انتقال الطاقة في النظام البيئي

انتقال الطاقة في النظام البيئي

أولا، يجب أن نذكر أن النظام البيئي هو منطقة جغرافية تحتوي على الحيوانات والنباتات وعوامل حية أخرى، إلى جانب عوامل غير حية مثل الصخور والمناخ، وكل عامل يؤثر على العوامل الأخرى مباشرة أو غير مباشرة بسبب التوازن الدقيق الذي يجمعهم، فالنباتات تتأثر بالتغيرات في درجات الحرارة، وهذا يجبر الحيوانات التي تعتمد على تلك النباتات في غذائها على التكيف مع تلك التغيرات أو الانتقال إلى بيئة أخرى تناسبها.

ويعتبر الطاقة هي الوقود الذي تعتمد عليه الكائنات الحية في النظام البيئي للبقاء على الأرض، فبدون الطاقة، لن يتمكن هذه الكائنات من النمو والحركة والتنفس والتكاثر، وتعتبر الشمس مصدر الطاقة الرئيسي في جميع الأنظمة البيئية على الأرض.

ويتكون النظام البيئي مما يلي:

• المكونات الحية: وتضم تلك المكونات ما يلي:
  • المنتجات: الكائنات الحية المتغذية ذاتيا هي التي تعتمد على نفسها في الحصول على طعامها، مثل النباتات التي تحول العوامل الحية إلى طعام من خلال الشمس وتحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية من خلال عملية البناء الضوئي، وتعتبر منتجاتها مصدر غذاء أساسي لبقية الكائنات الحية الأخرى.
  • المستهلكات: هي الكائنات التي تتغذى على المنتجات، إلى جانب أنواع أخرى ذات مستوى غذائي أقل مثل البشر، وهناك 3 أنواع من المستهلكات وهي آكلات الأعشاب مثل الأبقار وهي المستهلكات التي تتغذى على المنتجات فقط، وآكلات اللحوم مثل الذئاب وهي المستهلكات التي تتغذى على المستهلكات الأخرى فقط، والحيوانات المفترسة مثل الدببة وهي المستهلكات التي تتغذى على المنتجات والمستهلكات الأخرى.
  • المحللات: تسمى الرماميات أيضا، وهي كائنات تستمد غذاءها من تحلل بقايا المنتجات والمستهلكات. تتغذى هذه الكائنات على المواد العضوية المتحللة وتحولها إلى ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين، لتعاد استخدامها من قبل المنتجات.
• المكونات غير الحية: تتكون العناصر والمركبات العضوية وغير العضوية من ماء وهواء وتربة، بالإضافة إلى عناصر أخرى مثل الأكسجين والكربون والفوسفات والهيدروجين، بجانب العوامل الفيزيائية الأخرى التي تمكن الكائنات الحية من ممارسة أنشطتها.

كيف تنتقل الطاقة بين المخلوقات الحية في النظام البيئي

النظام البيئي مترابط بشكل ديناميكي ومنظم في سلسلة غذائية. فالطاقة تتحرك من مستوى إلى آخر بشكل متتابع، والنباتات تحتل قمة سلسلة الطاقة بينما تحتل المحللات المرتبة الأخيرة فيها. وهناك ثلاث عمليات مترابطة ومكملة لبعضها تحدث في سلسلة الغذاء وهي كالتالي:

• الإنتاج: فالنباتات هي التي تقوم بوظيفة الإنتاج، ولذلك تسمى بالمنتجات. من خلال عملية البناء الضوئي، تصنع النباتات غذائها بنفسها وتنتج الأكسجين. ولا تقتصر المنتجات على إنتاج الغذاء لنفسها فقط، بل تنتجه أيضا لجميع الكائنات الحية الأخرى.
• الاستهلاك: عملية الاستهلاك تحدث في مستويات مختلفة من الطاقة، تبدأ بالمستهلكات النباتية وتنتقل بعد ذلك إلى المستهلكات الحيوانية، وهناك مستهلكات تتغذى على النباتات واللحوم معا مثل الإنسان.
• التحلل: هي علم يتعامل مع تحليل بقايا الكائنات الحية مثل الحيوانات والنباتات وغيرها، ويقوم به المحللون، وتعد المحللون هم الخبراء في هذا المجال.

وبالتالي يكون شكل السلسلة الغذائية على النحو التالي: منتجات “نباتات” -> مستهلكات “الإنسان والحيوانات” -> محللات “الطفيليات.

هرم انتقال الطاقة في السلسلة الغذائية

يعتبر هرم نقل الطاقة هو الهرم الذي يوضح كيفية نقل الطاقة في سلاسل الغذاء.

• في هذا الهرم، تمر الطاقة عبر مختلف مستويات الكائنات الحية بمرور الوقت، وبالتالي ينخفض مقدار الطاقة ويقل عدد تلك الكائنات.
• المنتجات هي أكبر كائنات الحياة في سلسلة الغذاء، وذلك بسبب وقوعها في قاعدة هرم انتقال الطاقة، فهي المصدر الرئيسي لإنتاج الطاقة التي تحتاجها الكائنات الحية الأخرى.
• وبعد المنتجات في هرم نقل الطاقة تأتي المستهلكات الأولية ثم الثانوية ثم الثالثة، وفي المرتبة الأخيرة تأتي المحللون.
• يطلق على الكتلة الحيوية التي تنتجها المنتجات اسم الإنتاجية الأولية الإجمالية، وهي ما تبقى بعد استخدام المنتج الأساسي للطاقة المطلوبة للتنفس، وهذا هو ما يتاح للمستهلكين في تلك السلسلة الغذائية.
• في النظام البيئي على الأرض، يتمركز الإنتاج الأولي الأكبر في الأماكن الدافئة والرطبة إلى جانب ضوء الشمس، ومن أمثلة ذلك المناطق الاستوائية الغابية، وتعتبر الصحارى هي أقل المناطق إنتاجية أولية، وتزيد الإنتاجية الأولية في المياه الضحلة والغنية بالمواد المغذية مثل أحواض الطحالب والشعاب المرجانية.

أنواع السلاسل الغذائية في النظام البيئي

الغذاء المنقول في مستويات سلسلة الطعام وعلاقة المخلوقات المشتركة في نقل الطاقة، هما العاملان الأساسيان في تحديد أنواع سلاسل الغذاء في النظام البيئي.

وتنقسم السلاسل الغذائية إلى الأنواع التالية:

• سلاسل غذاء الافتراس: وهي سلسلة الغذاء الأكثر شيوعا في النظام البيئي، ففي تلك السلاسل ينتقل الطاقة من النباتات كمنتجات إلى الحيوان المفترس الأول ثم الثاني.
• سلاسل التطفل: في هذه السلاسل، يتم نقل الطاقة من المنتجات أو من كائن حي مفترس إلى الطفيليات.
• سلاسل رمية: في هذه السلاسل، تنتقل الطاقة من الكائنات الميتة، سواء كانت منتجات أو مستهلكات، إلى المحللين.

تدفق الطاقة في النظم البيئية

لا يمكن للحياة أن تستمر على الأرض من دون تدفق الطاقة في مختلف النظم البيئية، وتلك الطاقة تعتمد بشكل أساسي على الشمس كمصدر لها.

• عند وصول الطاقة الشمسية إلى الأرض، تنتشر بشكل معقد بين مختلف النظم البيئية، وتعتبر سلسلة الغذاء أسلوبا بسيطا لفهم هذا التوزيع.
• وتنتقل الطاقة في النظام البيئي بواسطة الكائنات الحية والميتة، ويتم رسم سلاسل الغذاء أو هرم الطاقة من أجل إظهار تدفق الطاقة في النظم البيئية.
• يعرض الهرم الطاقة معدل تدفق الطاقة في كل مستوى غذائي، وتنخفض خطوات معدل تدفق الطاقة إلى أعلى الهرم، لأن بعضها يتغير شكلها بشكل لا يمكن للكائن الحي استهلاكه في الخطوة التالية في سلسلة الغذاء.
• وبسبب ذلك، فإن الكائنات الحية في المستوى الغذائي الأعلى لن تتمكن من الوصول إلى الطاقة المنتجة أو المستهلكة في مستوى غذائي معين. ففي كل مستوى، تفرز بعض الكتلة الحيوية المستهلكة كنفايات، وبعض الطاقة لا يتم استهلاكها بسبب تحولها إلى حرارة، مما يؤدي إلى وفاة بعض النباتات والحيوانات دون أن يتم أكلها من قبل كائن آخر.
• تقوم كائنات التحليل بعملية تفكيك النفايات والمواد الميتة ، فيتم إعادة تدوير العناصر الغذائية في التربة حتى يمكن للنباتات امتصاصها مرة أخرى ، وخلال هذه العملية يتحول معظم الطاقة إلى حرارة ، والطاقة المخزنة ككتلة حيوية في المستوى الغذائي يتم تمريرها من مستوى إلى آخر بنسبة تصل إلى 10٪ فقط ، وتسمى هذه العملية (قاعدة الـ 10 بالمائة).

أسئلة شائعة