الوحدة الثانية: الأنظمة البيئية
الفصل الثالث: التفاعلات في الأنظمة البيئية
قَالَ رَبُّنَا الَّذِي أَعْطَى كُلَّ شَيْءٍ خَلْقَهُ ثُمَّ هَدَى
تسيير المخلوقات الحية في النظام البيئي يعتمد على التفاعل والتكيف بين العوامل الحيوية واللاحيوية، وقد تكون العلاقات بين المخلوقات الحية علاقات تغذية مباشرة أو تبادل منفعة كالعلاقة بين بعض أنواع البكتيريا والنباتات.
مفردات الفكرة العامة
- النظام البيئي: المخلوقات الحية والأشياء غير الحية وتفاعلات بعضها مع بعض في بيئة معينة.
- الموطن: مكان يعيش فيه المخلوق الحي ويحصل منه على الغذاء.
- السعة التحملية: أكبر عدد من أفراد الجماعة الحيوية يمكن لنظام بيئي دعمه وإعالته.
- التكيف: خاصية تساعد المخلوق الحي على العيش في بيئته.
- التعايش: علاقة بين نوعين من المخلوقات الحية، يستفيد منها أحدهما دون إيذاء الآخر.
- التمويه: تكيف يحمي المخلوقات الحية من المخلوقات المفترسة بمحاكاة شكل البيئة المحيطة.
الدرس الأول: العلاقات في الأنظمة البيئية
أنظر وأتساءل
يمضي هذا الطائر ساعات في التقاط الحشرات الصغيرة التي تتطفل على جلد فرس النهر. كيف تساعد هذه العلاقة كلا الحيوانين على البقاء؟
الإجابة: يزود فرس النهر الطائر بالغذاء، والطائر يخلص فرس النهر من الحشرات المؤذية العالقة به فيحميه من الأمراض.
أستكشف: نشاط استقصائي
السؤال: ما الذي تحتاج إليه المخلوقات الحية لكي تعيش؟
أتوقع: تحتاج المخلوقات الحية إلى الغذاء والماء والهواء لتعيش.
استخلص النتائج
- العوامل الحيوية في كلا البيئتين (المائية واليابسة): النباتات والحيوانات والأحياء الدقيقة.
- العوامل غير الحيوية في كلا البيئتين: الماء، الهواء، الحصى، والتراب.
- كيف ساعدت النباتات الحيوانات على العيش؟ تزود النباتات الحيوانات بالطاقة والغذاء في كلا الموطنين.
- ماذا يحدث للبيئتين إذا أزيلت النباتات أو الحيوانات؟ يؤثر التخلص من النباتات في بقاء الحيوانات، ويؤدي التخلص من الحيوانات إلى نمو النباتات وتكاثرها أكثر عند عدم وجود الحيوانات.
أستكشف أكثر
ما العوامل الأخرى التي تؤثر في بقاء المخلوق الحي؟
الإجابة: ضوء الشمس، الماء، الغذاء، والمأوى. سنلاحظ أن النباتات تنمو في الأماكن المشمسة أسرع من الأماكن المظلمة.
الشرح والتفسير: لماذا تتنافس المخلوقات الحية؟
تتنافس المخلوقات الحية باستمرار على الموارد مثل المياه، الغذاء، والمأوى. والعامل المحدد هو أي عنصر يتحكم في معدل نمو الجماعات الحيوية (زيادة أو نقصاناً).
الجماعة الحيوية هي جميع أفراد النوع الواحد التي تعيش في نظام بيئي واحد.
أختبر نفسي
أستنتج: يحتوي قاع المحيط المظلم على عدد أقل من المخلوقات الحية مقارنة بالسطح. ما العامل المحدد في هذا النظام البيئي؟
الإجابة: يمنع انعدام ضوء الشمس نمو النباتات في أعماق المحيط، مما يجعله العامل المحدد.
التفكير الناقد: لماذا تعد الزيادة المفاجئة في عدد الحيوانات المفترسة ظاهرة مؤقتة؟
الإجابة: ستقلل زيادة أعداد الحيوانات المفترسة من أعداد الفرائس، وإذا قل عدد الفرائس سيقل عدد الحيوانات المفترسة مجدداً بسبب نقص الغذاء.
نشاط: العوامل المحددة (الاكتظاظ)
سؤال: كيف يكون الاكتظاظ عاملاً محدداً؟
الإجابة: لا تستطيع النباتات المزدحمة الحصول على أكسجين وضوء كافٍ، ولا تستطيع الحيوانات الحصول على مقدار كافٍ من الغذاء، وبالتالي يؤدي الاكتظاظ إلى موت بعضها.
كيف تتجنب المخلوقات الحية التنافس؟
تتجنب المخلوقات الحية التنافس عن طريق حصولها على منطقة خاصة بها، وتأدية دور خاص في النظام البيئي يُسمى
الإطار البيئي.
أقرأ الصور (طيور ومناقير)
لكل طائر من الطيور منقار مميز مختلف عن الآخر. لماذا؟
الإجابة: يعتمد شكل منقار الطائر على نوع الطعام الذي يأكله، وتنوع المناقير يمنع التنافس على مصادر الغذاء في الموطن نفسه.
أختبر نفسي
أستنتج: تتشارك جماعتان حيويتان في الغذاء والموطن. ما العامل الذي يجعلهما تحتلان إطارين بيئيين مختلفين؟
الإجابة: تنشط كل منها وتأكل في أوقات مختلفة من النهار، أو تأكل أجزاء مختلفة من الطعام نفسه.
التفكير الناقد: ماذا يحدث للمخلوقات الحية إذا دمرت مواطنها؟
الإجابة: يجب على المخلوقات الحية البحث عن موطن جديد أو التنافس مع مخلوقات أخرى في موطن آخر، وإلا تعرضت للهلاك.
العلاقات بين المخلوقات الحية
1. تبادل المنفعة
علاقة تعاونية تنشأ بين مخلوقين حيين بحيث يستفيد كل منهما من الآخر.
- مثال 1: العلاقة بين الملقحات (الحشرات/الطيور) والأزهار.
- مثال 2: العلاقة بين النمل وشجرة الأكاسيا (تزود الشجرة النمل بالمأوى والغذاء، ويدافع النمل عن الشجرة ضد الحشرات الضارة).
- مثال 3: الأشنات (يوفر الفطر للطحلب المكان والأملاح، ويوفر الطحلب للفطر الغذاء والأكسجين).
2. التعايش
علاقة بين مخلوقين حيين يستفيد منها أحدهما دون أن يسبب الأذى أو الفائدة للآخر.
- مثال 1: سمك الريمورا وسمك القرش (يحصل الريمورا على بقايا الطعام والحماية دون أن يتضرر القرش).
- مثال 2: نبات الأوركيدا على الأشجار العالية.
أختبر نفسي (التعايش)
أستنتج: كيف تستفيد الطحالب والفطريات من العيش معا على شكل أشنات؟
الإجابة: كلا المخلوقين يستفيد من الآخر؛ إذ يحصل الطحلب على الموطن والحماية، ويحصل الفطر على الغذاء.
التفكير الناقد: هل تعد علاقة الطائر الذي يلتقط الحشرات عن حيوان وحيد القرن علاقة تعايش أم تبادل منفعة؟ ولماذا؟
الإجابة: قد تكون تبادل منفعة عندما يأكل الطائر الحشرات التي قد تسبب المرض لوحيد القرن، وتكون تعايشاً عندما يأكل حشرات لا تسبب الأذى لوحيد القرن.
3. التطفل
علاقة بين مخلوقات حية تكون مفيدة لطرف (الطفيل) ومضرة بالطرف الآخر (المائل/العائل).
- أمصلة: البق على أجسام الحيوانات، الدودة الشريطية في القناة الهضمية، الأميبا الطفيلية (تسبب الزحار الأميبي)، وطفيل مرض النوم الذي تنقله ذبابة تسي تسي.
أختبر نفسي (التطفل)
أستنتج: لماذا تسبب الطفيليات أضرارا للمخلوقات الحية دون أن تقتلها؟
الإجابة: لأن الطفيليات تحتاج إلى جسم المخلوق الحي ليوفر لها البيئة المناسبة والغذاء، وإذا قتلت الطفيليات العائل فستخسر المأوى والغذاء معاً.
التفكير الناقد: فيم تشبه علاقة التطفل علاقة المفترس بالفريسة؟
الإجابة: المفترس يحصل على غذائه من الفريسة، كما أن الطفيل يحصل على غذائه من الكائن الحي الذي يتطفل عليه ويضر به.
مراجعة الدرس الأول (أفكر، وأتحدث، وأكتب)
- المفردات: لكل مخلوق حي دور خاص به يؤديه في مكان معين يسمى الإطار البيئي.
- أستنتج: تقل فجأة أعداد الفرائس حتى مع بقاء أعداد المفترسات كما هي. كيف تفسر حدوث هذا التغير إذا استثنينا عامل المرض؟الإجابة: نقل مفترسات جديدة إلى المجتمع الحيوي يؤدي إلى منافسة المفترسات القديمة وتقليل أعداد الفرائس.
- التفكير الناقد: كيف تؤثر العوامل اللاحيوية في المواطن البيئية؟الإجابة: العوامل اللاحيوية كالماء وضوء الشمس والحرارة تعتبر عوامل محددة لنمو أو نقصان الجماعات الحيوية.
- أختار الإجابة الصحيحة: ما الذي يحدد السعة التحملية للنظام البيئي؟الإجابة: د. العوامل المحددة اللاحيوية والحيوية.
- العلوم والرياضيات: أفترض أن موطن الذئب مستطيل عرضه 1 كم وطوله 2 كم، فما مساحة هذا الموطن؟الحل: مساحة المستطيل = الطول × العرض = 2 كم × 1 كم = 2 كم².
الدرس الثاني: التكيف والبقاء
أنظر وأتساءل
تبدو هذه الجرادة مشابهة جداً للبيئة التي تعيش فيها. كيف يساعد الامتزاج بالبيئة المخلوق الحي؟
الإجابة: يساعد الامتزاج بالبيئة الجرادة على التخفي من أعدائها فلا يتمكنون من اصطيادها.
أستكشف: نشاط استقصائي (دودة الأرض)
الفرضية: إذا وضعت دودة الأرض في منطقة مضيئة فإنها تتحرك مبتعدة عن الضوء.
النتائج: تفضل دودة الأرض البيئة المظلمة الرطبة، وتتحرك باتجاه المناطق المظلمة مبتعدة عن الضوء الأبيض.
ما التكيف؟
التكيف هو خواص تركيبية وسلوكية تساعد المخلوق الحي على البقاء في بيئته، وتنقسم إلى قسمين:
1. التكيفات التركيبية
تغيرات في تراكيب الجسم الداخلية أو الخارجية.
- البط: أرجل مسطحة ملتصقة الأصابع للعوم.
- الجمل: خف مسطح وكبير للسير على الرمال دون انغراس.
- السلاحف: غطاء صلب للحماية.
- القرش: حاسة شم قوية وأسنان حادة.
2. التكيفات السلوكية
تعديل في سلوك المخلوق الحي.
- الذئاب: تتنقل في مجموعات لاصطياد فرائس كبيرة.
- الفيلة: تسير في قطعان لحماية صغارها.
- هجرة الأسماك والطيور / البيات الشتوي.
أختبر نفسي
مشكلة وحل: كيف تأكل فقمة البحر الحيوانات ذات القشرة؟
الإجابة: تستعمل الصخور لكسر قشرة الحيوان المائية على بطنها أو على صخور الشاطئ.
التفكير الناقد: ما التكيفات التركيبية والسلوكية لدى الإنسان؟
الإجابة: تركيبة الأسنان والرؤية الجيدة (تركيبية)، والتصرف السريع عند الخطر والاعتناء بالصغار والقيام بأعمال مختلفة (سلوكية).
تكيّفات النباتات
- نباتات الغابة المطيرة (الأوركيدا): أعضاء منتفخة في الساق لتخزين الماء، جذور هوائية لامتصاص الرطوبة، وأوراق تتخلص من الماء الزائد.
- شجر البلوط: يفقد أوراقه في الشتاء لمنع فقدان الماء.
- نبات الصبار (بيئة جافة): تحورت أوراقه إلى أشواك تقليل لتبخر الماء، وساق سميكة خضراء لتخزين الماء.
- نبات الزنبق (بيئة مائية): ثغور على السطح العلوي للأوراق للتخلص من الأكسجين وأخذ ثاني أكسيد الكربون.
نشاط: تكيف الورقة
- ورقة الرمث: طبقة شمعية وتحورات شوكية للعيش في البيئة الجافة.
- ورقة التين البري: سطح عريض وأوعية نقل سميكة للعيش في المناطق الجبلية وامتصاص الضوء.
- ورقة لسان البحر: رقيقة جداً وتفتقر للتراكيب القوية للعيش داخل الماء.
أختبر نفسي
مشكلة وحل: ما الذي يساعد النباتات المائية على التخلص من الأكسجين وأخذ ثاني أكسيد الكربون؟
الإجابة: وجود ثغور على السطح العلوي للأوراق المعرضة للهواء.
التفكير الناقد: لماذا لا يملك نبات الصبار أوراقاً ليتخلص من الماء الزائد؟
الإجابة: لأن الصبار يعيش في بيئة صحراوية جافة حارة، فيحتاج لتخزين الماء والحفاظ عليه بدلاً من التخلص منه.
تكيّفات الحيوانات
تتمتع الحيوانات بتكيفات مورفولوجية وسلوكية؛ كالفراء السميك لحيوانات المناطق الباردة، أو النشاط ليلاً لحيوانات الصحراء.
تكيفات البوم (صياد ليلي)
- الرأس: حاسة سمع قوية (إحدى الأذنين أعلى من الأخرى لتحديد موقع الصوت والمسافة).
- العينان: كبيرتان تقعان في مقدمة الرأس لتركيز النظر في الظلام.
- الأجنحة: عضلات قوية وتطير بكتم للصوت لمباغتة الفريسة.
- القدمان: مخالب ضخمة للإمساك بالفرائس الكبيرة.
التمويه والمحاكاة
- التمويه: محاكاة الأشكال والألوان الطبيعية للاندماج مع البيئة.
- التلون: تغير لون الحيوان كالأرنب القطبي والثعلب القطبي.
- التشابه: تطابق الشكل والتركيب كأفعى أم جنيب والسرعوف.
- المحاكاة: تشبه حيوان بأخر مرهوب أو سام للحماية (مثل تقليد الأفعى الملك لألوان الأفعى المرجانية السامة)، أو للجذب (مثل السلحفاة النهاشة التي تدلي جزءاً لحمياً يشبه الدودة لجذب الأسماك).
أختبر نفسي
مشكلة وحل: كيف يمكنني معرفة ما إذا كان الأرنب من بيئة باردة أم من بيئة دافئة؟
الإجابة: أرانب البيئات الباردة تمتاز بفراء سميك أبيض وآذان صغيرة، بينما أرانب البيئات الحارة تمتاز بآذان كبيرة وفرو رقيق جداً.
التفكير الناقد: للعديد من النباتات المزهرة أزهار ذات ألوان زاهية. لماذا لا تستعمل هذه الأزهار التمويه؟
الإجابة: حتى تجذب الملقحات كالحشرات والطيور، ولو تموهت لما استطاعت الملقحات العثور عليها وتلقيحها.
مشكلة وحل: كيف حلت السلاحف النهاشة مشكلة إمساكها بالأسماك؟
الإجابة: عن طريق المحاكاة؛ حيث تدلي جزءاً لحمياً من فمها يشبه الدودة تستعمله كطعم لصيد الأسماك.
مراجعة الدرس الثاني
- المفردات: يسمى تقليد المخلوق الحي لمخلوق حي آخر بهدف إخافة أعدائه المحاكاة.
- مشكلة وحل: كيف تمكنت الحيوانات المائية من العيش في الماء؟الإجابة: امتلاك شكل انسيابي يساعد على السباحة، وخياشيم تتكيف للتنفس تحت الماء.
- التفكير الناقد: هل يمكن للمخلوق الحي أن يتكيف في تركيب جسمه وسلوكه معاً؟الإجابة: نعم؛ فالحيوانات التي تعيش في أماكن باردة لها فراء سميك وطبقة دهون (تركيبي)، وتعيش في مجموعات أو تقوم بالبيات الشتوي (سلوكي).
- أختار الإجابة الصحيحة: أي مما يلي يعد تكيفاً مع الجو البارد؟الإجابة: ب. فرو سميك وتخزين الدهون في الجسم.
- العلوم والكتابة: ما سبب طول رقبة الزرافة؟الإجابة: تعد الرقبة الطويلة تكيفاً تركيبياً يساعد الزرافة على الوصول للأوراق العالية في الأشجار للحصول على الغذاء والبقاء.
قراءة علمية: أشجار القرم
تنمو أشجار القرم في البيئات المائية البحرية والساحلية (بين المد والجزر)، ولها دور مهم في تثبيت التربة وحمايتها من التآكل وتوفير الغذاء والحماية للحيوانات.
تكيفات أشجار القرم:
- جذور هوائية تنتشر قرب السطح لامتصاص الأكسجين مباشرة من الهواء.
- أغشية خلايا الجذور تعمل كمرشحات تمنع دخول الأملاح وتسمح بالماء فقط.
- قدرة الأوراق على تركيز الأملاح ثم التخلص منها.
- بذور تبقى عالقة بالأم حتى تنبت وتسقط لتثبت مباشرة في التربة أو تنتقل عبر التيار.
مراجعة الفصل الثالث
أكمل الجمل بالمفردة المناسبة:
- جميع المخلوقات الحية والأشياء غير الحية في البيئة تشكل النظام البيئي.
- العلاقة التي يستفيد فيها أحد المخلوقات الحية بينما يتضرر المخلوق الحي الآخر تسمى التطفل.
- يعيش المخلوق الحي في الموطن، ويحصل منه على غذائه.
- خواص تركيبية وسلوكية تساعد المخلوق الحي على البقاء في بيئته تسمى التكيفات.
- تمتزج بعض الحيوانات في بيئتها باستعمال التمويه.
- تبادل المنفعة والتعايش نوعان مختلفان من علاقات التكافل.
أجيب عن الأسئلة التالية:
7. مشكلة وحل: ما التكيفات التركيبية والسلوكية في الصحراء؟
الإجابة:
تركيبية: خزن الماء، ألوان فاتحة، أوراق شوكية وطبقة شمعية.
سلوكية: النشاط ليلاً والاختباء نهاراً.
8. أستنتج: كيف تؤدي العوامل اللاحيوية في البركة دور العوامل المحددة؟
الإجابة: العوامل اللاحيوية كضوء الشمس والماء والحرارة تحدد أنواع وأعداد النباتات، والتي بدورها تحدد الحيوانات وأعدادها.
9. التفكير الناقد: ما الذي قد يحدث إذا كانت تكيفات التمويه والمحاكاة موجودة لدى جميع الحيوانات؟
الإجابة: ستتمكن جميع الحيوانات من الهرب ومنع صيدها، مما يصعب حصول المفترسات على الغذاء ويؤدي لموت بعضها واختلال التوازن البيئي.
10. صواب أم خطأ: تعد الأغشية الموجودة بين أصابع الطيور التي تعتمد في غذائها على الأسماك تكيفات سلوكية؟
الإجابة: العبارة خاطئة؛ لأن الأغشية الموجودة بين الأصابع هي تكيف تركيبي في تركيب الجسم وليس سلوكاً.
11. الفكرة العامة: كيف تتفاعل المخلوقات الحية معاً؟
الإجابة: تتفاعل من خلال علاقات التكافل (تبادل المنفعة والتعايش)، والتطفل، والتنافس، والافتراس.
نموذج اختبار الفصل الثالث
أختار الإجابة الصحيحة:
- ما العامل اللاحوي الذي يظهر بوضوح في الرسم البيئي الصحراوي؟الإجابة: ج. التربة.
- الجماعة الحيوية تضم:الإجابة: أ. جميع الأفراد من نوع واحد من المخلوقات الحية.
- أي أقدام الطيور يمكن أن تكون الأفضل تكيفاً للسباحة؟الإجابة: القدم ذات الأغشية الجلدية الملتصقة بين الأصابع.
- أي العبارات التالية تعطي الوصف الأفضل لعلاقة التطفل؟الإجابة: د. يستفيد أحد المخلوقين، ويتضرر الآخر.
- العلاقة بين البكتيريا التي تساعد على الهضم في أمعاء الأبقار والأبقار هي علاقة:الإجابة: ب. تبادل المنفعة.
- أي التكيفات الآتية تكيف سلوكي؟الإجابة: ج. هجرة الطيور في جماعات في موسم الشتاء.
أجيب عن الأسئلة التالية:
7. أذكر مثالاً على تكيف تركيبي وآخر سلوكي، وأوضح كيف يساعد كل منهما على البقاء؟
الإجابة:
التكيف التركيبي: الأرجل المسطحة الملتصقة للطيور المائية لتساعدها على السباحة والصيد.
التكيف السلوكي: عيش الحيوانات في مجموعات وهجرتها في موسم الشتاء للهروب من الظروف القاسية.
8. ماذا يمكن أن يحدث لأرنب له فرو بني يعيش في بيئة ثلجية؟
الإجابة: سيكون لونه بارزاً وواضحاً للأعداء والمفترسات، مما يسهل اصطياده وهلاكه.
9. أوضح كيف يمكن لمخلوقين يعيشان في الموطن نفسه ويستفيدان من المصادر نفسها أن يتجنبا التنافس؟
الإجابة: عبر احتلال إطارين بيئيين مختلفين؛ بأن ينشط أحدهما نهاراً والآخر ليلاً، أو يتغذى كل منهما على جزء مختلف من المصدر الغذائي.
