معلومة

التغيير في ظروف النظام البيئي يؤدي إلى تغيير في الكائنات الحية

التغيير في ظروف النظام البيئي يؤدي إلى تغيير في الكائنات الحية



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

دعونا نفكر في طريقة القطع والحرق وتأثيراتها على النظام البيئي. سيؤدي قطع الأشجار التي ترتفع على طول الطريق حتى المظلة إلى تعريض النباتات على مستوى الأرض لمزيد من الضوء ، لذلك من شأنه أن يغير عاملًا غير حيوي وبالتالي يغير الظروف المطلوبة للبقاء على قيد الحياة. لا تتكيف هذه النباتات مع شدة الضوء العالية ، لذا ستجد صعوبة في البقاء والتنافس ، من خلال المنافسة بين الأنواع ، مع الأنواع النباتية الوافدة حديثًا والتي تكون أكثر تكيفًا مع كثافة الضوء الإضافية.

من الواضح أن هذا سيؤدي إلى انخفاض كبير في أعداد الأنواع النباتية السابقة وسيؤدي إلى هجرة الحيوانات بسبب نقص الغذاء ، بافتراض أنها لا تستطيع أن تتغذى على النباتات التي وصلت حديثًا ، وتغيير في السلسلة الغذائية.

ما هي الطرق التي يؤثر بها ذلك على النظام البيئي المحلي والإقليمي ، وما المشكلات التي يمكن أن ينتجها (من منظور النظام البيئي ومن منظور الإنسان)؟ غالبًا ما يُنظر إلى هذه الأنواع من التغييرات في استخدام الأراضي على أنها إشكالية في بيولوجيا الحفظ (على أنها "... أمر سيئ"). ألن تجلب الأنواع النباتية الجديدة حيوانات جديدة تتغذى عليها ويتم الوصول إلى توازن جديد فقط مع الأنواع المختلفة؟ هل يتعلق الأمر بتناقص التنوع البيولوجي أو خطر انقراض الكائنات الحية الأصلية؟

كما أدركت على الأرجح أنني لا أفهم هذا الموضوع تمامًا وسأقدر أي تعديلات أو معلومات إضافية للفقرات أعلاه. شكرا لك مقدما.


سأحاول تقديم إجابة عامة ونقطة بداية ونظرة عامة على هذا السؤال ، على الرغم من أنه واسع النطاق وغامض إلى حد ما.

العملية البيولوجية

إذا بدأنا بوصفك للعملية ؛ أنت محق في أن مثل هذا التغيير الدراماتيكي في البيئة مثل زراعة القطع والحرق سيغير بشكل كبير بيئات المعيشة على أرضية المظلة (حسنًا ، في النظام البيئي بأكمله).

على سبيل المثال لا الحصر ، ستكون هناك تغييرات في:

  • ظروف الإضاءة، مما سيغير التوازن التنافسي بين الأنواع النباتية ، حيث تختفي الأنواع التي تتكيف مع مظلة مغلقة.
  • رطوبة
  • درجة حرارة (الحد الأقصى ، الحد الأدنى والتباين في درجة الحرارة)
  • العناصر الغذائية الهدف من زراعة القطع والحرق هو توفير دفعة من العناصر الغذائية للزراعة. ومع ذلك ، فإن التعزيز قصير العمر وعابر. بعد ذلك ، عادةً ما تترك تربة فقيرة جدًا بالمغذيات ، وهو أمر شائع في الغابات الاستوائية. الغابات الاستوائية (حيث غالبًا ما تستخدم القطع والحرق) غنية بالكتلة الحيوية ، ولكن معظمها إذا كانت مقيدة في الكتلة الحيوية الدائمة. عندما يتم إزالة هذا عن طريق القطع ، فإن الدورة الطبيعية للمغذيات تتعطل ، وتتسرب المغذيات الزائدة من التربة (Ricklefs ، 2001).
  • فقدان الأنواع المضيفة سيؤدي ذلك إلى فقدان المستهلكين الأساسيين (المتخصصين والعاملين) الذين يتغذون عليهم ، وتأثيرات متتالية في النظام البيئي الذي يعتمد على هؤلاء.

ستعمل كل هذه التغييرات والعديد من التغييرات الأخرى على تعديل المساحات المتخصصة والمنافسة بين الأنواع في رقعة الغابة بشكل كبير ، وربما لن تتمكن معظم الأنواع السابقة من البقاء محليًا. ستنتقل أنواع جديدة لملء المنافذ المفتوحة ، وعلى مدى فترة (طويلة) من التعاقب سيظهر مجتمع جديد شبه مستقر. نظرًا للتنوع البيولوجي المرتفع للغاية في الغابات الاستوائية ، فمن شبه المؤكد أنها ستحتوي على أنواع أقل من المجتمع الأصلي.

إن مسألة ما إذا كان المجتمع سيعود في نهاية المطاف إلى حالته السابقة (حتى لو استغرق ذلك وقتًا طويلاً للغاية) ، هو سؤال مفتوح نسبيًا ، ويعتمد أيضًا على الظروف في الموقع المحدد وما إذا كان النطاق المكاني للاضطراب. أكبر قضية لبيولوجيا الحفظ هي أن هذه التغييرات في استخدام الأراضي تحدث عمومًا على نطاق واسع ، لذا فإن تجزئة موائل الأنواع يمكن أن يؤدي إلى انقراض إقليمي وحتى عالمي. نظرًا لأن العديد من الأنواع الاستوائية لها نطاقات صغيرة ولا تتكيف مع المناظر الطبيعية المجزأة ، فإن العديد منها يتعرض لخطر الانقراض. لذلك ، حتى إذا عاد المظهر العام للغابة الأصلية ، فستحتوي على مجموعة مختلفة تمامًا من الأنواع. تؤدي التغييرات في استخدام الأراضي ، حتى في شكل زراعة القطع والحرق المؤقتة ، بشكل عام أيضًا إلى استمرار / استغلال ثانوي للمنطقة ونادرًا ما تؤدي إلى استعادة / إعادة نمو (ميفي وكارول ، 1997).

أريد أيضًا أن أشير إلى أنك تشير بشكل غير مباشر ("... الوصول إلى توازن جديد ...") إلى فكرة توازن الطبيعة في النظم البيئية ، والتي يُنظر إليها إلى حد كبير على أنها عفا عليها الزمن وغير صحيحة. ومع ذلك ، كاختصار أو عند الإشارة إلى توازن ديناميكي بين مجموعات سكانية متعددة (مع تغير تطوري مستمر) يمكن أن يكون ذا معنى.

القضية الفلسفية

مسألة ما إذا كان تغيير النظام البيئي أو انقراض الأنواع هو "… شيئا سيئا"فلسفية بطبيعتها وتعتمد على الحكم البشري. يمكن تقسيم الأسس الفلسفية لبيولوجيا الحفظ إلى قيم آلية وقيم جوهرية / متأصلة. قيم مفيدة يمكن تصنيفها بعد ذلك على أنها خدمات (التلقيح ، تنظيم المياه) ، السلع / الموارد, معلومة (مثل المعلومات الجينية لاستخدامها في البحث الطبي) ، و القيم الجمالية / الروحية. القيم الجوهرية يشير إلى قيمة محددة توضع على الأنواع أو النظم البيئية أو التاريخ التطوري بسبب تفردها ويُنظر إليها على أنها مستقلة عن احتياجات الإنسان ورغباته (على الرغم من أن البعض يجادل بأن القيم المستقلة عن البشر مستحيلة). ترتبط القيم الجوهرية أيضًا بالاعتراف بأن الكائنات الحية لها مصالح وتريد نفسها (`` مصلحتها ''). من الطبيعي أن يزن الأشخاص المختلفون هذه القضايا بطرق مختلفة ، وبالنسبة للبعض فإن المكاسب الاقتصادية قصيرة الأجل لها وزن أكبر. من المحتمل أن تكون التكاليف الاقتصادية طويلة الأجل كبيرة ، ولكنها أقل تأكيدًا. من منظور التنوع البيولوجي الصارم (أي منظور عد الأنواع) ، سيكون التغيير سلبيًا بالتأكيد ، لأن التغيير في استخدام الأراضي سيقلل التنوع وربما يؤدي إلى مزيد من الأنواع "التافهة" التي تتحرك فيها. من منظور النظام البيئي الأصلي ( إذا كان له رأي) التغيير حسب التعريف سالب ، لأنه سيختفي.

عادةً ما تكون القيمة الداخلية المباشرة للأنواع الفردية غير مؤكدة (بصرف النظر عن المبررات المباشرة المستخدمة) ، لذلك غالبًا ما يتم التذرع بالمبدأ الوقائي لتبرير الحفاظ على الأنواع. توجد أيضًا أمثلة عديدة على كيفية ارتباط جوانب التنوع البيولوجي بالقيم البشرية (بعض الأمثلة الحديثة هي Garibaldi et al. 2013 و Gamfeldt et al. 2013) ، مثل الإنتاج أو الخدمات ، والتي يمكن استخدامها أيضًا لتبرير كل من حفظ التنوع البيولوجي أو الأنواع الفردية. يمكن رؤية مثال لخدمات النظام البيئي من البيئات الاستوائية في Ricketts (2004). ومع ذلك ، في بعض الأحيان يتم التأكيد على التنوع الوظيفي الذي يركز على الحفاظ على المجموعات الوظيفية للأنواع بدلاً من التنوع البيولوجي "العام" (أي الأنواع المحددة).


من الجدير بالذكر أن هناك أنظمة زراعية مستدامة ومتنوعة بيولوجيًا أطلق عليها الغرباء اسم "القطع والحرق". في أجزاء كثيرة من العالم ، خلقت هذه المراحل المتتالية المدارة من "الزراعة السائبة" أو "الزراعة المتنقلة" مناظر طبيعية بشرية المنشأ ديناميكية ومرنة.

دراسات هال كونكلين حول الزراعة Hanunóo هي الكلاسيكيات في هذا المجال. للحصول على مقدمة عامة جيدة ، جرب هذا powerpoint ، والذي يشير أيضًا إلى أن التعرق المستدام أقرب في التأثير البيئي إلى اضطراب سقوط الأشجار الطبيعي ، والذي عادةً ما يتم نقله إلى تروج يشجع يعزز ينمى يطور التنوع البيولوجي للغابات (انظر فرضية الاضطراب المتوسط).

هذا لا يعني أنه لا توجد غابات تتعرض للقطع والحرق التي يتم تحويلها بشكل دائم ، وفي اتجاه انخفاض التنوع البيولوجي وانخفاض المنفعة البشرية (أي "سيئة" / "تدمير") ، أو القول بأن كل الزراعة التقليدية أنظمة مستدامة بالضرورة ؛ فقط في ظل العديد من المعايير البيولوجية والفلسفية التي يثيرها الملف تحت الماء ، توجد أنظمة بشرية بيولوجية مستدامة وغنية بيولوجيًا أطلق عليها اسم "القطع والحرق".


تغيير النظام البيئي

مفهوم - يعتمد رفاهية الإنسان بشكل كبير على النظم البيئية والفوائد التي توفرها مثل الطعام ومياه الشرب. على مدار الخمسين عامًا الماضية ، كان للبشر تأثير هائل على بيئتهم.

لفهم عواقب التغييرات الحالية على النظم البيئية بشكل أفضل ولتقييم سيناريوهات المستقبل ، أطلق الأمين العام للأمم المتحدة كوفي عنان دراسة علمية شاملة ، تقييم الألفية للنظام الإيكولوجي.

ما هي الإجراءات التي يمكن اتخاذها للحد من العواقب الضارة لتدهور النظام البيئي؟


التغير البيئي

كيف الكائنات الحية تستجيب للتغير البيئي؟
يقوم البشر بتعديل العالم بعدة طرق ، وليس كلهم ​​للأفضل. غالبًا ما تكون التغييرات التي نتسبب فيها تحديات شديدة للحيوانات والنباتات والميكروبات في الطبيعة ، بدءًا من إدخال مسببات الأمراض أو الأنواع الغازية الغريبة إلى إضافة مادة سامة أو مغذيات زائدة ، أو التسبب في تغير مناخي. غالبًا ما تحدث عدة تغييرات في وقت واحد. يركز مختبر Nelson Hairston على بيئات المياه العذبة ، وخاصة البحيرات والبرك ، حيث تستجيب بعض الأنواع الموجودة للتغير البيئي مع انخفاض أعدادها ، حتى تصل إلى حد الانقراض ، بينما قد يستفيد البعض الآخر من الزيادة ، ويصبح مهيمنًا لدرجة أنها تسبب مشاكل ، كما في حالة تكاثر الطحالب الضارة الناتجة عن إثراء المغذيات أو ارتفاع درجة حرارة المناخ. يدرس مختبر Hairston كيفية تغيير الأنواع الفردية ، وشبكات الغذاء ، والنظم البيئية بأكملها عندما تتغير البيئة.

إحدى الطرق التي تستجيب بها كائنات المياه العذبة للتغير البيئي هي التطور السريع. يؤدي التغيير الملحوظ في البيئة إلى تفضيل بعض خصائص النباتات والحيوانات والميكروبات على غيرها. غالبًا ما تكون هذه الاختلافات في الشخصية مبنية على أساس وراثي ، لذا قد تزداد الخصائص المفضلة في الجيل التالي. كلما كان وقت الجيل أقصر ، يمكن أن يحدث هذا التغيير التطوري بشكل أسرع. على سبيل المثال ، يمكن أن تتكيف العوالق الصغيرة ولكن الوفيرة ، التي تأكلها الأسماك والحيوانات الكبيرة الأخرى ، مع البيئة المتغيرة في غضون بضع سنوات لأن وقت جيلها لا يتجاوز بضعة أيام. أظهر مختبر Hairston أن "براغيث الماء" العوالق (Daphnia) ، وهي مستهلك رئيسي للطحالب العالقة في البحيرات ، تطورت لتصبح متسامحة مع الطحالب الضارة في غضون عقد من ظهور الإزهار. يثير هذا التطور السريع (المسمى "الإنقاذ التطوري" في بيولوجيا الحفظ) العديد من الأسئلة المثيرة للاهتمام ، لجميع البيئات ، وليس فقط المياه العذبة: إلى أي مدى يمكننا الاعتماد على تكيف الأنواع بدلاً من الانقراض عندما تتغير بيئتها؟ كيف يغير تطور الأنواع التي تلعب دورًا بيئيًا حاسمًا التفاعلات التي تجريها مع الأنواع الأخرى ، وعمل النظام البيئي بأكمله؟

قياس وتوقع التغيرات التطورية السريعة ، من مقاومة المضادات الحيوية إلى الأنواع الغازية.
يدرس مختبر Ellner أيضًا كيفية تطور الكائنات الحية استجابة للتغير البيئي. نحن نعلم الآن أن التغييرات التطورية الرئيسية يمكن أن تحدث في غضون بضعة أجيال ، ويمكن أن تلعب أدوارًا مهمة في نجاح الأنواع الغازية وقدرة الأنواع المحلية على الاستمرار مع تغير البيئات. يعد تطور مقاومة المضادات الحيوية أيضًا أحد التحديات الرئيسية للسيطرة على الأمراض المعدية وعلاجها. لذلك بالنسبة للأنواع التي نأمل في الحفاظ عليها أو التحكم فيها أو القضاء عليها ، لا يكفي أن نعرف ما هي عليه الآن ، بل نحتاج أيضًا إلى التنبؤ بكيفية تغيرها. يعمل المختبر على طرق قياس أهمية التطور السريع ، والتنبؤ بوقت حدوثه وعواقبه. لاختبار نظرياتنا ، نستخدم في الغالب أنظمة إيكولوجية مخبرية اصطناعية ، لكننا أيضًا نحلل البيانات طويلة المدى من النظم البيئية الطبيعية والأمراض المعدية للإنسان والشعاب المرجانية والكائنات الحية الأخرى. الشكل الموجود على اليسار هو مقارنة بين النتائج النظرية والتجريبية حول كيفية تأثير التطور السريع للفريسة على ديناميكيات الفريسة.

هل يختفي سكر القيقب من المناظر الطبيعية الشمالية الشرقية؟
توقعات الاحترار المناخي مقترنة بتفضيلات درجة الحرارة المأخوذة من التوزيع الحالي للأشجار جعلت بعض العلماء يتوقعون أن السكر والقيقب الأحمر سيتم استبداله بأنواع غابات أكثر دفئًا في شمال شرق الولايات المتحدة. والأهمية الثقافية. قام البروفيسور برايان شابوت وطلابه بفحص هذه الفرضية باستخدام مجموعات بيانات طويلة المدى ونمذجة لأداء الشجرة. على عكس التنبؤ ، فقد قرروا أن القيقب يزداد بكثرة في معظم الولايات وأن الأنواع البديلة المفترضة آخذة في التناقص. هناك عوامل أخرى ، مثل استهلاك الغزلان للشتلات ، تؤثر أيضًا بشكل كبير على الوفرة النسبية لأنواع الأشجار. كما توقعوا تأثير ارتفاع درجة حرارة المناخ على إنتاج السكر. التأثير متواضع ويمكن مواجهته من خلال الممارسات المتغيرة في إدارة غابات سكر القيقب. الإدارة النشطة للغابات من قبل ملاك الأراضي المهتمين بالحفاظ على القيقب في المناظر الطبيعية لأسباب اقتصادية ستكون عاملاً رئيسياً في مواجهة آثار تغير المناخ.


خلافة ابتدائية أم ثانوية؟

تصنف الخلافة الأولية على أنها مقدمة للحياة في بيئة قاحلة. يجب أن يستمر هذا التقدم البطيء للنظم الإيكولوجية المجهرية الأساسية قبل أ المجتمع ذروة من الممكن الوصول اليه. يعتبر هذا التقدم خلافة أساسية. لكن معظم النظم البيئية لا تصل إلى ذروتها قبل أن يصيبها نوع من الكوارث. من بين هذه الأعاصير والأمراض والنار وأشياء أخرى تقضي على غالبية الأنواع ، ولكنها لا تقضي على الأساس الأساسي للنظام البيئي.

تتولى الخلافة الثانوية عندما يجب أن يتعافى النظام البيئي من إحدى هذه الكوارث. وهي تختلف عن الخلافة الأولية لأنه ، مع الخلافة الأولية ، لا يوجد أساس للبدء. التعاقب الثانوي أقل من قماش فارغ ، وأكثر شبهاً بالطلاء على حدة. على الرغم من أن البيئة يمكن أن تحتوي في النهاية على الكثير من الألوان (أو الأنواع) المختلفة ، إلا أن هناك أساسًا محددًا يجب أن تبدأ منه. تفضل الظروف الموجودة بشكل طبيعي الأنواع الموجودة في المنطقة ، وهم أول من يستفيد من التربة المفتوحة والغنية.


التغيير في ظروف النظام البيئي يؤدي إلى تغيير في الكائنات الحية - علم الأحياء

1511 أيام منذ ذلك الحين
امتحان بيولوجيا AP

علم البيئة

الفهم الدائم 2-أ: يتطلب نمو وتكاثر وصيانة تنظيم النظم الحية طاقة ومادّة حرة.

المعرفة الأساسية 2.A.1: تتطلب جميع الأنظمة الحية مدخلات ثابتة من الطاقة المجانية.

أ. تتطلب الحياة نظامًا منظمًا للغاية.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

1. يتم الحفاظ على النظام من خلال مدخلات الطاقة الحرة الثابتة في النظام.

2. يؤدي فقدان النظام أو التدفق الحر للطاقة إلى الوفاة.

3. زيادة الفوضى والانتروبيا يقابلها عمليات بيولوجية تحافظ على النظام أو تزيده.

ب. لا تنتهك الأنظمة الحية القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، والذي ينص على أن الانتروبيا تزداد بمرور الوقت.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

1. يتم الحفاظ على النظام من خلال اقتران العمليات الخلوية التي تزيد من الانتروبيا (وبالتالي لها تغيرات سلبية في الطاقة الحرة) مع تلك التي تقلل الانتروبيا (وبالتالي يكون لها تغييرات إيجابية في الطاقة الحرة).

2. يجب أن يتجاوز مدخلات الطاقة الطاقة المجانية المفقودة بسبب الانتروبيا للحفاظ على النظام وقوة العمليات الخلوية.

3. يمكن استخدام التفاعلات الخارجية المواتية للطاقة ، مثل ATP → ADP ، التي لها تغير سلبي في الطاقة الحرة للحفاظ على النظام أو زيادته من خلال اقترانها بردود فعل لها تغير إيجابي في الطاقة الحرة.

ج. تستخدم الكائنات الحية الطاقة الحرة للحفاظ على التنظيم والنمو والتكاثر.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

1. تستخدم الكائنات الحية استراتيجيات مختلفة لتنظيم درجة حرارة الجسم والتمثيل الغذائي.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● Endothermy (استخدام الطاقة الحرارية الناتجة عن التمثيل الغذائي للحفاظ على درجات حرارة الجسم المتجانسة)

● الحرارة الخارجية (استخدام الطاقة الحرارية الخارجية للمساعدة في تنظيم درجة حرارة الجسم والحفاظ عليها)

● ارتفاع درجات حرارة الأزهار في بعض الأنواع النباتية

2. يتطلب التكاثر وتربية النسل طاقة مجانية تتجاوز تلك المستخدمة في الصيانة والنمو. تستخدم الكائنات الحية المختلفة استراتيجيات إنجابية مختلفة استجابة لتوافر الطاقة.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● التكاثر الموسمي في الحيوانات والنباتات

● استراتيجية تاريخ الحياة (نباتات كل سنتين ، سبات إنجابي)

3. هناك علاقة بين معدل التمثيل الغذائي لكل وحدة كتلة جسم وحجم الكائنات متعددة الخلايا - بشكل عام ، كلما كان الكائن أصغر ، زاد معدل التمثيل الغذائي.

4. ينتج عن زيادة الطاقة المجانية المكتسبة مقابل إنفاق الطاقة الحرة المطلوبة تخزين الطاقة أو نموها.

5. عدم كفاية الطاقة المجانية المكتسبة مقابل إنفاق الطاقة الحرة المطلوبة يؤدي إلى فقدان الكتلة ، وفي النهاية موت الكائن الحي.

د. يمكن أن تؤدي التغييرات في توافر الطاقة المجانية إلى تغييرات في حجم السكان.

ه. يمكن أن تؤدي التغييرات في توافر الطاقة المجانية إلى اضطرابات في النظام البيئي.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● يمكن للتغيير في مستوى المنتج أن يؤثر على عدد وحجم المستويات الغذائية الأخرى.

● التغيير في مستويات موارد الطاقة مثل ضوء الشمس يمكن أن يؤثر على عدد وحجم المستويات الغذائية.

كيف تساهم الاعتبارات الحيوية في بنية السكان والمجتمعات والنظم البيئية؟

قدم أمثلة على كيفية تأثير الاعتبارات النشطة على استراتيجيات الإنجاب وتاريخ حياة الكائنات الحية.

قدم أمثلة عن كيفية تأثير الاضطرابات في الطاقة المجانية المتاحة في النظم البيئية على بنية تلك النظم البيئية.

● يستطيع الطالب شرح كيفية استخدام الأنظمة البيولوجية للطاقة المجانية استنادًا إلى البيانات التجريبية التي تشير إلى أن جميع الكائنات الحية تتطلب مدخلات طاقة ثابتة للحفاظ على التنظيم والنمو والتكاثر.

● يستطيع الطالب تبرير الادعاء العلمي بأن الطاقة الحرة مطلوبة للأنظمة الحية للحفاظ على التنظيم أو النمو أو التكاثر ، ولكن توجد استراتيجيات متعددة في أنظمة المعيشة المختلفة.

● الطالب قادر على التنبؤ بكيفية تأثير التغييرات في توافر الطاقة المجانية على الكائنات الحية والسكان والنظم البيئية.

الفهم الدائم 2.D: النمو والتوازن الديناميكي للنظام البيولوجي يتأثران بالتغيرات في بيئة النظام.

المعرفة الأساسية 2.D.1: تتأثر جميع الأنظمة البيولوجية من الخلايا والكائنات إلى المجموعات والمجتمعات والنظم الإيكولوجية بالتفاعلات الحيوية وغير الحيوية المعقدة التي تنطوي على تبادل المادة والطاقة الحرة.

أ. تتأثر أنشطة الخلية بالتفاعلات مع العوامل الحيوية واللاأحيائية.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

ب. تتأثر أنشطة الكائن الحي بالتفاعلات مع العوامل الحيوية واللاأحيائية.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● التكافل (التبادلية ، التعايش ، التطفل)

● توافر المياه والمغذيات ودرجة الحرارة والملوحة ودرجة الحموضة

ج. يتأثر استقرار السكان والمجتمعات والنظم البيئية بالتفاعلات مع العوامل الحيوية وغير الحيوية.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● توافر المياه والمغذيات

● توافر مواد التعشيش والمواقع

● سلاسل الغذاء وشبكات الغذاء

قدم أمثلة على كيفية تأثير العوامل الحيوية وغير الحيوية على سلوك الكائن الحي ، والتفاعلات المجتمعية ، وهيكل النظام البيئي. استخدم الأمثلة التالية في ردودك:

التكافل (التبادلية ، التعايش ، التطفل)

العلاقات بين المفترس والفريسة

توافر المياه والمغذيات ودرجة الحرارة والملوحة ودرجة الحموضة

توافر مواد ومواقع التعشيش

سلاسل الغذاء وشبكات الغذاء

● الطالب قادر على تنقيح النماذج العلمية والأسئلة حول تأثير التفاعلات الحيوية وغير الحيوية المعقدة على جميع النظم البيولوجية ، من الخلايا والكائنات الحية إلى السكان والمجتمعات والنظم البيئية.

● الطالب قادر على تصميم خطة لجمع البيانات لإظهار أن جميع النظم البيولوجية (الخلايا والكائنات الحية والسكان والمجتمعات والنظم البيئية) تتأثر بالتفاعلات الحيوية وغير الحيوية المعقدة.

● الطالب قادر على تحليل البيانات لتحديد الأنماط والعلاقات الممكنة بين عامل حيوي أو غير حيوي والنظام البيولوجي (الخلايا أو الكائنات الحية أو المجموعات السكانية أو المجتمعات أو النظم البيئية).

المعرفة الأساسية 2.D.3: تتأثر النظم البيولوجية باضطرابات التوازن الديناميكي.

أ. تؤثر الاضطرابات في النظم البيئية على التوازن الديناميكي أو التوازن في النظام البيئي.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● الأنواع الغازية و / أو البركانية

● الأعاصير والفيضانات والزلازل والبراكين والحرائق

قدم أمثلة عن كيفية تأثير الاضطرابات في النظم البيئية على ديناميكيات النظام البيئي. استخدم الأمثلة التالية في ردودك:

الأنواع الغازية و / أو البركانية

الأعاصير والفيضانات والزلازل والبراكين والحرائق

● الطالب قادر على استخدام التمثيلات أو النماذج لتحليل آثار الاضطرابات على التوازن الديناميكي في النظم البيولوجية كما ونوعا.

الفهم الدائم 2.E: تتضمن العديد من العمليات البيولوجية المشاركة في النمو والتكاثر والتوازن الديناميكي التنظيم والتنسيق الزمني.

المعرفة الأساسية 2.E.3: يتم تنظيم توقيت وتنسيق السلوك من خلال آليات مختلفة وهي مهمة في الانتقاء الطبيعي.

أ. يمكن للأفراد التصرف بناءً على المعلومات ونقلها للآخرين.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

1. السلوكيات الفطرية هي سلوكيات موروثة.

2. يحدث التعلم من خلال التفاعلات مع البيئة والكائنات الحية الأخرى.

ب. الردود على المعلومات ونقل المعلومات أمر حيوي للانتقاء الطبيعي.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

1. في اتجاه ضوئي في النباتات ، تؤدي التغييرات في مصدر الضوء إلى نمو تفاضلي ، مما يؤدي إلى أقصى تعرض للأوراق للضوء من أجل التمثيل الضوئي.

2. في ضوء النهار في النباتات ، التغيرات في طول الليل تنظم الإزهار والاستعداد لفصل الشتاء.

3. السلوكيات في الحيوانات تنجم عن إشارات بيئية وهي حيوية للتكاثر والانتقاء الطبيعي والبقاء على قيد الحياة.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

4. السلوك التعاوني داخل أو بين السكان يساهم في بقاء السكان.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● توافر الموارد التي تؤدي إلى تكوين الجسم الثمر في الفطريات وأنواع معينة من البكتيريا

● المتخصصة وتقسيم الموارد

● العلاقات التبادلية (بكتيريا الأشنات في المسالك الهضمية للحيوانات الفطرية)

صف كيف يتم توصيل المعلومات بين الكائنات الحية.

قارن بين السلوكيات الفطرية والمتعلمة. قدم أمثلة على كل منها.

صف كيف تحفز الإشارات البيئية السلوكيات المتعلقة بالتكاثر والانتقاء الطبيعي والبقاء. استخدم السلوكيات التالية في ردك:

وصف كيف يساهم السلوك التعاوني داخل أو بين السكان في بقاء السكان. استخدم السلوكيات التالية في ردك:

توافر الموارد التي تؤدي إلى تكوين الجسم المثمر في الفطريات وأنواع معينة من البكتيريا

المتخصصة وتقسيم الموارد

العلاقات التبادلية (بكتيريا الأشنات في الجهاز الهضمي للحيوانات الفطرية)

● الطالب قادر على تحليل البيانات لدعم الادعاء بأن الاستجابات للمعلومات وتواصل المعلومات تؤثر على الانتقاء الطبيعي.

● الطالب قادر على تبرير الادعاءات العلمية ، باستخدام الأدلة ، لوصف كيف يتم تنظيم توقيت وتنسيق الأحداث السلوكية في الكائنات الحية من خلال عدة آليات.

● الطالب قادر على ربط المفاهيم في وعبر المجال (المجالات) للتنبؤ بكيفية تأثير العوامل البيئية على الاستجابات للمعلومات وتغيير السلوك.

الفهم الدائم 3.E: ينتج عن نقل المعلومات تغييرات داخل الأنظمة البيولوجية وفيما بينها.

المعرفة الأساسية 3.E.1: يمكن للأفراد التصرف بناءً على المعلومات ونقلها للآخرين.

أ. تتبادل الكائنات الحية المعلومات مع بعضها البعض استجابة للتغيرات الداخلية والإشارات الخارجية ، والتي يمكن أن تغير السلوك.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● التفاعلات بين النبات والنبات بسبب العواشب

ب. يحدث الاتصال من خلال آليات مختلفة.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

1. لدى الأنظمة الحية مجموعة متنوعة من سلوكيات الإشارات أو الإشارات التي تنتج تغيرات في سلوك الكائنات الحية الأخرى ويمكن أن تؤدي إلى نجاح تناسلي متباين.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● العلامات الإقليمية في الثدييات

2. تستخدم الحيوانات إشارات بصرية ومسموعة وملموسة وكهربائية وكيميائية للإشارة إلى الهيمنة والعثور على الطعام وإنشاء المنطقة وضمان نجاح الإنجاب.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● العلامات الإقليمية في الثدييات

● سلوك القطيع والقطيع والتعليم عند الحيوانات

● سلوك الطوائف والأسراب في الحشرات

ج. الاستجابات للمعلومات وتوصيل المعلومات أمر حيوي للانتقاء الطبيعي والتطور. [انظر أيضا 1.A.2]

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

1. يفضل الانتقاء الطبيعي السلوكيات الفطرية والمتعلمة التي تزيد من البقاء على قيد الحياة واللياقة الإنجابية.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● تفاعلات الوالدين والنسل

● سلوكيات الخطوبة والتزاوج

● العلف في النحل والحيوانات الأخرى

● تجنب سلوك الأسوار الكهربائية أو السموم أو الفخاخ

2. يميل السلوك التعاوني إلى زيادة لياقة الفرد وبقاء السكان.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● سلوك القطيع والقطيع والتعليم عند الحيوانات

● سلوك الطوائف والأسراب في الحشرات

اشرح كيف يتم تشغيل تبادل المعلومات بين الكائنات الحية من خلال إشارات داخلية / خارجية وكيف يمكن أن تغير السلوك. استخدم السلوكيات التالية في ردك:

القتال أو الهروب

التفاعلات النباتية والنباتية بسبب العواشب

قارن بين آليات الاتصال المختلفة بين الكائنات الحية

اشرح كيف يمكن أن تؤدي سلوكيات الإشارات إلى نجاح إنجابي متباين. استخدم الإشارات والسلوكيات التالية في استجابتك:

العلامات الإقليمية في الثدييات

تلوين الزهور.

حزمة السلوك في الحيوانات

سلوك القطيع / القطيع / التعليم في الحيوانات

سلوك المستعمرة والأسراب في الحشرات

التلوين في الحيوانات.

اشرح كيف يمكن أن يؤدي الانتقاء الطبيعي إلى تطور السلوكيات الفطرية والمتعلمة التي تزيد من البقاء والنجاح الإنجابي. استخدم السلوكيات التالية في ردك:

تفاعلات الوالدين والنسل

سلوكيات الخطوبة / التزاوج

البحث عن علف في النحل والحيوانات الأخرى

سلوك تجنب الأسوار الكهربائية أو السموم أو الفخاخ

اشرح كيف يمكن أن يؤدي الانتقاء الطبيعي إلى تطور السلوكيات التعاونية التي تزيد إما لياقة الفرد أو بقاء السكان على حساب لياقة الفرد. قدم أمثلة على السلوكيات التي تفعل كلا الأمرين.

● الطالب قادر على تحليل البيانات التي تشير إلى كيفية تبادل الكائنات الحية للمعلومات استجابة للتغيرات الداخلية والإشارات الخارجية ، والتي يمكن أن تغير السلوك.

● يستطيع الطالب إنشاء تمثيل يصف كيفية تبادل الكائنات الحية للمعلومات استجابة للتغيرات الداخلية والإشارات الخارجية ، والتي يمكن أن تؤدي إلى تغييرات في السلوك.

● الطالب قادر على وصف كيفية تبادل الكائنات الحية للمعلومات استجابة للتغيرات الداخلية أو الإشارات البيئية.

الفهم الدائم 4-أ: التفاعلات داخل الأنظمة البيولوجية تؤدي إلى خصائص معقدة.

المعرفة الأساسية 4.A.5: تتكون المجتمعات من مجموعات من الكائنات الحية التي تتفاعل بطرق معقدة.

أ. يتم قياس ووصف هيكل المجتمع من حيث تكوين الأنواع وتنوع الأنواع.

ب. تُستخدم النماذج الرياضية أو الحاسوبية لتوضيح واستقصاء التفاعلات السكانية داخل المجتمع والتأثيرات البيئية عليه.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● نموذج جدول بيانات العلاقات المفترس / الفريسة

● تمثيل رسومي للبيانات الميدانية

● نماذج تغير المناخ العالمي

ج. تُستخدم النماذج الرياضية والتمثيلات الرسومية لتوضيح أنماط النمو السكاني والتفاعلات.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● التكاثر دون قيود يؤدي إلى النمو الأسي للسكان.

● يمكن أن ينتج السكان كثافة من الأفراد تتجاوز توفر موارد النظام.

● مع فرض قيود على النمو بسبب عوامل تعتمد على الكثافة ومستقلة عن الكثافة ، يتبع نموذج النمو اللوجستي عمومًا.

● البيانات الديموغرافية فيما يتعلق بالتوزيعات العمرية والخصوبة يمكن استخدامها لدراسة السكان.

اشرح كيف يمكن استخدام تكوين الأنواع والتنوع لوصف بنية المجتمع.

اشرح سبب استخدام النماذج الرياضية / الحاسوبية لتوضيح أنماط النمو السكاني والتفاعلات السكانية والتأثيرات البيئية على المجتمع والتحقيق فيها. صف نقاط القوة والقيود في هذه الأساليب التحليلية.

قارن بين نماذج النمو الأسي واللوجستي للسكان.

اشرح كيف يمكن استخدام البيانات الديموغرافية لتحليل السكان.

وصف السمات الديموغرافية الرئيسية للسكان محليا وعالميا.

● الطالب قادر على تبرير اختيار نوع البيانات اللازمة للإجابة على الأسئلة العلمية حول تفاعل السكان داخل المجتمعات.

● الطالب قادر على تطبيق إجراءات رياضية على الكميات التي تصف المجتمعات المكونة من مجموعات من الكائنات الحية التي تتفاعل بطرق معقدة.

● الطالب قادر على التنبؤ بآثار التغيير في سكان المجتمع على المجتمع.

المعرفة الأساسية 4.A.6: التفاعلات بين النظم الحية وبيئتها ينتج عنها حركة المادة والطاقة.

أ. تتدفق الطاقة ، لكن المادة يُعاد تدويرها.

ب. تؤثر التغيرات في المناخات الإقليمية والعالمية وفي تكوين الغلاف الجوي على أنماط الإنتاجية الأولية.

ج. تتفاعل الكائنات الحية داخل شبكات الغذاء وسلاسل الغذاء.

د. تعتمد الشبكات الغذائية والسلاسل الغذائية على الإنتاجية الأولية.

ه. تسمح النماذج بالتنبؤ بتأثير التغيير في العوامل الحيوية واللاأحيائية.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● المنافسة على الموارد وعوامل أخرى تحد من النمو ويمكن وصفها بالنموذج اللوجستي.

● التنافس على الموارد ، الإقليمية ، الصحة ، الافتراس ، تراكم النفايات وعوامل أخرى تساهم في تنظيم السكان المعتمد على الكثافة.

F. تؤثر الأنشطة البشرية على النظم البيئية على المستويات المحلية والإقليمية والعالمية.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● مع زيادة أعداد البشر ، تم تضخيم تأثيرهم على موائل الأنواع الأخرى.

● بدوره ، أدى ذلك في كثير من الأحيان إلى تقليل حجم العشائر للأنواع المتأثرة وأدى إلى تدمير الموائل ، وفي بعض الحالات ، انقراض الأنواع.

ز. ترتبط العديد من تكيفات الكائنات الحية بالحصول على الطاقة والمواد واستخدامها في بيئة معينة.

وصف كيف تزود النظم البيئية الكائنات الحية بمتطلباتها الحيوية والمادية.

اشرح كيف يمكن للتغيرات في المناخ أن تؤثر على الإنتاجية الأولية في النظام البيئي.

قارن بين سلاسل الغذاء وشبكات الغذاء.

وصف التفاعلات الرئيسية بين الكائنات الحية في شبكة الغذاء.

اشرح كيف يمكن استخدام نمذجة الهيكل الغذائي لنظام بيئي لعمل تنبؤات حول تأثيرات التغييرات في العوامل الحيوية وغير الحيوية على هذا النظام البيئي. صف نقاط القوة والقيود في هذا النهج.

قدم أمثلة لتوضيح كيف أثرت الأنشطة البشرية على النظم البيئية على المستويات المحلية والإقليمية والعالمية. صف أسباب وتأثيرات هذه التأثيرات ، وناقش السبل الممكنة لتخفيف هذه التأثيرات.

قدم أمثلة على الأنواع التي دفعتها الأنشطة البشرية للانقراض.

● يستطيع الطالب تطبيق إجراءات رياضية على الكميات التي تصف التفاعلات بين الأنظمة الحية وبيئتها ، والتي تؤدي إلى حركة المادة والطاقة.

● قدرة الطالب على استخدام التمثيلات المرئية لتحليل المواقف أو حل المشكلات نوعياً لتوضيح كيف تؤدي التفاعلات بين الأنظمة الحية وبيئتها إلى حركة المادة والطاقة.

● الطالب قادر على التنبؤ بآثار تغيير المادة أو توافر الطاقة على المجتمعات.

الفهم الدائم 4.B: المنافسة والتعاون جوانب مهمة من النظم البيولوجية.

المعارف الأساسية 4.B.3: التفاعلات بين وداخل المجموعات السكانية في أنماط تأثير توزيع الأنواع ووفرتها.

أ. التفاعلات بين السكان تؤثر على التوزيعات ووفرة السكان.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● المنافسة والتطفل والافتراس والتبادلية والتعايش يمكن أن تؤثر على ديناميكيات السكان.

● يمكن أن تتميز العلاقات بين المجموعات المتفاعلة بالتأثيرات الإيجابية والسلبية ، ويمكن نمذجتها رياضياً (المفترس / الفريسة ، النماذج الوبائية ، الأنواع الغازية).

● توجد العديد من العلاقات التكافلية المعقدة في النظام البيئي ، وتلعب أنظمة التحكم في التغذية المرتدة دورًا في عمل هذه النظم البيئية.

ب. مجموعة الكائنات الحية لها خصائص مختلفة عن تلك الخاصة بالأفراد الذين يشكلون السكان. يساهم التعاون والمنافسة بين الأفراد في هذه الخصائص المختلفة.

ج. تؤثر الكوارث الخاصة بالأنواع والكوارث البيئية ، والأحداث الجيولوجية ، والتدفق / النضوب المفاجئ للموارد اللاأحيائية أو زيادة الأنشطة البشرية على توزيع الأنواع ووفرتها.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

اشرح كيف تؤثر التفاعلات بين المجموعات السكانية على نمط توزيع الأنواع ووفرتها.

اشرح كيف يمكن للمنافسة والتطفل والافتراس والتكافل والتعايش أن تؤثر جميعها على توزيع السكان ووفرة السكان. قدم أمثلة على كل تأثير.

اشرح سبب استحالة نمذجة مجمل التفاعلات بين السكان في نظام بيئي.

قدم أمثلة على الخصائص الناشئة التي يمتلكها السكان والتي لا يمتلكها الأفراد الذين يشكلون السكان. اشرح كيف يساهم التعاون والمنافسة بين الأفراد في ظهور هذه الخصائص.

قدم أمثلة لكيفية تأثير الكوارث الخاصة بالأنواع والبيئية ، والأحداث الجيولوجية ، والتدفق المفاجئ / الاستنزاف للموارد اللاأحيائية أو زيادة الأنشطة البشرية على توزيع الأنواع ووفرتها.

● الطالب قادر على استخدام تحليل البيانات لتحسين الملاحظات والقياسات المتعلقة بتأثير التفاعلات السكانية على أنماط توزيع الأنواع ووفرة.

المعارف الأساسية 4.B.4: يتغير توزيع النظم الإيكولوجية المحلية والعالمية بمرور الوقت.

أ. التأثير البشري يسرع التغيير على المستويين المحلي والعالمي.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● قطع الأشجار ، وقطع وحرق الزراعة ، والتحضر ، والزراعة الأحادية ، وتطوير البنية التحتية (السدود ، وخطوط النقل ، والطرق) ، وتغير المناخ العالمي ، كل ذلك يهدد النظم الإيكولوجية والحياة على الأرض.

● يمكن للأنواع المُدخلة استغلال مكانة جديدة خالية من الحيوانات المفترسة أو المنافسين ، وبالتالي استغلال موارد جديدة.

● إدخال أمراض جديدة يمكن أن يدمر الأنواع المحلية.

تشمل الأمثلة التوضيحية :

○ الجدري [مثال تاريخي للأمريكيين الأصليين]

ب. تؤثر الأحداث الجيولوجية والجوية على توزيع النظام البيئي.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

1. توضح الدراسات البيوجغرافية هذه التغييرات.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● تأثير النيزك على الديناصورات

اشرح كيف يمكن للتأثير البشري تسريع التغيير على المستويين المحلي والعالمي لهيكل النظام البيئي. قدم أمثلة على كل منها.

اشرح كيف يمكن للأنواع المدخلة أن تعطل بنية النظام البيئي. قدم أمثلة لدعم إجابتك.

اشرح كيف يمكن للأحداث الجيولوجية والجوية أن تؤثر على توزيع النظم البيئية. قدم أمثلة لدعم إجابتك ..

● الطالب قادر على شرح كيف يتغير توزيع النظم البيئية بمرور الوقت من خلال تحديد الأحداث واسعة النطاق التي أدت إلى هذه التغييرات في الماضي.

● الطالب قادر على التنبؤ بنتائج الأعمال البشرية على كل من النظم البيئية المحلية والعالمية.

الفهم الدائم 4.C: التنوع الذي يحدث بشكل طبيعي بين المكونات داخل الأنظمة البيولوجية وفيما بينها يؤثر على التفاعلات مع البيئة.

المعرفة الأساسية 4.C.3: يؤثر مستوى التباين في السكان على ديناميكيات السكان.

أ. تتأثر قدرة السكان على الاستجابة للتغيرات في البيئة بالتنوع الجيني. الأنواع والمجموعات ذات التنوع الجيني القليل معرضة لخطر الانقراض.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● آفة البطاطس تسبب مجاعة البطاطس

● صدأ الذرة يؤثر على المحاصيل الزراعية

● شياطين تسمانيا والسرطان المعدي

ب. يسمح التنوع الجيني للأفراد في المجتمع بالاستجابة بشكل مختلف لنفس التغييرات في الظروف البيئية.

لإثبات فهم الطالب لهذا المفهوم ، تأكد من أنه يمكنك شرح ما يلي:

● ليست كل الحيوانات في التدافع السكاني.

● لا يتأثر جميع الأفراد في مجموعة سكانية في حالة تفشي المرض بشكل متساوٍ ، وقد لا تظهر أعراض على البعض ، وقد يكون لدى البعض أعراض خفيفة ، أو قد يكون البعض مناعيًا ومقاومًا للمرض بشكل طبيعي.

ج. يمكن نمذجة التباين الأليلي داخل المجتمع بواسطة معادلة (معادلات) هاردي-واينبرغ.

اشرح كيف يرتبط التنوع الجيني الموجود في مجتمع ما بمرونة السكان وقدرته على الاستجابة للتغيرات في البيئة.

اشرح سبب تعرض المجموعات السكانية ذات التنوع الجيني المحدود لخطر الانقراض بشكل أكبر. قدم أمثلة لدعم إجابتك.

● الطالب قادر على استخدام الأدلة لتبرير الادعاء بأن مجموعة متنوعة من الاستجابات المظهرية لعامل بيئي واحد يمكن أن تنتج من أنماط وراثية مختلفة داخل السكان.

● الطالب قادر على استخدام النظريات والنماذج لعمل ادعاءات و / أو تنبؤات علمية حول تأثيرات التباين داخل السكان على البقاء واللياقة.

المعرفة الأساسية 4.C.4: قد يؤثر تنوع الأنواع داخل النظام البيئي على استقرار النظام البيئي.

أ. غالبًا ما تكون النظم البيئية الطبيعية والاصطناعية ذات الأجزاء المكونة الأقل والتنوع القليل بين الأجزاء أقل مقاومة للتغيرات في البيئة.

ب. تساهم الأنواع الأساسية والمنتجين والعوامل اللاأحيائية والأحيائية الأساسية في الحفاظ على تنوع النظام البيئي. إن تأثيرات الأنواع الرئيسية على النظام البيئي غير متناسبة مع وفرتها في النظام البيئي ، وعندما يتم إزالتها من النظام البيئي ، غالبًا ما ينهار النظام البيئي.

اشرح العلاقة بين التنوع الموجود في النظام البيئي ومرونته عند تعرضه للتغييرات في البيئة.

وصف كيف تساهم الأنواع الأساسية والمنتجين والعوامل اللاأحيائية والحيوية في الحفاظ على تنوع النظام البيئي.

قدم أمثلة عن كيف يمكن أن يؤدي تعطيل مجموعات الأنواع الرئيسية إلى تغييرات واسعة النطاق بشكل غير متناسب في بنية النظام البيئي.

● الطالب قادر على تقديم ادعاءات وتنبؤات علمية حول كيفية تأثير تنوع الأنواع داخل نظام بيئي على استقرار النظام البيئي.


تأثير الاحتباس الحراري على المناخ والكائنات الحية

فيما يلي بعض التأثيرات الرئيسية للاحتباس الحراري على المناخ والكائنات الحية:

(أ) تغير المناخ (ب) تغير المناخ والمجتمعات النباتية (ج) تأثير على مستويات سطح البحر (د) الحد من التنوع البيولوجي (هـ) تأثير على الزراعة (و) تأثير على النظم الإيكولوجية في القطب الشمالي (ز) التأثير العام.

(أ) تغير المناخ:

يُعتقد أن زيادة مستويات غازات الدفيئة التي تسبب الاحتباس الحراري قد أثرت بالفعل على المناخ العالمي وستزداد هذه التأثيرات في المستقبل. وفقًا للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (1996) ، فقد ارتفعت درجة حرارة المناخ العالمي من 0.3 إلى 0.6 درجة مئوية خلال القرن الماضي. تتنبأ النماذج الحاسوبية المعقدة للمناخ العالمي بأن درجات الحرارة سترتفع أكثر بمقدار 1 درجة مئوية إلى 3.5 درجة مئوية خلال القرن القادم نتيجة لتركيزات ثاني أكسيد الكربون وغازات الاحتباس الحراري الأخرى.

ستكون الزيادة في درجة الحرارة أكبر في خطوط العرض العليا وفوق القارات الكبيرة (Myneni et al ، 1997). ومع ذلك ، يتوقع بعض العلماء أيضًا زيادة في الظواهر الجوية المتطرفة مثل الفيضانات والجفاف الإقليمي والأعاصير المرتبطة بهذا الاحترار (Karl et al.1997). يبدو من المحتمل أن العديد من الأنواع لن تكون قادرة على التكيف بسرعة مع الاحتباس الحراري وما يرتبط به من تغير المناخ.

نتيجة لذلك ، قد تعاني المجتمعات البيولوجية بشدة. أكثر من 10 ٪ من الأنواع النباتية في العديد من الأجزاء المعتدلة الجدار لا تكون قادرة على البقاء على قيد الحياة في الظروف المناخية الجديدة ، يجب أن تهاجر شمالا أو تموت. وقد لوحظ هذا التغيير بالفعل مع نباتات جبال الألب التي تنمو أعلى الجبال والطيور المهاجرة تقضي أوقاتًا أطول في مناطق تكاثرها الصيفي.

ومع ذلك ، من المتوقع أن تكون تأثيرات تغير المناخ العالمي على هطول الأمطار ودرجة الحرارة أقل حدة في المناطق المدارية منها في المناطق المعتدلة. ولكن حتى التغييرات الصغيرة في كمية وتوقيت هطول الأمطار ستؤثر على تكوين الأنواع ودورات تكاثر النباتات. من المتوقع أن تؤثر التغيرات في درجة الحرارة والمناخ العالمي على الدورات البيوجيوكيميائية ، التي سبق أن تعرضت للاضطرابات البشرية المنشأ.

(ب) تغير المناخ والمجتمعات النباتية:

التغيرات المناخية الناتجة عن الاحتباس الحراري ستؤثر بشكل طبيعي على المجتمعات الحيوية على هذه الأرض. قد تستخدم بعض الأنواع النباتية زيادة ثاني أكسيد الكربون2 التركيزات ودرجة الحرارة المرتفعة لزيادة معدلات نموها ، ولكن الأنواع الأقل قابلية للتكيف ستنخفض في الوفرة. مثل هذه التقلبات غير المتوقعة في المجتمعات النباتية وأنواع الحشرات العاشبة المرتبطة بها يمكن أن تؤدي إلى انقراض العديد من الأنواع النادرة وزيادة كبيرة في عدد السكان في بعض الأنواع الأخرى.

نتيجة لذلك ، قد يؤدي تغير المناخ العالمي إلى إعادة هيكلة المجتمعات البيولوجية وتغيير نطاقات التوزيع للعديد من الأنواع الحيوانية والنباتية. قد تكون بعض الأنواع معرضة لخطر الانقراض في البرية ، وبالتالي يجب اعتماد استراتيجيات جديدة للحفظ بما في ذلك التكاثر في الأسر.

(ج) التأثير على مستويات سطح البحر:

سيؤدي ارتفاع درجات الحرارة إلى ذوبان الأنهار الجليدية وتقلص القمم الجليدية القطبية. نتيجة لذلك ، قد ترتفع مستويات سطح البحر بمقدار 0.2 إلى 1.5 متر وتغرق المناطق الساحلية المنخفضة ومجتمعاتها الحيوية. هناك دليل على أن هذه العملية قد بدأت بالفعل. لقد ارتفعت مستويات سطح البحر بالفعل بمقدار 10 إلى 25 سم خلال المائة عام الماضية ، ربما بسبب ارتفاع درجات الحرارة العالمية (الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ ، 1996). إذا استمر هذا الاتجاه ، فقد يتم غمر العديد من المناطق المنخفضة في المستقبل القريب.

من الممكن أن يؤدي ارتفاع مستوى سطح البحر إلى تغيير أو تدمير 20٪ -80٪ ​​من الأراضي الرطبة الساحلية. في المناطق الاستوائية ، ستتأثر غابات المانغروف سلبًا لأن مياه البحر ستكون عميقة جدًا في مناطق المنغروف الحالية بحيث لا تسمح للشتلات بالنمو. يضر ارتفاع مستوى سطح البحر بأنواع الشعاب المرجانية التي تنمو بعمق دقيق مع درجة الحرارة المثلى وحركة المياه.

من المحتمل أن الشعاب المرجانية بطيئة النمو لن تكون قادرة على مواكبة الارتفاع في مستوى سطح البحر وستكون مغمورة بالمياه تدريجيًا وتموت ولن تتمكن سوى أنواع الشعاب المرجانية سريعة النمو من البقاء على قيد الحياة. قد يتفاقم هذا التهديد للشعاب المرجانية بسبب زيادة درجات حرارة مياه البحر. تسببت درجات حرارة المياه المرتفعة بشكل غير طبيعي في المحيط الهادئ خلال عامي 1982 و 1983 في موت الطحالب التكافلية التي تعيش داخل المرجان. في وقت لاحق ، عانى الشعاب المرجانية & # 8220 bleached & # 8221 من موت هائل بنسبة 70٪ -95٪ من الغطاء المرجاني من منطقة القوالب إلى أعماق 18 مترًا (Brown and Ogden، 1993).

(د) الحد من التنوع البيولوجي:

كما ذكر أعلاه ، فإن ارتفاع درجات الحرارة ، من المحتمل أن يتسبب غمر بعض المجتمعات البيولوجية الساحلية والتغيرات في نمط توزيع العديد من الأنواع على مدى فترة طويلة من الزمن في انخفاض التنوع البيولوجي في النظم الإيكولوجية المائية والبرية.

(هـ) التأثير على الزراعة:

قد يكون لتغير المناخ العالمي تأثيرات مهمة على الزراعة (Rosenweig and Parry ، 1994). ومع ذلك ، ستختلف تأثيرات هذا التغيير بالنسبة لـ C.3 (مثل القمح والأرز والفول) و C.2 (مثل الذرة والدخن وقصب السكر) نباتات. مع ارتفاع درجات الحرارة مع ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون2، قد لا تزرع بعض نباتات المحاصيل في مناطق معينة. وفقًا لـ Ricklefs and Miller (2000) ، في ظل النماذج الأكثر شيوعًا لتغير المناخ العالمي ، سيكون لارتفاع درجات الحرارة العالمية آثار سلبية على كل من C2 و ج4 النباتات ما لم تكن المستويات الأعلى من ثاني أكسيد الكربون2 في الغلاف الجوي يزيد من نمو النبات.

(و) التأثير على النظم البيئية في القطب الشمالي:

سيكون لتغير المناخ العالمي آثار عميقة على النظم الإيكولوجية في القطب الشمالي. دراسات حول استجابة القطب الشمالي التندرا لارتفاع ثاني أكسيد الكربون2 أشار إلى أن التندرا أكثر حساسية لتغير المناخ العالمي من معظم النظم البيئية الأخرى على الأرض. وفقًا لـ Shaver et. آل (1992) ، قد تؤدي درجات الحرارة الأكثر دفئًا إلى زيادة الإنتاج الأولي ، وبالتالي زيادة مدخلات الكربون وتنفس التربة ، وبالتالي زيادة إنتاج الكربون. إن مدى زيادة الإنتاج مقيد بتوافر النيتروجين.

(ز) التأثير الكلي:

التأثير الكلي للاحترار العالمي على المناخ العالمي له أبعاد عديدة ، تمت مناقشة بعضها أعلاه. تحافظ الدفيئة الطبيعية على درجات حرارة الأرض ضمن حدود الوظائف الفسيولوجية. لكن الدراسات تشير إلى أنه حتى الزيادة المعتدلة في متوسط ​​درجة الحرارة العالمية يمكن أن تؤدي إلى تغييرات كبيرة في المجتمعات الحيوية بما في ذلك انخفاض التنوع البيولوجي في كل من النظم الإيكولوجية البرية والمائية.


استوائية النظم البيئية المعتدلة في أمريكا الشمالية: توسع النطاق الشمالي للكائنات المدارية استجابة لارتفاع درجات الحرارة في الشتاء

مايكل ج.أوسلاند ، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، لافاييت ، لوس أنجلوس ، الولايات المتحدة الأمريكية.

لجنة فلوريدا للأسماك والحياة البرية ، معهد أبحاث الأسماك والحياة البرية ، سانت بطرسبرغ ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، غينزفيل ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

جامعة أريزونا ، توكسون ، أريزونا ، الولايات المتحدة الأمريكية

هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، ديفي ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، غينزفيل ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، غينزفيل ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

جامعة ولاية لويزيانا ، باتون روج ، لوس أنجلوس ، الولايات المتحدة الأمريكية

هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، رالي ، نورث كارولاينا ، الولايات المتحدة الأمريكية

Herndon Solutions Group، LLC، NASA Environmental and Medical Contract، Mail Code: NEM-022، Kennedy Space Center، FL، USA

جامعة كولومبيا البريطانية ، فانكوفر ، كولومبيا البريطانية ، كندا

جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

بونفيش وتاربون ترست ، ماراثون ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

جامعة ولاية لويزيانا ، باتون روج ، لوس أنجلوس ، الولايات المتحدة الأمريكية

الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي ، لا جولا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، لافاييت ، لوس أنجلوس ، الولايات المتحدة الأمريكية

مايكل ج.أوسلاند ، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، لافاييت ، لوس أنجلوس ، الولايات المتحدة الأمريكية.

لجنة فلوريدا للأسماك والحياة البرية ، معهد أبحاث الأسماك والحياة البرية ، سانت بطرسبرغ ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، غينزفيل ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

جامعة أريزونا ، توكسون ، أريزونا ، الولايات المتحدة الأمريكية

هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، ديفي ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، غينزفيل ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، غينزفيل ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

جامعة ولاية لويزيانا ، باتون روج ، لوس أنجلوس ، الولايات المتحدة الأمريكية

هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، رالي ، نورث كارولاينا ، الولايات المتحدة الأمريكية

Herndon Solutions Group، LLC، NASA Environmental and Medical Contract، Mail Code: NEM-022، Kennedy Space Center، FL، USA

جامعة كولومبيا البريطانية ، فانكوفر ، كولومبيا البريطانية ، كندا

جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

بونفيش وتاربون ترست ، ماراثون ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية

جامعة ولاية لويزيانا ، باتون روج ، لوس أنجلوس ، الولايات المتحدة الأمريكية

الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي ، لا جولا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

تمت المساهمة في هذا المقال من قبل موظفي حكومة الولايات المتحدة وعملهم في المجال العام في الولايات المتحدة الأمريكية.

انظر Commnetary في هذا المقال بقلم والترز وماكليناتشان ، 27 ، 3006-3008.

الملخص

الاستواء هو مصطلح يستخدم لوصف تحول النظم البيئية المعتدلة عن طريق الكائنات الاستوائية التي تتحرك في اتجاه القطب استجابةً لارتفاع درجات الحرارة. في أمريكا الشمالية ، من المتوقع أن يسمح الانخفاض في تواتر وشدة أحداث البرد الشتوي القاسي بتوسيع نطاق القطب الشمالي للعديد من الكائنات الاستوائية الحساسة للبرودة ، وأحيانًا على حساب الكائنات الحية المعتدلة. على الرغم من أن علماء البيئة قد لاحظوا منذ فترة طويلة الدور الإيكولوجي الحاسم لظواهر درجات الحرارة الباردة الشتوية في المناطق الانتقالية الاستوائية المعتدلة ، فقد تم التقليل من الآثار البيئية لظواهر البرد الشديد ، وغالبًا ما تم استبعاد تأثير ارتفاع درجات الحرارة في فصل الشتاء من تقييمات قابلية التأثر بتغير المناخ . هنا ، ندرس تأثير أحداث البرودة الشديدة على حدود النطاق باتجاه الشمال لمجموعة متنوعة من الكائنات الاستوائية ، بما في ذلك النباتات الأرضية ، ونباتات الأراضي الرطبة الساحلية ، والأسماك الساحلية ، والسلاحف البحرية ، والزواحف الأرضية ، والبرمائيات ، وخراف البحر ، والحشرات. بالنسبة لهذه الكائنات ، يمكن أن تؤدي أحداث البرودة الشديدة إلى أضرار فسيولوجية كبيرة أو وفيات جماعية على مستوى المناظر الطبيعية. على العكس من ذلك ، يمكن أن يؤدي عدم وجود أحداث البرد القارس إلى تعزيز النمو السكاني ، وتوسيع النطاق ، وتحولات النظام البيئي. نناقش آثار ارتفاع درجة حرارة الشتاء على الأنواع والأنظمة البيئية في المناطق الانتقالية الاستوائية المعتدلة. في القرن الحادي والعشرين ، من المتوقع أن يؤدي الانخفاض الناجم عن تغير المناخ في تواتر وشدة أحداث البرد القارس إلى تسهيل توسع النطاق القطبي للعديد من الأنواع الاستوائية. يسلط استعراضنا الضوء على فجوات المعرفة الحرجة لتعزيز فهم الآثار البيئية لاستوائية النظم البيئية المعتدلة في أمريكا الشمالية.


نظام اضطراب كائنات التربة

يمكن أن يكون للتغييرات في الأنشطة الهندسية للنباتات تأثير كبير على نظام اضطراب كائنات التربة ، أي عن طريق تغيير نظام الحريق ، عن طريق إحداث غزوات بيولوجية ، أو عن طريق تغيير السمات الهيكلية لموائل التربة. هنا نحصر المناقشة في تغيير السمات الهيكلية. تنتج الهندسة النباتية لموائل التربة في المقام الأول من السمات الفردية والمجتمعية النباتية مثل هندسة الجذر والغطاء النباتي (الجدول 1). يجب أن تقتصر التعديلات على نظام اضطراب الكائنات الحية في التربة من خلال التغييرات في هندسة النباتات على الحالات التي تنقرض فيها أشكال الحياة النباتية (الأشجار والشجيرات والأعشاب) التي تختلف عن الغطاء النباتي الأصلي أو تتغير بشكل كبير في السيادة. على سبيل المثال ، عندما تغزو الشجيرات الأراضي العشبية شبه القاحلة ، فإنها تقوم بتعديل العمليات اللاأحيائية مثل إعادة توزيع مواد التربة عن طريق التعرية وتحويل مياه الجذور الغنية بالمغذيات (Schlesinger and Pilmanis 1998). وبالتالي ، فإن معظم التنوع البيولوجي للتربة (فيرجينيا وآخرون 1992) ووظائف النظام الإيكولوجي أصبحت محلية تحت الشجيرات ، في حين أن المساحات بين الشجيرات تصبح على نحو متزايد خالية من النشاط الحيوي. يؤدي غزو الشجيرات إلى تدرجات محلية شديدة الانحدار في نظام اضطراب موائل التربة ويغير التوزيع المكاني لموارد التربة من نمط متجانس نسبيًا في الأراضي العشبية إلى توزيع غير مكتمل في أراضي الشجيرات. مع زيادة مساحة صحارى الشجيرات والتربة القاحلة ، قد يتسبب تدفق الغبار المتزايد وزيادة بياض السطح في حدوث ردود فعل كبيرة على المناخ العالمي (Schlesinger and Pilmanis 1998).

من الواضح أن التغييرات في بنية المجتمع النباتي تؤدي في نفس الوقت إلى تغيير كل من الهندسة وتوفير الموارد الغذائية للكائنات الحية في التربة. وذلك لأن الأنواع النباتية تختلف عمومًا في مجموعة متنوعة من السمات (على سبيل المثال ، الفينولوجيا ومعدلات النمو وكفاءة استخدام المغذيات والمياه) التي تغير الخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة بشكل مختلف ، وتراكم المواد العضوية في التربة ، وتوافر المغذيات. يتضح هذا من خلال التحقيقات في تأثيرات النبات على تدفقات الغازات النزرة. إبشتاين وآخرون. (1998) تقدير تدفقات الغازات النزرة (NO ، N2O و CH4) من تربة مجتمعات السهوب قصيرة العشب التي يهيمن عليها C3 النباتات ، ج4 نباتات ، أو خليط من النوعين. ج3 و ج4 تختلف النباتات في توقيت النمو ، وكفاءة استخدام الماء والـ N ، وتركيزات N في الأنسجة. إنتاج NO ، N2O و CH4 يمكن أن تؤثر على كل هذه المتغيرات ، لأن العمليات الميكروبية التي تساهم في تبادل الغازات النزرة مدفوعة بالتفاعلات المعقدة بين رطوبة التربة ودرجة الحرارة ، وتهوية التربة ، وتوافر الركائز التفاعلية. ومع ذلك ، هناك اختلافات في تأثيرات C3 و ج4 النباتات على تدفقات الغاز في موقع الطين لم تكن واضحة ، في حين تم العثور على عدة اختلافات في الطين الطمي الرملي. إبشتاين وآخرون. (1998) خلص إلى أنه في ظل ظروف بيئية معينة ، لا سيما عندما لا تكون عوامل مثل الرطوبة ودرجة الحرارة محدودة ، يمكن أن ينظم تكوين تجميع المصنع العمليات تحت الأرض التي تعدل تبادل الغازات النزرة. هذا يدل على أن الآليات المعنية تعتمد بشدة على الظروف المحلية والإقليمية اللاأحيائية.


التغيير في ظروف النظام البيئي يؤدي إلى تغيير في الكائنات الحية - علم الأحياء

ان النظام البيئي هو مجتمع من الكائنات الحية وبيئتها اللاأحيائية (غير الحية). يمكن أن تكون النظم البيئية صغيرة ، مثل برك المد والجزر الموجودة بالقرب من الشواطئ الصخرية للعديد من المحيطات ، أو كبيرة ، مثل تلك الموجودة في الغابات الاستوائية المطيرة في الأمازون في البرازيل (الشكل 1 أدناه).

الشكل 1. أ () النظام البيئي لأحواض المد والجزر في جزيرة ماتينيكوس ، مين ، هو نظام بيئي صغير ، بينما (ب) غابات الأمازون المطيرة في البرازيل هي نظام بيئي كبير. (الائتمان أ: تعديل العمل بواسطة Jim Kuhn Credit b: تعديل العمل بواسطة Ivan Mlinaric)

هناك ثلاث فئات واسعة من النظم البيئية على أساس بيئتها العامة: المياه العذبة والبحرية والبرية. ضمن هذه الفئات الثلاث توجد أنواع من النظم البيئية الفردية تعتمد على الموائل البيئية والكائنات الحية الموجودة.

إيكولوجيا النظم البيئية

هناك متغيرات مهمة تحدد الكائنات الحية التي يمكن أن توجد في بيئة معينة. غالبًا ما تتضمن الحياة في النظام البيئي التنافس على الموارد المحدودة ، والتي تحدث داخل نوع واحد وبين الأنواع المختلفة. تتنافس الكائنات الحية على أشياء مثل الطعام والماء وضوء الشمس والفضاء والمغذيات المعدنية. ترتبط العوامل الحرجة الأخرى التي تؤثر على المجتمعات البيولوجية بالبيئة المادية ، مثل المناخ والارتفاع والجيولوجيا.

النظم البيئية للمياه العذبة هي الأقل شيوعًا ، حيث تحدث على 1.8 بالمائة فقط من سطح الأرض & # 8217. تتكون هذه الأنظمة من البحيرات والأنهار والجداول والينابيع وهي متنوعة تمامًا وتدعم مجموعة متنوعة من الحيوانات والنباتات والفطريات والطلائعيات وبدائيات النوى.

النظم البيئية البحرية هي الأكثر شيوعًا ، وتضم 75 بالمائة من سطح الأرض و 8217 وتتكون من ثلاثة أنواع أساسية: المحيط الضحل ، ومياه المحيطات العميقة ، وقاع المحيط العميق. تشمل النظم البيئية للمحيطات الضحلة أنظمة بيئية شديدة التنوع البيولوجي للشعاب المرجانية. كائنات ضوئية صغيرة معلقة في مياه المحيط ، تُعرف مجتمعة باسم العوالق النباتية تؤدي 40٪ من عمليات التمثيل الضوئي على الأرض. تحتوي النظم الإيكولوجية لقاع المحيطات العميقة على مجموعة متنوعة من الكائنات البحرية.هذه النظم البيئية عميقة لدرجة أن الضوء لا يستطيع الوصول إليها.

النظم البيئية الأرضية، المعروفة أيضًا بتنوعها ، يتم تجميعها في فئات كبيرة تسمى المناطق الأحيائية. أ منطقة حيوية هو مجتمع واسع النطاق من الكائنات الحية ، يتم تحديده بشكل أساسي على الأرض من خلال أنواع النباتات السائدة الموجودة في المناطق الجغرافية من الكوكب ذات الظروف المناخية المماثلة. تشمل أمثلة المناطق الأحيائية الغابات الاستوائية المطيرة والسافانا والصحاري والأراضي العشبية والغابات المعتدلة والتندرا. تجميع هذه النظم البيئية في عدد قليل من فئات المناطق الأحيائية يحجب التنوع الكبير للأنظمة البيئية الفردية داخلها. على سبيل المثال ، صبار ساجوارو (Carnegiea gigantean) وغيرها من الحياة النباتية في صحراء سونوران ، في الولايات المتحدة ، متنوعة نسبيًا مقارنة بصحراء بوا فيستا الصخرية المقفرة ، وهي جزيرة قبالة ساحل غرب إفريقيا (الشكل 2 أدناه).

الشكل 2. النظم الإيكولوجية الصحراوية ، مثلها مثل جميع النظم الإيكولوجية ، يمكن أن تختلف اختلافا كبيرا. تتمتع الصحراء في (أ) حديقة ساجوارو الوطنية ، أريزونا ، بالحياة النباتية الوفيرة ، في حين أن الصحراء الصخرية (ب) جزيرة بوا فيستا ، الرأس الأخضر ، أفريقيا ، خالية من الحياة النباتية. (الائتمان أ: تعديل العمل بواسطة جاي جالفين الائتمان ب: تعديل العمل بواسطة Ingo Wölbern)

النظم البيئية والاضطراب

النظم البيئية معقدة مع العديد من الأجزاء المتفاعلة. يتعرضون بشكل روتيني لاضطرابات مختلفة: التغيرات في البيئة التي تؤثر على تكوينها ، مثل التغيرات السنوية في هطول الأمطار ودرجة الحرارة. تحدث العديد من الاضطرابات نتيجة عمليات طبيعية. على سبيل المثال ، عندما يتسبب البرق في نشوب حريق في الغابة ويدمر جزءًا من نظام بيئي للغابات ، يتم ملء الأرض في النهاية بالأعشاب ، تليها الشجيرات والشجيرات ، ثم الأشجار الناضجة لاحقًا. وهكذا ، تمت استعادة الغابة إلى حالتها السابقة. هذه العملية عالمية لدرجة أن علماء البيئة أطلقوا عليها اسمًا -الخلافة. أصبح تأثير الاضطرابات البيئية التي تسببها الأنشطة البشرية الآن بنفس أهمية التغييرات التي تحدثها العمليات الطبيعية. الممارسات الزراعية البشرية ، وتلوث الهواء ، والأمطار الحمضية ، وإزالة الغابات العالمية ، والصيد الجائر ، وانسكاب النفط ، والإغراق غير القانوني على الأرض وفي المحيط ، كلها عوامل تؤثر على النظم البيئية.

التوازن هو حالة ديناميكية لنظام بيئي يظل فيه التنوع البيولوجي ثابتًا إلى حد ما ، على الرغم من التغيرات في أعداد الأنواع وحدوثها. في علم البيئة ، يتم استخدام معلمتين لقياس التغيرات في النظم البيئية: المقاومة والمرونة. تسمى قدرة النظام البيئي على البقاء في حالة توازن على الرغم من الاضطرابات مقاومة. تسمى السرعة التي يستعيد بها النظام البيئي التوازن بعد تعرضه للاضطراب المرونة. مقاومة النظام البيئي ومرونته مهمان بشكل خاص عند النظر في التأثير البشري. قد تتغير طبيعة النظام البيئي إلى درجة أنه قد يفقد مرونته تمامًا. يمكن أن تؤدي هذه العملية إلى تدمير كامل أو تغيير لا رجعة فيه للنظام البيئي.

سلاسل الغذاء وشبكات الغذاء

أ سلسلة غذائية هي سلسلة خطية من الكائنات الحية تمر عبرها العناصر الغذائية والطاقة عندما يأكل كائن حي آخر. المستويات في السلسلة الغذائية هي المنتجون والمستهلكون الأساسيون والمستهلكون ذوو المستوى الأعلى ، وأخيرًا المتحللون. تستخدم هذه المستويات لوصف هيكل النظام البيئي ودينامياته. هناك مسار واحد عبر السلسلة الغذائية. يحتل كل كائن حي في سلسلة غذائية مستوىًا غذائيًا محددًا (مستوى الطاقة) ، موقعه في السلسلة الغذائية أو الشبكة الغذائية.

في العديد من النظم البيئية ، تتكون قاعدة أو أساس السلسلة الغذائية من كائنات حية ضوئية (نباتات أو عوالق نباتية) ، والتي تسمى المنتجين. الكائنات الحية التي تستهلك المنتجين هي الحيوانات العاشبة المستهلكين الأساسيين. المستهلكون الثانويون عادة ما تكون آكلات اللحوم التي تأكل المستهلكين الأساسيين. المستهلكين من الدرجة الثالثة هي حيوانات آكلة للحوم تأكل آكلات اللحوم الأخرى. يتغذى المستهلكون ذوو المستوى الأعلى على المستويات الغذائية المنخفضة التالية ، وما إلى ذلك ، حتى الكائنات الحية في الجزء العلوي من السلسلة الغذائية. في السلسلة الغذائية لبحيرة أونتاريو ، كما هو موضح في الشكل 3 أدناه ، يعتبر سلمون شينوك هو المستهلك الرئيسي في قمة هذه السلسلة الغذائية.

الشكل 3. هذه هي المستويات الغذائية لسلسلة غذائية في بحيرة أونتاريو على الحدود بين الولايات المتحدة وكندا. تتدفق الطاقة والمغذيات من الطحالب الخضراء التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي في القاعدة إلى قمة السلسلة الغذائية: سمك السلمون من طراز شينوك. (الائتمان: تعديل العمل من قبل الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي / NOAA)

أحد العوامل الرئيسية التي تحد من عدد الخطوات في السلسلة الغذائية هو الطاقة. تُفقد الطاقة في كل مستوى غذائي وبين المستويات الغذائية كحرارة وفي الانتقال إلى المُحلِّلات (الشكل 4 أدناه). وبالتالي ، بعد عدد محدود من عمليات نقل الطاقة الغذائية ، قد لا تكون كمية الطاقة المتبقية في السلسلة الغذائية كبيرة بما يكفي لدعم مجموعات قابلة للحياة عند مستويات غذائية أعلى.

الشكل 4. الطاقة النسبية في المستويات الغذائية في سيلفر سبرينغز ، فلوريدا ، النظام الإيكولوجي مبين. كل مستوى غذائي لديه طاقة أقل متاحة ، وعادة ، ولكن ليس دائمًا ، يدعم كتلة أصغر من الكائنات الحية في المستوى التالي.

هناك مشكلة واحدة عند استخدام سلاسل الغذاء لوصف معظم النظم البيئية. حتى عندما يتم تجميع جميع الكائنات الحية في مستويات غذائية مناسبة ، يمكن لبعض هذه الكائنات أن تتغذى على أكثر من مستوى غذائي واحد. بالإضافة إلى ذلك ، تتغذى الأنواع على أكثر من نوع واحد ويأكلها. بمعنى آخر ، النموذج الخطي للنظم البيئية ، السلسلة الغذائية ، هو تمثيل افتراضي ومبسط للغاية لهيكل النظام البيئي. النموذج الشامل - الذي يتضمن جميع التفاعلات بين الأنواع المختلفة وعلاقاتها المعقدة والمترابطة مع بعضها البعض ومع البيئة - هو نموذج أكثر دقة ووصفًا للأنظمة البيئية. أ الشبكة الغذائية هو مفهوم يفسر التفاعلات الغذائية المتعددة (التغذية) بين كل نوع (الشكل 5 أدناه).

الشكل 5. تظهر الشبكة الغذائية هذه التفاعلات بين الكائنات الحية عبر المستويات الغذائية. تشير الأسهم من كائن حي يتم استهلاكه إلى الكائن الحي الذي يستهلكه. يصبح جميع المنتجين والمستهلكين في نهاية المطاف غذاء للمحللات (الفطريات والعفن وديدان الأرض والبكتيريا في التربة). (الائتمان & # 8220fox & # 8221: تعديل العمل بواسطة Kevin Bacher ، NPS credit & # 8220owl & # 8221: تعديل العمل بواسطة John and Karen Hollingsworth ، ائتمان USFWS & # 8220snake & # 8221: تعديل العمل بواسطة رصيد Steve Jurvetson & # 8220robin & # 8221: تعديل العمل بواسطة Alan Vernon Credit & # 8220frog & # 8221: تعديل العمل بواسطة Alessandro Catenazzi Credit & # 8220spider & # 8221: تعديل العمل بواسطة & # 8220Sanba38 & # 8243 / Wikimedia Commons Credit & # 8220centipede & # 8221: modification of work by & # 8220Bauerph & # 8221 / Wikimedia Commons Credit & # 8220squirrel & # 8221: تعديل العمل بواسطة Dawn Huczek credit & # 8220mouse & # 8221: تعديل العمل بواسطة NIGMS ، NIH credit & # 8220sparrow & # 8221: تعديل العمل بواسطة David Friel الائتمان & # 8220beetle & # 8221: تعديل العمل بواسطة سكوت باور ، ائتمان خدمة البحوث الزراعية بوزارة الزراعة الأمريكية & # 8220 mushrooms & # 8221: تعديل العمل بواسطة كريس وي الائتمان & # 8220mold & # 8221: تعديل العمل من قبل الدكتور لوسيل جورج ، ائتمان CDC & # 8220earthworm & # 8221: تعديل عمل بواسطة Rob Hille credit & # 8220bacteria & # 8221: تعديل العمل بواسطة Don Stalons ، CDC)

غالبًا ما يتم عرض نوعين عامين من شبكات الغذاء يتفاعلان داخل نظام بيئي واحد. تحتوي شبكة الغذاء الرعوية على نباتات أو كائنات ضوئية أخرى في قاعدتها ، تليها الحيوانات العاشبة ومختلف الحيوانات آكلة اللحوم. تتكون شبكة الغذاء الفتات من قاعدة من الكائنات الحية التي تتغذى على المواد العضوية المتحللة (الكائنات الميتة) ، بما في ذلك المحللات (الذي يحطم الكائنات الميتة والمتحللة) و ديتريتيفورس (التي تستهلك المخلفات العضوية). عادة ما تكون هذه الكائنات من البكتيريا والفطريات والحيوانات اللافقارية التي تعيد تدوير المواد العضوية مرة أخرى إلى الجزء الحيوي من النظام البيئي حيث تستهلكها الكائنات الحية الأخرى.

كيف تكتسب الكائنات الحية الطاقة في شبكة الغذاء

تتطلب جميع الكائنات الحية الطاقة بشكل أو بآخر. على المستوى الخلوي ، تُستخدم الطاقة في معظم المسارات الأيضية (عادة في شكل ATP) ، وخاصة تلك المسؤولة عن بناء جزيئات كبيرة من مركبات أصغر. لن تكون الكائنات الحية قادرة على تجميع الجزيئات العضوية المعقدة (البروتينات والدهون والأحماض النووية والكربوهيدرات) بدون مدخلات طاقة ثابتة.

توضح الرسوم البيانية لشبكة الغذاء كيف تتدفق الطاقة بشكل مباشر عبر النظم البيئية. يمكن أن تشير أيضًا إلى مدى كفاءة الكائنات الحية في اكتساب الطاقة واستخدامها ومقدار ما تبقى لاستخدامها من قبل الكائنات الحية الأخرى في شبكة الغذاء. يتم الحصول على الطاقة من خلال الكائنات الحية بطريقتين: ذاتية التغذية تسخر الضوء أو الطاقة الكيميائية وتكتسب الكائنات غيرية التغذية الطاقة من خلال استهلاك وهضم الكائنات الحية الأخرى أو الكائنات الحية السابقة.

كائنات التمثيل الضوئي والتركيب الكيميائي هي كائنات ذاتية التغذية ، وهي كائنات حية قادرة على تصنيع طعامها (وبشكل أكثر تحديدًا ، قادرة على استخدام الكربون غير العضوي كمصدر للكربون). ذاتية التغذية الضوئية (فوتوتروفس) استخدام ضوء الشمس كمصدر للطاقة ، والتغذية الذاتية للتخليق الكيميائي (كيميائية) استخدام الجزيئات غير العضوية كمصدر للطاقة. تعد Autotrophs ضرورية للنظم البيئية لأنها تحتل المستوى الغذائي الذي يحتوي على المنتجين. بدون هذه الكائنات ، لن تكون الطاقة متاحة للكائنات الحية الأخرى ، ولن تكون الحياة ممكنة.

تعد الكائنات الحية الضوئية ، مثل النباتات والطحالب والبكتيريا الضوئية ، مصدر الطاقة لغالبية النظم البيئية في العالم. تعمل الصور ذاتية التغذية على تسخير الطاقة الشمسية للشمس عن طريق تحويلها إلى طاقة كيميائية. يُطلق على المعدل الذي يدمج به منتجو التمثيل الضوئي الطاقة من الشمس الإنتاجية الأولية الإجمالية. ومع ذلك ، لا تتوفر كل الطاقة التي يدمجها المنتجون للكائنات الأخرى في شبكة الغذاء لأن المنتجين يجب أن ينمووا ويتكاثروا أيضًا ، مما يستهلك الطاقة. صافي الإنتاجية الأولية هي الطاقة التي تبقى في المنتجين بعد حساب هذه الكائنات & # 8217 التمثيل الغذائي وفقدان الحرارة. ثم يصبح صافي الإنتاجية متاحًا للمستهلكين الأساسيين على المستوى الغذائي التالي.

Chemoautotrophs هي في الأساس بكتيريا وعتائق توجد في النظم البيئية النادرة حيث لا يتوفر ضوء الشمس ، مثل تلك المرتبطة بالكهوف المظلمة أو الفتحات الحرارية المائية في قاع المحيط (الشكل 6 أدناه). تستخدم العديد من المغذيات الكيميائية في الفتحات الحرارية المائية كبريتيد الهيدروجين (H2S) ، والذي ينطلق من الفتحات كمصدر للطاقة الكيميائية. وهذا يسمح لهم بتجميع الجزيئات العضوية المعقدة ، مثل الجلوكوز ، للحصول على طاقتهم الخاصة ، وبالتالي توفير الطاقة لبقية النظام البيئي.

الشكل 6. يمكن رؤية الجمبري السباح ، وعدد قليل من الكركند القرفصاء ، ومئات من بلح البحر في فتحة حرارية مائية في قاع المحيط. نظرًا لعدم اختراق أي ضوء للشمس إلى هذا العمق ، فإن النظام البيئي مدعوم من بكتيريا التغذية الكيميائية والمواد العضوية التي تغرق من سطح المحيط. التقطت هذه الصورة في عام 2006 في بركان NW Eifuku المغمور قبالة سواحل اليابان من قبل الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA). تقع قمة هذا البركان شديد النشاط على عمق 1535 مترًا تحت السطح.

عواقب شبكات الغذاء: التكبير البيولوجي

يعد التضخم الأحيائي أحد أهم نتائج ديناميكيات النظام الإيكولوجي من حيث التأثير البشري. التضخم الأحيائي هو زيادة تركيز المواد السامة الثابتة في الكائنات الحية على كل مستوى غذائي متتالي. هذه مواد قابلة للذوبان في الدهون ويتم تخزينها في احتياطيات الدهون لكل كائن حي. ثبت أن العديد من المواد تتضخم بيولوجيًا ، بما في ذلك الدراسات الكلاسيكية باستخدام مبيد الآفات ثنائي كلورو ثنائي الفينيل ثلاثي كلورو الإيثان (DDT) ، والذي تم وصفه في أكثر الكتب مبيعًا في الستينيات. الربيع الصامت بواسطة راشيل كارسون. كان الـ دي.دي.تي مبيد آفات شائع الاستخدام قبل أن تصبح أخطاره على قمة المستهلكين ، مثل النسر الأصلع ، معروفة. تي والسموم الأخرى يأخذها المنتجون وينتقلون إلى مستويات متعاقبة من المستهلكين بمعدلات أعلى بشكل متزايد. عندما تتغذى النسور الصلعاء على الأسماك الملوثة ، ترتفع مستويات مادة الـ دي.دي.تي. تم اكتشاف أن مادة الـ دي.دي.تي تسببت في هشاشة قشر بيض الطيور ، مما ساهم في إدراج النسر الأصلع على أنه من الأنواع المهددة بالانقراض بموجب قانون الولايات المتحدة. تم حظر استخدام الـ دي.دي.تي في الولايات المتحدة في السبعينيات.

المواد الأخرى التي تتضخم بيولوجيًا هي ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCB) ، والذي كان يستخدم كسوائل مبردة في الولايات المتحدة حتى تم حظر استخدامه في عام 1979. تمت دراسة ثنائي الفينيل متعدد الكلور بشكل أفضل في النظم البيئية المائية حيث تراكمت أنواع الأسماك المفترسة تركيزات عالية جدًا من السم الذي كان بخلاف ذلك. موجود بتركيزات منخفضة في البيئة. كما هو موضح في دراسة أجرتها الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) في خليج ساجينو في بحيرة هورون في البحيرات الكبرى بأمريكا الشمالية (الشكل 7 أدناه) ، زادت تركيزات ثنائي الفينيل متعدد الكلور من منتجي النظام البيئي (العوالق النباتية) من خلال المستويات الغذائية المختلفة لأنواع الأسماك. المستهلك الرئيسي ، العين ، لديه أكثر من أربعة أضعاف كمية مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور مقارنة بالعوالق النباتية. وجدت الأبحاث أيضًا أن الطيور التي تأكل هذه الأسماك قد تحتوي على مستويات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أعلى بعشر مرات على الأقل من تلك الموجودة في أسماك البحيرة.

الشكل 7. يوضح هذا الرسم البياني تركيزات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الموجودة في المستويات الغذائية المختلفة في النظام البيئي لخليج ساجينو في بحيرة هورون. لاحظ أن الأسماك في المستويات الغذائية الأعلى تتراكم فيها مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أكثر من تلك الموجودة في المستويات الغذائية المنخفضة. (الائتمان: باتريشيا فان هوف ، NOAA)

وقد أثيرت مخاوف أخرى بسبب التضخم الأحيائي للمعادن الثقيلة ، مثل الزئبق والكادميوم ، في أنواع معينة من المأكولات البحرية. توصي وكالة حماية البيئة الأمريكية النساء الحوامل والأطفال الصغار بعدم تناول أي سمك أبو سيف أو سمك القرش أو سمك الماكريل أو سمك القرميد بسبب محتواها العالي من الزئبق. يُنصح هؤلاء الأفراد بتناول الأسماك التي تحتوي على نسبة منخفضة من الزئبق: السلمون والجمبري وسمك بولوك وسمك السلور. يعد التضخم الأحيائي مثالًا جيدًا على كيفية تأثير ديناميكيات النظام البيئي على حياتنا اليومية ، حتى أنها تؤثر على الطعام الذي نأكله.

اقترح القراءة التكميلية

كاناليس ، إم وآخرون. 2018. 6 أشياء تجعل مثل على الأرض ممكنًا [رسم معلوماتي]. ناشيونال جيوغرافيك. مارس.

الإسناد

تم ترخيص Energy Flow عبر Ecosystems بواسطة OpenStax بموجب CC BY 3.0. تم تعديله من الأصل بواسطة Matthew R. Fisher.


التأثيرات على النظم البيئية للشعاب المرجانية

حوالي 25٪ من جميع الأنواع البحرية مرتبطة بالشعاب المرجانية. هذه الشعاب حساسة للغاية للتغيرات في درجة الحموضة ودرجة حرارة مياه المحيطات. على سبيل المثال ، تؤدي زيادة درجة حرارة الماء بمقدار 1 درجة مئوية إلى ابيضاض المرجان وفقدان اللون بسبب موت zooxanthellae التي تعيش داخل أنسجة المرجان. لكن التبييض لا يؤثر فقط على لون المرجان. الشعاب المرجانية المبيضة بشكل معتدل لها معدلات نمو وتكاثر أقل ، كما أن التبييض الشديد يقتلها. بسبب هذه الحساسية العالية ، يعد إجهاد الشعاب المرجانية علامة إنذار مبكر للتغيرات في تحمض المياه ودرجة الحرارة. إلى جانب تغير المناخ ، تعاني الشعاب المرجانية أيضًا من التلوث والصيد الجائر والأنواع الغازية والإفراط في إثراء المغذيات.

تتأثر العديد من الكائنات الحية التي تعيش في الشعاب المرجانية سلبًا عندما تتضرر الشعاب المرجانية بسبب ارتفاع درجة الحرارة وتحمض المياه. يوفر المرجان الغذاء والهيكل ومناطق التزاوج / التبويض والغطاء لهذه المخلوقات. مع فقدان الشعاب المرجانية ، يمكن لبعض الأنواع أن تهاجر إلى المناطق الصخرية لتعيش ، لكن البعض الآخر المتخصص في العيش في الشعاب المرجانية سوف يموت. يعتقد العلماء أنه إذا استمرت الظروف في التدهور ، فسيتم تقليل تنوع الأسماك وأنواع اللافقاريات في هذه المناطق.


توضح الصورة أعلاه التغير (دلتا) في درجة حموضة المياه السطحية لمحيطات العالم. يعد تحمض المحيطات أحد المؤشرات الرئيسية لتغير المناخ.

النظم البيئية والأنواع الغازية

الفكرة الرئيسية 1: الكائنات الحية متشابهة ومختلفة عن بعضها البعض وعن الأشياء غير الحية.

مؤشر الأداء 1.1: اشرح كيف يرتبط تنوع السكان داخل النظم البيئية باستقرار النظم البيئية.

الفهم الرئيسي 1.1 أ: يمكن تصنيف السكان حسب الوظيفة التي يخدمونها. تحدد الشبكات الغذائية العلاقات بين المنتجين والمستهلكين والمحللين الذين يقومون إما بالتغذية الذاتية أو التغذية غير المتجانسة.

الفهم الرئيسي 1.1 ب: يتشكل النظام البيئي من خلال البيئة غير الحية وكذلك الأنواع المتفاعلة. يحتوي العالم على مجموعة متنوعة من الظروف المادية ، والتي تخلق مجموعة متنوعة من البيئات.

الفهم الرئيسي 1.1 ج: في جميع البيئات ، تتنافس الكائنات الحية على الموارد الحيوية. تشكل التفاعلات المرتبطة والمتغيرة بين السكان والبيئة النظام البيئي الكلي.

الفهم الرئيسي 1.1 د: غالبًا ما يؤدي الاعتماد المتبادل بين الكائنات الحية في نظام بيئي راسخ إلى استقرار تقريبي على مدى مئات وآلاف السنين. على سبيل المثال ، مع زيادة عدد السكان ، يتم تقييدها بواسطة عامل بيئي أو أكثر أو نوع آخر.

الفهم الرئيسي 1.1 هـ: تميل النظم البيئية ، مثل العديد من الأنظمة المعقدة الأخرى ، إلى إظهار تغييرات دورية حول حالة توازن تقريبي.

الفهم الرئيسي 1.1f: يرتبط كل مجتمع ، بشكل مباشر أو غير مباشر ، بالعديد من السكان الآخرين في نظام بيئي. يمكن أن تؤدي الاضطرابات في أعداد وأنواع الأنواع والتغيرات البيئية إلى زعزعة استقرار النظام البيئي.

الفكرة الرئيسية 5: تحافظ الكائنات الحية على توازن ديناميكي يحافظ على الحياة.

مؤشر الأداء 5.1: شرح العمليات الكيميائية الحيوية الأساسية في الكائنات الحية وأهميتها في الحفاظ على التوازن الديناميكي.

الفهم الرئيسي 5.1 أ: تأتي طاقة الحياة بشكل أساسي من الشمس. يوفر التمثيل الضوئي ارتباطًا حيويًا بين الشمس واحتياجات الطاقة للأنظمة الحية.

الفهم الرئيسي 5.1 ب: تحتوي الخلايا النباتية وبعض الكائنات وحيدة الخلية على البلاستيدات الخضراء ، وهي موقع التمثيل الضوئي. تستخدم عملية التمثيل الضوئي الطاقة الشمسية لدمج الجزيئات غير العضوية ثاني أكسيد الكربون والماء في مركبات عضوية غنية بالطاقة (مثل الجلوكوز) وإطلاق الأكسجين في البيئة.

الفكرة الرئيسية 6: تعتمد النباتات والحيوانات على بعضها البعض وعلى بيئتها المادية.

مؤشر الأداء 6.1: اشرح العوامل التي تحد من نمو الأفراد والسكان.

الفهم الرئيسي 6.1 أ: تتدفق الطاقة عبر النظم البيئية في اتجاه واحد ، عادةً من الشمس ، عبر الكائنات الحية الضوئية بما في ذلك النباتات الخضراء والطحالب ، إلى الحيوانات العاشبة إلى آكلات اللحوم والمحللات.

الفهم الرئيسي 6.1 ب: الذرات والجزيئات الموجودة على الأرض تدور بين المكونات الحية وغير الحية للمحيط الحيوي. على سبيل المثال ، يتم إرجاع ثاني أكسيد الكربون وجزيئات الماء المستخدمة في عملية التمثيل الضوئي لتكوين مركبات عضوية غنية بالطاقة إلى البيئة عندما يتم إطلاق الطاقة في هذه المركبات في النهاية بواسطة الخلايا. الإدخال المستمر للطاقة من ضوء الشمس يحافظ على استمرار العملية. يمكن توضيح هذا المفهوم بهرم الطاقة.

الفهم الرئيسي 6.1 ج: العناصر الكيميائية ، مثل الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين ، التي تشكل جزيئات الكائنات الحية تمر عبر شبكات الغذاء ويتم دمجها وإعادة تجميعها بطرق مختلفة. عند كل رابط في شبكة الغذاء ، يتم تخزين بعض الطاقة في هياكل مصنوعة حديثًا ولكن يتم تبديد الكثير في البيئة كحرارة.

الفهم الرئيسي 6.1 د: عدد الكائنات الحية التي يمكن لأي موطن أن يدعمها (القدرة الاستيعابية) محدود بالطاقة المتاحة والمياه والأكسجين والمعادن ، وبقدرة النظم البيئية على إعادة تدوير بقايا الكائنات الميتة من خلال أنشطة البكتيريا والفطريات.

الفهم الرئيسي 6.1 هـ: في أي بيئة معينة ، يعتمد نمو الكائنات الحية وبقائها على الظروف الفيزيائية بما في ذلك شدة الضوء ، ومدى درجة الحرارة ، وتوافر المعادن ، ونوع التربة / الصخور ، والحموضة النسبية (pH).

الفهم الرئيسي 6.1 و: الكائنات الحية لديها القدرة على إنتاج مجموعات ذات حجم غير محدود ، لكن البيئات والموارد محدودة. هذا له تأثيرات عميقة على التفاعلات بين الكائنات الحية.

الفهم الرئيسي 6.1 جرام: قد تكون العلاقات بين الكائنات الحية سلبية أو محايدة أو إيجابية. قد تتفاعل بعض الكائنات الحية مع بعضها البعض بعدة طرق. قد يكونون في علاقة منتج / مستهلك ، أو مفترس / فريسة ، أو علاقة طفيلي / مضيف أو قد يتسبب كائن حي في مرض أو نقب أو تحلل كائن آخر.

مؤشر الأداء 6.2: اشرح أهمية الحفاظ على تنوع الأنواع والموائل.

الفهم الرئيسي 6.2 أ: نتيجة للعمليات التطورية ، هناك مجموعة متنوعة من الكائنات الحية والأدوار في النظم البيئية. يزيد هذا التنوع في الأنواع من فرصة بقاء بعضها على الأقل في مواجهة التغيرات البيئية الكبيرة. يزيد التنوع البيولوجي من استقرار النظام البيئي.

الفهم الرئيسي 6.2 ب: يضمن التنوع البيولوجي أيضًا توافر مجموعة متنوعة غنية من المواد الوراثية التي قد تؤدي إلى اكتشافات زراعية أو طبية في المستقبل ذات قيمة كبيرة للبشرية. مع ضياع التنوع ، قد تضيع معه المصادر المحتملة لهذه المواد.

مؤشر الأداء 6.3: اشرح كيف تتغير البيئات الحية وغير الحية بمرور الوقت وتستجيب للاضطرابات.

الفهم الرئيسي 6.3 أ: تؤثر العلاقات المتبادلة والاعتماد المتبادل بين الكائنات الحية على تطوير النظم الإيكولوجية المستقرة.

الفهم الرئيسي 6.3 ب: من خلال التعاقب البيئي ، تتقدم جميع النظم البيئية من خلال سلسلة من التغييرات يقوم خلالها مجتمع إيكولوجي واحد بتعديل البيئة ، مما يجعلها أكثر ملاءمة لمجتمع آخر. تؤدي هذه التغييرات التدريجية طويلة المدى إلى وصول المجتمع إلى نقطة استقرار يمكن أن تستمر لمئات أو آلاف السنين.

الفهم الرئيسي 6.3 ج: يمكن تغيير النظام البيئي المستقر ، إما بسرعة أو ببطء ، من خلال أنشطة الكائنات الحية (بما في ذلك البشر) ، أو من خلال التغيرات المناخية أو الكوارث الطبيعية. يمكن أن يتعافى النظام البيئي المتغير عادةً من خلال التغييرات التدريجية إلى نقطة الاستقرار على المدى الطويل.

الفكرة الرئيسية 7: كان للقرارات والأنشطة البشرية تأثير عميق على البيئة المادية والمعيشية.

مؤشر الأداء 7.1: وصف مجموعة العلاقات المتبادلة بين البشر مع البيئة الحية وغير الحية.

الفهم الرئيسي 7.1 أ: الأرض لديها موارد محدودة ، وزيادة الاستهلاك البشري للموارد تضع ضغوطًا على العمليات الطبيعية التي تجدد بعض الموارد وتستنزف تلك الموارد التي لا يمكن تجديدها.

الفهم الرئيسي 7.1 ب: توفر النظم البيئية الطبيعية مجموعة من العمليات الأساسية التي تؤثر على البشر. وتشمل هذه العمليات على سبيل المثال لا الحصر: الحفاظ على جودة الغلاف الجوي ، وتوليد التربة ، والتحكم في دورة المياه ، وإزالة النفايات ، وتدفق الطاقة ، وإعادة تدوير المغذيات. يقوم البشر بتغيير العديد من هذه العمليات الأساسية وقد تكون التغييرات ضارة.

الفهم الرئيسي 7.1 ج: البشر جزء من النظم البيئية للأرض. يمكن للأنشطة البشرية ، عن قصد أو عن غير قصد ، تغيير التوازن في النظم البيئية. يعدل البشر النظم البيئية نتيجة للنمو السكاني والاستهلاك والتكنولوجيا. يهدد تدمير الإنسان للموائل من خلال الحصاد المباشر ، والتلوث ، والتغيرات الجوية ، وعوامل أخرى الاستقرار العالمي الحالي ، وإذا لم تتم معالجته ، فقد تتأثر النظم البيئية بشكل لا رجعة فيه.

مؤشر الأداء 7.2: شرح تأثير التطور التكنولوجي والنمو في البشر على البيئة المعيشية وغير الحية.

الفهم الرئيسي 7.2 أ: تؤدي الأنشطة البشرية التي تؤدي إلى تدهور النظم البيئية إلى فقدان التنوع في البيئة الحية وغير الحية. على سبيل المثال ، يحدث تأثير البشر على الكائنات الحية الأخرى من خلال استخدام الأرض والتلوث. يقلل استخدام الأراضي من المساحة والموارد المتاحة للأنواع الأخرى ، ويغير التلوث التركيب الكيميائي للهواء والتربة والماء.

الفهم الرئيسي 7.2 ب: عندما يغير البشر النظم البيئية إما عن طريق إضافة أو إزالة كائنات معينة ، فقد ينتج عن ذلك عواقب وخيمة. على سبيل المثال ، تؤدي زراعة مساحات كبيرة من محصول واحد إلى تقليل التنوع البيولوجي في المنطقة.

الفكرة الرئيسية 1: الغرض الأساسي من البحث العلمي هو تطوير تفسيرات الظواهر الطبيعية في عملية مستمرة وخلاقة

مؤشر الأداء 1.1: تفصيل في التفسيرات الأساسية العلمية والشخصية للظواهر الطبيعية ، وتطوير نماذج بصرية موسعة وصياغات رياضية لتمثيل تفكير المرء.

مؤشر الأداء 1.2: صقل الأفكار من خلال التفكير ، والبحث في المكتبة ، والمناقشة مع الآخرين ، بما في ذلك الخبراء

مؤشر الأداء 1.3: العمل على التوفيق بين التفسيرات المتنافسة يوضح نقاط الاتفاق والخلاف

مؤشر الأداء 1.4: قم بتنسيق التفسيرات على مستويات مختلفة من المقياس ونقاط التركيز ودرجات التعقيد والخصوصية ، والتعرف على الحاجة إلى مثل هذه التمثيلات البديلة للعالم الطبيعي.

الفكرة الرئيسية 2: إلى جانب استخدام المنطق والإجماع ، يتضمن البحث العلمي اختبار التفسيرات المقترحة التي تتضمن استخدام التقنيات والإجراءات التقليدية وعادة ما تتطلب قدرًا كبيرًا من البراعة

مؤشر الأداء 2.2: صقل أفكار البحث من خلال تحقيقات المكتبة ، بما في ذلك استرجاع المعلومات الإلكترونية ومراجعة الأدبيات ، ومن خلال ردود الأقران التي تم الحصول عليها من المراجعة والمناقشة.

مؤشر الأداء 2.3: قم بتطوير وتقديم المقترحات بما في ذلك الفرضيات الرسمية لاختبار التفسيرات ، أي التنبؤ بما يجب ملاحظته في ظل ظروف محددة إذا كان التفسير صحيحًا.

الفكرة الرئيسية 3: الملاحظات التي تم إجراؤها أثناء اختبار التفسيرات المقترحة ، عند تحليلها باستخدام الأساليب التقليدية والمبتكرة ، توفر رؤى جديدة للظواهر الطبيعية.

مؤشر الأداء 3.1: استخدم طرقًا مختلفة لتمثيل الملاحظات وتنظيمها (مثل المخططات والجداول والمخططات والرسوم البيانية ومصفوفات المعادلات) وتفسير البيانات المنظمة بعمق

مؤشر الأداء 3.3: قم بتقييم التطابق بين النتيجة المتوقعة الواردة في الفرضية والنتيجة الفعلية ، وتوصل إلى استنتاج حول ما إذا كان التفسير الذي استند إليه التنبؤ مدعومًا

يتبع قواعد السلامة في المختبر

يختار ويستخدم الأدوات الصحيحة: يستخدم أسطوانات متدرجة لقياس الحجم

يجعل ملاحظات العمليات البيولوجية

يتبع التوجيهات لاستخدام وتفسير المؤشرات الكيميائية بشكل صحيح

يجمع البيانات وينظمها ويحللها باستخدام جهاز كمبيوتر و / أو معدات معملية أخرى

ينظم البيانات من خلال استخدام جداول البيانات والرسوم البيانية

يحلل النتائج من الملاحظات / البيانات المعبر عنها

يصوغ الاستنتاج المناسب أو التعميم من نتائج التجربة

القراءة: الأفكار الرئيسية والتفاصيل

تحديد الأفكار أو الاستنتاجات المركزية للنص ، وتتبع تفسير النص أو تصوير عملية أو ظاهرة أو مفهوم معقد يوفر ملخصًا دقيقًا للنص.

القراءة: الأفكار الرئيسية والتفاصيل

اتبع بدقة إجراءً معقدًا متعدد الخطوات عند إجراء التجارب أو إجراء القياسات أو أداء المهام الفنية في حالات خاصة أو استثناءات محددة في النص.

القراءة: الحرف والهيكل

تحديد معنى الرموز والمصطلحات الأساسية والكلمات والعبارات الأخرى الخاصة بالمجال كما يتم استخدامها في سياق علمي أو تقني محدد ذي صلة بنصوص وموضوعات الصفوف من التاسع إلى العاشر.

القراءة: تكامل المعرفة والأفكار

ترجمة المعلومات الكمية أو التقنية المعبر عنها في كلمات في نص إلى شكل مرئي (على سبيل المثال ، جدول أو مخطط) وترجمة المعلومات المعبر عنها بصريًا أو رياضيًا (على سبيل المثال ، في معادلة) إلى كلمات.

القراءة: تكامل المعرفة والأفكار

قارن النتائج المعروضة في النص مع تلك الواردة من مصادر أخرى (بما في ذلك تجاربهم الخاصة) ، مع ملاحظة متى تدعم النتائج أو تتعارض مع التفسيرات أو الحسابات السابقة.

القراءة: نطاق القراءة ومستوى تعقيد النص

بنهاية الصف العاشر ، اقرأ واستوعب النصوص العلمية / التقنية في نطاق تعقيد النص في الصفوف 9-10 بشكل مستقل وبكفاءة

الكتابة: إنتاج الكتابة وتوزيعها

استخدم التكنولوجيا ، بما في ذلك الإنترنت ، لإنتاج ونشر وتحديث منتجات الكتابة الفردية أو المشتركة ، والاستفادة من قدرة التكنولوجيا على الارتباط بمعلومات أخرى وعرض المعلومات بمرونة وديناميكية.

الكتابة: البحث لبناء المعرفة وتقديمها

قم بإجراء مشاريع بحثية قصيرة وكذلك أكثر استدامة للإجابة على سؤال (بما في ذلك سؤال تم إنشاؤه ذاتيًا) أو حل مشكلة لتضييق نطاق الاستفسار أو توسيعه عندما يكون مناسبًا تجميع مصادر متعددة حول الموضوع ، مما يدل على فهم الموضوع قيد البحث.

الكتابة: البحث لبناء المعرفة وتقديمها

استخرج الأدلة من النصوص الإعلامية لدعم التحليل والتفكير والبحث.

الكتابة: مجال الكتابة

اكتب بشكل روتيني عبر أطر زمنية ممتدة (وقت للتفكير والمراجعة) وأطر زمنية أقصر (جلسة واحدة أو يوم أو يومين) لمجموعة من المهام والأغراض والجماهير الخاصة بالأنضباط.


شاهد الفيديو: قصص أطفال - المحافظة على البيئة - المفكرون الصغار (أغسطس 2022).