كيف تحصل الكائنات الحية على الطاقة والمادة؟
- تحتاج الكائنات الحية المادة والطاقة لكي تعيش وتنمو وتتحرك وتتكاثر .
- تختلف الكائنات الحية في طرائق استخدام المادة والطاقة في الأنظمة البيئية المختلفة .
مصادر الطاقة في الأنظمة البيئية ؟
- الشمس مصدر الطاقة في معظم الأنظمة البيئية ، فالمنتجات مثل بعض الطحالب والنباتات تستخدم ضوء الشمس لتنتج سكر الغلوكوز من الماء وثاني أكسيد الكربون ، والمستهلكات تحصل على الطاقة من غذائها
الطاقة والمادة محفوظتان
- الطاقة والمادة في تدفق ثابت في الأنظمة البيئية وعبر تغيرات أشكال الطاقة أو طبيعة المادة
- المنتجات تستفيد من ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون والماء لصنع السكر وتحصل منه على الطاقة ، وتستفيد من التربة والهواء في تلبية حاجات أخرى.
- المستهلكات تحصل على المادة والطاقة من الكائنات الحية التي تتغذى عليها وتخزن بعضها داخل أجسامها ، وتستهلك بعضها للقيام بأعمالها ، وتفقد بعض الطاقة على شكل حرارة، وتعود المادة للبيئة على شكل فضلات أو تحلل الكائنات الحية بعد موتها
كيف تنتقل المادة والطاقة عبر الأنظمة البيئية؟
- النظام البيئي المفتوح Opened Ecosystem هو النظام الذي يتبادل فيه المادة والطاقة مع غيره من الأنظمة البيئية.
- الطائر الذي يتغذى على الديدان في نظام بيئي ينقل الطاقة والمادة إلى نظام آخر عندما يهاجر ، فالأنظمة البيئية ليس بينها حواجز تفصلها عن بعضها البعض
- يمكن حساب التغير في الطاقة في أي نظام بيئي عن طريق إيجاد الفرق بين الطاقة الداخلة إليه والمفقودة منه.
انتقال الطاقة Energy Flow
- السلسلة الغذائية هي مسار خطي يصف انتقال الطاقة من كائن حي لآخر
- الهرم الغذائي Food Pyramid نموذج يعبر عن انتقال الطاقة بين المستويات المختلفة في السلسلة الغذائية
انتقال المادة Matter Flow
- دورة المادة Matter Cycle مسار المادة الذي يظهر تغيراتها وعودتها إلى الشكل الذي كانت عليه ، مثل دورة الماء
- تنتقل المادة كما تنتقل الطاقة في السلسلة الغذائية ، إلا أن المادة تفقد من مستوى لآخر على شكل فضلات ، وعند موت الكائن الحي يتحلل بفعل البكتيريا والفطريات لتعود إلى صورتها الأولى على شكل عناصر ومركبات في البيئة.
دورة الكربون Carbon Cycle
- أهمية الكربون
1- يدخل في بناء أجسام الكائنات الحية.
2- يدخل في تكوين سكر الغلوكوز الذي يخزن الطاقة الكيميائية التي تعتمد الكائنات الحية عليها في حياتها.
3- يوجد في غاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
4- يعد من مكونات الأتربة والصخور والوقود الأحفوري
- تحصل النباتات على ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وتستخدمه في إنتاج الغذاء ، فيخزن داخل أجسامها وينتقل من كائن حي لآخر من خلال السلسلة الغذائية ، وتتخلص منه الكائنات الحية من خلال التنفس أو عند موتها حيث تتحلل أجسامها ويطلق الكربون على صورة غاز ثاني أكسيد الكربون.
دورة النيتروجين Nitrogen Cycle
- يشكل معظم الغلاف الجوي ويثبت في التربة من خلال البكتيريا والبرق وتحتاج إليه الكائنات الحية جميعها
- تحصل عليه النباتات من التربة على شكل نترات وأمونيا لتنتج البروتينات ثم تستهلكها الحيوانات لإنتاج بروتيناتها ويعود إلى التربة عن طريق فضلات الحيوانات أو تحللها بعد موتها
- الإثراء الغذائي Eutrophication هو زيادة كمية مركبات النيتروجين على حد معين وتراكمها في الأنظمة البيئية المائية مما يؤدي إلى زيادة معدل نمو الطحالب الذي يعمل على زيادة استهلاك الأكسجين وموت الكائنات الحية الأخرى