درسنامه آموزشی علوم تجربی کلاس نهم

زنبوری که تازه شهد گلی را خورده، به سویِ کندو در پرواز است که زنبورخوارِ گرسنه‌ای آن را شکار می‌کند. شاید این آخرین غذایش باشد! شاید شاهینِ گرسنه‌ای آن را در آسمان شکار کند یا هنگام جست‌وجو بین گل‌ها برای یافتن غذای بیشتر، شکارِ روباهی گرسنه شود!
چه ارتباطی بین زنبورخوار، زنبور، شاهین یا روباه وجود دارد؟ چگونه زندگیِ جانوری مانند روباه یا شاهین با زندگیِ گیاهی گلدار ارتباط پیدا می‌کند؟ چه عواملی بر زندگی این جانداران تأثیر می‌گذارد؟ تلاش برای پاسخ به چنین پرسش‌هایی، مورد علاقهٔ زیست‌شناسانی است که دربارهٔ ارتباط جانداران با همدیگر و با محیط مطالعه می‌کنند.

بوم سازگان

زنبورخوار در محیط زندگی‌اش تنها نیست. جانداران دیگری نیز در این محیط وجود دارند که بر آن تأثیر می‌گذارند و زنبورخوار نیز بر آنها تأثیر دارد. از طرفی این پرنده بدون آب و هوا زنده نمی‌ماند و مانند جانداران دیگر اکسیژن مصرف و کربن دی‌اکسید دفع می‌کند. محیط زندگی زنبورخوار از عوامل زنده (جانداران دیگر) و عوامل غیر زنده (مانند آب، هوا، دما) تشکیل شده است که بر هم تأثیر می‌گذارند. عوامل زنده و غیر زندهٔ محیط و تأثیرهایی که برهم می‌گذارند، سامانه‌ای به نام بوم سازگان می‌سازند. انواع متفاوتی از بوم سازگان‌های خشکی، آبی و خشکی - آبی وجود دارد.
جنگل گلستان نمونه‌ای از بوم سازگان خشکی و دریاچهٔ زریوار نوعی بوم سازگان آبی است؛ درحالی که تالاب شادگان بوم سازگان آبی - خشکی است. باغچه، آبزی‌دان (آکواریوم) یا حتی گلدانِ دارای گیاه نیز مثال‌هایی از بوم سازگان‌اند.
صرف‌نظر از اینکه بوم سازگان از چه نوع و در چه اندازه‌ای باشد دو فرایند مهمِ انتقال انرژی و چرخهٔ مواد در آن اتفاق می‌افتد. انتقال انرژی در زنجیره‌ها و شبکه‌های غذایی رخ می‌دهد.

از تولید کننده تا مصرف کننده

می‌دانید که هر زنجیره غذایی از تعدادی جاندار تشکیل می‌شود (شکل). اولین حلقهٔ هر زنجیره غذایی، جانداری است که از مواد معدنی، مواد آلی می‌سازد. به چنین جاندارانی تولیدکننده می‌گویند. حلقه‌های بعدی زنجیره‌های غذایی، جاندارانی‌اند که این توانایی را ندارند و به آنها مصرف کننده می‌گویند. مصرف کنندگان به جانداران تولید کننده وابسته‌اند؛ زیرا ماده و انرژی موردنیاز را از آنها به دست می‌آورند. تولید کنندگانی که فتوسنتز انجام می‌دهند برای ماده و انرژی به چه چیزهایی وابسته‌اند؟ همین طور که در شکل زیر می‌بینید، زنجیره‌های غذایی در یک بوم سازگان، به همدیگر وصل‌اند و شبکهٔ غذایی را تشکیل می‌دهند.

به شکل زیر توجه کنید! می‌بینید همهٔ ماده‌ای که گیاه با استفاده از انرژی خورشید ساخته است، به آخرین مصرف‌کننده نمی‌رسد؛ بلکه در هر تَراز مقداری از ماده و انرژی آن کم می‌شود (آیا می‌دانید چرا؟). اگر مقدار انرژی و ماده‌ای را که در زنجیره‌های غذایی از جانداری به جاندار دیگر منتقل می‌شود، محاسبه کنیم، معلوم می‌شود که فقط حدود 10 درصد ماده و انرژی از یک تراز به تراز بعدی منتقل می‌شود. کاهش مقدار ماده و انرژی را در بوم‌سازگان به شکل هرم نشان می‌دهند.

آیا کربن‌هایی که در فتوسنتز به کربوهیدرات تبدیل می‌شوند، در بقایای گیاهان و جانوران باقی می‌مانند؟ کربن چگونه به محیط بر می‌گردد؟ بعضی مصرف کنندگان در بوم سازگان نقش تجزیه کنندگی دارند. تجزیه کنندگان، انرژی مورد نیاز خود را از بقایای جانداران دیگر به دست می‌آورند (شکل زیر). انواعی از قارچ‌ها و باکتری‌ها نقش مهمی در تجزیهٔ بقایای جانداران دارند. آنها مولکول‌های آلی را تا حدّ تشکیل مولکول‌های ساده‌ای مانند کربن دی‌اکسید، آب، گازهای گوگرددار و نیتروژن‌دار تجزیه می‌کنند و سبب برگشت مواد به خاک، آب و هوا می‌شوند. اکنون شاید بدانید که علت بوی بد بقایای در حال فساد جانوران و گیاهان چیست.

روابط بین جانداران

بین جانداران در هر بوم‌سازگان سه نوع ارتباط همزیستی، شکار و شکارچی و رقابت را می‌توان تشخیص داد.
همزیستی: همسفرگی، همیاری و انگلی سه شکل از رابطهٔ همزیستی‌اند. در همسفرگی یک جاندار سود می‌برد؛ در حالی که جاندار دیگر سود نمی‌برد یا زیانی نمی‌بیند. در همیاری هر دو جاندار سود می‌برند؛ در رابطهٔ انگلی، میزبان زیان می‌بیند؛ ولی جانداری که درون یا رویِ بدن میزبان زندگی می‌کند و انگل نامیده می‌شود، سود می‌برد.

خود را بیازمایید (صفحهٔ 167 کتاب درسی)

 

هر یک از این شکل‌ها چه نوع همزیستی را نشان می‌دهد؟

الف) میگوی تمیزکننده در حال خوردن انگل‌های دهان مارماهی
ب) ماهی‌های کوچک همراه با کوسه شنا می‌کنند و پس ماندهٔ شکار کوسه را می‌خورند.
پ) کنه در حال مکیدن خون انسان.

گاهی رابطهٔ همزیستیِ دو جاندار به تشکیل موجودی جدید می‌انجامد. گلسنگ چنین موجودی است که از همزیستی قارچ و جلبک تشکیل می‌شود (شکل زیر). قارچ، مواد معدنی را برای جلبک فراهم می‌آورد و جلبک با انجام دادن فتوسنتز، کربوهیدرات‌های مورد نیاز خود و قارچ را تأمین می‌کند. بعضی گلسنگ‌ها به هوای آلوده حساس‌اند و از بین می‌روند؛ بنابراین مرگ گلسنگ‌ها ممکن است دلیلی برای آلودگی هوا باشد. گلسنگ‌ها سبب تشکیل خاک از سنگ می‌شوند، از گلسنگ‌ها مواد رنگی و دارویی استخراج می‌شود. همچنین بخشی از غذای جانورانی مانند گوزن را تشکیل می‌دهند.

شکار و شکارچی: شکار کردن از راه‌های تأمین غذا در جانوران گوشت‌خوار است. بعضی جانورانِ شکارچی به دنبال طعمه می‌دوند (شکل 5- الف)؛ اما جانوری مانند شقایق دریایی درجای خود ثابت است (شکل 5 - ب).

جانورانی که شکار می‌شوند، ویژگی‌هایی دارند که احتمال شکار شدن آنها را کم می‌کنند. نوزاد کرمی شکل بعضی حشرات لکه‌های رنگی چشم مانندی در انتهای بدن دارد که آن را شبیه مار می‌کند (شکل زیر).

استتار: بعضی جانوران در جایی قرار می‌گیرند که تشخیص آنها از زمینه دشوار است و به این علت از دید شکار یا شکارچی مخفی می‌مانند. آیا ماهی را در شکل 7 - الف و حشره برگی را در شکل 7 - ب تشخیص می‌دهید؟

رقابت: به شکل زیر نگاه کنید. سنجاب ایرانی در جنگل‌های بلوط در ارتفاعات زاگرس زندگی می‌کند. فرض کنید این سنجاب بین دو شکارچی گرسنه گیر افتاده باشد. کدام شکارچی موفق می‌شود تا سنجاب را شکار کند؟ شاید نتوانیم جواب این پرسش را بدهیم؛ اما مسلم است که این جانوران برای غذا با هم رقابت می‌کنند گرچه خود از این رقابت آگاه نیستند!

رقابت هنگامی ایجاد می‌شود که جانداران نیازهای مشابهی داشته باشند و نیازهای خود را از منابع مشترکی تأمین کنند. جانوران معمولاً برای غذا، آب و محل زندگی با هم رقابت می‌کنند. گاهی رقابت چنان شدید می‌شود که دو جانور با هم می‌جنگند (شکل زیر).

راه‌هایی برای کاهش رقابت بین افراد گونه‌های متفاوت وجود دارد. به این مثال توجه کنید: منابع غذایی جغد و شاهین یکی است. هر دو از جوندگان کوچک تغذیه می‌کنند. اما جغد در شب و شاهین در روز شکار می‌کند؛ بنابراین تقسیم بندیِ زمانِ شکار، رقابت بین این دوگونه را کم می‌کند.

تنوع زیستی

تنوع زیستی در تعریفی ساده به معنای تنوع گونه‌های جانداران و محیطی است که این جانداران در آن زندگی می‌کنند. هرچه تعداد گونه‌های جانداران در محیط بیشتر باشد، تنوع زیستی آن محیط بیشتر است. مثلاً محیطی که 30 گونه جاندار در آن زندگی می‌کند از محیطی با 20 گونه جاندار، تنوع زیستی بیشتری دارد.
می‌دانید که جانداران نیازهای متفاوتی دارند و در زیستگاه‌هایی با آب و هوای متفاوت زندگی می‌کنند؛ بنابراین تنوع محیط به معنای فراهم شدن زیستگاه‌های مناسب برای زیستن انواعی از جانداران است. بر این اساس به دلیل وجود محیط‌های متنوع در ایران، کشور ما ازکشورهایی است که تنوع زیستی زیادی دارد.

تنوع زیستی‌ای که امروزه روی کرهٔ زمین وجود دارد، در طی میلیون‌ها سال شکل گرفته است. در طول عمر زمین، عوامل طبیعی متفاوتی مانند یخ‌بندان یا سقوط شهاب سنگ، سبب از بین رفتن گونه‌ها و در نتیجه کاهش تنوع زیستی شده؛ اما امروزه فعالیت‌های انسانی مهم‌ترین خطر برای کاهش تنوع زیستی و عامل انقراض گونه‌های جانوری و گیاهی‌اند. وقتی می‌گوییم گونه‌ای منقرض شده به این معناست که هیچ فرد زنده‌ای از آن‌گونه در طبیعت وجود ندارد. ببر مازندرانی نمونه‌ای از جانوران منقرض شده است.

اهمیت تنوع زیستی

گرچه انسان پیش از شناختن دقیقِ طبیعت از آن استفاده می‌کرد؛ اما با شناخت بوم سازگان‌ها توانست از مواهب طبیعی بهرهٔ بیشتری ببرد.
امروزه داروهای فراوانی از جانداران استخراج می‌شوند. مادهٔ اولیهٔ چند صد نوع دارو از جنگل‌های بارانی به‌دست می‌آید. حشراتی مانند کفش دوزک با خوردن آفت‌ها به حفظ گیاهان کمک می‌کنند (شکل زیر). جانوران به ویژه حشرات در گرده افشانیِ بسیاری از گیاهان نقش دارند.
همچنین جانداران و فعالیت‌های آنها از موضوعات مورد علاقهٔ مهندسان است. مثلاً ویژگی‌های تارعنکبوت مورد توجه مهندسانی است که می‌خواهند موادی با استقامت، انعطاف‌پذیری و در عین حال سبکی تار عنکبوت تولید کنند تا در وسایل متفاوت به کار برند. تار عنکبوت گرچه پروتئینی است؛ اما مقاومتی چند برابر فولاد دارد! شما چه فایده‌های دیگری برای تنوع زیستی می‌شناسید؟