرة ، تم إبادة جراحات مختلفة.
الأعضاء الحيوية لأي نظام بيئي يعتمدون بشكل مباشر على بعضهم البعض. يمكننا القول أنه إذا اختفى عضو واحد من النظام البيئي ، فسوف يعاني النظام بأكمله من تغييرات كبيرة. في حالة افتقار الكائنات الحية للضوء والماء والهواء ، تبدأ في الموت تدريجياً ، ولا يمكن للحيوانات أن تعيش بدون نباتات ، وتبدأ الكائنات الحية التي تعتمد عليها مباشرة في الموت بدون حيوانات.
في الطبيعة الطبيعية للنظام يعمل وفق آلية واحدة. كل جزء من النظام يعتمد على الآخر ، ويعمل في وقت واحد معه. للحفاظ على التوازن الطبيعي ، يجب على الشخص حماية كل مخلوق حي. يحدث تدمير النظم البيئية من خلال خطأ الإنسان والكوارث الطبيعية.
النظام الإيكولوجي وداء الأحيائي الحيوي
من المستحيل اعتبار مفهومي النظام الإيكولوجي وداء الأحيائي كمرادفات مترادفين. هم قريبون من المعنى. يعتبر التكاثر الحيوي هو نفس النظام البيئي الذي يقتصر على التكاثر النباتي. Phytocenosis هو مجموعة من النباتات ، بالإضافة إلى مجموعة من الكائنات الحية التي توجد معًا على قطعة واحدة من سطح الأرض. يمكن للنظام البيئي تعميم جميع المفاهيم. كل قيلة جينية حيوية هو نظام بيئي ، ولكن ليس كل نظام يمكن أن يكون جينات حيوية.
أنواع النظم البيئية
يمكن أن تكون النظم البيئية بأحجام مختلفة ، وتوجد في مساحات مختلفة ، كبيرة وصغيرة. يمكن أن يكون النظام البيئي الخاص بك تحت الصخور في المسطحات المائية الصغيرة. يمكن للأنظمة البيئية أن تغطي مساحات شاسعة - الغابات والصحاري والسهول. من الناحية الفنية ، يعد كوكب الأرض بأكمله نظامًا بيئيًا كبيرًا مشتركًا بين جميع المخلوقات التي تعيش فيه.
أنواع النظم البيئية حسب الحجم
النظم البيئية هي:
- أنظمة دقيقة - النظم البيئية الصغيرة مثل البرك الصغيرة والبرك والأشجار الفردية وما إلى ذلك.
- النظم المتوسطة تمثل النظم البيئية التي تغطي مناطق واسعة.
- المناطق الأحيائية (النظم البيئية الكلية) - نظام بيئي ضخم ، بالإضافة إلى مجموعة من النظم البيئية ، تتشابه عواملها مع بعضها البعض. هناك غابات استوائية شاسعة توجد فيها ملايين الحيوانات ، وهي أشياء ذات طبيعة جامدة مثل البحيرات.
لا يوجد نظام بيئي له حدود محددة بوضوح. غالبًا ما يتم فصل كل نظام بحاجز محدد: الصحاري والأرخبيل والأنهار وما إلى ذلك. نظرًا لعدم وجود حدود واضحة ، تمر الأنظمة البيئية بسلاسة بين بعضها البعض. هذا هو السبب في أنه يمكن الجمع بين العديد من النظم البيئية الصغيرة في البحيرات في نفس الوقت. في نفس الوقت ، سيكون لكل نظام بيئي خصائص فريدة تميزه عن الآخرين. مخاليط مماثلة من النظم البيئية تسمى ecotones.
أنواع النظم البيئية حسب نوع الحدوث
هناك أنظمة بيئية معينة ، يمكن تمييزها بنوع المظهر.هم في الغالب من أصل طبيعي ، ولكن هناك أيضًا مخلوقات مصطنعة.
- النظام البيئي الطبيعي - خلقته الطبيعة. يمكن أن تشمل الغابات والبحيرات والبحار وهلم جرا.
- النظم البيئية الاصطناعية يخلق الإنسان نفسه: حدائق مختلفة ، حدائق ، إلخ.
أنواع النظم البيئية
هناك نوعان: الماء والأرض. تنتمي الأنواع الفرعية المتبقية من النظم البيئية إلى إحدى هذه المجموعات.
النظم البيئية الأرضية
الموزعة في جميع أنحاء الأرض ، الموجودة في جميع أنحاء الكوكب ، هي فريدة من نوعها ، على سبيل المثال ، في أستراليا:
النظم الايكولوجية للغابات
يعيش هنا عدد كبير من الكائنات الحية الموجودة في مساحات صغيرة نسبيًا. الكثافة السكانية للغابات عالية للغاية ، ومع ذلك ، حتى التغييرات الطفيفة يمكن أن تغير بشكل كبير التوازن الطبيعي على الأرض. في مثل هذه النظم البيئية ، كتلة ممثلي عالم الحيوان والنبات. تنقسم النظم البيئية للغابات إلى:
- الغابات المطيرةحيث يحدث هطول الأمطار السنوي. الملامح الرئيسية للغابات الاستوائية هي: النباتات الكثيفة مع غلبة الأشجار العالية التي تقع على ارتفاعات مختلفة. في مثل هذه المناطق ، تعيش العديد من الكائنات الحية ، حيث يلجأ العديد من الحيوانات.
- غابة مطيرة متساقطة الأوراقحيث تنمو الشجيرات ، بالإضافة إلى أنواع مختلفة من الأشجار الاستوائية. يمكن العثور على المناطق الاستوائية المتساقطة في جميع أنحاء الكوكب ، فهي لا تعيش فقط كتلة من النباتات ، ولكن أيضًا مجموعة متنوعة من الحيوانات.
- غابات معتدلة دائمة الخضرةحيث لا يوجد الكثير من الأشجار. في هذه المناطق ، تسود الخضرة الدائمة ، وتقوم بتحديث أوراق الشجر تدريجيًا سنويًا.
- الغابات النفضيةينمو في مناطق ذات رطوبة معتدلة ، حيث يوجد أمطار كافية للحياة. في فصل الشتاء ، تسقط الأشجار الأوراق ، وتجدد الغطاء في وقت الربيع.
- Taigaينمو مباشرة بالقرب من التندرا. يحتوي على الصنوبريات دائمة الخضرة ، ودرجة الحرارة غالبًا سلبية ، والتربة حمضية للغاية. في الصيف ، تتوافد العديد من الأنواع المهاجرة من الطيور هنا ، تستيقظ الحشرات ، حياة الحيوانات المتبقية من التايغا على قدم وساق.
مثال: النظام البيئي للغابات المختلطة
يتم تمثيل المنتجين بمجموعة متنوعة من الأشجار (البلوط ، الراتينجية ، الصنوبر ، الحور الرجراج ، البتولا ، إلخ) ، الشجيرات (14) والأعشاب (البردي ، المشعر ، النجمة ، التوت الأزرق ، إلخ). يتم تمثيل المستهلكين بالعديد من الحشرات (2). يتم استهلاك منتجات الغابات الأولية من قبل فئران الغابات (9) والفئران والسناجب والموس (15) والخنازير البرية (12) والغزلان والطيور - الطيور المتقاطعة والعصفور والطيور (7). الطبقة الثانية من المستهلكين ، أولئك الذين يستهلكون الحيوانات ، يمثلها العناكب ، الحشرات البق - الخنافس المطحونة ، الدبابير ، النمل (10) ، البعوض الماص للدماء (11). من الثدييات - الزبابة الحشرية ، الغرير ، الثعلب ، الدلق (4) ، الدب. من الطيور - نقار الخشب الحشرية ، القلاع (8) ، المنجل (1) ، صائد الذباب (13) ، جوزة الطيب (6) ، وكذلك الطيور الجارحة - الصقور (5) والبوم.
النظام البيئي الصحراوي
لا يوجد العديد من الحيوانات والنباتات. تقع الأنظمة نفسها بجوار المناطق شبه الصحراوية ، وتشغل حوالي 17٪ من إجمالي مساحة الأرض. درجة الحرارة مرتفعة للغاية ، يوجد القليل من الماء ، وهناك الكثير من الضوء.
النظام البيئي مرج
يمكن العثور على المروج في جميع أنحاء العالم. على أراضيها تزرع الأعشاب بشكل رئيسي ، وبعض الأشجار والشجيرات. ترعى الحيوانات في المروج الحشرة والعاشبة.
يمكن تمييز ثلاثة أنظمة بيئية من المروج
- السافاناوهي عبارة عن مروج استوائية بموسم جاف وتنمو الأشجار والشجيرات بشكل منفصل في السافانا. مثل هذه النباتات هي المصدر الرئيسي للغذاء للحيوانات العاشبة التي تصطادها الحيوانات المفترسة.
- البراري، تمثل المروج العشبية المعتدلة ، التي لا توجد فيها شجيرات كبيرة أو أشجار. تم العثور على فوربس هناك. المناخ جاف إلى حد ما.
- مروج السهوبحيث توجد نباتات قصيرة حولها. غالبًا ما توجد مناطق السهوب بالقرب من شبه الصحاري. يمكن العثور على الأشجار في حالات نادرة جدًا ، عادةً بالقرب من الأنهار والجداول. تعيش معظم الحيوانات الصغيرة في السهول.
النظم البيئية الجبلية
في الجبال ، يمكنك رؤية تنوع الموائل التي تعيش فيها العديد من الحيوانات ، تنمو النباتات. في الجزء العلوي من الجبال ، هناك مناخ قاسي في الغالب لا تعيش فيه سوى نباتات الألب. غالبًا ما يكون لحيوانات الجبال إخفاء كثيف يحميها من البرد. تنمو الأشجار الصنوبرية على سفوح الجبال.
النظم البيئية المائية
توجد النظم البيئية المائية فقط في البيئة المائية. يمكن أن يعزى كل جسم مائي إلى الوسط المائي ، على الرغم من حجمه. يجمع نظام مماثل بين النباتات والحيوانات وخصائص المياه مثل ملوحة الماء. حسب النوع ، تنقسم النظم البيئية المائية إلى عدة أنواع.
النظم البيئية البحرية
يمكن اعتبار النظم البيئية الكبيرة بحرية. إنهم يشغلون أكثر من 70٪ من الكوكب. تحتوي على أكثر من 97٪ من احتياطيات المياه على الأرض. تحتوي مياه البحر على كتلة من المعادن وكذلك الأملاح. تنقسم النظم البيئية للبحار إلى:
- محيطات - جزء صغير نسبياً من المحيطات يقع على الجرف القاري ؛
- بوندالال جزء - غير مشبع بضوء الشمس ، يقع في أعماق كبيرة ؛
- بنتال الجزء الذي تعيش فيه الكائنات الحية في القاع ؛
- منطقة المد والجزر;
- منطقة مصب النهر;
- مناطق المرجان;
- الاهوار الملح;
- الفتحات الحرارية المائيةحيث تخلق العديد من البكتيريا الاصطناعية الكيميائية قاعدة غذائية لمخلوقات أخرى.
في النظم البيئية البحرية ، هناك الكثير من الكائنات الحية المتأصلة فيها فقط: الشعاب المرجانية ، وأنواع مختلفة من الطحالب ، والكائنات البحرية.
النظم البيئية للمياه العذبة
تمثل النظم البيئية للمياه العذبة جزءًا صغيرًا من سطح الأرض - أقل من 1٪. تحتوي على 0.009٪ من إجمالي المياه. هناك ثلاثة أنواع من النظم البيئية للمياه العذبة:
- واقفاحيث تكون الدورة غائبة تمامًا. وتشمل هذه حمامات السباحة والبرك والبحيرات.
- تدفقالتي تتحرك مياهها بسرعة. وتشمل هذه الجداول والأنهار.
- اهوارحيث تغمر التربة باستمرار.
النظم البيئية للمياه العذبة هي موائل للزواحف والبرمائيات وحوالي 40 ٪ من أنواع الأسماك في العالم. تحتوي النظم البيئية المتدفقة على مستويات عالية من الأكسجين ، تدعم العديد من الأنواع الحية. هناك الكثير من الكائنات الحية أكثر من المياه الراكدة.
نظام بيئي مغلق
في النظام البيئي المغلق ، لا يوجد أي أيض مع البيئة الخارجية.
تجربة مع حديقة في زجاجة ديفيد لاتيمر
في عام 1960 ، قرر البريطاني البريطاني ديفيد لاتيمر إجراء تجربة غير عادية - قام بزراعة حديقة صغيرة في زجاجة دون ريها. شكلت الحديقة نظامها البيئي المغلق الخاص بها ، حيث لا يدخل الأكسجين.
وضع دايفد Tradescans قوية جدًا داخل الزجاجة ، والتي ملأت حجمًا تدريجيًا 40 لترًا. لقد نجوا من المواد القابلة لإعادة التدوير - الهواء ومنتجات التحلل والمياه.
كانت الزجاجة تقف طوال الوقت على بعد مترين من النافذة. لذلك تلقى النبات كمية معينة من ضوء الشمس ، تنبت في اتجاه الشمس. بشكل دوري ، من أجل النمو الموحد ، حوله ديفيد.
قال لاتيمر إنه لم يشذب النبات قط ، ولكن يبدو كما لو أنه نما بشكل خاص إلى حدود الحاوية.
كيف تعمل الحدائق المعبأة في زجاجات؟
تعمل هذه الحدائق في المساحات المغلقة كنظام بيئي لأن الضيق يخلق نظامًا بيئيًا منفصلًا تعيش فيه الكائنات الحية وتتطور وتتضاعف. تستخدم النباتات التمثيل الضوئي ، وبالتالي استخدام العناصر الغذائية.
العامل الوحيد الذي تستخدمه هذه النظم البيئية من البيئة هو ضوء الشمس ، والذي بدونه يكون التمثيل الضوئي مستحيلاً. يمتص البروتين الموجود في الأوراق الضوء الساقط على أوراق النبات.بعض طاقة الشمس تبقى مخزنة على شكل جزيئات ATP.
يتم استخدام بقية العالم لمعالجة المياه التي تمتصها جذور النبات من التربة. عملية البناء الضوئي هي عكس خاصية التنفس الخلوي المميزة للكائنات الحية الأخرى.
يستخدم النظام البيئي أيضًا التنفس الخلوي في أنشطته ، ويدمر المواد المعاد تدويرها. في هذا الجزء من العمليات ، تشارك بكتيريا التربة ، وتعالج النفايات مع إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. يعيد المصنع استخدام هذا الغاز. تغلق الدائرة.
في الليل ، يستخدم النبات نفسه التنفس الخلوي للحفاظ على الحياة ، في حين أنه يكسر العناصر الغذائية المخزنة خلال النهار. دورة المياه في الحديقة خلف الزجاج مؤتمتة بالكامل أيضًا. يتم امتصاص الماء من جذور النبات ، أثناء النتح يتم إطلاقه في البيئة ويسقط في الأوراق والتربة كمكثفات. تبدأ الدورة أيضًا من جديد.
المحيط الحيوي 2
في نهاية الثمانينيات ، تم إطلاق مشروع يسمى "المحيط الحيوي -2". يعتبر الكوكب نفسه Biosphere-1. كان الغرض منه معرفة إمكانية استنساخ النظام البيئي الأرضي. لهذا الغرض ، تم بناء بيئة مغلقة تبلغ مساحتها 12000 متر مربع ، تقع في صحراء سونورا ، أريزونا.
كانت فكرة المشروع هي التحقق مما إذا كان بإمكان الناس البقاء في الفضاء لفترة طويلة في نظام بيئي أرضي تم إنشاؤه بشكل مصطنع. غامر 8 متطوعين في أراضي Biosphere-2 في عام 1991. كان على الناس أن يعيشوا في هذا المكان لمدة عامين ، مطلقين تمامًا عن الحضارة. سيتم الحفاظ على الاتصال بالعالم الخارجي من خلال جهاز كمبيوتر.
لم تكن التجربة ناجحة منذ البداية - أصيب أحد المتطوعين وعاد إلى المنزل. بعد مرور عام تقريبًا ، بدأت كمية الأكسجين في الانخفاض تدريجيًا ، لذلك كان لا بد من ضخها بشكل مصطنع. من المستحيل الحديث عن نقاء التجربة في ظل هذه الظروف.
المشكلة التالية التي نشأت في Biosphere-2 هي عدم القدرة على زراعة المنتجات. فقد الناس تماسكهم ، مقسمين إلى مجموعتين. بدأ العلماء بالخوف الشديد على حياة وصحة الأشخاص ، لذلك توقفت التجربة.
حدث الإطلاق الثاني للتجربة في عام 1994. تم حل بعض المشاكل التي نشأت في المجموعة الأولى ، ومع ذلك ، كان لدى أعضاء المجموعة خلافات خطيرة ، ويجب إيقاف التجربة مرة أخرى ، ولكن بعد ستة أشهر. الآن المشروع مملوك بالكامل من قبل جامعة أريزونا ، التي استأنفت التجارب في عام 2011.
الهيكل والمكونات وعوامل النظام البيئي
ترتبط جميع مكونات النظام البيئي ارتباطًا وثيقًا. يتكون كل نظام على الإطلاق من عدة مكونات.
المكونات غير الحيوية
لا تتفاعل المكونات غير الحيوية بأي شكل من الأشكال مع العوامل الخارجية. فهي تؤثر بشكل مباشر على الخصائص السلوكية والتفاعل وحياة المخلوقات في النظم البيئية الشاسعة. ويمثلها نوعان:
- درجة الحرارة؛
- عوامل تربوية.
تلعب المكونات غير الحيوية دورًا مهمًا في الحياة ، وتطور الكائنات الحية. تحتاج النباتات إلى أشعة الشمس ، بدون أكسجين لا يوجد مخلوق حي ، ولا بدون ماء.
المكونات الحيوية
هذه هي مكونات الحياة البرية التي تنقسم إلى ثلاثة أنواع:
- المنتجون (خلق المواد العضوية ، معالجة ثاني أكسيد الكربون ، الطاقة) ؛
- المستهلكين (الحيوانات) ؛
- مخفضات (تدوير المخلفات).
عند اكتمال الدائرة ، تبدأ العمليات من جديد.
مستويات النظام البيئي
تتميز النظم البيئية بالمستويات التالية:
- فرد (أي مخلوق حي).
- السكان (مجموعة من المخلوقات من نوع معين في منطقة معينة).
- المجتمع (مجموع جميع المخلوقات على الأرض).
- النظام البيئي (مجموعة من العوامل الطبيعية).
- المحيط الحيوي (مجمل كل نظام بيئي للكوكب).
السلسلة الغذائية والطاقة في النظام البيئي
كل شخص يحتاج إلى الطاقة من أجل الحياة والتنمية. تأكل الكائنات الحية بشكل مختلف.لذا ، تتلقى النباتات العناصر الغذائية الضرورية من التربة ومن الشمس. يمكن للحيوانات أن تأكل النباتات أو الحيوانات الأخرى. تسمى هذه النسبة عادة السلسلة الغذائية.
لا تخلط بين السلسلة الغذائية والسلسلة الغذائية - فهذان مفهومان مختلفان. السلسلة الغذائية هي مجمل جميع سلاسل الغذاء ؛ لها بنية معقدة للغاية. يتم نقل الطاقة تدريجيًا من عنصر من السلسلة إلى آخر ، ويتم استخدام جزء من الحياة ، لذلك لا يمكن أن تتحرك. في الدوائر القصيرة ، يتم تخزين الطاقة أكثر. في النهاية ، يمتص العالم الخارجي الطاقة تمامًا.
