مخزن أكبر مرجع عربي للمواضيع و المقالات

ابحث عن أي موضوع يهمك

نموذج بسيط يمثل كيف تنتقل الطاقة ضمن النظام البيئي

بواسطة: نشر في: 14 أغسطس، 2022
مخزن
نموذج بسيط يمثل كيف تنتقل الطاقة ضمن النظام البيئي

نموذج بسيط يمثل كيف تنتقل الطاقة ضمن النظام البيئي

يعتبر أبسط نموذج لانتقال الطاقة في النظام البيئي (energy flow) هي السلاسل الغذائية (شبكات الغذاء) لأنها المحور الرئيسي في نظام الطاقة البيئي وإبداع الله سبحانه وتعالى في خلق الكون وحفظ توازن النظام البيئي بدقة متناهية.

سلسلة الغذاء (شبكة الغذاء): هي عبارة عن عملية انتقال الطاقة ضمن النظام البيئي على شكل غذاء بين المُنتج والمُستهلك وتختلف بحسب اختلاف النظام البيئي.

ما هو النظام البيئي

هو تفاعل بين مخلوقات تعيش في نظام بيئي معين يتكون من عنصرين أساسيين وهما:

  •  (العوامل) مثل الشمس والماء والتربة وغازات الغلاف الجوي (الأكسجين والهيدروجين وثاني أكسيد الكربون).
  • (الكائنات الحية) مثل المنتجون وهي (كائنات ذاتية التغذية) وهي النباتات.
  • مع اجتماع العنصرين ينتج منه الأنظمة البيئية وهي:
    1. الأنظمة البيئية الدقيقة: التي تتم في عمل الكائنات الحية المجهرية التي لا تُرى بالعين المجردة مثل البكتيريا والفطريات.
    2. الأنظمة البيئية صغيرة: مثل المد والجزر وظهور برك المياه بالقرب من الشواطئ.
    3. الأنظمة البيئية الكبيرة: مثل الموجودة في الغابات الاستوائية القريبة من خط الاستواء وفي غابات الأمازون في البرازيل.
      • يوجد ثلاث فئات من الأنظمة البيئية الأرضية موجودة على سطح كوكب الأرض في نطاق واسع بحسب أساس بيئتها العامة:
        • الأنظمة البيئية البرية.
        • الأنظمة البيئية البحرية.
        • الأنظمة البيئة النهرية.
  • تتضمن هذه الفئات الثلاث أنواع من الأنظمة البيئية الفردية التي تعتمد على العوامل البيئية والكائنات الحية الموجودة فيها.

ما هي طرق انتقال الطاقة

يوجد العديد من الطرق المختلفة التي تعتبر وسيلة تساعد على عملية انتقال الطاقة من جهة إلى جهة أخرى وهي طرق انتقال الطاقة في كل شيء حولنا في يومنا الحاضر ويتم عن طريق مثل:

انتقال الطاقة بالتوصيل

  • حيث أن الحرارة تقوم بالانتقال بين نظامين من خلال دفع الجزيئات إلى الحركة عندما ترتفع درجة الحرارة في أحد طرفي قطعة معدنية سوف تنتقل درجة الحرارة المرتفعة تدريجياً إلى للطرف الآخر بسبب اصطدام الجزيئات ذات الطاقة الحركية العالية، مع الجزيئات ذات الطاقة الحركية الأقل.
  • عند توصل أحد طرفي سلك كهربائي في مخرج الطاقة أو التيار ينتقل التيار الكهربائي داخل المعدن إلى نهاية الطرف الآخر من السلك.

انتقال الطاقة بالتيارات الحرارية

  • انتقال الطاقة عن طريق حركة الماء والهواء من مكان لمكان آخر.
    • تنتقل السوائل المحملة بالطاقة الحركية العالية من مصدر الحرارة متدرجة في اصطحابها للحرارة بحسب درجة حرارة المصدر.
      • في حالة درجة الحرارة المرتفعة تصل السوائل إلى مرحلة الغليان.
      • في حالة درجة الحرارة المنخفضة تصل السؤال إلى مرحلة التجميد.
    • ينتقل الهواء من مكان حار لمكان بارد بسبب فرق الكثافة لأن الهواء الساخن تنخفض كثافته متسببة في ارتفاعه إلى الأعلى ليحل محله الهواء البارد ويعمل به في أنظمة التدفئة والتبريد.

انتقال الطاقة بالإشعاع

  • انتقال الطاقة على شكل موجات كهرومغناطيسية  مثل
    1. الأشعة فوق البنفسجية: تصدر من الشمس.
    2. موجات الراديو: تصدر من جميع أجهزة الاتصال التي تعمل بالطاقة الكهربائية.
    3. الأشعة السينية: تصدر من أجهزة الكشف التي تعمل بالطاقة الكهربائية.
  • لأن المواد تستمد الطاقة من خلال إشعاعات وتمنح الطاقة أيضاً على هيئة إشعاعات.
    • إذا كانت المواد المشعة لها نفس درجة الحرارة، فإن كمية الطاقة المستلمة تساوي نفس كمية الطاقة الممنوحة.
    • ومع ارتفاع درجة حرارة هذه المواد ستمنح طاقة أعلى من الطاقة المستلمة والعكس صحيح للمواد المشعة الباردة مع انخفاض درجة الحرارة.

ما هي السلسلة الغذائية

يتم تصنيف المستويات في السلسلة الغذائية على النحر التالي:

  • المُنتجين الأساسيين: هي قاعدة أو أساس السلسلة الغذائية تبدأ من كائنات حية ذاتية التغذية (نباتات أو عوالق نباتية).
  • مستهلكون أساسين: هي الكائنات الحية التي تستهلك المنتجين (آكلة العشب).
  • مستهلكون ثانويون: من الحيوانات آكلة اللحوم التي تتغذى على المستهلكين الأساسيين.
  • مستهلكون المستوى الأعلى: الإنسان يتغذى على الاثنان المنتجين والمستهلكين الأساسيين.
  • المحللون: كائنات حية مجهرية تتغذى على بقايا الكائنات الحية وعندما يموت المستهلكون تتحلل الجثث ومع مرور الوقت تنتج عشب من أرض التربة.
  • تستخدم هذه التصنيفات لوصف هيكل وبُنيان النظام البيئي عبر السلسلة الغذائية، يحتل كل كائن حي مستوى غذائي يحدد (مستوى الطاقة)، وموقعه في السلسلة الغذائية (الشبكة الغذائية).
  • تتشابك سلاسل الغذاء ببعضها لأن معظم الكائنات الحية تستهلك أكثر من نوع للكائنات الحية الأخرى فتعتبر النباتات هي مصدر الغذاء الأساسي.
نموذج بسيط يمثل كيف تنتقل الطاقة ضمن النظام البيئي

تدفق الطاقة في النظام البيئي

  • تعتبر الشمس هي المصدر الرئيسي للطاقة في جميع الأنظمة البيئية على وجه الأرض.
  • يمتص المنتجون الأساسيون (النباتات) الطاقة من الشمس لإنتاج غذاءها على شكل جلوكوز.
  • يتناول المستهلكين الأساسيين (آكلة العشب) وغيرها، المنتجين الأساسيين (النباتات) كغذاء وطعام ثم يأكلهم المستهلكين الثانويين والمستوى الأعلى وهكذا…
    • بحيث يتم تتدفق الطاقة من مستوى غذائي واحد، أو مستوى السلسلة الغذائية إلى مستوى آخر وهكذا.
  • في الأنظمة البيئية الأرضية المنتجين الأساسيين هم من النباتات.
  • في الأنظمة الإيكولوجية البحرية المنتجين الأساسيين هم العوالق النباتية.
    • كلاهما ينتج العناصر الغذائية والطاقة اللازمة لدعم باقي السلسلة الغذائية في أنظمتهم البيئية.

طاقة النظام البيئي للكائن الحي

تحتاج جميع الكائنات الحية إلى الطاقة، من أجل البقاء على قيد الحياة والإمداد بالنشاط والقوة للتفاعل والقيام بعمليات أخرى مثل التمثيل الغذائي والنمو والتكاثر.

  • طاقة الشمس هي المصدر الأساسي لجميع أشكال الحياة على الأرض.
  • من خلال عملية البناء الضوئي تتمكن المنتجون الأساسيون (النباتات) من امتصاص الطاقة من ضوء الشمس.
    • عملية البناء الضوئي: تستخدم الطاقة الشمسية للقيام بتفاعلات تعمل على تحويل غاز ثاني أكسيد الكربون مع الماء إلى جزيئات أكسجين وسكر.
    • تقوم جميع أنواع النباتات بامتصاص غاز ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وتطلق غاز الأكسجين الذي يتنفسه جميع الكائنات الحية التي تعيش على سطح الأرض وتحت سطح الماء.
    • يُعتبر المنتجون الأساسيون أهم مصدر غذائي للكائنات الحية الأخرى على سطح الأرض، وهي النباتات مثل العشب والأشجار والطحالب والشعب المرجانية والعوالق البحرية في البحار والمحيطات والأنهار.
    • بنسبة 95٪ يبدأ الإنتاج الأولي للسلسلة الغذائية عن طريق العوالق النباتية المجهرية لأنها عبارة عن بكتيريا.
    • تساهم الطحالب البحرية والعوالق النباتية بنسبة 50٪ من نسبة الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي.
  • بالنسبة للكائنات الحية (الغير ذاتية التغذية) التي لا تستطيع صنع غذائها من ضوء الشمس والحرارة تسمي بالمستهلكين لأنهم يجب أن يستهلكوا ويتغذوا على الكائنات الحية الأخرى للحصول على الغذاء الذي يمد بالطاقة.

أسباب اختلال توازن النظام البيئي

تحدث مع تغير في الظروف الطبيعية المحيطة بمكونات وعناصر البيئة.

  • الجفاف الذي يدمر الحياة النباتية وهلاك جميع الكائنات الحية لأن الماء أهم عنصر من عناصر النظام البيئي مثل الشمس.
  • الأدخنة والعوادم والمبيدات الحشرية التي تؤدي إلى التلوث البيئي من تلوث الماء والهواء وتدمير \بقة الأوزون والغلاف الجوي الذي يحافظ على حياة جميع الكائنات الحية على كوكب الأرض.