اکوسیستم و جریان انرژی

تعریف بیوسفر : به اجتماع موجودات زنده و غیر زنده ( از هر نوع ) در تمام کره زمین را بیوسفر گویند .

بیوسفر = اکوسیستم کل کره زمین.

 شاید بتوان گفت که بیوسفر یا اکوسیستم کل کره زمین ، از دو زیر سیستم خشکی و آبی تشکیل شده است .

تقسیم بندی انواع اکوسیستمها بر اساس محیط:

1- اکوسیستم های خشکی .

2- اکوسیستم های آبی .

3- اکوسیستم های گیاهی و جانوری .

4- اکوسیستم های بزرگ و کوچک .

5-اکوسیستم های باز و بسته .

6- اکوسیستم های برهم خورده و برهم نخورده .

نمونه هایی از اکوسیستمهای شش گانه :

1-      اکوسیستمهای خشکی مانند :  جنگلها ، مراتع ، کویرها ، بیابانها ، کشتزارها و غیره  

2-اکوسیتمهای آبی مانند : دریاها ، دریاچه ها، مردابها ، باتلاقها ،چاله های آبدار و غیره

3- اکوسیتمهای گیاهی و جانوری مانند :  جنگل ، مرتع ، مزرعه ، آبزیان دریایی ، حیات وحش خشکی .

4- اکوسیستمهای بزرگ و اکوسیستمهای کوچک :

اکوسیستمهای بزرگ عمده جهان عبارتنند از : اقیانوسها ، جنگلها ی همیشه سبز استوائی ، جنگلهای تایگاه (( سوزنی برگ شمالی )) ، ساوانها ، توندرا ، دریاها ، دریاچه ها ی بزرگ  .

اکوسیستمهای کوچک :  مانند (( یک قطعه کویر ، یک قطعه جنگل ، یک دریاچه کوچک ، یک استخر ، یک باتلاق ، یک گلخانه ، یک گلدان و یک مزرعه  وحتی یک کشت آزمایشگاهی در داخل یک بطری شیشه ای در آزمایشگاه )).

5- اکوسیتمهای باز مانند : (( اکوسیستم های آبی )) و اکوسیستمهای بسته مانند  ((علفزارها ، کویرهای طبیعی و جنگلها )).

6- اکوسیستمهای برهم خورده مانند : جنگل های تخریب شده و آبهای آلوده شده . و اکوسیستمهای برهم نخورده مانند ((دریاچه های کوچک بکرمحصور شده در بین صخره ها))

انواع اکوسیستمها از نظر عملکرد   

اکوسیستمها را می توان بر اساس ویژگیهای ظاهری ، اجزاء اصلی و عملکرد آنها بطور سیستماتیک به اکوسیستمهای باز و بسته تقسیم بندی کرد .

 چند نظریه در خصوص عملکرد اکوسیستمها از لحاظ باز و بسته بودن آنها 

   الف ) بعضی ها معتقدند که تمام اکوسیسستمها باز هستند به این معنی که انرژی و ماده همپای مصرف آنها توسط موجودات زنده بطور دائم از اکوسیستم خارج می شود ، چنانچه ماده و انرژی رها شده جایگزین نشود ، اکوسیستم از هم می پاشد .

    معمولا محیط غیر زنده ( آب و خاک و غیره  ) است که جایگزینی را انجام می دهد ولی در بعضی از مواقع بین اکوسیستم های مجاور نیز جایگزینی اتفاق می افتد .مرتبط بودن اکوسیستم های کوچکتر به یکدیگر از راه انرژی و ماده  است که سبب می شود ما بیوسفر را یک اکو سیستم واحد بدانیم .

ب ) بعضی ها معتقدند که در توصیف اکوسیستم نمی توان گردش بسته را بطور توام برای ماده و انرژی بکار برد ، زیرا بر خلاف چرخه ماده ، گردش انرژی  بسته نیست .هر دفعه که ماده بین محیط و موجودات زنده اکوسیستم به گردش در می آید ، مقداری انرژی از آفتاب گرفته و منتقل می شود ، آنگاه انرژی در قسمتهای مختلف مسیر چرخش ، آزاد شده و به محیط پس داده میشود .

هنگامی که برای بار دوم چرخه ماده برقرار می شود انرژی جدیدی از آفتاب گرفته می شود . به این ترتیب چرخه انرژی حالت بسته ندارد .  

ج) اما دلیل اینکه بعضی ها چرخه ماده را تقریبا یا دقیقا بسته ذکر کرده اند این است که اصولا چرخه و انتقال ماده بین طبیعت و موجود زنده همیشه بطور دقیق بسته و کامل است ولی در اغلب اکوسیستمها مقداری ماده از یک اکوسیستم به اکوسیستم دیگر انتقال می یابد و بنابراین تمام مواد دریافت شده در یک اکو سیستم الزاما به همان قسمت طبیعت بر نمی گردد. بعنوان مثال :

    در یک مرتع حیوانی که از گیاهان آنجا تغذیه می کند امکان دارد که در یک ناحیه دیگر بمیرد و مواد کانی حاصل از آن تغذیه که در بدن آن حیوان ذخیره شده است به این ترتیب به همان قسمت از طبیعت باز نگردد. بنا براین در این مورد چرخه مواد بین موجودات زنده و همان قسمت در طبیعت بطور دقیق وجود نداشته ولی مواد کانی به هر صورت به ناحیه دیگری از طبیعت باز گشته است . از اینرو است که می توان بیوسفر را یک اکوسیستم بسته خواند  .

 

 

تعریف سیستمهای باز وبسته  

سيستم‌هاى بسته : سيستم‌هائى هستند که با محيط خود هيچ‌گونه رابطه مبادلاتى (تبادل ماده و انرژي) نداشته باشند.

 سيستم‌هاى باز: عبارتند از سيستم‌هائى که با محيط پيرامون خود داراى ارتباط هستند و جريان مبادله انرژى بين سيستم و محيط برقرار مى‌باشد.

نمونه هایی از سیستم بسته :

یک اکواریوم در حقیقت بطور مطلق ((بسته )) عمل می کند . با این وجود در بهترین شرایط ، ضمن نور و گرما ، حیات آن نیز به ورود غذا برای ماهی ها بستگی دارد .بنا براین تمامی آنهایی که در اینجا اکوسیستم ((بسته )) خوانده می شوند از نقطه نظر (( ورود انرژی )) در مفهوم شدید تر ترمو دینامیک ، بسته نیستند .بعلاوه حتی در شرایط مناسب ، یک مبادله مواد اتفاق می افتد و با این وجود (( جنگل )) تقریبا یک سیستم بسته است ( اتونوم ) ولی ضمن انرژی ، به ورود آب هم نیاز دارد .

 جنگل را می توان جزء سیستمهای (( بسته ))به حساب آورد .زیرا 60 تا 85 درصد تمامی مواد غذایی در داخل اکوسیستم ، در یک جریان دائمی قرار دارد که توسط (( موتور )) خورشید به فعالیت می پردازد و انرژی را به صورت نور و گرما وارد می کند .

گردش خون در بدن انسان و چرخش حرارت شوفاژ منزل ، وقایعی هستند که در آنها یک ماده همیشه بطور مداوم به مبداء خود بر میگردد و ضمن آن تغییرات معینی را هم در آنها بوجود می آورد .

هردو مثال فوق کاملا قابل روئیت است زیرا ماده دریک اکوسیستم  تقریبا بسته جریان دارند .

سیستم باز :

سیستمهای اکولوژیک ( اکوسیستم ها ) همیشه بازند و از همین رو تحت تاثیر عوامل بیرونی قرار میگیرند .در واقع صدمه پذیری اکوسیتمها نیز از همین جا ناشی می شود .

 بنا برآنچه گذشت ، در بسیاری از اکوسیتمهای طبیعی ( کوچکتر از مقیاس کره زمین ) مانند دریاچه ، مرداب ، مرتع ، باز گشت مواد غیر زنده و کانی ها به اکوسیستم کامل نیست و حالت نسبی دارد .

اما کره زمین در ارتباطب با  بازگشت مواد و انرژی به آن ، یک اکوسیستم کامل و بسته است زیرا از یک طرف انرژی آفتاب توام با موادی که بوسیله موجودات زنده از همین کره گرفته می شود ، به گردش در می آید و سپس تمام مواد غیر زنده به کره زمین پس داده می شود .و از این نظر کره زمین مصداق یک اکو سیستم کامل است که مواد غیر زنده به آن بر می گردد .

اغلب اکوسیتمها دارای یک چرخش بسته عناصر هستند زیرا اجزاء زنده اکوسیستم شامل تولید کننده ها ، مصرف کننده ها و تجزیه و احیاء کننده ها در مجاورت یکدیگر و در توازن وجود دارند و مصرف کننده ها از تولید کنندگان و تجزیه کننده ها از فضولات و بقایای آنها استفاده کرده و مواد غذایی تولید کننده ها را تامین می کنند . این اکوسیستم ها را سیستمهای بسته گویند ولی در مواردی که این گردش بطور کامل انجام نمی شود آن را اکو سیستم باز گویند مانند باتلاقی که در آن احیاء کننده های مهم وجود ندارند و مواد آلی تجزیه شده کم است .

6- اکوسیستمهای برهم خورده وبرهم نخورده

اکوسیستم های طبیعی از نقطه نظر وضعیت به دو نوع تقسیم می شوند :

 1-   اکوسیستمهای برهم خورده .

2-      اکوسیستمهای برهم نخورده.

6-1 - اکوسیستمهای برهم خورده

جنگل بطور نسبی یک اکوسیستم پایدار است اما در نزدیکی شهرها و یا حتی در نقاط دور دست ، در نتیجه پیشرفت و توسعه تکنولوژی ، جنگلهای برهم خورده خیلی زیاد دیده میشوند :

رفت و آمد و لگد مال کردن ، رهایی زباله ، قطع درختان وسایر  دخالتها و تاثیرات انسان اغلب آنچنان به جنگل خسارت شدید ی وارد می آورد که با از بین رفتن درختان حتی علائم فرسایش خاک در آن محیط ظاهر می گردد و جنگل دیگر به زحمت می تواند تجدید حیات کند .

همچنین آبهای مناطق فعالیت و زندگی ما  به ندرت می تواند از گزند انسان و حیوانات و آلودگیها در امان بماند که در حقیقت به اکوسیستم های دست خورده معروفند .

6-2 - اکوسیستم های برهم نخورده :

مانند دریاچه کوچک کوهستانی محصور در صخره ها که :

بوسیله آب برف تغذیه می شود .

و این دریاچه به یک جوی می ریزد .

و بدون آنکه انسان در آن اثر یا نفوذ و دخالتی داشته باشد از دره گذشته و به دریاچه بزرگتر می ریزد .

مواد غذایی اکوسیستم

1- آب

2- مواد آلی مانند عناصر  کربن ، اکسیژن ، هیدروژن و ازت ، ویتامینها ، آنزیمها و آنتی بیوتیکها .

3- عناصر مواد معدنی :

3-1 – عناصر اصلی یا ماکرو مانند : کلسیوم ، فسفر ، پتاسیوم ، منیزیوم ، گوگرد ، سلیسیوم ، کلر ، سدیم و آهن

3-2- عناصر کم مصرف یا میکرو مانند : بر ، مس، منگنز ، روی ، آلومینیوم ، کرم ، نیکل ، کبالت و غیره .

تقسیم بندی مواد غذایی از نظر کارکرد در بدن جانداران  

- دسته اول : «مواد انرژی زا » موادی که با مصرف آنها انرژی ایجاد میشود مانند مواد قندی(هیدراتهای کربن)و چربیها

2- دسته دوم : «مواد ترمیمی » این مواد به مصرف ترمیم و باز سازی بافتها بدن موجودات زنده میرسند .مانند پروتئینها  که مواد ازته میباشند .

زنجیره غذایی در اکوسیستم

در یک زنجیره غذایی ، وابستگی غذایی موجودات زنده را به شکل زیر نمایش می‌دهند.
  ..... <--------- A -----------> B ----------> C
موجود زنده A غذای موجود زنده B و موجود زنده B غذای موجود زنده C می‌باشد.
مارمولک <---------- ملخ <----------- گیاه سبز
تجزیه کنندگان <---------- گوشتخواران <----------- علفخواران <---------- گیاه سبز

     شاهین <--------- پرنده <--------- شته <--------- گیاه سبز

ادامه مقاله در آرشیو اینجانب می باشد