اکولوژی چیست؟ - جلسه هفتم

اهداف جلسه:

• آشنایی با تأثیرات زمان بر طبیعت
• آشنایی با تأثیرات اکولوژی بر تکامل
• آشنایی با سازگاری و تنوع جانداران

وسایل مورد نیاز

• کامپیوتر مجهز به اینترنت
• بخشی از یک منطقه ساحلی دریا

مقدمه

با توجه به مطالب و یافته هایی که تا این بخش از پروژه به دست آورده اید قصد داریم در این جلسه به مباحث مهمی در زمینه تأثیر زمان بر طبیعت و هم چنین تغییر شرایط اکولوژیکی با توجه به گذشت زمان است. در ادامه درباره تأثیرات اکولوژی بر تکامل جانداران بحث خواهد شد.

7-1 زمان و تأثراتش بر طبیعت

اگر چه به نظر تان می رسد که یک چمنزار نوعی محیط زیست پایدار می باشد، اما تنها در صورتی چنین است و از تغییرات آن جلوگیری خواهد شد که چمن زنی و نگهداری منظم در آن رعایت گردد.

جدا از ویژگی خود چمنزار، علف های هرز فراوان در آن می روید و گیاهان بلند تر شده منطقه سریعاً به صورت بوته زار درمی آید. در هر قسمت از مناطق معتدله دنیا، روند تغییرات چمنزار منتهی به جنگل می گردد. از آن به بعد چون جنگل حد نهایی تغییرات پوشش گیاهی است، در مقابل تغییرات مقاومت صورت می گیرد. این فرآیند جایگزینی، که در آن یک جامعه جایگزین جامعه ی دیگر می شود، به نام توالی اکولوژیک شناخته شده و بیانگر تغییرات فراوان و متنوع در جوامع است. 

در این روند گونه های متفاوت و جدید جایگزین گونه های قبلی می شوند. به این دلیل، گونه های اولیه در مراحل بعدی نقشی نخواهند داشت و تنوع گونه ای تا مرحله نهایی ادامه خواهد یافت. در این زمان جایگاه های اکولوژیک متعددی در اکوسیستم به وجود می آید که می تواند مورد استفاده افراد مختلف قرار گیرد. آنگاه میزان مواد آلی موجود افزایش یافته، متقابلاً استفاده از انرژی بیش تر می شود، اما میزان تولید کاهش می یابد و در جنگل های رسیده، مقدار رشد درختی به حداکثر می رسد.
هر گونه گیاهی نیاز به شرایط ویژه ای دارد. شناخت میکروسکوپی دانه های گرده در خاک های عمیق نمونه برداری شده، اکولوژیست ها را راهنمایی کرده تا شرایط آب و هوایی و سایر ویژگی های محیط را در گذشته دریابند.

فردریک کلمنت یک اکولوژیست آمریکایی و پیشرو استفاده از کوادرات به منظور بررسی گونه های مختلف تشکیل دهنده یک جامعه بود. کارهای عمده وی درباره علفزارها انجام گرفته است. با توجه به تمام گیاهان یک منطقه، او نشان داد که در هر ناحیه جغرافیایی گیاهان متوالیاً جایگزین دیگران می شوند و این روند جایگزینی تا حد نهایی ویژه آن منطقه ادامه می یابد.
اگر بخواهیم مثالی از طرحی که کلمنت ارایه داد بیاوریم، می توان به سواحل مرجانی اشاره کرد. ساحل جزایر مرجانی یکی از نامهربان ترین محیط های زیست برای بسیاری از موجودات زنده می باشند. اما در زمان طولانی جزایر آهکی در اثر باد، باران و جریان های دریایی فرسایش می یابند. این عوامل فرسایش سطح مرجان ها را می شکند و قطعه قطعه کرده با مواد دیگر مخلوط می کند.

سپس این مواد در تمام شکاف ها و شکستگی ها قرار می گیرند. بذر گیاهانی که در این بستر می افتند، به دلیل وفور منابع غذایی، جوانه زده تبدیل به گیاه می شود و نخستین مرحله توالی را آغاز می کند. به تدریج که گیاهان اولیه می میرند، مواد آلی خود را به خاک پس می دهند. در نتیجه، جزایر مرجانی در مراحل بعدی می توانند میزبان تعداد زیادی گیاهان مختلف باشند تا بالاخره به صورت جزایر سرسبز درآیند.

7-2 نگهداری وضعیت موجود در طبیعت

در طبیعت بروز تغییرات تا حد نهایی، غالباً با موانع فراوانی روبه روست. شرایط آب و هوایی مانند وزش باد دایمی و شدید یا سرمای زیاد، ممکن است از رسیدن یک جامعه به حد نهایی جلوگیری کند. در بعضی موارد، آتش سوزی های دوره ای نیز می تواند باعث توقف رشد گردد. عوامل بیولوژیکی نیز نقش مهمی در این روند دارند. تداوم حیات بعضی از علفزارها وابسته به حیوانات علفخوار و چراکننده ای از قبیل خرگوش ها است که از علف تغذیه می کنند. جانوران با نگهداشتن گیاهان در ارتفاع کم و خوردن شاخه های جدید، از رشد و گسترش گیاهان دیگر یا جدید در محل جلوگیری می کنند.

نمونه دیگر می توان به آتشفشان اشاره کرد. فوران یک آتشفشان می تواند تأثیر بسیار مخربی بر مناظر و چشم اندازهای اطراف داشته سطح وسیعی را به وسیله مواد گداخته و خاکستر آتشفشان بپوشاند. فرآیند توالی به زودی آغاز می شود و نخستین مرحله آن نمود پیدا می کند. به محض اینکه زمین سرد شد چنانچه رطوبت کافی باشد چون عناصر غذایی موجود در گدازه و خاکستر آتشفشانی فراوان است، تمام بذری که به وسیله باد یا حیوانات به محل آورده شده به سرعت جوانه زده و رشد می کنند. حتی در نواحی اطراف آتشفشان که مناطق زیادی منهدم می شود، به سرعت گیاهان رشد کرده و تجمع می یابند.

7-3 اکولوژی و تکامل

همان طور که در جلسات گذشته گفته شد "اکولوژی" مطالعه روابط متقابل موجودات زنده و تمام عناصر محیط زیست است. در مطالعه گیاهان و حیوانات، باید به تاریخچه تکامل و دوران های گذشته محیط زیست و هم چنین تحولاتی که بر تمام گونه ها در طول تاریخ حیاتشان رخ داده، توجه شود. روابط متقابل گونه ها و محیط زیستشان از روزی که حیات آغاز شده، یعنی از حدود 3500 میلیون سال قبل تاکنون، در جریان است.

در واقع، از آن زمان که نخستین موجودات زنده (باکتری ها که انرژی را از نور خورشید دریافت می کنند) اکسیژن را آزاد کردند، تکامل سایر حیات ها امکان پذیر شد، حضور اکسیژن باعث ایجاد لایه اوزون گردید. لایه اوزون زندگی و حیات را در مقابل اشعه کشنده مادون قرمز حفاظت می کند.

محیط زیست به ایجاد حیات کمک کرد و حیات نیز باعث ایجاد محیط زیست برای حیات های بعدی گردید. هنگامی که به موضوع بدین صورت نگاه شود، مطالعه تکامل، چگونگی سازگاری گونه های خاص به جایگاه های اکولوژیک و متقابلاً تأثیر آنها بر محیط زیست را می توان به عنوان مطالعه اکولوژی در مدتی طولانی مورد توجه قرار داد.

با به وجود آمدن حیات بر روی کره خاکی-آبی زمین روند تکامل در موجودات شکل گرفت. هنگامی که دایناسورها و گروه های دیگر موجودات زنده منقرض گردیدند، جایگاه اکولوژیک متعددی خالی ماند که می توانست به وسیله موجوداتی که زنده مانده بودند، اشغال شود.

در هوا و در شب، خفاش ها جایگاه های عظیم غنی و پر نشده یافتند و سریعاً خود را با آن سازگار کردند. آنها بر حسب وضعیت زیستگاه هایی که انتخاب کردند، تحول یافتند. از جمله تحولات این جانداران صوت در آنها بود. خفاش ها با ارسال امواج صوتی می توانند موقعیت شکار و اشیای اطراف را شناسایی کنند.

فرکانس هایی که خفاش ها به کار می برند، درست منطبق بر چگونگی شکار و محل آن است. با وجود آنکه خفاش ها صدای بلندی ندارند، ولی صداهای با فرکانس بالا بیانگر نزدیکی هدف، موقعیت آن و هم چنین موانع موجود در مسیر است.

7-4 مقاومت، تغییر و زیستگاه

در هر جمعیتی به طور طبیعی تفاوت های زیادی وجود دارد. در جریان همین تغییرات است که انتخاب طبیعی باعث تکامل می گردد و بعضی از نمونه های منفرد گیاهی می توانند به طور غیر عادی وجود مقدار زیادی مس را در خاک تحمل کنند.

این پدیده به طورر عادی برای گیاه سودمند نیست و از این رو تعدادشان نیز بسیار کم است. اما در خاک هایی که به علت وجود معادن مس، میزان مس خیلی زیاد باشد، این گیاهان مقاوم بوده بقا می یابند. در نهایت جمعیتی که می ماند، از این نمونه ها که به میزان خیلی زیاد مس مقاومند، تشکیل می گردد. تفاوت هایی که به طور طبیعی بین گونه ها وجود دارد، آنها را قادر می سازد تا با این جایگاه خاص اکولوژیک در محیط زیست سازگار گردند.

این سازگاری و مقاومت را در موش ها نیز دیده شد. این سازگاری کنترل آفات را با مشکل رو به رو کرد. موش هایی را که باعث خسارت به انبارهایی غذایی و گسترش بیماری ها می شوند. با استفاده از سم وارفارین از بین بردند. در ابتدا این سم بسیار موثر بود، اما بعضی از موش ها به درجاتی نسبت به سم مقاوم شده و زنده ماندند. نوزادان این موش ها این مقاومت را به ارث بردند و در نتیجه کم کم وارفارین موش ها را نمی کشت. هربار که ترکیبات سم اصلاح و قوی تر می گردید، بعضی از موش ها نیز نسبت به آن مقاوم گشته و نسل فوق العاده مقاومی را به وجود می آوردند. این توانایی باعث گردید که کاهش جمعیت موش ها در دنیا بسیار مشکل شود.

با وجود مثال های بالا، برخی موجودات هستند که در سال های طولانی تغییر بسیار کمی داشتند تا حدی که می توان گفت این موجودات بی تغییر باقی مانده اند. برای این نمونه می توان به Tuatara اشاره کرد. این حیوانات در جزایر جدا افتاده از سواحل زلاندنو دیده می شوند. این خزندگان تنها بازماندگان حیواناتی هستند که میلیون ها سال قبل از بین رفته اند.

این خزندگان از دوره دایناسور ها تاکنون تقریباً بدون تغییر مانده اند. به نظر می رسد تغییرات آب و هوایی و سایر دگرگونی های محیط زیست بر آنها تأثیر کمی داشته و حتی فشار کمی برای تحول بر آنها وارد کرده است. این گونه حیوانات را واقعاً می توان فسیل های زنده نامید. کروکودیل ها نیز مثال دیگری از این قبیل مخلوقات هستند که بدون تغییر باقی مانده اند.

دایناسور ها از گروه های بسیار متنوع و برجسته ای بودند که میلیون ها سال بر روی کره زمین می زیستند. اما با تغییراتی که حدود 65 میلیون سال قبل در محیط زیست رخ داد، آنها نتوانستند با شرایط جدید سازگار گردند و در نتیجه به تدریج مردند و برخی از نسل های آنها منقرض گردید.

تکلیف1:  بخشی از یک منطقه ساحلی را انتخاب کنید، تأثیرات زمان اعم از فرسایش، تخریب، ایجاد بخشی جدید و ... را بررسی نمایید. یافته هایتان را همراه با تصویر و اطلاعات کامل برای ما ارسال نمایید.

تکلیف2:  در مورد نحوه انقراض دایناسور های بزرگ جثه و نحوه تکامل انواع باقی مانده آنها تحقیق نمایید. نتایج را برای ما ارسال نمایید.

محل بازدید/ اردو/ خرید:  برای انجام بخشی از پروژه خود می توانید به منطقه ساحلی شمال کشور سفر کنید و نمونه خود را برای مطالعه از این منطقه انتخاب نمایید. 
منابع مطالعه:  برای کسب اطلاع بیش تر در زمینه اکولوژی و تکامل مقاله موجود در وب سایت زیر را مطالعه کنید.

http://www.gozareshkar.com/قوانین-مهم-در-اکولوژی/

بخش پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان
تهیه: الهام گارسچی - تنظیم: علی سرمدی

اکولوژی چیست؟ - جلسه اول
اکولوژی چیست؟ - جلسه دوم
اکولوژی چیست؟ - جلسه سوم
اکولوژی چیست؟ - جلسه چهارم
اکولوژی چیست؟ - جلسه پنجم
اکولوژی چیست؟ - جلسه ششم
اکولوژی چیست؟ - جلسه هفتم
اکولوژی چیست؟ - جلسه هشتم