بوم‌شناسی
در مقاله‌های قبلی خواندید که در فرآیند فتوسنتز با کمک انرژى نورانى کربن دىاکسید و آب که موادى غیرآلى هستند، به مواد آلى تبدیل مى‌شوند. مواد آلى بین گیاهان و جانوران و نیز بین جانوران مختلف منتقل مى‌شود و سرانجام به شکل گرما و کارهاى زیستى موجودات زنده به مصرف مى‌رسد. بنابراین هر موجود زنده‌اى باید پیوسته با موجودات زنده‌ی دیگر و نیز با موجودات غیر‌زنده‌ی اطراف خود، در ارتباط باشد. تحقیق درباره‌ی روابط بین موجودات زنده با یکدیگر و با محیط زندگى آنها، موضوع علم بوم‌شناسى (اکولوژى) است.
اکوسیستم
در محیطى که در شکل ۱ می‌بینید، علاوه بر موجودات زنده، موجودات غیرزنده هم یافت مى‌شود: آب، گِل‌های بستر، سنگ، گازها و حتى نمک‌هاى حل شده در آب، همگى بر زندگى موجودات زنده‌ی این محیط اثر دارند. به مجموعه‌ی وجودات زنده و غیرزنده یک محیط که با هم در ارتباط‌اند اکوسیستم مى‌گویند.
انرژى در اکوسیستم: در فصل‌هاى پیش خواندید که انرژى آفتاب نخست به گیاهان مى‌رسد و سپس مقدارى از آن به صورت مواد غذایى به بدن جانوران مصرف کننده وارد مى‌شود. بنابراین درون هر اکوسیستم، رابطه‌اى غذایى بین موجودات زنده برقرار مى‌شود. مثالى از ان رابطه را در شکل زیر مى‌بینید:
شکل ۱- ساده‌ترین رابطه غذایی بین چند موجود زنده
به رابطه‌ی که به این شکل بین موجودات زنده‌ی مختلف نشان داده می‌شود، زنجیره‌ی غذایی می‌گویند.
شبکه‌ی غذایی: اگر چند زنجیره غذایى را بررسى کنیم، متوجه مى‌شویم که یک یا چند موجود زنده در آنها مشترک است. یعنى بىن زنجیره‌هاى غذایى رابطه‌اى وجود دارد. مثلاً خرگوش و ملخ ممکن است هر دو از یک نوع گیاه تغذیه کنند. یا آنکه شاهین نیز مانند روباه، خرگوش را صید کند و پرندگان کوچک از سوسک و پروانه تغذیه کنند و خود نیز نصیب جانوران دیگر مثل شاهین یا روباه شوند.
پس، مطالعه‌ی زنجیره‌هاى غذایى نشان مى‌دهد که نه تنها موجودات زنده‌ی آنها با یکدیگر رابطه دارند، بلکه بین حلقه‌هاى یک زنجیره با زنجیره‌ی دیگر نیز ارتباط غذایى موجود است. چند زنجیره‌ی غذایی که با یکدیگر ارتباط داشته باشند، یک شبکه‌ی غذایى را به وجود مى‌آورند. شکل ۲ یک شبکه‌ی غذایی ساده مربوط به برخى از موجودات زنده‌ی یک علفزار را نشان مى‌دهد.
شکل ۲- یک شبکه غذایی. چند زنجیره غذایی در این شبکه وجود دارد؟
فعالیت
در این شکل یک محیط طبیعى نشان داده شده است. با دقت به موجودات زنده‌ی آن نگاه کنید و درباره‌ی روابط آنها با هم و با محیط، بحث کنید.
شکل ۳- یک محیط طبیعی
هرم انرژى: در زنجیره‌ی غذایی شکل ۴ می‌بینید که مقدار کمى از انرژى نورانى خورشید در مواد آلى که توسط گیاه سبز (تولیدکننده) ساخته مى‌شود، به دام می‌افتد. همه‌ی این موادآلى (یا انرژى ذخیره شده در آنها) به موش‌ها که جانورانى مصرف کننده‌اند، نمى‌رسد. زیرا بخشى از این مواد آلى در ضمن فعالیت‌هاى زیستى گیاه سبز مصرف مى‌شود و انرژى آن از دسترس موش‌ها خارج مى‌شود. بخشى نیز (بخش‌هاى مرده‌ی گیاه) به وسیله‌ی موجودات تجزیه کننده مصرف مى‌شود.
موش‌ها نیز همه‌ی موش‌ها نیز انرژى موجود در موادى را که به دست مى‌آورند، در بافت‌هاى خود ذخیره نمى‌کنند، زیرا بخشى از آنها از طریق فعالیت‌هاى مختلف بدن (مانند تنفس و گرما) و قسمتى نیز از طریق ادرار و مدفوع تلف مى‌شود. این موضوع در مورد مار و شاهین (دومین و سومین مصرف کننده) نیز صادق است. کاهش تدریجى مقدار انرژى از تولید کننده‌ها به مصرف کننده‌هاى یک زنجیره غذایى به صورت هرمى نمایش داده مى‌شود که هرم انرژى نام دارد.
بررسى‌ها نشان داده است که در کره‌ی زمین، سالانه فقط ۰/۲ درصد از انرژى نور خورشید براى ماده‌سازى در گیاهان سبز به کار مى‌رود و بقیه‌ی آن به صورت‌هاى مختلف هدر مى‌رود. آیا فکر مىکنید که این مقدار انرژى بتواند غذاى کافى براى همه‌ی مصرف کننده‌ها تولید کند؟
شکل ۴- در اثر فعالیت‌های هر موجود زنده مقداری انرژی مصرف می‌شود؛ به طوری که مقدار انرژیی که از تولیدکننده‌ها به مصرف کننده‌ها منتقل می‌شود،به تدریج کاهش می‌یابد.
زیست‌شناسانى که به کشاورزى علاقه‌مند هستند، در فکر یافتن گیاهانى هستند که بیشتر از گیاهان دیگر انرژى نور خورشید را براى ماده‌سازى به کار مى‌برند و در نتیجه، مقدار ماده‌ی آلی که به وسیله‌ی آنها تولید مى‌شود، بیشتر است. این نوع بررسى‌ها از نظر تأمین غذاى کافى براى جمعیت روزافزون مصرف کننده‌ها، به ویژه آدمى، اهمیت فراوان دارد.
هرم ماده و هرم تعداد: هرم انرژى، هرم ماده نیز به شمار مى‌رود، زیرا موجودات زنده براى به دست آوردن انرژى، ماده (غذا) مصرف مى‌کنند؛ اما اگر هرم انرژى را از نظر تعداد موجودات زنده مورد بررسى قرار دهیم، چگونگى انتقال انرژى از طریق مواد آلى، به خوبى معلوم مى‌شود. مثلاً در شکل ۵ به آسانى مى‌توانید ببینید که براى تأمین غذاى یک مصرف کننده که در قله‌ی هرم قرار دارد وجود تعداد زیادى تولید کننده لازم است. از طرف دیگر، هر چه به شاهین نزدیک مى‌شویم تعداد مصرف کنندگان، کمتر مى‌شود. این هرم را که در آن افراد مصرف کننده به تدریج بزرگتر؛ اما از تعداد آنها کاسته مى‌شود، هرم تعداد نامیده‌اند.
شکل ۵- در هرم تعداد، از تولیدکننده به سوی آخرین مصرف کننده‌ها، به تدریج افراد مصرف کننده بزرگتر، اما تعداد آنها کمتر می‌شود.
پوسیدگى
مواد آلى بدن جانداران، پس از مرگ به مواد معدنی مُرده تبدیل مى‌شوند. سرانجام این تبدیل که به آهستگى انجام مى‌شود، بدن به ماده‌اى که تنها مواد معدنى دارد، تبدیل مى‌شود. به این جرىان پوسیدگى مى‌گویند. سه عامل مهم در پوسیدگى نقش دارند:
۱- آنزیم‌هاى موجود در سلول‌هاى جاندار: این آنزیم‌ها بلافاصله پس از مرگ، شروع به تجزیه‌ی سلول‌ها و بافت‌هاى خودى مى‌کنند.
۲- جانوران مردارخوار: مثلاً لاشخورها با نوک زدن و کرم‌ها و حشرات با سوراخ کردن جسد، باعث از هم گسیختگى بافت‌هاى بدن مى‌شوند.
۳- میکروبها، به ویژه باکتریها و قارچ‌ها: از جسد تغذیه و مواد آلى آن را تجزیه مى‌کنند. این جانداران که تجزیه کننده نامیده مى‌شوند، نقش اصلى را در پوسیدگى ایفا مى‌کنند.
تجزیه کنندگان چگونه باعث پوسیدگى مى‌شوند؟
کمى پس از مرگ جاندار، تعدادى هاگ باکترى روى آن مى‌نشینند و شروع به تولید مثل مى‌کنند. باکترى‌ها سپس به همه‌ی بخش‌هاى جسد نفوذ مى‌کنند. در این هنگام مثلاً در یک قاشق چایخورى گیاه درحال پوسیدگى، ممکن است بیش از یک میلیارد باکترى موجود باشد.
میکروبها براى آن که از مواد موجود در جانداران مرده تغذیه کنند، آنها را به صورت محلول در مى‌آورند؛ همانطور غذاى ما نیز براى جذب شدن باید محلول باشد. میکروبها براى اینکار نخست آنزیم‌هاى گوارشى از خود ترشح مى‌کنند. این آنزیم‌ها مواد را تجزیه مى‌کنند. سپس میکروبها مواد تجزیه شده را جذب مى‌کنند.
بخش‌هاى نرم‌تر بدن، مانند ماهیچه‌ها و پوست سریع‌تر از بخش‌هاى سخت، مانند استخوان‌ها و چوب پوسیده مى‌شوند. اسکلت بدن مهره‌داران و صدف‌هاى نرم‌تنان تا سال‌ها پس از مرگ تجزیه نمى‌شود و باقى می‌ماند.
پوسیدگى با تولید گرما همراه است (شکل ۶). چون میلیون‌ها باکترى که درحال تجزیه‌ی بدن هستند، گرما تولبد مى‌کنند. بوى بد حاصل از بدن جانداران درحال تجزیه، به علت آن است که بعضى از باکترى‌ها به روش خاصى (بدون اکسیژن) تنفس مى‌کنند و گازهاى بدبو به وجود مى‌آورند.
شکل ۶- نمودار تغییرات گرما در یک توده برگ در حال تجزیه
چه شرایطى براى پوسیدگى لازم است؟
براساس آزمایش‌هایى که صورت گرفته است براى فساد کامل بقایاى موجودات، شرایط زیر ضرورى است:
رطوبت کافى: رطوبت براى رویش هاگ‌ها و رشد و تکثیر میکروبها ضرورى است. اگر جسد موجودى خشک باقى بماند، پوست آن چروکیده مى‌شود و پوسیدگى در آن رخ نمى‌دهد.
گرماى کافى: میکروبها در محیط‌هاى گرم با سرعت رشد و تکثیر مى‌کنند. بنابراین پوسیدگى در گرما خیلى سریع صورت مى‌گیرد. سرما سرعت پوسیدگى را کُند مى‌کند به طورى که در دماهاى زیر صفر، پوسیدگى به هیچ وجه صورت نمى‌گیرد. جسد ماموت‌هایى که هزاران سال پیش در سیبرى مرده‌اند، در یخ‌هاى قطبى سالم برجاى مانده‌اند. به طورى که مردم محلى از گوشت آنها تغذیه مى‌کرده‌اند.
اکسیژن: بعضى میکروب‌هایى که عمل تجزیه و پوسیدگى را انجام مى‌دهند، براى تنفس به اکسیژن نیاز دارند. تنفس بدون اکسیژن را تنفس بى‌هوازى مى‌گویند. هنگام تنفس بى‌هوازى اسید تولید مى‌شود. اسید از تجزیه و پوسیدگى جلوگیرى مى‌کند. بنابراین در غیاب اکسیژن، پوسیدگى به طور کامل انجام نمى‌شود. تورب (زغال سنگ ناقص) در چنین شرایطى به وجود مى‌آید. جسدى که در تورب مدفون مى‌شود، از پوسیدگى مصون مى‌ماند.
عدم وجود ترکیبات شیمیایى که موجب مرگ تجزیه کنندگان می‌شوند: زیست‌شناسان براى نگهدارى نمونه‌ها، آنها را در محلول‌هاى شیمیایى نگهدارنده از قبیل الکل نگه مى‌دارند.
گاهى جانوران به طور طبیعى در گودال‌هاى قیر یا دریاچه‌هاى حاوى مایعات روغنى مى‌افتند.
در کالیفرنیا، گودال‌هاى پر از قیرى وجود دارد که از درون آنها اسکلت‌هاى سالم ببرهاى منقرض شده‌ی دندان شمشیرى که هزاران سال پیش از بین رفته‌اند، پیدا شده است.
شکل ۷- بقایای جسد ماموتی که هزاران سال پیش مرده است. این جسد به دلیل سرمای شدید سیبری، سالم باقی‌مانده است.
چگونه مى توان موجب پوسیدگى شد
براى انجام پوسیدگى بایستى بقایاى مُرد‌ه‌ی موجودات را در جاییى قرار دهیم که در آن تمام شرایط مناسب براى رشد تجزیه کنندگان فراهم باشد، باغبانان چنین کارى را براى تهیه کود انجام مى‌دهند.
اهمیت پوسیدگى در چیست
اگر پوسیدگى صورت نگیرد و بقایاى موجودات زنده در محیط انباشته شود، فکر مىکنید در این صورت چه اتفاقى خواهد افتاد؟ پوسیدگى به دلیل دیگرى نیز ضرورى است. چرخه‌ی عناصر شیمیایى از قبیل کربن و نیتروژن در طبیعت با کمک پوسیدگى کامل مى‌شود تا از عناصر شیمیایى در طول حیات بارها مورد استفاده قرار گیرد. مواد پوسیده، به شکل کود، براى گیاهان بسیار مفیدند. گیاهان، مواد غذایى کود را مورد استفاده قرار مى‌دهند.
ما به روش‌هاى مختلف از پوسیدگى استفاده مى‌کنیم، تصفیه‌ی فاضلاب‌ها یکى از آن‌هاست. پوسیدگى همچنین در از بین بردن زباله‌ها اهمیت دارد. چیزهایى از قبیل: غذاهاى مانده، پوست سیب‌زمینى و تفاله‌هاى چاى باید به وسیله تجزیه کنندگان از محیط طبیعى پاکسازى شوند. این نوع زباله‌ها تجزیه‌پذیر هستند و مواد شیمیایى موجود در بقایاى موجودات را به چرخه‌ی طبىعى برمى‌گردانند تا مجدداً مورد استفاده قرار بگیرند.
انواع دیگر مواد زاید تجزیه‌ناپذیرند؛ چون این مواد، از موادى ساخته شده‌اند که میکروبها قادر نیستند از آنها استفاده کنند. موادى از قبیل پلاستیک و بسیارى از مواد مصنوعى از این دسته‌اند. اگر شما سیبى را در محیط رها کنید، سرانجام تجزیه و ناپدید خواهد شد. اما اگر شما یک بسته پلاستیک را دور بیندازید مدتى طولانى در آنجا باقى خواهد ماند. مگر اینکه شخص دیگرى آن را بردارد و از محیط دور کند.
فعالیت
۱- تجزیه عمدتاً به وسیله میکروبها، مثل باکتریها و قارچ‌ها صورت می‌گیرد، ولى عوامل دیگرى نیز در تجزیه دخالت دارند. عوامل فیزیکى نیز همانند عوامل زیستى به تجزیه کمک مى‌کنند. نام چهار عامل فیزیکى را ذکر کنید؟
۲- جسد مردى در غار دورافتاده‌اى در صحراى آفریقا پیدا شده است. کارشناسان پزشکى قانونى تخمین مى‌زنند که جسد متعلق به بیش از یکصد سال قبل است. پوست آن خشک و چروکیده، ولى سالم باقى مانده است. چرا جسد این فرد تجزیه نشده است؟
۳- به شکل ۶ نگاه کنید و بگویید که چرا درحال پوسیدگی‌ِ کودهای گیاهی، دمای داخل آن پس از مدتى بالا مى‌رود و سپس اُفت می‌کند؟
۴- یک خانواده زباله‌هاى غذایشان را همراه با ظروف یکبار مصرف در جنگل رها مى‌کنند. بعد از یک سال، باقیمانده‌هاى غذایى ناپدید مى‌شوند، ولى ظروف پلاستیکى هنوز در آنجا هستند.
الف) براى باقمانده‌هاى غذایى چه اتفاقى ممکن است رخ داده باشد؟
ب) چرا ظروف پلاستیکى از بین نمى‌روند؟
ج) پدر خانواده روزنامه‌ی خود را مچاله و آن را به باغچه پرتاب کرده است. آیا روزنامه تا یک سال دیگر نیز هنوز در آنجا خواهد بود؟ دلیل خود را توضیح دهید.
چرخه‌ی مواد طبیعت
عناصر شیمیایى همواره درحال چرخش در طبیعت هستند. این مواد از بدن جانداران وارد محیط مى‌شوند و ممکن است دیر یا زود وارد بدن جاندار دیگرى شوند و به صورت جزئى از پیکر آن درآیند. به عبارت دیگر هر عنصر ممکن است بارها توسط جانداران مختلف جذب شود و بار دیگر به محیط بازگردد. حرکت عناصر و مواد مختلف از محیط به بدن جاندار و خروج دوباره‌ی آن از بدن جاندار به محیط را که همیشه درحال تکرار است، چرخه‌ی مواد مى‌گویند.
چرخه‌ی کربن: درصد کربن دى‌اکسیدی که در هواى اطراف ما وجود دارد، در حدود ۰/۰۳ است. این CO2 همواره توسط گیاهان به قندها و سایر مواد آلى تبدیل می‌شود. جانوران این مواد آلى را بار دیگر به CO2 و آب تجزیه و از انرژى نهفته در آنها استفاده مى‌کنند. تبادل کربن دىاکسید بین جانداران و محیط چرخه‌ی کربن را تشکیل مى‌دهد. شکل ۸ چرخه‌ی کربن را در طبیعت نشان می‌دهد.
شکل ۸- خلاصه چرخه کربن. قسمت اصلی چرخه در بالا نشان داده شده است. خط چینی که تبدیل ترکیبات کربن‌دار گیاهان را به زغال سنگ نشان می‌دهد، فقط در نبود اکسیژن انجام می‌شود، چون باکتری‌های تجزیه‌کننده بدون اکسیژن نمی‌توانند زندگی کنند.
چرخه‌ی نیتروژن
نوعى ترکیب نیتروژندار غیرآلى به نام نیترات در خاک وجود دارد. نیترات در آبِ موجود در خاک حل و سپس جذبِ گیاهان مى‌شود. گیاهان این نیترات را به آمینواسیدها و سپس آمینواسیدها را به پروتئین تبدیل مى‌کنند.
هنگامى که جاندارى بخشى از گیاه را مى‌خورد، نیتروژنى را که در آن به صورت پروتئین یا نوکلئیک اسید وجود دارد، به بدن خود منتقل و بخشى از آن را به جسم خود تبدیل مى‌کند. بدن گیاهان و جانوران پس از مرگ تجزیه مى‌شود. باکترى‌ها و قارچ‌هاى تجزیه کننده پروتئین‌هاى بدن جانداران را به آمونیـاک تبدیل مى‌کنند. ادرار جانـوران نیز پس از مدتى به آمونیـاک تجزیه مى‌شود.
انواعى باکترى در خاک وجود دارد که سرانجام آمونیاک را به نیترات تبدیل مى‌کنند. به این ترتیب دوباره مورد استفاده گیاهان قرار مى‌گیرد. چنین باکترى‌هایى که نیترات بار دیگر به خاک بازمى‌گردد و خاک را براى رشد گیاهان مناسب مى‌کنند، باکترى‌هاى شوره‌گذار نامیده مى‌شوند.
تبادل نیتروژن بین جانداران و محیط، چرخه‌ی نیتروژن نام دارد. چرخه‌ی نیتروژن در شکل ۹ نشان داده شده است. در این شکل مشاهده مىکنید که بعضى باکترى‌ها نیترات خاک را به آمونیاک، یا حتى نیتروژن درمى‌آورند. چنین باکترى‌هایى که خاک را کاهش مى‌دهند، باکترى‌هاى شوره ُزدا نام دارد.
گیاهان نمى‌توانند نیتروژن موجود در هوا را جذب کنند. بعضى باکترى‌ها چنین کارى را انجام مى‌دهند. این باکترى‌ها که نیتروژن هوا را جذب مى‌کنند و با آن پروتئین مى‌سازند، باکترى‌هاى تثبیت کننده‌ی نیتروژن نام دارند. بعضى از این باکتریها به صورت آزاد، یعنى خارج از بدن جانداران دیگر، به صورت مستقل زندگى مى‌کنند؛ اما بعضى دیگر وارد ریشه‌ی گیاهانی از خانواده‌ی نخود، مانند نخود، لوبیا، باقالا، شبدر و یونجه مى‌شوند. هنگامى که ریشه‌ی این گیاهان در خاک پوسیده و تجزیه مى‌شود، پروتئین‌هاى موجود در آنها توسط باکترى‌هاى شوره‌گذار به نیترات تبدیل مى‌شود. بنابراین باکترى‌هاى تثبیت کننده‌ی نیتروژن سودمندند، چون نیترات خاک را افزایش مى‌دهند.
شکل ۹- خلاصه چرخه نیتروژن. آذرخش نیز همیشه مقداری نیترات تولید می‌کند.
فعالیت
۱- چرخه‌ی اکسیژن را به صورت طرحى نشان دهید. این چرخه چه اهمیتى براى انسان دارد؟
۲- کشاورزان گاهگاه در زمین‌هاى کشاورزى خود عدس یا یونجه مى‌کارند. تحقیق کنید اینکار چه فایده‌اى دارد؟
۳- باکترى‌هاى تجزیه کننده، شوره‌گذار و تثبیت کننده‌ی نیتروژن، همگى به اکسیژن نیاز دارند؛ اما باکترى‌هاى شوره‌زدا به اکسیژن احتیاج ندارند. با توجه به این موضوع، براى مراقبت از خاک‌هاى کشاورزى چه توصیه‌اى به کشاورزان دارید؟
درصد گازهاى مختلف موجود در هوا همیشه کم و بیش یکسان است مهمترین گازهاى هوا نیتروژن (در حدود ۷۹ درصد)، اکسىژن (در حدود ۲۰ درصد) و کربن دىاکسید (۰/۰۳ درصد) هستند. این درصد در محیط‌هاى طبیعى معمولاً ثابت است. تنفس کربن دىاکسید را به هوا مى‌افزاید، در حالى که فتوسنتز از مقدار آن مى‌کاهد (شکل ۱۰).
شکل ۱۰- گیاهان و جانوران همیشه CO2 تولید می‌کنند. گیاهان فقط در برابر نور فتوسنتز و CO2 جذب می‌کنند.
تنفس (جانوران و گیاهان) و سوزاندن مواد در طبیعت، افزاینده‌ی CO2 هوا هستند. بنابراین در صورتى که مقدار زیادى CO2 از راه‌هاى غیرطبیعى، مانند سوزاندن ترکیبات نفتى و زغال‌سنگ به هوا وارد مى‌شود، چه اتفاقى مى‌افتد؟
افزایش CO2 هوا موجب گرم‌تر شدن هوا مى‌شود، چون CO2 موجود در هوا، گرما را در خود نگه مى‌دارد. گرم‌تر شدن هواى پیرامون کره‌ی زمین عواقب خطرناکى به دنبال دارد، آب و هوا را تغییر مى‌دهد و یخ‌هاى قطبى را ذوب مى‌کند. متوسط دماى هوا، در صد سال اخیر ℃۲ افزایش یافته است.
فعالیت
۱- دانشمندان مقدار کربن دىاکسید موجود در هواى یک منطقه‌ی معتدل را در نیمکره‌ی شمالى کره‌ی زمین اندازه گرفتند. نتیجه این بود که مقدار این گاز در فروردین ماه ۰/۰۲۹۷۱ درصد و در مهرماه ۰/۰۲۹۰۵درصد بود. فکر مىکنید این تفاوت به چه علت بوده است؟ آیا در مناطق گرمسیرى نیز چنین نوسانى قابل پیش‌بینى است؟ چرا؟
۲- پژوهشگران پیشنهاد کرده‌اند، در مسافرت‌هاى فضایى طولانى، براى تأمین اکسیژن مورد نیاز فضانوردان، درون سفینه‌هاى فضایى گیاه کاشته شود. آیا به نظر شما اینکار عملى است؟ چه مشکلاتى در اینکار وجود خواهد داشت؟
۳- پژوهشگران درصد کربن دىاکسید موجود در هواى یک مزرعه‌ی گندم را طی ۲۴ ساعت اندازه گرفتند و نتایج را در جدول زیر منظم کردند:
الف) نمودارى براى این تغییرات رسم کنید.
ب) علت این تغییرات را شرح دهید.
ج) فکر مىکنید تغییرات اکسیژن در ۲۴ ساعت در این مزرعه چگونه بوده است؟
۴- سه پیشنهاد براى کاهش سرعت گرم شدن هوا که به علت افزایش CO2 انجام مى‌شود، ارائه شده است:
_ استفاده از انرژى‌هایى که CO2 تولید نمى‌کنند،
_ کاهش دادن مصرف انرژى، ــ افزایش سرعت فرآیندهایى که باعث کاهش CO2 هوا مى‌شوند. براى انجام هریک از این پیشنهادها چه راه‌هایى وجود دارد؟
| ساعت | درصد CO2 هوا |
| ۲۴ (نیمه شب) | ۰/۰۴۲ |
| ۳ | ۰/۰۳۷ |
| ۶ | ۰/۰۳۱ |
| ۹ | ۰/۰۲۹ |
| ۱۲ (ظهر) | ۰/۰۲۸ |
| ۱۵ | ۰/۰۳۰ |
| ۱۸ | ۰/۰۳۲ |
| ۲۱ | ۰/۰۳۵ |
| ۲۴ (نیمه شب) | ۰/۰۴۲ |
انسان و زنجیره‌هاى غذایى
گیاهان مقدار بسیار اندکى از انرژى نورانى را که بر سطح برگ‌هاى آنها مى‌تابد، جذب مى‌کنند. مقدارى از انرژى که به سطح برگ مى‌رسد منعکس مى‌شود و مقدار اندکى از آن نیز از برگ عبور مى‌کند و از سطح زیرین آن خارج مى‌شود.
آن مقدار انرژى نور که در گیاهان به صورت مواد آلى ذخیره مى‌شود، بازده تبدیل انرژى نامیده مى‌شود. اگر بهترین شرایط را براى رشد گیاهى که حداکثر بازده‌ی تبدیل انرژى را دارد، فراهم کنیم، این مقدار به ندرت به ۵ درصد مى‌رسد. بازده تبدیل انرژى گیاه گندم در بهترین شرایط در حدود یک درصد است. حتى نیشکر نیز در صورتى که در بهترین شرایط محیطى گرمسیرى رشد کند، حداکثر ۲/۵ درصد بازده تبدیل انرژى دارد (شکل ۱۱).
شکل ۱۱- از انرژی نور که بر سطح برگ می‌تابد، حداکثر ۵ درصد در مولکول نشاسته ذخیره می‌شود.
مقدارى از انرژى موجود در نشاسته‌اى که در گیاهان وجود دارد، وارد بدن جانوران گیاه‌خوار، مانند گاو، مى‌شود. مقدار اندکى از این انرژى در بافت‌هاى بدن او ذخیره مى‌شود. در شکل ۱۲ این مقادیر نشان داده شده است.
شکل ۱۲- از انرژی خورده شده توسط گاو تنها ۴٪ در بافت‌ها ذخیره می‌شود.
غذاهاى گیاهى یا جانورى
انسان غذاهاى گیاهى و جانورى مى‌خورد. از نظر اقتصاد محیط زیست خوردن غذاهاى گیاهى با صرفه‌تر است، چون در این صورت مقدار انرژیى که در زنجیره‌ها هدر مى‌رود، کاهش می‌یابد. بنابراین گیاهانى مانند گندم، ذرت و برنج نسبت به جانورانى مانند گاو و گوسفند، براى تعداد بیشترى انسان غذا فراهم مى‌کند. این امر در مناطق پرجمعیت‌تر، اهمیت بیشتر دارد: «اگر در مساحت خاصى از زمین گیاه بکاریم، تعداد بیشترى انسان را مى‌توانیم سیر کنیم، تا هنگامى که در همان مساحت گاو و گوسفند پرورش دهیم». موادى که از زنجیره‌هاى غذایى به دست مى‌آوریم: ما، علاوه بر انرژى؛ بسیارى از موادى را که براى ادامه‌ی زندگى لازم داریم، از زنجیره‌هاى غذایى به دست مى‌آوریم. تراکم بعضى از این مواد در طول زنجیره‌هاى غذایى افزایش مى‌یابد. مثلاً ویتامین D توسط جانداران ریز فتوسنتز کننده‌اى که در آب‌هاى دریاها زندگى مى‌کنند، ساخته مى‌شود. جانوران کوچک دریاها این ویتامین را وارد بدن خود مى‌کنند. ماهى‌ها با خوردن این جانوران کوچک این ویتامین را از آنها مى‌گیرند. ویتامین D در جگر ماهى انباشته مى‌شود. به همین دلیل است که روغن جگر ماهى سرشار از ویتامین D است.
سم در زنجیره‌هاى غذایى: همه‌ی موادى که در زنجیره‌هاى غذایى متراکم مى‌شوند، سودمند نیستند. سم‌هاى مختلف نیز گاه در این زنجیره‌ها از جاندارى به جاندار دیگر منتقل مى‌شوند.
ماده‌ی حشره‌کُش DDT یکى از این سم‌هاست. این سم مدت زیادى در طبیعت و در بدن جانداران پایدار باقى مى‌ماند. اگر این ماده وارد آب رودخانه‌ها یا دریاها شود، به بدن ماهى‌ها راه مى‌یابد و در بافت‌هاى بدن آنها انباشته مى‌شود. افزایش غلظت آن در زنجیره‌هاى غذایى براى انسان نیز خطرناک است. به همین دلیل مصرف آن در بسیارى کشورها ممنوع است.
ترکیبات جیوه نیز به همین شیوه عمل مى‌کنند. در چند سال پیش تعدادى از مردم ژاپن به دلیل خوردن ماهى‌هاى آلوده به ترکیبات جیوه که از کارخانه‌ها وارد آب دریا شده بود، مُردند.
فعالیت
۱- فهرستى از غذاهایى که در یک روز خورده‌اید، تهیه کنید. یک زنجیرە‌ی غذایی براى هریک از آنها رسم کنید. در این زنجیره‌ها شما حلقه‌ی آخر هستید.
۲- به یک فروشگاه مراجعه کنید و قیمت موارد زیر را جویا شوید:
الف) گوشت (مثلاً گاوى، گوسفندى و مرغ)
ب) سبزیجات (مثلاً هویج، سیب‌زمینی، کاهو)
مثال مقدار هر گرم از مواد فوق را محاسبه کنید. میانگین قیمت مواد گوشتى و سبزیجات را به دست آورید. آیا ارتباطى بین قیمت این مواد و جایگاه آنها در زنجیره‌هاى غذایى وجود دارد؟ عوامل دیگرى به جز زنجیره‌هاى غذایى را نیز در نظر بگیرید. آیا مى‌توانید این عوامل را نام ببرید؟
گرانترین قیمت مربوط به کدام گوشت است؟ فکر مىکنید علت آن چیست؟ ارزان‌ترین و گرانترین سبزیجات کدام‌اند؟ فکر مىکنید علت این تفاوت‌ها چیست؟
۳- این دو زنجیره‌ی غذایى را در نظر بگیرید:
گندم ← گاو ← انسان گندم ← انسان
الف) فرض کنید شما مأموریت دارید تعیین کنید که کدامیک با صرفه‌تر است.
فهرستى از اطلاعاتى که براى تصمیم‌گیرى در اینباره به آنها نیاز دارید، تهیه کنید. تعیین کنید براى هر مورد از این اطلاعات به چه منابعى باید مراجعه کنید. سرانجام چگونگى مقایسه‌اى را که انجام خواهید داد، شرح دهید.
ب) منظور از با صرفه‌تر بودن، همیشه صرفه‌ی اقتصادى و پولى نیست، بلکه صرفه از نظر بهداشتى و حفاظت محیط زیست نیز در نظر گرفته می‌شود. از این دیدگاه، دو زنجیره‌ی فوق را با هم مقایسه کنید.
۴- تصور کنید کشاورز هستید و مى‌خواهید حداکثر بازده را از یک مزرعه‌ی گندم به دست آورید. براى اینکار چه مواردى را در نظر مى‌گیرید و چه اقداماتى انجام مى‌دهد؟
۵- بازده تبدیل انرژى گاوى که در شکل ۱۲ می‌بینید، در حدود ۴ درصد است؛ اما این بازده در نوعى ماهى به ۲۲/۵ درصد مى‌رسد. علت این تفاوت چیست؟
۶- فرض کنید برگى که در شکل ۱۱ مى‌بینید، غذاى گاو شکل ۱۲ را تشکیل دهد. چه درصدى از انرژى نورانى خورشیدى که به برگ تابیده است در بدن گاو ذخیره مى‌شود؟ محاسبه کنید.
زیستگاه
محلى که هر موجود زنده به طور طبیعى در آن زندگى مى‌کند، زیستگاه نامیده مى‌شود. آبگیر، صخرهاى در کنار آب، زمین چمن، هر یک زیستگاه گروهى از موجودات زنده هستند. حتى یک درخت، با وجود آن که خود موجودى زنده است، زیستگاهى براى بعضى دیگر از موجودات زنده، یعنى حشرات، پرندگان و غیره محسوب مى‌شود.
فعالیت
۱- زیستگاهى مانند باغچه، درخت، گیاهى در گلدان، رودخانه یا صخرهاى ساحلى را که به آسانى به آن دسترسى دارید، انتخاب کنید.
۲- گیاه یا جانور خاصى را که در آن زیستگاه زندگى مى‌کند، انتخاب کنید. سعى کنید موجود زنده‌اى که انتخاب مىکنید به انداره‌ی کافى بزرگ و قابل مشاهده باشد.
۳- نام عواملى را که ممکن است بر آن موجود زنده اثر بگذارند، روى کاغذ بنویسید.
۴- موجود زنده‌ی انتخابى خود را با دقت مشاهده کنید و شکلى از آن رسم کنید.
ویژگیهایى که موجود را براى زندگى در آن زیستگاه مناسب مى‌سازد، روى شکل بنویسید (در شکل ۱۱ نمونه‌اى از این کار را مشاهده مىکنید).
۵) پس از پایان کار اگر موجود زنده را از محیط خود دور کرده‌اید، آن را به محل اصلى زندگى، بازگردانید.
شکل ۱۳
یک بار دیگر به حلزون شکل ۱۳ و ویژگى‌هاى آن توجه کنید. معلوم است اگر محیط بیش از حد خشک باشد، یا گیاه علفى در محل موجود نباشد، جانور خیلى زود از ین خواهد رفت. بسیارى از جانداران فقط در محیط‌هاى خاصى زندگى مى‌کنند. مثلاً کرم خاکى براى زندگى در درون خاک‌هایى که مواد آلى دارند، سازش دارد. این کرم نمى‌تواند در سطوح صاف (مثلاً سنگ‌‌ها) به زندگى عادى خود ادامه دهد. بنابراین بسیارى از جانداران زندانیِ محیط زیست خود هستند. بعضى جانداران نیز در محیط‌هاى متنوع‌ترى قادر به ادامه‌ی زندگى هستند. مثلاً خزه‌ها فقط در محیط‌هاى مرطوب زندگى می‌کنند، در حالى که گیاهان گلدار در بسیارى محیط‌ها یافت مى‌شوند.
