درسنامه آموزشی زیست شناسی فنی هنرستان

محیط زیست و اهمیت آن:

محیط زیست، به محیطی گفته می‌شود که در آن موجودات زنده امکان زندگی دارند. در محیط زیست، هر موجود زنده با دیگر عوامل زنده و غیرزندۀ پیرامون، همواره در ارتباط متقابل است. برای مثال، ما انسان‌ها از موجودات زنده‌ای چون انواع گیاهان و جانوران تغذیه می‌کنیم، آنها را پرورش می‌دهیم، از آنها انواع وسیله می‌سازیم و از لطافت و سرزندگی آنها الهام می‌گیریم. همچنین، از میکروب‌ها به‌عنوان موجودات زندۀ میکروسکوپی، در ساخت و تجزیۀ مواد استفاده می‌کنیم. به این ترتیب، ما انسان‌ها با عوامل زنده و غیرزندۀ پیرامون خود در ارتباط هستیم.

عوامل زنده

- تولید کننده‌ها (اتوتروف‌ها)
- مصرف کننده‌ها (هتروتروف‌ها)
- تجزیه کننده‌ها (ساپروفیت‌ها)

عوامل غیزنده

- آب
- اکسیژن
- کربن دی اکسید
- خاک

بر اثر عوامل آب و هوایی و نیز فعالیت موجودات زنده (ارتباط با عوامل غیرزنده محیط زیست)، از شکست سنگ‌ها و تبدیل آنها به ذرات کوچک قسمت معدنی «خاک» به وجود می‌آید. از سوی دیگر، تجزیۀ پیکرۀ موجودات زنده موجب افزایش سهم قسمت ترکیبات آلی در خاک می‌شود و برهمین اساس در طول قرن‌ها در زمین امکان رویش انواع گیاهان به‌صورت اولین حلقۀ زنجیرۀ غذایی، فراهم شده است (تصویر 1-5).

بنابراین، هر موجود زنده‌ای، به‌عنوان یکی از عوامل محیط زیست که با سایر عوامل در ارتباط است، اثراتی مشخص بر محیط زیست می‌گذارد. اگر عاملی در محیط زیست، جایگاه طبیعی و متعادل خود را در ارتباط متقابل با سایر عوامل نداشته باشد، یعنی از عوامل زنده و غیرزنده بهره‌برداری بیش ازحد نماید، تعادل طبیعی سایر عوامل و کل محیط زیست را تحت تأثیر قرار خواهد داد و به عامل برهم زننده تعادل تبدیل می‌شود. به عبارت دیگر، هر محیط زیست قابلیت تأمین نیازهای عدۀ مشخصی از هر موجود زنده را به‌عنوان یک عامل از عوامل زنده دارد (تصویر 2-5).

اکوسیستم:

به ارتباط متقابل کل مجموعۀ عوامل زنده و غیرزنده با محیط زیست، اکوسیستم یا زیست‌بوم می‌گویند. به عبارت دیگر، اکوسیستم شامل تمام روابطی است که میان موجودات زنده و محیط برقرار می‌شود. به این ترتیب، محیط زیست، به محیطی گفته می‌شود که در آن موجودات زنده امکان زندگی در آن را دارند و در آن محیط اکوسیستم ایجاد شده است.

اکوسیستم‌ها، بسته به دخالت انسان در تشکیل آنها، به انواع طبیعی و مصنوعی تقسیم می‌شوند. اکوسیستم‌های مصنوعی با برنامه‌ریزی و طراحی انسان‌ها از طریق دخالت در طبیعت، ایجاد می‌شود. اکوسیستم‌های مصنوعی برای توازن و تعادل، به دخالت دائم انسان نیاز دارد. ایجاد مزرعه و باغ در کشاورزی و تبدیل شدن آنها به جنگل یا مرتع، یک اکوسیستم مصنوعی است.

اکوسیستم‌های طبیعی به‌طورکلی خود به دو دستۀ خشکی و آبی تقسیم می‌شوند. در هر یک از انواع اکوسیستم‌ها گونه‌های خاصی از موجودات زنده امکان رشد و نمو و بقای نسل دارند، این طبقه‌بندی اکوسیستم‌های طبیعی عبارت‌اند از:

اگر به هر دلیلی شرایط محیط یا تعداد موجودات زنده از حالت طبیعی خارج شود، تهدیدی بالقوه برای اکوسیستم خواهد بود و تعادل آن با مشکل مواجه می‌شود. برای مثال، اگر از سموم شیمیایی در کنترل حشرات آفت، بدون توجه به حشرات مفید در محیط زیست، استفاده شود، از جمعیت زنبورعسل به‌عنوان یکی از مهم‌ترین حشرات مفید، که در گرده افشانی نقش عمده‌ای دارد، به شدت کم می‌شود. همچنین، این امکان وجود دارد که فراوردۀ تولیدی عسل نیز در این محیط زیست نامتعادل، آلوده شود (تصویر 3-5). اگر در رودخانۀ آب شیرین، که در آن ماهی قزل‌آلا به‌صورت طبیعی وجود دارد، پساب صنعتی ورود کند و آن را آلوده سازد، ماهی‌ها

می‌میرند و شرایط محیط زیست دیگر برای حضور آنها مناسب نیست. در این صورت تا وقتی آلودگی در رودخانه وجود داشته باشد، حتی اگر بچه ماهی به رودخانه رها شود، با وجود آلودگی امکان زندگی و رشد و نمو برایشان فراهم نیست و بچه‌ماهی‌ها خواهند مُرد. در این شرایط اکوسیستم رو به زوال است و پس از مدتی موجودات زنده در رودخانۀ آلوده، جایشان را به موجودات زندۀ دیگری می‌دهند که در محیط‌زیست جدید امکان زندگی دارند و می‌توانند آن را به‌عنوان محیط زیست بپذیرند. (تصویر 4-5).

برای حفظ اکوسیستم‌ها، باید مراقب محیط زیست و حفظ تعادل در ارتباطات میان عوامل اکوسیستم بود. برداشت شن و ماسه از بستر رودخانه و برداشت خاک سطحی اراضی زراعی مثالی دیگر برای تغییر اکوسیستم است (تصویر 5-5).

منابع طبیعی و انواع آن:

برای حفظ محیط زیست باید بدانیم که محیط زیست چه منابع و ذخایری دارد، اهمیت و حساسیت منابع آن به چیست تا بتوانیم با کنترل شرایط، مانع از تهدید و تخریب محیط زیست شویم و تعادل و سلامت اکوسیستم‌ها و به‌طور کلی زمین را به‌عنوان زیستگاه‌مان حفظ کنیم. در این راستا باید منابع طبیعی را بشناسیم.

هرچه بدون دخالت انسان در طبیعت وجود داشته باشد، منبع طبیعی است. به این ترتیب رودخانه‌ها، کوه‌ها سنگ‌های قیمتی و معادن از جمله منابع طبیعی هستند. منابع طبیعی یا نامحدودند (مانند نور خورشید و هوا) یا محدود هستند (مانند سوخت‌های فسیلی).

منابع طبیعی محدود، برحسب میزان و قابلیت تجدیدپذیری به شرح زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:

1- منابع طبیعی تجدید شونده. هرچند که این منابع محدود هستند، در شرایط طبیعی (یعنی اگر محیط زیست تغییر نکند و بهره‌برداری از آنها در حد کم باشد) امکان تجدیدشدن دارند. مانند منابع آب، خاک، جانوران (حیات وحش) و گیاهان (جنگل‌ها و مراتع)

2- منابع طبیعی غیرقابل تجدید: ایجاد آنها در شرایط کنونی، محیط زیست ممکن نیست و در صورت بهره‌برداری از آنها، تمام می‌شوند و تجدیدپذیر نیستند. معادن و سوخت‌های فسیلی از قبیل نفت، گاز و زغال سنگ منابع طبیعی غیرقابل تجدید هستند.

منابع طبیعی از هر نوع که باشند، ثروت ملی محسوب می‌شوند و باید در حفظ و بهره‌برداری اصولی از آنها کوشید. فهرستی از منابع طبیعی را در (جدول 1 - 5) ملاحظه نمایید:

جدول 1-5 - فهرست منابع طبیعی

نوع منبع	موضوعات
منابع گیاهی	جنگل‌ها و مراتع و کشاورزی
منابع جانوری	حیات‌وحش و دامپروری
منابع میکروبی	مجموعه قارچ‌ها و باکتری‌ها
منابع جوی	مدت زمان دریافت نور، شدت نور خورشید، دما، شدت باد، رطوبت، ابرناکی و انواع بارش
منابع آبی	انواع آب: سفره‌های آب زیرزمینی، چشمه‌ها، روان آب‌ها، آبگیرها، دریاچه‌ها، دریاها و اقیانوس‌ها
منابع خاکی	انواع خاک و بستر سنگی  کوه، تپه، دره و دشت
منابع کانی	فلزات و سنگ‌های قیمتی
منابع فسیلی	نفت، گاز و زغال سنگ
منابع انسانی	تمام افراد جامعه

اهمیت پوشش گیاهی:

گیاهان به‌عنوان منابع طبیعی تجدیدشونده از باارزش‌ترین منابع طبیعی هستند. منافعی که گیاهان به‌صورت مستقیم و غیرمستقیم ایجاد می‌کنند، عبارت‌اند از:

منافع مستقیم پوشش گیاهی

- تولید غذا
- تولید اکسیژن
- تولید خاک و افزایش حاصلخیزی آن
- تولید چوب
- تولید محصولات دارویی و صنعتی
- نگهداری آب
- جلوگیری از فرسایش آبی و بادی خاک

منافع غیرمستقیم پوشش گیاهی

- حفظ گونه‌های موجود زنده
- ایجاد تفرجگاه
- جلوگیری از سیلاب

حفظ منابع پوشش گیاهی مقدمه حفظ سایر منابع طبیعی است (تصویر 6-5).

پوشش گیاهی در سطح زمین متأسفانه رو به کاهش است. از جمله رفتارهایی که منجر به تخریب پوشش گیاهی، جنگل‌ها و مراتع می‌شود، عبارتند‌از (تصویر 7-5):

- آتش سوزی؛
- بوته‌کنی و قطع درختان؛
- تبدیل اراضی مرتعی و جنگلی به اراضی کشاورزی و غیرکشاورزی.

متأسفانه بخش بزرگی از تخریب محیط زیست و تبدیل دامنۀ کوه‌ها، حاشیۀ رودخانه‌ها، سواحل دریاها، مراتع، جنگل‌ها و زمین‌های کشاورزی به برج‌ها و ویلاها، صورت گرفته است که خوشبختانه با هشدارهای جدّی مقام معظم رهبری و تلاش رؤسای قوای سه‌گانه نظام، تقریبا جلوی این فساد بزرگ گرفته شده است و برخی از منابع به ملت و مادر طبیعت برگردانده شده است. در همین رابطه در قرآن کریم سورۀ روم آیۀ 41 ، خداوند متعال می‌فرماید:

به سبب کارهای مردم، فساد و تباهی در خشکی و دریا پدید آمده است، تا خدا کیفر برخی از کارهایشان را به آنان بچشاند، باشد که بازگردند.

بنابراین، مدیریت صحیح در بهره‌برداری از منابع طبیعی لازم و بسیار با اهمیت است. از مسائلی که محیط زیست را تهدید می‌کند موارد زیر است:

بحران کم آبی:

اگرچه منابع آب شیرین در جهان محدود است، با بهره‌برداری اصولی و نه زیاده از حد، این منابع تجدیدپذیر هستند. مسئله آب برای پوشش‌گیاهی، کشاورزی و به‌طور کلی حیات مردم در هر کشوری مسئله‌ای مهم و حیاتی است. این موضوع به خصوص در کشورهایی که در مناطق کم باران و خشک زمین قرار گرفته‌اند از جمله کشور ما ایران، بسیار بااهمیت است. در چنین مناطقی، سطح آب‌های زیرزمینی به دلیل بارش کم و استفاده بیش ازحد از منابع آبی کاهش می‌یابد. با پایین رفتن سطح آب‌های زیرزمینی، بحران کم‌آبی پیچیده‌تر می‌شود و مشکلاتی جدی به‌وجود می‌آورد. از سوی دیگر، با پایین آمدن سطح آب‌های زیرزمینی امکان گسست زمین وجود دارد (تصویر 8-5).

نابودی مراتع طی چرای بی‌رویۀ دام:

بهره‌برداری بیش ازحد از مراتع طی چرای بی‌رویۀ دام، از عوامل اصلی تخریب مراتع در کشور است. در مناطق مرطوب صدمۀ چرای بی‌رویۀ دام اولین اثر را در فشرده نمودن خاک می‌گذارد. در نتیجه، آب ناشی از بارندگی فرصت نفوذ به درون زمین را به دلیل کوبیده شدن خاک پیدا نمی‌کند. بنابراین، بر حجم و سرعت جریانات سطحی افزوده می‌شود. اگر پوشش گیاهی مرتع خیلی کم باشد، که این هم می‌تواند ناشی از چرای بی‌رویۀ دام باشد، ممکن است سیلاب، جاری شود که خود موجب فرسایش خاک می‌گردد (تصویر 9-5).

فرسایش خاک:

از عوامل منجر به فرسایش خاک رَواناب‌ها، اثر آب و باد و کشت و زرع در مناطق شیب‌دار است (تصویر 10-5).

فرسایش خاک می‌تواند موجب بروز طوفان‌های شن و ریزگردها شود و به مزارع، جاده‌ها و مناطق مسکونی آسیب رساند. این رخداد به خصوص در مناطقی که خشک‌اند بسیار آزاردهنده است (تصویر 11-5).

آلودگی‌های محیط زیست و منشأ آنها:

تمدن بشری موجب شده است که انسان بیش ازحد از منابع طبیعی استفاده کند. طی عصرهای متمادی جمعیت رو به رشد انسان‌ها، هرجا که اکوسیستمی با قابلیت اسکان آنها وجود داشت، پراکنده شد و به این ترتیب تمامی عوامل زنده و غیر زنده در کرۀ زمین تحت تأثیر انسان قرار گرفتند. بسیاری از اکوسیستم‌های طبیعی به اکوسیستم‌های مصنوعی تبدیل شدند. شرایط محیط زیست در اکوسیستم‌های طبیعی رو به زوال می‌گذارد محیط زیست با دخالت‌های انسان تغییر می‌کند و با ورود مواد بیش ازحد تحمل در محیط، آلودگی محیط زیست بیشتر می‌شود. (تصویر 12-5)

گونه‌ها منقرض می‌شوند که نتیجۀ آن کاهش تنوع زیستی است. علاوه بر اینها، سلامت خود انسان، به شدت تحت تأثیر آلودگی‌های محیط زیست قرار می‌گیرد (تصویر 13-5).

انواع آلودگی‌های محیط زیست عبارت‌اند از: آلودگی هوا، آلودگی آب و آلودگی خاک

آلودگی هوا:

آلودگی هوا عبارت است از ورود هر ترکیبی به هوا که توسط فعالیت‌های انسان انجام پذیرد و موجب اثرات نامطلوب برسلامتی و محیط زیست شود. این ترکیبات معمولاًً طی فعالیت‌های صنعتی انسان به صورت گاز یا ذرات قابل تعلیق در هوا ایجاد می‌شود و شامل این موارد است:

الف) گازهای حاصل از سوختن
ب) گازهای گلخانه‌ای
ج) فلزات سنگین

انتشار بیش ازحد گازهای گلخانه‌ای در قرن بیستم و رشد صنایع، موجب نازک شدن لایۀ ازون شده است (تصویر 14-5). لایۀ ازون مانع دریافت بیش ازحد اشعۀ ماورای بنفش در جوّ زمین می‌شود. اشعۀ ماورای بنفش قسمتی از نور خورشید است که بسیار پرانرژی است و قابلیت نفوذ به درون سلول‌ها و بافت‌ها موجودات زنده را دارد و به آنها آسیب می‌رساند و حتی می‌تواند باعث مرگ یاخته شود. در انسان‌ها، اشعۀ ماورای بنفش عامل شایع سرطان پوست است، به خصوص در مناطق استوایی زمین که نور خورشید به‌صورت عمود می‌تابد.

گذشته از این، تولید زیاد گازهای گلخانه‌ای موجب گرم شدن زمین شده که یکی از نتایج آن ذوب شدن یخ‌های قطب شمال و جنوب است که بر اثر آن برخی مناطق ساحلی در تهدید فرو رفتن در آب قرار دارند. منشأ گازهای گلخانه‌ای و فلزات، صنایع و سوخت فسیلی است.

تولید زیاد کربن دی‌اکسید ناشی از مصرف سوخت‌های فسیلی، به‌خصوص در اتومبیل‌ها، محققان را واداشته است تا انرژی‌های جایگزین و افزایش کارآمدی آنها را جست‌وجو کنند.

آلودگی آب:

گذشته از مشکل کمبود منابع آب شیرین در مناطقی از کره‌زمین، موضوع آلودگی آب‌های سطحی و زیرزمینی از مسائل مهمی است که می‌تواند به تهدید جدی کاهش کیفیت آب و بحران زیست محیطی منجر شود. گذشته از جریانات آبی در خشکی، دریاها و اقیانوس‌ها هم آلوده می‌شوند. عمده عوامل آلوده کنندۀ آب‌ها که تبعاتش می‌تواند به مرگ برخی از گونه‌های گیاهی و جانوری منجر شود، در (تصویر 15-5) مشخص شده‌اند.

الف) آلودگی‌های فیزیکی، از جمله افزایش دمای آب برای خنک نمودن تأسیسات صنعتی و کارخانه‌ها

ب) آلودگی به مواد رادیواکتیو در اثر حوادث هسته‌ای

ج) آلودگی به ترکیبات شیمیایی آفت‌کش‌ها و انواع کود شیمیایی

د) آلودگی به ترکیبات فلزات سنگین ناشی از فاضلاب صنعتی

هـ) آلودگی ناشی از فاضلاب بیمارستانی

و) آلودگی ناشی از فاضلاب شهری

آلودگی‌های خاک:

مسمومیت خاک در اثر آبیاری با آب‌های شور، افزایش نمک‌های خاک و آلودگی مستقیم آن توسط افراد یا کارخانه‌ها، ایجاد شود. در این شرایط خاک حاصلخیزی خود را از دست می‌دهد و برای برخی از گیاهانی که در آن می‌رویند سمی می‌شود (تصویر 16-5)؛ دراین صورت دیگر گیاهان قابلیت رشد را در شرایط جدید ندارند یا با انتقال مقادیری از ترکیبات مسموم به آنها دچار مسمومیت می‌شوند. یک مورد دیگر از آلوده کننده‌های محیط زیست رهاسازی انواع زباله است، به خصوص آنهایی که در طبیعت تجزیه نمی‌شوند (از جمله پلاستیک‌ها) (تصویر 17-5). تفکیک زباله‌ها از مبدأ و بازیافت آنها از راه‌حل‌های مهم آن است.

نقش انسان در حفظ و احیای محیط زیست:

امروزه کمتر جایی در کرۀ زمین وجود دارد که از گزند مداخلات خواسته یا ناخواستۀ انسان به دور مانده باشد. روند تخریب و آلودگی محیط زیست چنان پیش رفته که تبدیل به دغدغۀ دولت‌ها و تشکل‌های مردمی در سراسر جهان شده است و ناگزیرند برای پاکسازی و حفظ محیط زیست تلاش کنند. از جمله کارهایی که در حفظ و احیای محیط زیست باید انجام داد، کاهش مصرف انرژی و به‌طور کلی همگامی با طبیعت است، به این معنی که تا حد ممکن از طبیعت اطراف خود بهره‌برداریِ تخریب‌زا نداشته باشیم. این موضوع در دو بعد فردی و همگانی با برنامه‌ریزی‌های کلان، از جمله تحقیق و به‌کارگیری انرژی‌های جایگزین توسط دولت‌ها، امکان‌پذیر است.

انواع انرژی‌های جایگزین عبارت‌اند از الکتریسیتۀ حاصل از انرژی بادی، انرژی خورشید و انرژی زمین‌گرمایی. باد نیز در مناطقی که دائمی است می‌تواند به‌عنوان انرژی جایگزین مطرح باشد (تصویر 18-5).

امروزه، هر چند بحث محیط زیست سیاست‌های کلان جامعه را در برگرفته است. در سطح ملی، سازمان محیط زیست و مرکز سلامت محیط و کار وزارت بهداشت نیز فعالیت دارند. در سطح بین‌المللی معاهداتی از جمله پیمان کیوتو، کشورها موظف به حفظ محیط زیست و جلوگیری از آلودگی آن شده‌اند.

در این خصوص اصل 50 قانون اساسی جمهوری اسلامی ایران تکلیف را روشن کرده است: « در جمهوری اسلامی، حفاظت محيط زيست كه نسل امروز و نسل‌های بعد بايد در آن حيات اجتماعی رو به رشدی داشته باشند، وظيفۀ عمومی تلقی می‌گردد. از اين رو فعاليت‌های اقتصادی و غير آن، كه با آلودگی محيط زيست يا تخريب غير قابل جبران آن ملازمه پيدا كند، ممنوع است.»