تجربة عملية توّضح كيفية التفاعل بين الكائنات الحية ضمن محيط حيوي واحد

2011 تجارب علمية بيئتنا

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكائنات الحية المحيط الحيوي كيفية التفاعل بين الكائنات الحية البيولوجيا وعلوم الحياة

الأهداف

1- صنع محيط حيوي مصغر.

2- مراقبة طرق تفاعل الكائنات مع بعضها.

 

الأدوات التي تحتاجها

1– إناء شفاف سعة ربع غالون (إناء ماسون) مزود بغطاء لولبي

2– شمع

 

3- ماء بركة أو ماء بحيرة

4- وحل من بركة أو بحيرة

 

5- نباتات مائية من حوض أسماك (مثل الإيلوديا)

6- حلزون مائي

 

خطوات العمل

1- طلب من أحد الكبار ن يصنع ثقباً في غطاء الإناء بواسطة مسمار. سدّ الثقب بقطعة صغيرة من الشمع كي يصبح كصمام لتحرير الغازات التي يمكن أن تتراكم داخل الإناء.

2- املأ ثلثي أو ثلاثة أرباع الإناء بماء البركة.

3- أضف من نصف إلى واحد ونصف بوصة (1 – 4 سم) من الوحل من قاع البركة. لا تقلق إذا بدا الماء موحلاً لأن الوحل يستقر في القاع.

4- أضف قطعة من نبات ”الإيلوديا" أو غيره من النباتات المائية الصغيرة.

5- أضف بعض النباتات المائية الكبيرة ومخلوقات صغيرة تعيش في البركة مثل الحلزون، ولكن تجنب وضع الحيوانات الكبيرة.

6- ضع الغطاء على الإناء ولاحظ بدقة المحتويات على مدى الأسابيع المقبلة. سجل لون الماء ومقدار الضوء الذي يعبر الإناء، مستخدماً صفات، مثل مشمس، أو معتم أو ظليل.

7- راقب على مدى الأسابيع المقبلة ما يحدث في محيطك الحيوي، مسجلاً أي تغيرات تطرأ خلال تلك الفترة. وبعد تدوين هذه الملاحظات، أفرغ محتويات محيطك الحيوي في بركة قريبة.

 

سجل ما تشاهده عن طريق رسم صورة أو التقاط صور للمحيط الحيوي. يمكنك إعادة التجربة مستخدماً أواني أصغر وإجراء الاختبارات

لرؤية ما يحدث إذا تغيرت البيئة بسبب التلوث أو لأسباب أخرى. ينبغي لنا احترام عالم الطبيعة والتسبب بأقل ما يمكن من الضرر والأذى الذي يلحق بالنباتات والمخلوقات في هذه التجارب.

 

بعد إنجازك للمحيط الحيوي المصغر، تستطيع إزالة بعض الماء بعد مرور أسبوعين ووضعه في إناء أصغر. ما مدى تأثير البيئة الأصغر على المخلوقات والنباتات في المحيط الحيوي الأصغر؟

تستطيع أيضاً بناء محيط حيوي أكبر. بإمكانك إجراء بحث على أنواع النباتات والحيوانات التي تعيش في مواطن معينة. هل تستطيع تصميم محيط حيوي يمكنه أن يكون نسخة طبق الأصل عن ظروف ذلك المحيط الحيوي؟

 

إذا لاحظت أن النباتات والحيوانات في محيطك الحيوي لا تتمتع بصحة جيدة، يمكنك أن تتخذ القرار بوقف التجربة وإطلاق سراح كل الكائنات وإعادتها إلى الحياة البرية.

وفي حال حدوث ذلك، فكر بالسبب الذي أدى إلى عجز المحيط الحيوي عن دعم الحياة: ما الشـيء الناقص في المحيط الحيوي؟ ولا تنظر إلى الموضوع على أنه تجربة فاشلة. يمكنك الاستفادة من هذه الطريقة والحصول على النتيجة نفسها وكأن محيطك الحيوي استمر لأشهر.

 

تحليل النشاط

يجب أن تلاحظ مع مرور الوقت التغيرات التي تحدث في المحيط الحيوي. ستصبح المياه أنقى عندما تقوم النباتات باستهلاك المغذّيات الموجودة في الماء، بينما تبدأ المخلوقات، التي كانت بيوضاً في الوحل في بداية التجربة، بالفقس والاستقرار في موطنها الطبيعي المصغر.

على الرغم من ضرورة إبقاء الموطن الطبيعي مغلقاً، يمكنك فتح الإناء لفترة قصيرة بهدف إزالة كمية قليلة من الماء من أجل مراقبة ما يحدث عن كثب.

راقب أنماط التغذية التي تحصل داخل المحيط الحيوي. ما عدد المخلوقات التي تتغذى على النباتات (والمعروفة باسم المخلوقات العاشبة)؟ وما عدد تلك التي تأكل المخلوقات الأخرى (والمعروفة باسم المخلوقات اللاحمة)؟ يجب أن يتحقق التوازن دائماً بين أعداد وأنواع الكائنات الحيّة في أي بيئة.

 

يقع هذا التوازن الدقيق باستمرار تحت تهديد التغيّر، فإذا بدأ كائن واحد بالتكاثر أكثر من غيره يتغير هذا التوازن وتتغير معه أيضاً شبكات التغذية في البيئة.

وإذا قلّ عدد الحيوانات المفترسة (الحيوانات التي تتغذى على الحيوانات الأخرى)، فإن الفرائس ستزدهر ولهذا أثر مدمر على النظام البيئي كله.

وبعض هذه الآثار هي تغيرات طبيعية تحدث على سبيل المثال، بسبب أنماط الطقس المختلفة، لكن الكثير من التغيرات البيئية تحدث بسبب نشاطات الإنسان وأفعاله.

 

قبل وصول الأوروبيين إلى أستراليا، كانت النباتات والحيوانات الأصلية تعيش بتوازن صحيح. وفي عام 1859 استورد أحد المستوطنين الإنكليزيين 24 زوجاً من الأرانب إلى أستراليا.

وبما أن الأرانب لم تكن معروفة في أستراليا، لم يكن هناك حيوانات مفترسة أو طفيليات تأكل الأرانب. وبحلول عام 1889 ازداد عدد الأرانب إلى أكثر من 24 مليون أرنب في ظل غياب حيوانات مفترسة تأكل الأرانب. 

وبالتالي التهمت الأرانب النباتات الطبيعية وخرّبت بذلك غذاء الحيوانات الأصلية وحولت المناطق الطبيعية التي كانت فيما مضى أراضي خصبة إلى صحراء قاحلة.كما أزيلت مواطن طبيعية عديدة بطريقة تقضي على النباتات والحيوانات.

 

ففي بريطانيا كانت السياجات الشجرية التي تفصل الحقول عن بعضها تحتوي فيما مضى على أنواع كثيرة من النباتات والحيوانات.

ولكن مع ازدياد مساحات المزارع والحقول، تم اقتلاع الكثير من هذا السياج الشجري، ونتيجة لذلك أصبحت الكائنات التي تعيش فيه عاجزة عن الحصول على الغذاء، ما أدى إلى نفوقها أيضاً.

 

نصائح للسلامة

من الضـروري وضع صمام الشمع في الغطاء لأن تراكم غاز ثاني أكسيد الكربون يمكن أن يسبب انفجار المحيط الحيوي.

 

تعليمات مفيدة

كن حذراً عند جمع مياه البركة. اجمع الماء فقط من بركة ضحلة مستخدماً قفازات مطاطية. اطلب من أحد الكبار أن يصطحبك إلى المـنتزه إذا لم تتوافر لديك بركة مماثلة.

لا تأخذ الكثير من النباتات أو المخلوقات الصغيرة من البركة لأن ذلك قد يؤدي إلى اضطراب التوازن الطبيعي في تلك البيئة.

إذا سار عمل محيطك الحيوي بطريقة صحيحة فهذا يعني أن تلك المخلوقات ستتكاثر. لا تضع حيوانات أو نباتات كبيرة في محيطك الحيوي لأنه أصغر من أن يقدم لها الدعم اللازم.

 

التكاثر

كل كائن لديه طريقة مختلفة في التكاثر، أبسطها المخلوقات وحيدة الخلية (الأميبا) التي تتكاثر بانقسامها إلى نصفين.

تنتج النباتات البذور التي تسقط على الأرض لتنتج الجذور والسوق وتبدأ بالنمو، أما الطيور والأسماك والحلزون والزواحف فتتكاثر بوضع البيض.

تضع الحشرات بيوضها التي تفقس ليخرج منها اليرقات، مثل اليسروع أو اليرقات، يتحول اليسروع إلى خادرة (يرقة أخرى في الطور الانتقالي إلى شرنقة) وبعدها إلى حشرة بالغة أما الثدييات فتتكاثر بولادة رضيع بيشرب حليب أمه.

 

التغذية على الآخرين (التطفل)

تحتاج كل الكائنات إلى الغذاء، والنباتات هي المنتج، بمعنى أنها تستخدم طاقة الشمس لإنتاج الغذاء كي تعيش وتنمو، بينما تسمى الحيوانات (العاشبة) التي تأكل النباتات بالمستهلك الرئيس. 

أما الحيوانات التي تأكل غيرها من الحيوانات الأخرى تسمى بالمستهلك الثانوي (الحيوانات اللاحمة). وتتغذى حيوانات أخرى، وهي المستهلك الثالث، على المستهلك الثانوي. تسمى الروابط القائمة بين الحيوانات والنباتات المختلفة وكيفية غذائها إلى نفوقها أيضاً.

«بالسلسلة الغذائية». تحتوي كل سلسلة غذائية على المحلّلات مثل البكتيريا والفطريات وبعض الحشرات التي تحصل على طاقتها عن طريق تفكك وتحلل المواد الحيوانية والنباتية الميتة.

 

ويضم النظام الحيوي الكثير من السلاسل الغذائية المختلفة التي ترتبط معاً لتشكل شبكة غذائية معقدة، ويعود ذلك إلى أن معظم الحيوانات تأكل أشياء متنوعة، وتؤدي بذلك دوراً في عدد من السلاسل الغذائية.

فعلى سبيل المثال، تأكل الطيور المبينة في هذه الصورة (إلى اليسار) حشرات القمل والبق (طفيليات) التي تقتات على دم الجاموس. تتحمل الجواميس الطيور لأنها تساعدها على التخلص من الطفيليات المزعجة، ومن غير الطيور فإن الجاموس سيعاني من الطفيليات، ومن غير الجاموس أيضاً ستموت الطيور جوعاً.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]