الدرس الأول: الدوراتُ في الأنظمة البيئيّةِ
انظر إلى هذه الزهرة الصفراء الجميلة المغطاة بقطرات الماء في الصباح الباكر. لم يسقط المطر طوال الليل، إذن من أين جاءت هذه القطرات؟ افتح كتابك وفكّر في هذا السؤال جيداً، فستتعرف على إجابة ذلك خلال درس اليوم عن الدورات في الأنظمة البيئية.
تدور المواد الأساسية للحياة مثل الماء والكربون والنيتروجين باستمرار في النظام البيئي بين الأرض والهواء والمخلوقات الحية عبر عمليات طبيعية متكررة تسمى الدورات. على سبيل المثال، يتبخر الماء من البحار والمحيطات بفعل حرارة الشمس إلى غاز في الجو، ثم يبرد ويتكاثف مكونا السحب، ثم يهطل مطرا أو ثلجا ليعود إلى الأرض ويجري في الأنهار أو يتسرب إلى جوف الأرض، وتستمر هذه الحركة بلا انقطاع لتبقى المخلوقات حية.
الفكرة الأساسية
تدور المواد الأساسية اللازمة للحياة مثل الماء والكربون والنيتروجين باستمرار في النظام البيئي من خلال حركة مستمرة بين سطح الأرض والهواء.
الشرح
الماء الموجود على سطح الأرض يعاد تدويره عبر دورة الماء، وهي حركة مستمرة يتحول خلالها الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية بالتبخر، ثم يتحول بالتكثف إلى الحالة السائلة في الغلاف الجوي ليتسقط على شكل هطول كالمطر والثلج، ثم يتجمع في المياه السطحية والجارية والجوفية. أما الكربون فهو عنصر مهم للمخلوقات الحية ويوجد في الغلاف الجوي على شكل غاز ثاني أكسيد الكربون، وتأخذه النباتات لعملية البناء الضوئي، ثم ينتقل إلى الحيوانات التي تتغذى على النباتات، وتطلق المخلوقات الحية الكربون مرة أخرى إلى الجو عن طريق عملية التنفس، وتحلل النباتات والحيوانات الميتة، وحرق الوقود الأحفوري. والنيتروجين يشكل النسبة الأكبر من الهواء، ولا تستطيع معظم المخلوقات الحية الاستفادة منه بشكله الغازي، لذا يتم تثبيته في التربة بواسطة البرق أو البكتيريا المثبتة للنيتروجين ليتحول إلى أمونيا ثم نترات تستخدمها النباتات لتصنيع البروتينات، ثم يعود جزء منه إلى الجو عبر البكتيريا المزيلة للنيتروجين.
مثال محلول خطوة بخطوة
خذ مثلا قطرات الماء التي تراها على أوراق النباتات في الصباح الباكر رغم عدم سقوط المطر: الخطوة الأولى: يتبخر الماء بفعل حرارة الشمس من البحار والبحيرات إلى بخار ماء في الهواء. الخطوة الثانية: يرتفع بخار الماء إلى أعلى في الغلاف الجوي حيث يبرد. الخطوة الثالثة: يتكاثف بخار الماء البارد ويتحول من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة متجمعا على شكل قطرات ماء فوق أوراق النباتات.
أخطاء شائعة
الاعتقاد بأن الماء الموجود على الأرض ينفد ولا يتجدد، والصحيح أنه يعاد تدويره باستمرار عبر دورة الماء. الظن بأن النباتات تأخذ غاز النيتروجين مباشرة من الهواء، والصحيح أنها تمتص مركبات النيتروجين والنترات من التربة بفضل البكتيريا.
سؤالان للتدريب مع الإجابة
السؤال الأول: في أي مراحل دورة الماء يكون الماء في الحالة الغازية؟ الإجابة: في مرحلة التبخر. السؤال الثاني: ما العمليات التالية تطلق ثاني أكسيد الكربون؟ أ) البناء الضوئي، التنفس ب) البناء الضوئي، حرق الوقود ج) التنفس، التحلل د) البناء الضوئي، التحلل الإجابة: ج) التنفس، التحلل.