ما النظام البيئي

الدرس 1

ما النظام البيئي؟

الأنظمة البيئية

إذا تنزهت وتأملت فيما حولك، فماذا تشاهد؟ أشجارًا، شارعًا، كمية أعشاب صغيرة تنمو إلى جانب الممر. وإذا نظرت عن قرب إلى إحدى هذه المساحات فستلاحظ العديد من المخلوقات الحية التي تعيش فيها. فإذا كنت تتنزه في البراري فسترى الطيور والغزلان والحشرات والنباتات والفطر والأشجار. وفي حديقة منزلك ربما تشاهد العناكب والطيور والحشرات والأعشاب والشجيرات. هذه المخلوقات الحية - إضافة إلى الأشياء غير الحية في البراري أو الحدائق مثل التراب والهواء والضوء - تشكل النظام البيئي. فالنظام البيئي يتكون من تفاعل المخلوقات الحية المختلفة بعضها مع بعض، ومع العوامل غير الحية، بحيث تشكل وحدة واحدة. ويظهر الشكل 1 مثالًا على النظام البيئي لأحد الأنهار.

ماذا نقصد بقولنا إن المخلوق الحي يتفاعل مع المخلوقات الحية الأخرى؟ تذكر الرحلة إلى المزرعة في بداية الفصل، عندما أكل الضفدع الحشرة. فالمخلوقات الحية في النظام البيئي نفسه تتفاعل فيما بينها، تشكل البعوضة مثلًا غذاء للضفدع.

ماذا نقصد بقولنا إن المخلوق الحي يتفاعل مع المكونات غير الحية؟ تذكر الرحلة مرة أخرى، ماذا فعل الضفدع عندما شاهدك؟ قفز إلى الماء، واحتمى به طلبًا للأمان. وهذا مثال على التفاعل بين المخلوقات الحية «الضفدع» والأجزاء غير الحية «البركة» في النظام البيئي.

في هذا الدرس

الأهداف

• تصف المكونات الحية والمكونات غير الحية في النظام البيئي.
• توضح كيف تتفاعل مكونات النظام البيئي بعضها مع بعض.

الأهمية

فهم التفاعلات في النظام البيئي يساعدك على فهم دورك في تفاعلاتك البيئية.

مراجعة المفردات

المخلوق الحي: يتكون جسمه من خلية أو أكثر؛ ويستخدم الطاقة، وينمو ويتكاثر ويتنفس ويستجيب للمؤثرات.

المفردات الجديدة

• النظام البيئي
• العوامل الحيوية
• علم البيئة
• العوامل اللاحيوية
• الغلاف الحيوي

الشكل 1

النظام البيئي للنهر يتكون من مكونات غير حية مثل الصخور والماء، ومكونات حية، مثل الصرصور والطحالب، والأسماك وحشرات الماء، والنباتات المحيطة بالأنهار والنامية على صخوره.

فكر

كيف تتفاعل المخلوقات الحية في هذا النظام البيئي مع المكونات غير الحية؟

الصور في الصفحة

| اسم الصورة | الوصف |
| ------------------------ | ---------------------------------------------------------------------------- |
| صورة_النظام_البيئي_للنهر | صورة نهر وصخور ونباتات ومخلوقات حية تمثل نظامًا بيئيًا. |
| صورة_كائنات_النهر | صور مكبرة لكائنات مرتبطة بالنظام البيئي النهري مثل الحشرات والأسماك والصخور. |

#

دراسة النظام البيئي

عندما تدرس التفاعل في النظام البيئي فإنك تدرس علم البيئة. فعلم البيئة هو دراسة التفاعل بين المخلوقات الحية والمكونات غير الحية في النظام البيئي. يُمضي علماء البيئة الكثير من وقتهم يدرسون الأشياء ويراقبونها عن قرب، تمامًا كما جلست بهدوء لمراقبة الضفدع في رحلتك. وقد يمضون ساعات قرب النهر، يراقبون ويسجلون ويحللون ما لديهم من معلومات. ورغم أن معظم عملهم يكون في الميدان إلا أنهم كثيرًا ما يعملون في المعامل بحجرات التجارب في المختبرات. فهم على سبيل المثال قد يحتاجون إلى تحليل عينة من ماء النهر في المختبر.

أكبر نظام بيئي

تختلف الأنظمة البيئية في أحجامها؛ فقد تكون صغيرة مثل كومة من أوراق النبات، أو كبيرة بحجم الغابة أو المحيط. ويبين الشكل 2 الغلاف الحيوي الذي يعد أكبر نظام بيئي على الأرض، وهو الجزء من الأرض الذي تعيش فيه جميع المخلوقات الحية، ويشمل الجزء العلوي من القشرة الأرضية وجميع البحار والمحيطات، والأنهار والبحيرات، والغلاف الجوي الأرضي. فالغلاف الحيوي يتكون من جميع الأنظمة البيئية على الأرض مجتمعة.

ما عدد الأنظمة البيئية المكونة للغلاف الحيوي؟ دعنا نتذكر بعضها. هناك الصحاري والغابات والسهول والمحيطات، ونستمر في القائمة حتى نصل إلى أنظمة أصغر، مثل جذع شجرة متعفن. إن عدد الأنظمة البيئية كبير جدًا لا يمكن حصره. ولكن كيف يمكن أن تصف النظام البيئي الذي تعيش فيه؟

المكونات الحية للنظام البيئي

يتكون كل نظام بيئي من العديد من المخلوقات الحية. فكر في جذع شجرة متعفن. إنه نظام بيئي صغير مقارنة بالغابة، ومع ذلك، فقد يكون منزلًا يؤوي العديد من البكتيريا، والنحل، والخنافس، والحزازيات، والفطر، والحلازين، والحيات، والأزهار البرية، والديدان، ونقار الخشب. وتسمى المخلوقات المكونة للجزء الحي من النظام البيئي العوامل الحيوية. ويعتمد المخلوق الحي على العوامل الحيوية الأخرى لتوفير الغذاء، والمأوى، والحماية والتكاثر. فعلى سبيل المثال، قد تتخذ الأفعى جذع شجرة مقطوعًا مخبأ لها، وقد يستخدم النمل الأبيض الجذع نفسه غذاءً له. ويبين الشكل 3 بعض العوامل الحيوية في نظام بيئي صحراوي.

العلوم عبر المواقع الإلكترونية

نظام بيئي صحراوي

ارجع إلى المواقع الإلكترونية الموثوقة عبر شبكة الإنترنت للبحث عن معلومات حول الأنظمة البيئية الصحراوية.

نشاط

اكتب فقرة تصف فيها كيف تتفاعل مخلوقات حية صحراوية أحدها مع الآخر، ومع العوامل غير الحية في النظام البيئي.

الشكل 2

الغلاف الحيوي هو الجزء الذي يحتوي على جميع المخلوقات الحية على كوكبنا. كل الأنظمة التي درستها هي جزء من الغلاف الحيوي.

الصور في الصفحة

| اسم الصورة | الوصف |
| ------------------ | ------------------------------------ |
| صورة_الغلاف_الحيوي | صورة كوكب الأرض وتوضح الغلاف الحيوي. |

#

العوامل الحيوية

الشكل 3 نظام بيئي صحراوي

تعد الصقور والحيات وبعض المخلوقات الحية الأخرى من المكونات الحية «العوامل الحيوية» للنظام البيئي في الصحراء. كما تعد الصخور والرمال والتربة والهواء والماء من عوامله اللاحيوية. فالصحراء مكان يتصف بندرة الأمطار، وارتفاع درجة الحرارة، التي قد تصل إلى 50°م نهارًا في معظم أيام السنة، وانخفاضها بشكل كبير خلال الليل.

تتفاعل المكونات الحية للنظام البيئي في الصحراء مع المكونات غير الحية بطرائق متعددة، والأمثلة على ذلك كثيرة؛ يقوم نبات الصبار بتخزين الماء في أنسجته، ويستطيع أن يحيط نفسه بأشواك لحمايته. وتحصل حيوانات أخرى مثل الحشرات على الماء عن طريق التغذي على الصبار. وتتجنب المخلوقات الحية في الصحراء من مكان لآخر إليها لحمايتها من الحرارة والبرودة الشديدتين. فيحفر الفأر أنفاقًا في التربة يحتمي بها من حر النهار، ويخرج في الليل عندما تنخفض درجة الحرارة. كيف يتفاعل الأفعى في الصورة مع العوامل اللاحيوية؟

العبارات داخل الشكل

• يحلق الصقر عاليًا، وينقض على السحالي والأفاعي والفئران ويتغذى بها.
• يوفر الصبار المأوى للطيور، والسحالي والقوارض، والمخلوقات الحية الأخرى، كما يعد مصدرًا مهمًا للماء والغذاء لتلك المخلوقات.
• تفرز الشجيرات مادة تمنع نمو النباتات الأخرى من حولها ومنافستها على الماء.
• تختبئ الأفعى بالصخور من حر الشمس.
• يخرج الجرذ من مخبئه في الليل ليصطاد فرائسه.

الصور في الصفحة

| اسم الصورة | الوصف |
| --------------------- | ---------------------------------------------------------------------------------------- |
| صورة_نظام_بيئي_صحراوي | رسم يوضح الصحراء بما فيها الصقر والصبار والسحالي والأفعى والجرذ والعقرب والصخور والرمال. |

#

المكونات غير الحية في النظام البيئي

ذكرت سابقًا مكونات النظام البيئي بالقرب من مدرستك. هل كانت جميع هذه المكونات من المخلوقات الحية، أي من العوامل الحيوية فقط؟ لا، فقد تضمنت البيئة المذكورة عوامل غير حية، مثل التربة والهواء. وتسمى الأشياء غير الحية في النظام البيئي العوامل اللاحيوية. انظر إلى بعض العوامل اللاحيوية في الصحراء المبينة في الشكل 3. تؤثر هذه العوامل في أعداد المخلوقات الحية وأنواعها في النظام البيئي. وننظر عن قرب إلى بعضها:

التربة

التربة من العوامل اللاحيوية التي تؤثر في نوع النباتات والمخلوقات الحية الأخرى الموجودة في النظام البيئي. وتتكون التربة من الأملاح والماء والهواء والمواد العضوية «بقايا النباتات والحيوانات المتحللة».

يدخل كل من السكر والطحين والملح في تركيب العديد من الأطعمة بنسب مختلفة، وينتج عن ذلك تنوع في المذاق والشكل. وبمثل هذا المثال على التربة، فهي تختلف في كمية الأملاح، والمواد العضوية، والماء والهواء المكونة لها، ولذلك يوجد منها أكثر من نوع، مثل الأنواع المبينة في الشكل 4.

ماذا قرأت؟

ما مكونات التربة؟

الشكل 4

في الصورة أنواع مختلفة من التربة، تدعم الأنواع المختلفة من النباتات؛ فالصحاريات تستطيع العيش في تربة رملية جافة. وتربة الغابة تكون رطبة عميقة، وغنية بالمواد الغذائية من الأوراق المتحللة.

الصور في الصفحة

| اسم الصورة | الوصف |
| ----------------- | ------------------------------------ |
| صورة_تربة_الغابة | تربة رطبة عميقة حول جذور شجرة. |
| صورة_تربة_صحراوية | نبات صحراوي يعيش في تربة رملية جافة. |

#

توفر الأنواع المتعددة من التربة المواد والظروف المناسبة لحياة المخلوقات الحية المختلفة، فعند زيارتك أحد المتنزهات الزراعية ستشاهد العديد من المواد التي تضاف إلى التربة لتجعلها صالحة للزراعة. وعندما تحفر لتزرع نبتة ما لاحظ التربة: هل هي جافة أم رطبة؟ وهل تحتوي على بقايا أوراق النباتات؟ هل هي متماسكة أو ضعيفة التماسك؟ وهل تهويتها جيدة؟

درجة الحرارة

بالإضافة إلى التربة، فإن درجة الحرارة لها دور مهم في تحديد نوع المخلوقات الحية التي يمكن أن تعيش في مكان ما. كيف تقارن النباتات الاستوائية في الشكل 5 بالنباتات التي تنمو على سفوح الجبال؟ توقع ماذا يمكن أن يحدث لمخلوق حي يعيش على سفوح الجبال إذا انتقل إلى مكان حار كالمناطق الاستوائية.

تجربة

ملاحظة خصائص التربة

الخطوات

• املأ كوبين من نوعين مختلفين من التربة، على أن يكون حجم التربة فيهما متساويًا.
• ضع كميتين متساويتين من الماء في الكوبين.
• قم بإمالة الكوبين بعد دقيقة تقريبًا، واستمر في إمالتهما بالتدريج حتى يصبحا أفقيين تقريبًا، ولاحظ كمية الماء المنسكبة من كل منهما.
• لاحظ خصائص التراب الذي جمعته، وسجل ملاحظاتك في دفتر العلوم.

التحليل

• ما الاختلاف بين كل من تربتي الكوبين لحظة شروعك في التجربة؟
• هل هناك اختلاف بين التربتين في الكوبين من حيث احتفاظها بالماء؟ ماذا يعني هذا للنبات ولبقية المخلوقات الحية التي تعيش في التربة؟

الشكل 5

تكيفت النباتات مع البيئة التي تعيش فيها؛ الأزهار البرية على سفوح الجبال تنمو قريبة من الأرض، مما يحميها من الرياح القوية. أما النباتات الاستوائية التي تنمو على أرض الغابة الظليلة، فإن أوراقها كبيرة تمكنها من الحصول على كميات كافية من الضوء اللازم لحياتها.

الصور في الصفحة

| اسم الصورة | الوصف |
| ------------------------------- | ----------------------------------------- |
| صورة_أزهار_برية_على_سفوح_الجبال | أزهار برية تنمو قرب الأرض في منطقة جبلية. |
| صورة_نباتات_استوائية | نباتات ذات أوراق كبيرة في بيئة ظليلة. |

الماء

يعد الماء أحد العوامل اللاحيوية المهمة. تذكر بركة الماء في المزرعة التي زرتها؛ فربما استعملت مجهرًا لفحص المخلوقات الصغيرة التي تعيش في مائها.

تكيفت بعض المخلوقات الحية مثل الأسماك، والحيتان والطحالب للعيش في الماء. ولا تعتمد هذه المخلوقات على الماء بوصفه مكانًا تعيش فيه فحسب، بل يساعدها على القيام بجميع الأنشطة الحياتية المهمة، مثل التنفس، وهضم الطعام، والتخلص من الفضلات. وفي الحقيقة فإن معظم أجسام المخلوقات الحية تتكون من الماء. وقد قدر العلماء أن كمية الماء لدى الإنسان تعادل ثلثي وزن جسمه تقريبًا. هل تعرف وزن جسمك؟ احسب وزن الماء الموجود فيه.

وإذا كان الماء مهمًا للمخلوقات الحية المائية والبرمائية، حيث يشكل وسطًا يؤوي العديد منها، ومصدرًا لتنفسها من خلال تراكيب خاصة، فإن أهميته لا تقل أهمية للنظام البيئي كله؛ إذ تحدد كميته الطريقة التي تعيش وفقها المخلوقات الحية البرية أيضًا.

ضوء الشمس

ضوء الشمس هو المصدر الرئيس الذي يمد جميع المخلوقات الحية بالطاقة. وتستخدم النباتات الخضراء الطاقة الشمسية لإنتاج الغذاء، ثم يحصل الإنسان وبقية الحيوانات الأخرى على الطاقة من خلال التغذي على هذه النباتات مباشرة، أو التغذي على لحوم المخلوقات الحية الأخرى التي تتغذى على النباتات. فعندما تأكل النباتات فإنك تستهلك الطاقة المستمدة أصلًا من ضوء الشمس. وستتعلم أكثر لاحقًا في هذه الوحدة كيف تنتقل الطاقة في النظام البيئي.

ماذا قرأت؟

ما أهمية كل من الماء وضوء الشمس للنظام البيئي؟

الشكل 6

الماء وضوء الشمس عاملان طبيعيان أساسيان في النظام البيئي. والماء ضروري للإنسان لأنه يشكل 66% من وزن جسمه.

فكر

ماذا لا تستطيع معظم الأنظمة البيئية القيام به دون ضوء الشمس؟

الصور في الصفحة

| اسم الصورة | الوصف |
| --------------------- | -------------------------------------------------------- |
| صورة_الماء_وضوء_الشمس | صورة توضح أهمية الماء وضوء الشمس للإنسان والنظام البيئي. |

النظام البيئي المتوازن

يتكون كل نظام بيئي من عوامل لاحيوية وعوامل أخرى حيوية تعمل معًا، وعندما تكون هذه العوامل متوازنة، يكون النظام البيئي متوازنًا كذلك.

يتغير النظام البيئي باستمرار. فهل يمكن أن يفقد توازنه؟ هناك العديد من الأحداث التي تؤثر في اتزان النظام، منها تأخر سقوط الأمطار «الجفاف». تخيل ماذا يحدث إذا جفت البركة التي ترتوي منها بقرة، فقد يؤدي ذلك إلى الشكل 7. لا تستطيع بعض المخلوقات الحية المائية أن تستمر في البقاء طويلًا دون ماء، في حين أن حيوانات أخرى مثل الضفادع والحشرات قد تجد لها مأوى جديدًا في منطقة أخرى. أما المخلوقات الحية التي لا تستطيع العيش في بيئتها الجديدة، فقد تجد في مناطق جفاف البرك بيئات جديدة مناسبة لحياتها وتكاثرها، ومن هذه المخلوقات الأشجار والأزهار والفئران وديدان الأرض.

الشكل 7

يتغير النظام البيئي باستمرار. بعض هذه التغيرات تكون صغيرة، وبعضها يكون تأثيره أكبر كثيرًا، مثل جفاف البركة، وله العديد من الآثار في النظام البيئي.

مراجعة الدرس 1

الخلاصة

الأنظمة البيئية

• تتكون الأنظمة البيئية من مخلوقات حية يتفاعل بعضها مع بعض، كما تتفاعل مع المكونات غير الحية في بيئتها.
• علم البيئة هو علم دراسة التفاعلات التي تحدث في الأنظمة البيئية.
• الغلاف الحيوي هو جزء كوكب الأرض الذي يدعم الحياة.

مكونات الأنظمة البيئية وتوازنها

• المكونات الحية هي المخلوقات الحية في النظام البيئي.
• تتضمن المكونات غير الحية في النظام البيئي التربة ودرجة الحرارة والماء وضوء الشمس.
• يتغير النظام البيئي بمرور الزمن.

اختبر نفسك

• صف طريقتين لتفاعل المخلوق الحي مع بقية العوامل الحيوية في النظام البيئي الذي يعيش فيه.
• وضح أربعة أمثلة تبين فيها أهمية العوامل اللاحيوية في النظام البيئي.
• قارن بين معنى كل من النظام البيئي والغلاف الحيوي.
• التفكير الناقد: طلب إليك تصميم محطة فضائية على القمر لتكون نظامًا بيئيًا. صف كيف يمكنك تطوير تصميم محطتك.

تطبيق المهارات

• صف النظام البيئي الذي يشكل جزءًا منه. ما العوامل الحيوية واللاحيوية التي يشتمل عليها؟ وما أشكال التفاعل التي تحدث فيه؟

الصور في الصفحة

| اسم الصورة | الوصف |
| -------------------------- | --------------------------- |
| صورة_بركة_ماء_قبل_الجفاف | بركة ماء قبل الجفاف. |
| صورة_أرض_متشققة_بعد_الجفاف | أرض متشققة توضح أثر الجفاف. |