يعتمد تنوع الأنواع في المجتمع على العوامل التالية. ثراء الأنواع يعتمد على بنية المجتمع

السكان حسب المستويات في النظام البيئي للغابات؟

يتم الحكم على تكوين المجتمع في المقام الأول من خلال تنوع الأنواع. يشير التنوع إلى ثراء الأنواع في المجتمع.

يعتمد عدد الأنواع في المجتمع على العديد من العوامل ، مثل موقعه الجغرافي. يزداد بشكل ملحوظ عند الانتقال من الشمال إلى الجنوب. في الغابة الاستوائية ، يمكن العثور على هكتار واحد مع مئات الأنواع من الطيور ، بينما في الغابة المعتدلة في نفس المنطقة ، لا يتجاوز عددها العشرات. لكن في كلتا الحالتين ، يكون عدد الأفراد متماثلًا تقريبًا. في الجزر ، تكون الحيوانات عادة أكثر فقرًا مما هي عليه في القارات ، وكلما كانت أفقر ، كانت الجزيرة أصغر وكلما كانت أبعد عن البر الرئيسي.

مجموعة متنوعة من المعيشة الكائنات الحيةتحددها كل من العوامل المناخية والتاريخية. في المناطق ذات المناخ المعتدل والمستقر ، مع هطول أمطار غزيرة ومنتظمة ، بدون صقيع شديد وتقلبات موسمية في درجات الحرارة ، يكون ثراء الأنواع أعلى منه في المناطق الواقعة في المناطق المناخية القاسية ، مثل ، على سبيل المثال ، التندرا أو المرتفعات.

ينمو ثراء الأنواع مع التطور التطوري للمجتمع. كلما مر الوقت منذ تكوين المجتمع ، زاد ثراء الأنواع فيه. المجتمعات الزراعية لديها أقصر تاريخ ، يتم إنشاؤها بشكل مصطنع ، ويقاس وقت وجودها بعدة أشهر. ولكن إذا ظل حقل الفلاحين غير مزروع وغير مزروع لمدة سنتين أو ثلاث سنوات ، فإنه يأخذ مظهرًا مختلفًا تمامًا: تزداد فوربس ، وتظهر أنواع جديدة من الحشرات والطيور والقوارض. يعد التطور النظام البيئي، والتكاثر الحيوي والسكان ، كلما زادت ثراء تكوين الأنواع. في بحيرة قديمة مثل بايكال ، على سبيل المثال ، يعيش 300 نوع فقط من البرمائيات.

في أي مجتمع ، كقاعدة عامة ، هناك عدد قليل نسبيًا من الأنواع ممثلة بعدد كبير من الأفراد أو كتلة حيوية كبيرة ، والعديد نسبيًا الأنواع النادرة (الشكل 60). تلعب الأنواع ذات الأعداد الكبيرة دورًا كبيرًا في حياة المجتمع ، وخاصة ما يسمى الأنواع التي تشكل الموائل. في النظم الإيكولوجية للغابات ، على سبيل المثال ، تشمل هذه الأنواع من النباتات الخشبية السائدة: فهي تحدد الظروف اللازمة لبقاء الأنواع النباتية والحيوانية الأخرى - الأعشاب والحشرات والطيور. الحيوانات ، اللافقاريات الصغيرة من فضلات الغابات ، إلخ.

في الوقت نفسه ، غالبًا ما تكون الأنواع النادرة أفضل مؤشرات صحة المجتمع. هذا يرجع إلى حقيقة أن مجموعات محددة بدقة من العوامل المختلفة (على سبيل المثال ، درجة الحرارة والرطوبة وتكوين التربة وأنواع معينة من الطعام) مطلوبة للحفاظ على حياة الأنواع النادرة. مصادروإلخ.). يعتمد الحفاظ على الظروف الضرورية إلى حد كبير على الأداء الطبيعي للنظم البيئية ، لذا فإن اختفاء الأنواع النادرة يسمح لنا باستنتاج أن عمل النظم البيئية قد تعطل.

يمكن اعتبار تنوع الأنواع مؤشرا على رفاهية المجتمع أو النظام البيئي ككل. غالبًا ما يشير انخفاضها إلى وجود مشكلة في وقت أبكر بكثير من التغيير في العدد الإجمالي للكائنات الحية ، علاوة على ذلك ، فإن تنوع الأنواع هو علامة على استقرار المجتمع. في المجتمعات ذات التنوع العالي ، تشغل العديد من الأنواع موقعًا مشابهًا ، حيث تسكن نفس المنطقة من الفضاء ، وتؤدي وظائف مماثلة في نظام استقلاب المادة والطاقة. في مثل هذا المجتمع ، يمكن أن يؤدي التغيير في الظروف المعيشية تحت تأثير ، على سبيل المثال ، تغير المناخ أو عوامل أخرى إلى انقراض نوع واحد ، ولكن سيتم تعويض هذه الخسارة من قبل الأنواع الأخرى القريبة من المتقاعد في تخصصهم. وبالتالي ، كلما زاد التنوع ، زاد مرونة المجتمع في مواجهة التغيرات المفاجئة في العوامل المادية أو المناخ.

التركيب المورفولوجي والمكاني للمجتمعات.

تتمتع أي مجتمعات ، بغض النظر عن موقع أو تكوين الأنواع الموجودة فيها ، ببعض الميزات التي تسهل تحليلها ومقارنتها مع بعضها البعض. تشمل هذه الميزات نسبة الكائنات الحية مع أنواع معينة من البنية الخارجية والتنظيم المكاني للمجتمع.

تسمى أنواع معينة من الهياكل الخارجية للكائنات الحية التي نشأت كتكيف مع ظروف الموائل أشكال الحياة.

أشكال الحياة للنباتات والحيوانات متنوعة للغاية.

تتميز بمزيج من علامات الهيكل وأسلوب الحياة. لذلك ، فإن أكثر أشكال الحياة شيوعًا للنباتات هي الأشجار والشجيرات والأعشاب.

يمكن الحكم على السمات المميزة لمجتمع نباتي ، على سبيل المثال ، من خلال نسبة أشكال الحياة الموجودة هنا. بعد كل شيء ، عدد أشكال الحياة ، كقاعدة عامة ، أقل بكثير من عدد الأنواع التي تشكل المجتمع ، وغلبة بعض الأشكال تميز الظروف المعيشية العامة للكائنات الحية. في المناخات القاحلة ، تسود العصارة ذات الأوراق أو السيقان ، مع قلة الضوء في الغابات الاستوائية - الكروم ، في التندرا ، المرتفعات ذات درجات الحرارة المنخفضة والجفاف والرياح القوية - نباتات الوسادة والنباتات. يختلف تكوين الأنواع للغابات المتساقطة والصنوبرية ، ومن حيث نسبة أشكال الحياة ، فإن هذه المجتمعات قريبة.

تحدد مجموعة أشكال الحياة ونسبتها البنية المورفولوجية (من الشكل اليوناني morphe) للمجتمع ، والتي تُستخدم للحكم على انتمائها إلى نوع معين ، على سبيل المثال ، الغابة ، والمرج ، والشجيرة.
يتم تمييز أشكال حياة الحيوانات لمجموعات منهجية مختلفة وفقًا للخصائص المختلفة. تعتبر وسائل الحركة (المشي ، الجري ، القفز ، السباحة ، الزحف ، الطيران) من العلامات الرئيسية للتمييز بين أشكال الحياة. السمات المميزة للهيكل الخارجي للقافزات الأرضية ، على سبيل المثال ، هي الأطراف الخلفية الطويلة مع عضلات الفخذ المتطورة للغاية ، والذيل الطويل ، والرقبة القصيرة. وعادة ما يشمل هؤلاء سكان المساحات المفتوحة: الجربوع الآسيوي ، والكنغر الأسترالي ، والقفز الأفريقي ، وثدييات القفز الأخرى التي تعيش في قارات مختلفة.

تتميز أشكال الحياة للكائنات المائية بنوع موائلها. يتحد سكان العمود المائي من خلال شكل حياة خاص من العوالق (من العوالق اليونانية - المتجولة) - مجموعة من الكائنات الحية التي تعيش في حالة تعليق وغير قادرة على مقاومة التيارات. تحتوي العوالق على كائنات نباتية (طحالب) وحيوانية (قشريات صغيرة). سكان القاع "يشكلون benthos (من الكلمة اليونانية benthos - العمق).

يتم عزل أشكال الحياة المختلفة مكانيًا عن بعضها البعض بطريقة معينة. تميز هذه العزلة الهيكل المكاني للمجتمع. أي مجتمع نباتي ، على سبيل المثال ، ينقسم إلى طبقات - طبقات أفقية توجد فيها الأرض أو الأجزاء الجوفية من نباتات ذات أشكال حياة معينة. يظهر التصفيف بشكل خاص في التكاثر النباتي للغابات ، حيث توجد عادة 5-6 طبقات (الشكل 61). ولكن حتى في مجتمعات المروج أو السهوب ، يمكن أيضًا تمييز مستويين أو ثلاثة مستويات على الأقل.

يتم أيضًا توزيع أعداد الحيوانات في المجتمع ، "المرتبطة" بالنباتات ، على طبقات. على سبيل المثال ، الحيوانات الدقيقة لحيوانات التربة هي الأغنى في القمامة. أنواع مختلفة من الطيور تبني أعشاشًا وتتغذى في طبقات مختلفة - على الأرض (الذعرة) ، في الشجيرات (روبن ، العندليب) ، في تيجان الأشجار (الغربان ، العقعق).
أفقيًا ، ينقسم المجتمع أيضًا إلى عناصر منفصلة - مجموعات صغيرة ، يعكس موقعها عدم تجانس ظروف المعيشة. يتضح هذا بشكل خاص في هيكل غطاء الأرض (الأرض) - في وجود "فسيفساء" من مجموعات صغيرة مختلفة (على سبيل المثال ، أعشاب أو بقع من الأعشاب ، أعشاب محبة للضوء في "نوافذ" ألواح الغابات ، الظل - أعشاب متسامحة تحت الأشجار ، أو بقع من الطحالب أو أرض جرداء).

يعتبر التركيب المورفولوجي والمكاني للمجتمع مؤشرا على تنوع الظروف المعيشية للكائنات الحية ، وثراء واكتمال استخدامها للموارد البيئية. إلى حد ما ، فإنها تميز أيضًا استقرار المجتمعات ، أي قدرتها على تحمل التأثيرات الخارجية.

هيكل غذائي.

يتم توفير الحفاظ على سلامة المجتمع من خلال مجموعة متنوعة من العلاقات بين الكائنات الحية. يمكن للحيوانات استخدام الكائنات النباتية كمصادر للغذاء والمأوى ومواد البناء. النباتات ، بدورها ، تستخدم "ثمار نشاط" الحيوانات التي تحمل بذورها ، وتشارك في معالجة المواد العضوية ، والتي تعود منتجاتها إلى التربة مرة أخرى من قبل النباتات.
ترتبط الأنواع المختلفة من الكائنات الحية في المجتمع ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض ، وتعتمد على بعضها البعض. من الأهمية بمكان في الطبيعة الروابط الغذائية ، والتي بسببها يتم إجراء تبادل مستمر للطاقة بين المواد الحية وغير الحية في الطبيعة.

بالنسبة لأي مجتمع ، من الممكن رسم مخطط لجميع العلاقات الغذائية للكائنات الحية. هذا الرسم البياني في شكل شبكة. شبكة الغذاء (تشابكاتها معقدة للغاية ، وعادة ما تتكون من عدة سلاسل غذائية ، كل منها ، كما كانت ، قناة منفصلة يتم من خلالها نقل المادة والطاقة (الشكل 62). مثال بسيط على السلسلة الغذائية هو يعطى بالتسلسل التالي: الحشرات العاشبة - الحشرات المفترسة - الطيور الجارحة للحشرات.

في هذه السلسلة ، يتم تنفيذ تدفق أحادي الاتجاه للمادة والطاقة من مجموعة من الكائنات الحية إلى أخرى. على ال الشكل 62 سهمًا تدل على تدفق المادة في شبكة الغذاء.

الأنواع المختلفة تحتل مواقع مختلفة في السلسلة الغذائية.

النباتات الخضراء فقط هي القادرة على تثبيت الطاقة الضوئية واستخدام مواد غير عضوية بسيطة في تغذيتها. تنقسم هذه الكائنات إلى مجموعة تسمى autotrophs (التغذية الذاتية ، من السيارات اليونانية - الذات والطعام - الغذاء) ، أو المنتجون - منتجو المادة البيولوجية. هم الجزء الأكثر أهمية في أي مجتمع ، لأن جميع الكائنات الحية الأخرى تقريبًا تعتمد بشكل مباشر أو غير مباشر على إمدادات المادة والطاقة التي تخزنها النباتات. على الأرض ، عادةً ما تكون ذاتية التغذية عبارة عن نباتات كبيرة ذات جذور ، بينما في المسطحات المائية ، تلعب الطحالب المجهرية العائمة في عمود الماء (العوالق النباتية) دورها. يتم عزل هذه الكائنات على أنها كائنات مستقلة ، وتصنف جميع الكائنات الحية الأخرى على أنها غيرية التغذية (من اليونانية ، غير المتجانسة - مختلفة) ، تتغذى على المواد العضوية الجاهزة.

تتحلل الكائنات غير المتجانسة ، وتعيد بناء واستيعاب المواد العضوية المعقدة التي تم إنشاؤها بواسطة المنتجين الأساسيين. جميع الحيوانات عبارة عن كائنات غيرية التغذية ، كما تنتمي إليها العديد من الكائنات الحية الدقيقة ، وتنقسم الكائنات غيرية التغذية بدورها إلى مستهلكين (مستهلكين) ومحللات (محللات).

المستهلكون هم بشكل رئيسي الحيوانات التي تأكل كائنات أخرى (نباتية أو حيوانية) أو مواد عضوية مطحونة. يتم تمثيل المُحلِّلات أساسًا بالفطريات والبكتيريا ، التي تحلل المكونات الزائفة للسيتوبلازم الميت ، وتختزلها إلى مركبات عضوية بسيطة ، يمكن استخدامها لاحقًا من قبل المنتجين. يتركز النشاط غير المتجانسة المكثف في تلك الأماكن التي تتراكم فيها المادة العضوية في التربة والطمي.

يتميز موقع الكائن الحي في السلسلة الغذائية ببُعده عن المصدر الرئيسي للطاقة التي تدخل المجتمع. الكائنات الحية المختلفة تحتل مواقع مختلفة: في هذه الحالات يقال أنها تقع في مستويات غذائية مختلفة. تحتل الكائنات ذاتية التغذية المستوى الغذائي الأول ، وتحتل الكائنات غيرية التغذية جميع المستويات الغذائية اللاحقة: الكائنات العاشبة - [الثاني ، الحيوانات آكلة اللحوم - الثالث ، الحيوانات المفترسة التي تتغذى على الحيوانات المقتطعة - الرابع ، إلخ.)

ينقل الشكل 63 بشكل مبسط بنية نوعين من المجتمعات ذات الصلة بالنظم الإيكولوجية الأرضية والمائية. تختلف هذه المجتمعات اختلافًا جذريًا في تكوين الكائنات الحية ، باستثناء بعض البكتيريا التي يمكن أن توجد في كلتا البيئتين. ومع ذلك ، فهي متشابهة في التركيب الغذائي: هنا وهناك المكونات البيئية الرئيسية موجودة: ذاتية التغذية ، غيرية التغذية ، غير متجانسة ومحللات (تفسيرات في النص تحت الشكل).

تنوع الأنواع. تكوين الأنواع. التغذية التلقائية. مغاير التغذية. منتجين. المستهلكون. مخفضات. متعدد الطبقات. اصناف نادرة. الأنواع المكونة للبيئة. سلسلة غذائية. الشبكة الغذائية. اشكال الحياة. المستوى الغذائي.

1. ما هي العوامل التي تزيد من ثراء الأنواع في المجتمع؟
2. ما هي أهمية الأنواع النادرة؟
3. ما هي خصائص المجتمع التي تميز تنوع الأنواع؟
4. ما هي السلسلة الغذائية والشبكة الغذائية؟ ما هو معناها؟

Kamensky A. A.، Kriksunov E. V.، Pasechnik V. V. Biology Grade 9
مقدم من القراء من الموقع

مكتبة على الإنترنت مع الطلاب والكتب وخطط الدروس

يتم تحديد ثراء أنواع مجتمعات الأشجار والطيور الآكلة للحشرات في غرب القوقاز من خلال التسلسل الذي تحتل فيه الأنواع أجزاء من المكانة البيئية وعدد الأنواع في المنطقة المحيطة التي يمكن أن توجد في هذه المجتمعات. يختلف الدور النسبي لهذه العوامل اعتمادًا على نسبة عدد الأنواع (هيكل الوفرة) لهذه المجتمعات.

في مقال بقلم V.V. أكاتوفا وأ. Perevozova (جامعة مايكوب الحكومية التكنولوجية ، محمية المحيط الحيوي الطبيعية بولاية القوقاز) تدرس الأسباب التي تؤثر على ثراء الأنواع في مجتمعات الأشجار والطيور في غرب القوقاز. كلما ارتفع مستوى الهيمنة ، أي نسبة الأفراد من الأنواع الأكثر عددًا من إجمالي عدد الأفراد في المجتمع ، فكلما قل عدد الموارد المتبقية للأنواع الأخرى من المجتمع ، انخفض عددهم وزاد احتمال الانقراض نتيجة للعمليات العشوائية. تبعا لذلك ، انخفض ثراء الأنواع.

يقدم المؤلفون وصفًا للنماذج الرئيسية لنسبة وفرة الأنواع في المجتمع (لمقارنة النماذج التي تميز بنية الأنواع للمجتمعات ، انظر: بحثًا عن قانون عالمي لهيكل المجتمعات البيولوجية ، أو لماذا فعلت علماء البيئة يفشلون؟ "العناصر" ، 12.02.08).

يتم إيلاء اهتمام خاص لنموذج السلاسل الهندسية (Y. Motomura ، 1932) أو "الالتقاط المهيمن السائد" ، والذي تم استخدامه في هذا العمل. يفترض نموذج السلاسل الهندسية أن أنواع المجتمع ، مرتبة بترتيب تنازلي للوفرة ، تستهلك نفس النسبة من إجمالي الموارد المتبقية للمجتمع. على سبيل المثال ، إذا كانت الأنواع الأكثر عددًا تأخذ نصف المورد ، فإن الأنواع التالية الأكثر أهمية تستهلك نصف ما تبقى (أي 1/4 من النوع الأصلي) ، ويستهلك النوع الثالث مرة أخرى نصف الكمية المتبقية (1 / 8 من الأصل) ، وهكذا. يتضمن النموذج مبدأ هرميًا لمشاركة الموارد. كلما اعترضت الأنواع السائدة حصة المورد الأكبر ، زاد استخدام الموارد المتبقية من قبل الأنواع السائدة ، وكلما قل نقل الموارد إلى الأنواع الأصغر. تتميز المجتمعات التي لديها مثل هذا التوزيع ليس فقط بكمية أقل من الموارد المتاحة للأنواع المصاحبة غير السائدة ، ولكن أيضًا بتوزيعها "الأكثر صرامة". يتناسب عدد الأنواع مع حصة الموارد التي ورثتها ، ويمثل تقدمًا هندسيًا. يصف مثل هذا النموذج الهندسي الاستيلاء على نصيب الأسد من المورد من قبل عدد صغير من الأنواع ذات الهيمنة الواضحة. وهي تنطبق على المجتمعات الحيوانية والنباتية البسيطة في المراحل الأولى من الخلافة أو الموجودة في ظروف بيئية قاسية ، أو على الأجزاء الفردية من المجتمعات.

النموذج الزائدي (A.P. Levich ، 1977) قريب من النموذج الهندسي ، لكنه يعكس توزيعًا أقل انتظامًا للموارد: تتناقص وفرة الأنواع الأولى بشكل أكثر حدة ، بينما تكون وفرة الأنواع النادرة ، على العكس من ذلك ، أكثر سلاسة. مقارنةً بنموذج Motomura ، يصف النموذج الزائدي المجتمعات المعقدة والعينات الكبيرة بشكل أفضل.

يعتبر النموذج اللوغاريتمي الطبيعي (بريستون ، 1948) نموذجيًا للموارد الموزعة بشكل متساوٍ ووفرة الأنواع ، وهنا يزداد عدد الأنواع ذات الوفرة المتوسطة.

في التوزيع الموصوف بواسطة نموذج "قضيب مكسور" (R. MacArthur ، 1957) ، يتم توزيع وفرة الأنواع بأعلى قدر ممكن من التماثل في الطبيعة. تم تصميم المورد المحدود بواسطة قضيب مكسور عشوائيًا في أماكن مختلفة. تتناسب وفرة كل نوع مع طول القطعة التي حصل عليها. هذا النموذج مناسب للمجتمعات التي تعيش في بيئة حيوية متجانسة ، مستوى غذائي واحد بهيكل بسيط ، حيث تكون وفرة الأنواع محدودة بفعل عامل واحد أو يقسم عرضًا موردًا مهمًا.

بالإضافة إلى الأنواع السائدة ، يتأثر ثراء الأنواع في المجتمع المحلي بصندوق الأنواع (تجمع) - إجمالي الأنواع التي تعيش في منطقة معينة والتي من المحتمل أن تكون قادرة على الوجود في هذا المجتمع. يُقصد بالثراء بالأنواع المحلية ، على سبيل المثال ، متوسط ​​عدد الأنواع النباتية في الموقع ، ومن خلال صندوق الأنواع - العدد الإجمالي لأنواع الأشجار المسجلة في مناطق الغابات في المنطقة بأكملها. يتم تحديد حجم صندوق الأنواع حسب الظروف البيئية الإقليمية ، بما في ذلك المناخ. في ظل الظروف القاسية ، لا يمكن أن توجد سوى مجموعة متواضعة من الأنواع ، مما يحد تلقائيًا من عدد العناصر المهيمنة المحتملة. في ظل ظروف مواتية ، يزداد كل من العدد الإجمالي للأنواع وعدد المرشحين لدور المهيمنين. كلما كانت الظروف أكثر ملاءمة ، زاد عدد الأنواع القادرة على تحقيق وفرة عالية ، وانخفض مستوى هيمنة كل منها في مناطق محددة. يعتمد حجم تجمع الأنواع أيضًا على معدل الانتواع وتاريخ المنطقة: على سبيل المثال ، قد تكون المناطق الأحيائية للمناطق القريبة من القطبين التي شهدت تجلد العصر الجليدي أكثر فقرًا نسبيًا في الأنواع مقارنة بتلك الموجودة في الجنوب ، بما في ذلك بسبب شبابهم.

في. أكاتوف وأ. درس Perevozov الأشجار في 58 منطقة من غابات الأراضي المنخفضة والجبلية ومجتمعات الطيور الآكلة للحشرات في 9 بيئات حيوية في غرب القوقاز. فيما يتعلق بمجموعة البيانات بأكملها ، كان التأثير الأقصى (50-60٪) على ثراء الأنواع المحلية من عدد الأفراد من الأنواع المرتبطة. في جميع المجتمعات المدروسة ، وجد ارتباط كبير بين مستوى الهيمنة وثراء الأنواع. حدد مستوى هيمنة أقوى منافس حوالي 15-20٪ من التباين في عدد الأنواع في المجتمع. على ما يبدو ، هذا يعني أن العلاقة بين مستوى الهيمنة وثراء الأنواع هي إلى حد كبير نتيجة لإعادة توزيع بسيط للموارد من الأنواع المصاحبة إلى الأنواع السائدة. بدوره ، أثر حجم صندوق الأنواع على كل من مستوى الهيمنة وثراء الأنواع.

لتقييم نسبة أدوار مستوى السيادة ، وعدد الأنواع المرتبطة بها ، وصندوق الأنواع ، تم تقسيم المجتمعات المدروسة إلى مجموعتين - مع تطابق مرتفع ومنخفض بين بنية الأنواع والنموذج الهندسي (GM).

في قطع الأراضي ذات المراسلات العالية المعدلة وراثيًا ، اعتمد ثراء الأنواع بقوة أكبر على الظروف المحلية ، أي على عدد الأفراد من الأنواع المرتبطة وعلى مستوى الهيمنة ، مما يعكس طبيعة توزيع الفضاء المتخصص.

على العكس من ذلك ، في المناطق ذات التوافق المنخفض من بنية الأنواع مع النموذج الهندسي ، زاد دور صندوق الأنواع ، بينما انخفض دور العوامل المحلية. في مثل هذه المجتمعات ، تبين أن ثراء الأنواع مستقل نسبيًا عن وفرة السائدين.

وهكذا ، حصل المؤلفون على النتيجة المتوقعة: تعتمد المساهمة النسبية للآليات المختلفة في ثراء الأنواع المحلية على بنية تصنيف وفرة الأنواع في المجتمعات ، بما في ذلك تطابق هذه البنية مع النموذج الهندسي.

السؤال 1. ما هي العوامل التي تزيد من ثراء الأنواع في المجتمع؟
يعتمد تنوع الأنواع في المجتمع على العوامل التالية:
واحد). الموقع الجغرافي (عند الانتقال من الشمال إلى الجنوب في نصف الكرة الشمالي من الأرض ، والعكس بالعكس ، في حيوانات الجزيرة الجنوبية عادة ما تكون أفقر منها في البر الرئيسي ، وهي أفقر ، كلما كانت الجزيرة أصغر وكلما كانت أبعد من البر الرئيسى)؛
2).الظروف المناخية(في المناطق ذات المناخ المعتدل المستقر ، مع هطول أمطار غزيرة ومنتظمة ، بدون صقيع شديد وتقلبات موسمية في درجات الحرارة ، يكون ثراء الأنواع أعلى منه في المناطق الواقعة في المناطق المناخية القاسية) ؛
3).مدة التطوير(كلما مر الوقت منذ تكوين المجتمع ، زاد ثراء الأنواع فيه.

السؤال 2. ما هي أهمية الأنواع النادرة؟
للحفاظ على حياة الأنواع النادرة ، يلزم وجود مجموعات محددة بدقة من العوامل البيئية المختلفة (درجة الحرارة ، والرطوبة ، وتكوين التربة ، وأنواع معينة من الموارد الغذائية ، وما إلى ذلك) ، والتي تعتمد إلى حد كبير على الأداء الطبيعي للنظام البيئي. توفر الأنواع النادرة مستوى عالٍ من تنوع الأنواع وهي أفضل المؤشرات (المؤشرات) لحالة المجتمع ككل. على سبيل المثال ، إذا كان جراد البحر يعيش في خزان ، فقد يكون هذا مؤشرًا على أن النظام البيئي يتطور بشكل طبيعي في هذا الخزان. إذا كان الخزان "ممتلئًا" بالطحالب ، فهذه إشارة إلى أن توازن النظام البيئي في هذا الخزان مضطرب.

السؤال 4. ما هي السلسلة الغذائية والشبكة الغذائية؟ ما هو معناها؟
يسمى نقل الطاقة من مصدرها الأصلي - النباتات - من خلال سلسلة من الكائنات الحية ، كل منها يأكل السابق ويعمل كغذاء للثالث ، يسمى دوائر الطاقة. بالنسبة لأي مجتمع ، يمكنك تحديد جميع العلاقات الغذائية - الشبكة الغذائية. الشبكة الغذائيةيتكون من عدة سلاسل غذائية. أبسط مثال على السلسلة الغذائية: نبات - حشرة آكلة العشب - طائر آكل للحشرات - طائر جارح.
لكل من سلاسل الغذاء التي تشكل الشبكة الغذائية ، يتم نقل المادة والطاقة ، أي يتم إجراء تبادل الطاقة المادية. يساعد تنفيذ جميع الروابط في المجتمع ، بما في ذلك الغذاء ، في الحفاظ على سلامته.
في التكاثر الحيوي ، يتم توزيع جميع المكونات بالتتابع وفقًا للمستويات الغذائية للسلاسل الغذائية ومجموعاتها المتفاعلة - الشبكات الغذائية.نتيجة لذلك ، يتم تشكيل نظام وظيفي واحد للتمثيل الغذائي وتحويل الطاقة داخل التكاثر الحيوي (الشكل 4.).

1. ما هي طبقات المجتمع النباتي؟

إن طبقات المجتمع النباتي هي تقسيم المجتمع إلى طبقات أفقية ، حيث توجد الأجزاء الموجودة فوق الأرض أو تحت الأرض من النباتات ذات أشكال معينة من الحياة.

2. كيف يتم توزيع قطعان الحيوانات على طبقات النظام البيئي للغابات؟

تخلق النباتات من كل طبقة والمناخ المحلي الذي تسببه بيئة معينة لحيوانات معينة:

في طبقة تربة الغابة المليئة بجذور النباتات تعيش حيوانات التربة (الكائنات الحية الدقيقة المختلفة والبكتيريا والحشرات والديدان) ؛

تعيش الحشرات والعث والعناكب والعديد من الكائنات الحية الدقيقة في فراش الغابة ؛

الطبقات العليا تحتلها الحشرات العاشبة والطيور والثدييات والحيوانات الأخرى ؛

أنواع مختلفة من الطيور تبني أعشاشًا وتتغذى في طبقات مختلفة - على الأرض (الدراج ، الطيهوج الأسود ، الذعرة ، الزلاجات ، الضربات) ، في الأدغال (القلاع ، طائر الطائر ، طيور العصافير) ، في تيجان الأشجار (العصافير ، الحسون ، الملوك ، الحيوانات المفترسة الكبيرة ).

أسئلة

1. ما هي العوامل التي تزيد من ثراء الأنواع في المجتمع؟

يتم تحديد تنوع الكائنات الحية من خلال العوامل المناخية والتاريخية. في المناطق ذات المناخ المعتدل والمستقر ، مع هطول أمطار غزيرة ومنتظمة ، بدون صقيع شديد وتقلبات موسمية في درجات الحرارة ، يكون ثراء الأنواع أعلى منه في المناطق الواقعة في المناطق المناخية القاسية ، مثل ، على سبيل المثال ، التندرا أو المرتفعات.

ينمو ثراء الأنواع مع التطور التطوري للمجتمع. كلما طالت مدة تطوير النظام البيئي ، زادت ثراء تكوين الأنواع. في بحيرة قديمة مثل بايكال ، على سبيل المثال ، يعيش 300 نوع فقط من البرمائيات.

2. ما هي أهمية الأنواع النادرة؟

غالبًا ما تكون الأنواع النادرة هي أفضل مؤشرات صحة المجتمع. هذا يرجع إلى حقيقة أن مجموعات محددة بدقة من العوامل المختلفة (على سبيل المثال ، درجة الحرارة ، والرطوبة ، وتكوين التربة ، وأنواع معينة من الموارد الغذائية ، وما إلى ذلك) مطلوبة للحفاظ على حياة الأنواع النادرة. يعتمد الحفاظ على الظروف الضرورية إلى حد كبير على الأداء الطبيعي للنظم البيئية ، لذا فإن اختفاء الأنواع النادرة يسمح لنا باستنتاج أن عمل النظم البيئية قد تعطل.

في المجتمعات ذات التنوع العالي ، تحتل العديد من الأنواع موقعًا مشابهًا ، حيث تعيش في نفس المنطقة من الفضاء. في مثل هذا المجتمع ، يمكن أن يؤدي التغيير في الظروف المعيشية تحت تأثير ، على سبيل المثال ، تغير المناخ أو عوامل أخرى إلى انقراض نوع واحد ، ولكن سيتم تعويض هذه الخسارة من قبل الأنواع الأخرى القريبة من المتقاعد في تخصصهم.

3. ما هي خصائص المجتمع التي تميز تنوع الأنواع؟

يجعل تنوع الأنواع من الممكن تحديد مدى مرونة المجتمع في مواجهة التغيرات المفاجئة في العوامل الفيزيائية أو المناخ.

4. ما هي السلسلة الغذائية والشبكة الغذائية؟ ما هو معناها؟

تتكون الشبكة الغذائية عادة من عدة سلاسل غذائية ، كل منها ، كما كانت ، قناة منفصلة يتم من خلالها نقل المادة والطاقة.

مثال بسيط على السلسلة الغذائية هو التسلسل: نبات - حشرة آكلة العشب - حشرة مفترسة - طائر آكل للحشرات - طائر جارح.

في هذه السلسلة ، يتم تنفيذ تدفق أحادي الاتجاه للمادة والطاقة من مجموعة من الكائنات الحية إلى أخرى.

بفضل الروابط الغذائية ، يتم إجراء تبادل مستمر للطاقة بين المواد الحية وغير الحية في الطبيعة ، مما يساعد على الحفاظ على سلامة المجتمع.

مهام

ينقل الشكل 85 بشكل مبسط بنية نوعين من المجتمعات ذات الصلة بالنظم الإيكولوجية الأرضية والمائية. تحليل هيكل هذه النظم البيئية. قارن السمات المميزة لها. استنتج كيف تختلف هذه المجتمعات اختلافًا جوهريًا وكيف تتشابه.

بالنسبة للنظم البيئية الأرضية ، فإن العوامل اللاأحيائية الرئيسية التي تحدد التكوين والإنتاج البيولوجي الأولي هي ثراء المياه والتربة في عناصر التغذية المعدنية. في النظم البيئية ذات المظلة الكثيفة من النباتات - الغابات عريضة الأوراق أو القصب الطويل أو الكناري على ضفة النهر - يمكن أن يكون الضوء عاملاً مقيدًا. لا يوجد نقص في المياه في النظم البيئية المائية ، فهو دائمًا فائض: إذا جف الخزان ، ينهار نظامه البيئي المائي ويحل محله نظام آخر أرضي. العوامل الرئيسية فيها هي محتوى الأكسجين والمواد المغذية في الماء (الفوسفور والنيتروجين بشكل أساسي). بالإضافة إلى ذلك ، كما هو الحال في النظم البيئية الأرضية ، قد يكون هذا هو توافر الضوء.

في سلاسل الغذاء في النظم البيئية الأرضية - عادة لا تزيد عن ثلاثة روابط (على سبيل المثال ، البرسيم - الأرنب - الثعلب). في النظم البيئية المائية ، قد يكون هناك أربعة أو خمسة أو حتى ستة من هذه الروابط.

النظم الإيكولوجية المائية ديناميكية للغاية. تتغير على مدار اليوم وفصول السنة. في النصف الثاني من الصيف ، تتفتح البحيرات المتخثثة - تتطور فيها الطحالب وحيدة الخلية المجهرية والبكتيريا الزرقاء بشكل كبير. بحلول الخريف ، تنخفض الإنتاجية البيولوجية للعوالق النباتية ، وتغرق النباتات الكبيرة في القاع.

الإنتاج البيولوجي للنظم الإيكولوجية المائية أكبر من مخزون الكتلة الحيوية. نظرًا لحقيقة أن "العمال" الرئيسيين في الورش ذاتية التغذية وغيرية التغذية للنظام الإيكولوجي المائي لا يعيشون طويلاً (البكتيريا - بضع ساعات ، والطحالب - بضعة أيام ، والقشريات الصغيرة - بضعة أسابيع) ، في أي وقت ، قد يكون مخزون المادة العضوية في الماء (الكتلة الحيوية) أقل من الإنتاج البيولوجي للخزان خلال موسم النمو بأكمله. في النظم البيئية الأرضية ، على العكس من ذلك ، يكون مخزون الكتلة الحيوية أعلى من الإنتاج (في الغابة - 50 مرة ، في المرج وفي السهوب - 2-5 مرات) ؛

قد تكون الكتلة الحيوية الحيوانية في المجتمعات المائية أكبر من الكتلة الحيوية النباتية. وذلك لأن كائنات العوالق الحيوانية تعيش لفترة أطول من الطحالب والبكتيريا الزرقاء. لا يحدث هذا في النظم البيئية الأرضية ، والكتلة الحيوية للنباتات دائمًا ما تكون أكبر من الكتلة الحيوية للنباتات ، والكتلة الحيوية للحيوانات الحيوانية أقل من الكتلة الحيوية للنباتات.

أوجه التشابه: في المجتمعات قيد الدراسة ، توجد الكائنات الحية التالية دون أن تفشل: المنتجون (الغطاء النباتي على الأرض والعوالق النباتية في الماء) ، والمستهلكون ، والمحللات.

المصدر الرئيسي للطاقة في الخزانات ومجتمعات الغابات ، كما هو الحال في معظم النظم البيئية ، هو ضوء الشمس.

إنتاجية. بالنسبة للنباتات ، يمكن أن تعتمد إنتاجية البيئة على المورد أو الحالة الأكثر تقييدًا للنمو. بشكل عام ، كانت هناك زيادة في الإنتاج الأولي من القطبين إلى المناطق المدارية مع زيادة الضوء ومتوسط ​​درجات الحرارة ومواسم النمو. في المجتمعات الأرضية ، يؤدي انخفاض درجة الحرارة وانخفاض مدة موسم النمو مع الارتفاع بشكل عام إلى انخفاض في الإنتاج. في الخزانات ، ينخفض ​​الإنتاج ، كقاعدة عامة ، مع العمق بالتوازي مع درجة الحرارة والإضاءة.

غالبًا ما يكون هناك انخفاض حاد في الإنتاج في الظروف الجافة ، حيث يمكن الحد من النمو بسبب نقص الرطوبة ، وتحدث زيادته دائمًا تقريبًا عندما يزداد تدفق العناصر الغذائية الرئيسية مثل النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم. بالمعنى الواسع ، تتبع الإنتاجية البيئية للحيوانات نفس الأنماط ، لأنها تعتمد على كمية الموارد في قاعدة السلسلة الغذائية ودرجة الحرارة والظروف الأخرى.

إذا أدت الزيادة في الإنتاج إلى توسيع نطاق الموارد المتاحة ، فمن المحتمل أن تساهم في زيادة ثراء الأنواع. ومع ذلك ، يمكن أن تختلف البيئات ذات الإنتاجية المختلفة فقط في كمية (كثافة التوريد) لنفس الموارد مع نفس نطاق الموارد. هذا يعني أن الاختلاف بينهما لن يكون في عدد الأنواع ، ولكن فقط في حجم تجمعات كل منها. من ناحية أخرى ، من الممكن أنه حتى مع نفس النطاق العام من الموارد ، فإن بعض الفئات التي نادرًا ما يتم مواجهتها (أو الأجزاء غير المنتجة من طيفها) ، والتي لا تكفي لتوفير الأنواع في بيئة غير منتجة ، ستصبح وفيرة جدًا في بيئة إنتاجية الأنواع يمكن تضمينها في المجتمع. بالمجادلة بطريقة مماثلة ، يمكننا أن نستنتج أنه إذا سادت المنافسة في مجتمع ما ، فإن الزيادة في كمية الموارد ستسهم في تضييق التخصص. ; في هذه الحالة ، لن تنخفض بالضرورة كثافة تجمعات الأنواع المتخصصة الفردية بشكل كبير.

وبالتالي ، بشكل عام ، يمكن للمرء أن يتوقع زيادة في ثراء الأنواع مع زيادة الإنتاجية. وقد أظهر ذلك بوضوح براون وديفيدسون ، اللذان وجدا ارتباطات جيدة جدًا بين عدد الأنواع ومستوى هطول الأمطار في كل من النمل آكل البذور والقوارض الآكلة للبذور في صحاري جنوب غرب الولايات المتحدة. في هذه المناطق القاحلة ، يرتبط متوسط ​​هطول الأمطار السنوي ارتباطًا وثيقًا بالإنتاج الأولي وبالتالي بكمية مخزون البذور المتاح. وتجدر الإشارة بشكل خاص إلى أنه في المناطق الغنية بالأنواع ، يوجد أنواع كبيرة جدًا (تستهلك بذورًا كبيرة) وأنواعًا صغيرة جدًا (تغذي البذور الصغيرة) بين النمل. هناك أيضًا أنواع أكثر من القوارض الصغيرة جدًا. على ما يبدو ، في المجتمعات الأكثر إنتاجية ، إما أن يكون نطاق حجم البذور أوسع ، أو أن هناك الكثير منها بحيث يمكن أن تتغذى أنواع إضافية من المستهلكين.

ليس من السهل الإشارة إلى أي علاقات أخرى لا لبس فيها بين ثراء الأنواع وإنتاجيتها ، لأنه على الرغم من أن هاتين المعلمتين غالبًا ما تتغير بالتوازي (على سبيل المثال ، مع خط العرض أو الارتفاع فوق مستوى سطح البحر) ، فإن العوامل الأخرى عادة ما تتغير معها ، أي. قد يكون الارتباط الذي تم العثور عليه بسببهم.

ومع ذلك ، فقد تم وصف علاقة مباشرة بين عدد أنواع السحالي في صحراء جنوب غرب الولايات المتحدة وطول موسم النمو ، وهو عامل مهم في إنتاجية البيئات القاحلة.

أظهر براون وجيبسون ، باستخدام بيانات من عمل وايتسايد وهارمزورث ، تنوعًا في كلادوسيران العوالق في 14 بحيرة غير ملوثة في الولاية. ترتبط إنديانا ارتباطًا إيجابيًا بالإنتاج الإجمالي لهذه المسطحات المائية ، معبرًا عنه بجرامات الكربون سنويًا. .

من ناحية أخرى ، لا يمكن اعتبار نمو التنوع مع زيادة الإنتاجية نمطًا عامًا. يتضح هذا ، على سبيل المثال ، من خلال تجربة "العشب" الفريدة التي أجريت من عام 1856 حتى يومنا هذا في محطة روثامستيد التجريبية (إنجلترا). المراعي التي تبلغ مساحتها حوالي 2 هكتار تم تقسيمها إلى 20 قطعة أرض. خدم اثنان منهم كمجموعة تحكم ، وتم تخصيب البقية مرة واحدة في السنة. من 1856 إلى 1949 ، تغير تنوع الأنواع في مجتمع النباتات العشبية في قطع الأراضي الضابطة وتلك التي حصلت على مجموعة كاملة من الأسمدة. في حين أن الأول ظل عمليًا دون تغيير ، أظهر الأخير انخفاضًا تدريجيًا في تنوع الأنواع. هذا الانخفاض في التنوع (يسمى "مفارقة التخصيب" للبيئة) في بعض الدراسات الجيولوجية الأخرى.

وبالمثل ، فإن التخثث البشري المنشأ للبحيرات والأنهار ومصبات الأنهار والمناطق الساحلية يؤدي إلى انخفاض في تنوع العوالق النباتية (بالتوازي مع زيادة الإنتاج الأولي). وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن نوعي المجتمعات التي تعد من بين أكثر الأنواع ثراءً في العالم تتطور في تربة فقيرة للغاية في العناصر الغذائية (نحن نتحدث عن مجتمعات جنوب إفريقيا وأستراليا من غابة من غابة من الأجمة في المناخ بالقرب من البحر الأبيض المتوسط) ، بينما في التربة الأكثر خصوبة ، يكون تنوع الغطاء النباتي أقل بكثير.

من المنطقي أن نفترض أنه عندما تعني زيادة الإنتاجية توسيع نطاق الموارد ، ينبغي توقع زيادة ثراء الأنواع (على الأقل بعض الملاحظات تدعم ذلك). على وجه الخصوص ، من المرجح أن يكون لدى المجتمع النباتي الأكثر إنتاجية وتنوعًا حيوانات نباتية أكثر ثراءً ، وهكذا حتى نهاية السلسلة الغذائية. من ناحية أخرى ، عندما تكون زيادة الإنتاجية ناتجة عن زيادة المعروض من الموارد ، وليس إلى توسيع نطاقها ، فإن النظرية تسمح بإمكانية الزيادة والنقصان في ثراء الأنواع. تشير الدلائل ، خاصة من مجال علم الأرض ، إلى أنه في كثير من الأحيان ، تؤدي الزيادة في توافر الموارد إلى انخفاض في عدد الأنواع.

فيما يتعلق بكل هذا ، ليس من الضروري الإسهاب في الحديث خصائص الضوء كموردللنباتات. في النظم عالية الإنتاجية (مثل الغابات الاستوائية) ، حيث تدخل بشكل مكثف للغاية ، تنعكس وتتناثر على طبقة سميكة من الغطاء النباتي. لذلك ، ليس هناك إضاءة أولية عالية فحسب ، بل يوجد أيضًا تدرج سلس طويل لانخفاضه ، وربما أيضًا نطاق واسع من أطياف تردد الضوء. وبالتالي ، فإن الزيادة في شدة الإشعاع الشمسي ، على ما يبدو ، ترتبط بالضرورة بمجموعة كبيرة ومتنوعة من أنظمة الإضاءة ، والتي بسببها تزداد إمكانية التخصص وبالتالي نمو ثراء الأنواع. والنتيجة الأخرى من هذا هو أن الأشكال الأطول يجب أن تكون قادرة على العمل عبر نطاق الضوء أثناء نموها من مستوى التربة إلى قمة المظلة.

عدم التجانس المكاني.يمكن أن تضمن الطبيعة غير المكتملة للبيئة ، مع التوزيع المجمع للكائنات الحية ، تعايش الأنواع المتنافسة. بالإضافة إلى ذلك ، في البيئات ذات التباين المكاني ، يمكن توقع ثراء أعلى للأنواع بسبب حقيقة أن لديهم المزيد من الموائل الدقيقة المتنوعة ، ومجموعة واسعة من المناخات المحلية ، والمزيد من أنواع المأوى من الحيوانات المفترسة ، إلخ. باختصار ، طيف الموارد هو توسيع.

في بعض الحالات ، كان من الممكن إظهار العلاقة بين ثراء الأنواع وعدم التجانس المكاني للبيئة اللاأحيائية. وبالتالي ، فإن المجتمع النباتي الذي يشغل عددًا من التربة والتضاريس سيكون بالتأكيد (مع ثبات العوامل الأخرى) أكثر ثراءً من الناحية الأزهار من التكاثر النباتي في منطقة مسطحة ذات تربة متجانسة.

تقلبات مناخية.يعتمد تأثير التقلبات المناخية على تنوع الأنواع على ما إذا كانت متوقعة أو غير متوقعة (على نطاقات زمنية ذات صلة بكائنات معينة). في بيئة يمكن التنبؤ بها ذات مواسم منتظمة ، يمكن أن تتكيف أنواع مختلفة لتعيش في أوقات مختلفة من العام. لذلك ، يجب أن نتوقع أن المزيد من الأنواع يمكن أن تتعايش في مناخ موسمي أكثر من الظروف البيئية غير المتغيرة. على سبيل المثال ، تنبت الحولية المختلفة في المناطق المعتدلة وتنمو وتزهر وتنتج البذور في نقاط مختلفة من الدورة الموسمية ؛ هنا ، في البحيرات الكبيرة ، هناك تعاقب موسمي للعوالق النباتية والحيوانية مع هيمنة بديلة لنوع أو آخر ، حيث تصبح الظروف والموارد المتغيرة أكثر ملاءمة لهم.

من ناحية أخرى ، في الموائل غير الموسمية ، هناك فرص للتخصص غائبة في بيئة موسمية واضحة. على سبيل المثال ، سيكون من الصعب على الكائن الحي الذي يعيش طويلًا أن يعيش في مناخ لا تتوفر فيه الفاكهة إلا في أوقات قصيرة جدًا من العام. ولكن في بيئة استوائية غير موسمية ، حيث توجد ثمار نبات أو آخر باستمرار ، يكون هذا التخصص شائعًا جدًا.

يمكن أن يكون للتقلبات المناخية غير المتوقعة تأثيرات مختلفة على ثراء الأنواع. من ناحية أخرى ، في ظل ظروف مستقرة ، قد تكون هناك أنواع متخصصة من غير المرجح أن تعيش حيث تخضع الظروف أو الموارد لتقلبات مفاجئة. ; من المرجح أن يكون تشبع الأنواع في بيئة مستقرة ، ويتبع ذلك من الاعتبارات النظرية أن التداخل المتخصص سيكون أكبر في البيئات الأكثر ثباتًا . كل هذا يمكن أن يزيد من ثراء الأنواع.

من ناحية أخرى ، في بيئة مستقرة يكون الاحتمال أكبر أن يصل السكان إلى كثافاتهم المحدودة ، وستشتد المنافسة في المجتمعات ، وبالتالي سيحدث استبعاد تنافسي. لذلك ، سيكون من المنطقي اعتبار التقلبات المناخية غير المتوقعة كأحد أشكال الاضطراب ، وأن ثراء الأنواع ، على ما يبدو ، سيكون في أقصى مستوياته "المتوسطة" ، أي يمكن أن تزداد وتنقص مع زيادة عدم الاستقرار المناخي.

يبدو أن الدراسات القصصية تدعم فكرة أن عدد الأنواع سيزداد مع انخفاض تقلبات المناخ. على سبيل المثال ، وجد ماك آرثر ، الذي يدرس الطيور والثدييات وبطنيات الأقدام في الساحل الغربي لأمريكا الشمالية (من بنما إلى ألاسكا) ، ارتباطًا سلبيًا كبيرًا بين ثراء الأنواع ونطاق متوسط ​​درجات الحرارة الشهرية. ومع ذلك ، تتغير أيضًا العديد من المعلمات الأخرى عند هذه المسافة ، بحيث لا يمكن أن يكون هذا الاعتماد غير مباشر فقط. الدراسات الأخرى للتقلبات المناخية لم تؤد أيضًا إلى استنتاجات لا لبس فيها.

قسوة البيئة.ليس من السهل التعرف على البيئة التي يهيمن عليها بعض العوامل اللاأحيائية المتطرفة (غالبًا ما يشار إليها على أنها قاسية) كما تبدو للوهلة الأولى. من وجهة نظر إنسانية بحتة ، سيكون "المتطرف" موائل شديدة البرودة وساخنة جدًا ، وبحيرات مالحة بشكل غير عادي ، وأنهار شديدة التلوث. ومع ذلك ، فقد نشأت الأنواع التي تعيش في مثل هذه الموائل ، وما يبدو باردًا جدًا ومتطرفًا بالنسبة لنا يجب أن يبدو مناسبًا وعاديًا تمامًا للبطريق.

يمكن إعطاء تعريف أكثر موضوعية من خلال تسليط الضوء على كل عامل على مقياس مستمر لقيمه المتطرفة - الحد الأقصى والحد الأدنى. ومع ذلك ، هل ستكون الرطوبة النسبية القريبة من 100٪ (الهواء المشبع ببخار الماء) "شديدة" مثل الصفر؟ هل يمكن تسمية الحد الأدنى من تركيز الملوث بأنه متطرف؟ بالطبع لا.

يمكنك تجاوز المشكلة تمامًا ، وترك الجسم "يحلها بنفسه". في هذه الحالة ، سوف نسمي هذه البيئة أو تلك "متطرفة" إذا كانت الكائنات الحية غير قادرة على العيش فيها. ولكن بمجرد أن يُطلب إثبات أن ثراء الأنواع منخفض في ظل الظروف القاسية ، فإن مثل هذا التعريف يؤدي إلى حشو.

ربما يشير التعريف الأكثر منطقية للظروف القاسية إلى الوجود في أي كائن حي قادر على تحملها ، أو وجود هياكل مورفولوجية خاصة أو آليات كيميائية حيوية غائبة في الأنواع الأقرب وتتطلب تكاليف معينة - إما طاقة أو في شكل تغييرات تعويضية في بيولوجيا الكائن الحي المطلوب للتكيف مع هذه البيئة. على سبيل المثال ، قد تعاني النباتات التي تعيش في تربة شديدة الحموضة إما بشكل مباشر من التعرض لأيونات الهيدروجين أو من نقص الحموضة في العناصر الغذائية المتاحة مثل الفوسفور والمغنيسيوم والكالسيوم. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تزيد قابلية ذوبان الألمنيوم والمنغنيز والمعادن الثقيلة إلى مستويات سامة ، مما يؤدي إلى تعطيل نشاط الفطريات وتثبيت النيتروجين. لا تستطيع النباتات تحمل قيم الأس الهيدروجيني المنخفضة إلا إذا كان لديها هياكل أو آليات خاصة تسمح لها بتجنب هذه التأثيرات أو مقاومتها.

في المروج غير المزروعة في شمال إنجلترا ، يكون متوسط ​​عدد الأنواع النباتية لكل متر مربع هو الأدنى عند انخفاض درجة الحموضة في التربة. وبالمثل ، انخفض بشكل ملحوظ تنوع اللافقاريات القاعية في تيارات غابة أشداون (جنوب إنجلترا) في المياه الأكثر حمضية.

تشمل الموائل المتطرفة ذات التنوع المنخفض الأنواع الينابيع الساخنة والكهوف والمياه شديدة الملوحة (مثل البحر الميت). ومع ذلك ، تكمن الصعوبة في حقيقة أن لديهم ميزات أخرى مرتبطة بانخفاض ثراء الأنواع. العديد من هذه الأنظمة غير منتجة و (نتيجة لذلك على الأرجح) متجانسة من الناحية المكانية. غالبًا ما تكون قصيرة العمر (الكهوف والينابيع الساخنة) أو على الأقل نادرة مقارنة بأنواع البيئات الأخرى (فقط نسبة صغيرة من المياه المتدفقة في جنوب إنجلترا حمضية). وبالتالي ، غالبًا ما يمكن اعتبار الموائل "المتطرفة" جزر صغيرة ومعزولة. على الرغم من أنه من المنطقي افتراض أن عددًا قليلاً فقط من الأنواع ستبقى على قيد الحياة في بيئة ذات خصائص متطرفة ، فمن الصعب للغاية تأكيد ذلك.

عمر المجتمع: الزمن التطوري. من المعروف أن ثراء المجتمع المنخفض نسبيًا قد يرجع إلى ضيق الوقت لاستيطان الإقليم أو التطور فيه. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الهيكل غير المتوازن للعديد من المجتمعات في الموائل المضطربة هو نتيجة لإعادة الاستعمار غير المكتملة. ومع ذلك ، فقد قيل في كثير من الأحيان أن الأنواع الفردية قد تكون غائبة أيضًا في المجتمعات التي تشغل مناطق شاسعة ونادرًا ما تتعرض للاضطراب ، على وجه التحديد لأنها لم تصل بعد إلى التوازن البيئي أو التطوري [على سبيل المثال ، ستانلي ، 1979]. ويترتب على ذلك أن المجتمعات يمكن أن تختلف في ثراء الأنواع نظرًا لحقيقة أن بعضها أقرب إلى حالة التوازن من البعض الآخر ، وبالتالي فهي أكثر تشبعًا بالأنواع. .

غالبًا ما تم طرح هذه الفكرة فيما يتعلق باستعادة النظم البيئية بعد العصر الجليدي البليستوسيني. على سبيل المثال ، تم تفسير التنوع المنخفض لأنواع الغابات في أوروبا مقارنة بأمريكا الشمالية من خلال حقيقة أن أهم سلاسل الجبال في الحالة الأولى تمتد في اتجاه خط العرض (جبال الألب وجبال البرانس) ، وفي الاتجاه الثاني - في الاتجاه الطولي (جبال الأبلاش ، جبال روكي ، سييرا نيفادا). لذلك ، في أوروبا ، كانت الأشجار محصورة بين الأنهار الجليدية والجبال ، وبعد أن سقطت في نوع من الفخ ، ماتت ، وفي أمريكا تراجعت ببساطة إلى الجنوب. الوقت الذي مضى منذ ذلك الحين غير كافٍ من الناحية التطورية للأشجار الأوروبية لتحقيق تنوع التوازن. على ما يبدو ، حتى في أمريكا الشمالية ، خلال فترات ما بين العصور الجليدية ، لم يكن للتوازن وقت لاستعادته ؛ الاستيطان بعد الانهيار الجليدي للصخور التي أزاحها النهر الجليدي بطيء للغاية.

على نطاق أوسع ، غالبًا ما يُفترض أن المناطق الاستوائية أغنى من المناطق المعتدلة ، على الأقل جزئيًا بسبب تطورها المستمر الطويل ، في حين أن المناطق القريبة من القطبين لم تتعاف بعد من العصر الجليدي (أو حتى أقدم). ومع ذلك ، من الممكن أن يكون دعاة حماية البيئة في الماضي قد بالغوا إلى حد كبير في الاستقرار طويل المدى للمناطق الاستوائية.

عندما تحولت المناطق المناخية والطبيعية للمناطق المعتدلة نحو خط الاستواء أثناء التجلد ، تم تقليص الغابة الاستوائية ، على ما يبدو ، إلى عدد قليل من الملاجئ الصغيرة المحاطة بتكوينات عشبية. لذلك ، من المستحيل التباين المبسط بين المناطق المدارية غير المتغيرة مع المناطق المعتدلة والمعتدلة. إذا أردنا أن ننسب فقر الكائنات الحية المحيطة بالقطب جزئيًا إلى حالة بعيدة عن التوازن التطوري ، فسنضطر إلى اللجوء إلى حجة معقدة وغير مثبتة. ربما أدى تحول المناطق المعتدلة إلى خطوط عرض مختلفة تمامًا إلى انقراض عدد من الأشكال أكبر بكثير من انخفاض مساحة النظم الاستوائية دون تغيير توزيعها في خطوط العرض. سيساعد السجل الجيولوجي التفصيلي في حل المشكلة ، حيث يُظهر أن المناطق المدارية كانت تتميز دائمًا بنفس ثراء الأنواع تقريبًا ، وفي المناطق المعتدلة إما كان هناك العديد من الأنواع في الماضي ، أو الآن يتزايد عددها بشكل ملحوظ هنا. لسوء الحظ ، ليس لدينا مثل هذا الدليل. لذلك ، في جميع الاحتمالات ، تكون بعض المجتمعات في الواقع بعيدة عن التوازن أكثر من غيرها ، لكن لا يمكن التحدث بدقة أو على الأقل على وجه اليقين عن القرب النسبي من المعرفة الحالية.

تدرجات ثراء الأنواع. خط العرض.ربما يكون النمط الأكثر شهرة لتنوع الأنواع هو زيادتها من القطبين إلى المناطق الاستوائية. يمكن ملاحظة ذلك في مجموعة متنوعة من الكائنات الحية - الأشجار وذوات الصدفتين البحرية والنمل والسحالي والطيور. بالإضافة إلى ذلك ، لوحظ هذا النمط في الموائل البرية والبحرية والمياه العذبة. على سبيل المثال ، وجد أن 30-60 نوعًا من الحشرات تعيش عادة في أنهار صغيرة في أمريكا الاستوائية ، و 10-30 نوعًا في مسطحات مائية مماثلة في المنطقة المعتدلة بالولايات المتحدة الأمريكية. يمكن ملاحظة هذه الزيادة في التنوع عند مقارنة ليس فقط المناطق الجغرافية الكبيرة ، ولكن أيضًا المناطق الصغيرة. وهكذا ، يمكن أن تنمو 40-100 نوع من الأشجار المختلفة على هكتار واحد من الغابات الاستوائية المطيرة ، وعادة ما تكون 10-30 في الغابات المتساقطة الأوراق في شرق أمريكا الشمالية ، و 1-5 فقط في التايغا في شمال كندا. بالطبع، هناك استثناءات. المجموعات المنفصلة ، مثل طيور البطريق أو الفقمة ، هي الأكثر تنوعًا في المناطق القطبية فقط ، والصنوبريات - في خطوط العرض المعتدلة. ومع ذلك ، يوجد لكل مجموعة من هذه المجموعات العديد من الأشخاص الذين يعيشون فقط في المناطق الاستوائية ، مثل الخفافيش الآكلة للفاكهة في العالم الجديد وذوات الصدفتين العملاقة في المحيطين الهندي والهادئ.

تم اقتراح عدد من التفسيرات لهذا النمط العام ، ولكن لا يمكن قبول أي منها دون تحفظ. بادئ ذي بدء ، كانت ثروة المجتمعات الاستوائية تُعزى إلى الرعي الشديد. لقد تم اقتراح أن الأعداء الطبيعيين قد يكونون عاملاً رئيسياً في الحفاظ على التنوع الكبير لأنواع الأشجار في الغابات الاستوائية: يجب ملاحظة ارتفاع معدل الوفيات بشكل غير متناسب في شجيرات نفس النوع بالقرب من الأشجار الناضجة ، لأن الشجرة الأم هي مصدر غني للأنواع - أنواع نباتية محددة. إذا كان احتمال تجديد نفس النوع منخفضًا بجوار الشجرة الناضجة ، فإن فرص استقرار الأنواع الأخرى هناك تزداد ، وبالتالي زيادة تنوع المجتمع. ومع ذلك ، دعونا نلاحظ أنه إذا كان تناول طعام متخصص في نوع معين من الطعام يدعم تنوع النظم البيئية الاستوائية ، فلن يكون السبب الرئيسي له ، لأنه في حد ذاته خاصية لها.

بالإضافة إلى ذلك ، ارتبط التنوع بزيادة الإنتاجية من القطبين إلى المناطق الاستوائية. في حالة المكونات غيرية التغذية للمجتمع ، يبدو أن هذا صحيح: الانخفاض في خط العرض يعني نطاقًا أوسع من الموارد ؛ مجموعة أكبر من أنواعها مقدمة بكميات كافية للتشغيل. لكن هل هذا التفسير صحيح بالنسبة للنباتات؟

إذا كانت زيادة الإنتاجية في المناطق الاستوائية تعني "المزيد من نفس الشيء" (الضوء ، على سبيل المثال) ، عندها يتوقع المرء انخفاضًا وليس زيادة في ثراء الأنواع. في الوقت نفسه ، يمكن أن يعني المزيد من الضوء أيضًا زيادة في نطاق أنظمة الإضاءة ، ونتيجة لذلك زيادة في التنوع ، ولكن هذا مجرد افتراض. من ناحية أخرى ، لا يتحدد الإنتاج النباتي بالضوء وحده. تميل التربة في المناطق المدارية إلى أن تكون أكثر فقرًا في المغذيات عنها في المنطقة المعتدلة ، لذلك يمكن اعتبار ثراء الأنواع الاستوائية نتيجة قليلإنتاجية البيئة. تستنفد التربة الاستوائية في العناصر الغذائية ، حيث أن معظمها موجود في كتلة حيوية ضخمة ، ويتم هنا تحلل المغذيات وإطلاقها بسرعة نسبيًا. لذا ينبغي صياغة الحجة المتعلقة "بالإنتاجية" على النحو التالي. تحدد الإضاءة ودرجة الحرارة ونظام الماء في المناطق المدارية وجود كتلة حيوية نباتية كبيرة (ولكن ليس بالضرورة متنوعة). هذا يؤدي إلى تكوين تربة فقيرة وربما مجموعة واسعة من أنظمة الإضاءة ، والتي بدورها تؤدي إلى مجموعة متنوعة من النباتات. بالطبع ، لم يعد هذا مجرد تفسير لاتجاهات خطوط العرض في التنوع من خلال "الإنتاجية".

عزا بعض علماء البيئة التنوع الكبير في الأنواع في المناطق الاستوائية إلى المناخ. بالطبع ، في المناطق الاستوائية ، لا توجد موسمية واضحة كما هو الحال في المنطقة المعتدلة (على الرغم من أنه في المناطق الاستوائية ، بشكل عام ، قد يتبع هطول الأمطار دورة موسمية صارمة) ، وبالنسبة للعديد من الكائنات الحية من المحتمل أن تكون الظروف أكثر قابلية للتنبؤ (على الرغم من أن هذا الافتراض هو من الصعب للغاية اختبارها ، لأن "القدرة على التنبؤ" بالبيئة بالنسبة لها تعتمد إلى حد كبير على حجم الجسم ووقت توليد كل نوع). تم اختبار التأكيد على أن المناخ مع التقلبات الموسمية الأقل يعزز تخصصًا أضيق للكائنات الحية مرارًا وتكرارًا في الآونة الأخيرة.

كار ، على سبيل المثال ، قارن بين مجتمعات الطيور في الولاية. إلينوي (مناخ معتدل) وبنما الاستوائية. تستضيف كل من تكوينات الشجيرات والغابات في المناطق المدارية العديد من أنواع التكاثر أكثر من النظم البيئية المعتدلة المماثلة ، مع 25 إلى 50 ٪ من الزيادة في ثراء الأنواع تأتي من أشكال متخصصة للثروات ، والجزء الآخر من الطيور تتغذى على الحشرات الكبيرة. متوفرة فقط في المناطق الاستوائية على مدار العام. وبالتالي ، فإن وجود بعض مصادر الغذاء يخلق فرصًا إضافية لتخصص الطيور الاستوائية. على عكس الطيور ، هناك مجموعتان من الخنافس ، وهما خنافس اللحاء وخنافس الخشب (العائلات سكوليتيديو بلاتيبوديدي) في المناطق الاستوائية ليسوا متخصصين بشكل ضيق في نباتات الأعلاف كما هو الحال في المناطق المعتدلة ، على الرغم من حقيقة أن عدد أنواعهم في المناطق الاستوائية أكبر بكثير.

أخيرًا ، كسبب للثراء الكبير للأنواع للمجتمعات الاستوائية ، تم طرح عمر تطورهم الأكبر. كما ذكرنا سابقًا ، هذه النظرية معقولة تمامًا ، لكن صحتها لا تزال بحاجة إلى إثبات.

بشكل عام ، لم يكن من الممكن حتى الآن شرح وجود التدرج العرضي في ثراء الأنواع بشكل واضح لا لبس فيه. هذا ليس مفاجئا لا تزال عناصر التفسير المحتمل - الاتجاهات المرتبطة بالإنتاجية واستقرار المناخ ، وما إلى ذلك - في حد ذاتها بعيدة كل البعد عن الوضوح تمامًا بالنسبة لنا ، ومع ذلك فإنها تتفاعل بطرق مختلفة مع بعضها البعض ومع الآخرين ، في بعض الأحيان بتوجيه معاكس. القوات. ومع ذلك ، قد يتضح أن الشرح بسيط للغاية - وهذا هو السبب. تخيل أن هناك بعض العوامل الخارجية التي تساهم في إنشاء تدرج خطي في ثراء الأنواع ، على سبيل المثال ، بين النباتات. ومن ثم فإن الزيادة في الحجم والتنوع وعدم التجانس في توزيع الموارد ستحفز نمو ثراء الأنواع للنباتات. وبالتالي ، سيزداد تأثيرها على النباتات (مما يؤدي إلى زيادة أخرى في تنوع الأخير) وسيزداد تنوع الموارد للأشكال آكلة اللحوم ، مما سيزيد بدوره من ضغط الافتراس على النباتات النباتية ، إلخ. باختصار ، يمكن لقوة خارجية صغيرة أن تخلق تأثيرًا متتاليًا ، مما يؤدي في النهاية إلى تدرج تنوع محدد جيدًا. ومع ذلك ، ليس لدينا بيانات قاطعة حتى الآن حول ما يمكن أن يؤدي إلى مثل هذا التفاعل.

يكمن جزء من المشكلة في الاستثناءات العديدة للنمط العام. من الواضح أن شرح وجودهم لا يقل أهمية عن الاتجاه العام. واحدة من الفئات الكبيرة لمثل هذه المجتمعات المراوغة هي الجزر. بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر الصحاري فقيرة جدًا بالأنواع حتى بالقرب من المناطق الاستوائية ، ربما بسبب إنتاجيتها المنخفضة للغاية (المرتبطة بنقص الرطوبة) والظروف المناخية القاسية. تعتبر المستنقعات المالحة والينابيع الحارة فقيرة نسبيًا في الأنواع ، على الرغم من ارتفاع إنتاج هذه المجتمعات ؛ على ما يبدو ، فإن النقطة هنا هي شدة البيئة اللاأحيائية (وفي حالة المصادر ، أيضًا طبيعة "الجزيرة" لهذه الموائل الصغيرة). لقد ثبت أن ثراء الأنواع في المجتمعات المجاورة قد يختلف لمجرد أنهم يتعرضون لاضطرابات جسدية بكثافة مختلفة.

ارتفاع.في الموائل الأرضية ، يعتبر الانخفاض في ثراء الأنواع مع الارتفاع ظاهرة شائعة مثل انخفاضها مع المسافة من خط الاستواء. الشخص الذي يتسلق جبلًا بالقرب من خط الاستواء سوف يمر أولاً بالموائل الاستوائية عند القدم ، ثم يمر بالتناوب عبر المناطق المناخية والحيوية ، التي تذكرنا بقوة بطبيعة البحر الأبيض المتوسط ​​والمناطق المعتدلة والقطبية الشمالية. إذا كان المتسلق أيضًا عالم بيئة ، فمن المرجح أنه سيلاحظ كيف يتناقص عدد الأنواع أثناء تسلقه. هذا موصوف في طيور غينيا الجديدة والنباتات الوعائية العليا لجبال الهيمالايا النيبالية.

لذلك ، على الأقل ، يجب أن تلعب بعض العوامل التي تحدد التدرج العرضي للتنوع دورًا معينًا في تكوين اعتماد التنوع على الارتفاع (هذا ، على ما يبدو ، لا ينطبق على العمر التطوري ويقل احتمالية استقرار المناخ) . بطبيعة الحال ، فإن المشاكل التي تنشأ في تفسير اتجاه خطوط العرض تظل هنا ، ويضاف إليها ظرف آخر. النقطة المهمة هي أن المجتمعات الجبلية العالية تشغل دائمًا مساحة أصغر من المناطق الأحيائية المقابلة في الأراضي المنخفضة ، وكقاعدة عامة ، تكون أكثر انعزالًا عن النظم الإيكولوجية المماثلة ، دون تكوين مناطق ممتدة مستمرة. بطبيعة الحال ، لا يمكن أن يساهم السطح المحدود والعزلة في تقليل ثراء الأنواع مع الارتفاع.

باستخدام مثال المناظر الطبيعية مع اختلاف طفيف في الارتفاعات ، فقد ثبت أن عدد الأنواع يمكن أن يختلف بشدة في المنخفضات وفي تلال التضاريس شديدة الوعورة (المرج). يجدر الانتباه إلى التقلبات الخطيرة في تكوين وتنوع الكائنات الحية التي يمكن ملاحظتها في منطقة صغيرة جدًا ، أي ، على ما يبدو ، داخل مجتمع واحد.

عمق.في البيئة المائية ، تحدث التغييرات في تنوع الأنواع مع العمق بنفس الطريقة التي تحدث على الأرض مع الارتفاع. بطبيعة الحال ، هناك عدد أقل من الأنواع في أعماق البحيرات الكبيرة الباردة والمظلمة والفقيرة للأكسجين مقارنة بالطبقة السطحية الرقيقة من الماء. وبالمثل ، في البحار ، توجد النباتات فقط في منطقة euphotic (حيث يكون التمثيل الضوئي ممكنًا) ، ونادرًا ما يتجاوز عمقها 30 مترًا. لذلك ، في المحيط المفتوح ، هناك انخفاض سريع في التنوع مع العمق ، لا يزعج سوى البعض ، غالبًا ما تكون حيوانات غريبة الشكل تعيش في القاع. من المثير للاهتمام ، مع ذلك ، أن التغيير في ثراء الأنواع من اللافقاريات القاعية مع العمق لا يتبع تدرجًا سلسًا: على عمق حوالي 2000 متر ، لوحظت ذروة تنوع ، تقابل تقريبًا حدود المنحدر القاري. يُعتقد أنه يعكس زيادة في إمكانية التنبؤ بالبيئة من عمق 0 إلى 2000 متر. على عمق أكبر ، وراء المنحدر القاري ، يتناقص ثراء الأنواع مرة أخرى ، ربما بسبب الموارد الغذائية النادرة للغاية في المنطقة السحيقة.

الخلافة. تأثير متتالي.تشير بعض الأعمال الجيولوجية إلى زيادة تدريجية في ثراء الأنواع في مسار الخلافة ، حتى الذروة أو إلى مرحلة معينة ، وبعد ذلك يتبع استنفاد النباتات مع اختفاء بعض الأنواع المتعاقبة المتأخرة.

إلى حد ما ، فإن التدرج المتعاقب في ثراء الأنواع هو نتيجة طبيعية للاستعمار التدريجي للموقع من قبل الأنواع من المجتمعات المحيطة التي هي في مراحل لاحقة من التعاقب ، أي زيادة التشبع مع الأنواع . ومع ذلك ، هذا أبعد ما يكون عن التفسير الكامل ، لأن جوهر الخلافة ليس في مجرد إضافة الأنواع ، ولكن في تغييرها.

كما هو الحال مع التدرجات الأخرى ، فإن الخلافة لها حتماً تأثير متتالي. في الواقع ، يمكنك أن تتخيل أنها تمثل هذا التأثير المتسلسل في العمل. ستكون الأنواع الأولى هي تلك الأفضل من غيرها القادرة على ملء المساحات الحرة والتنافس عليها. أنها تمثل على الفور الموارد التي كانت غائبة في السابق وتوفر بيئة غير متجانسة. وهكذا ، فإن النباتات الرائدة تخلق مناطق من التربة مستنفدة في المغذيات ، مما يزيد من عدم التجانس المكاني لتركيز المغذيات النباتية. تقوم النباتات نفسها بتوسيع مجموعة الموائل الدقيقة والطيف الغذائي للحيوانات النباتية. زيادة الرعي ثم الافتراس من خلال التغذية المرتدة يمكن أن يسهم في زيادة أخرى في ثراء الأنواع ، مما يوفر خيارات أكبر من الموارد الغذائية ، وزيادة عدم التجانس البيئي ، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى أن درجة الحرارة والرطوبة وسرعة الرياح في الغابة أقل تغيرًا بكثير مما هو عليه في يمكن للمجتمعات المتتالية المبكرة ، وزيادة الثبات البيئي أن توفر ظروفًا وموارد مستقرة تسمح للأنواع المتخصصة بالاستقرار وتأسيس نفسها. في الواقع ، هناك عدد من البيانات التي تؤكد هذا المفهوم ، على سبيل المثال.

كما هو الحال مع التدرجات الأخرى ، من الصعب فصل السبب عن النتيجة. ومع ذلك ، في تشكيل تدرج متعاقب للتنوع ، يبدو أن التشابك الوثيق بين الأسباب والنتائج هو جوهر المشكلة.