گیاهان دارویی

اکولوژی (بخش 6)

ادامه مباحث اکولوژی

منشاء تمام انرژی های جاری در كره ی زمین خورشید است مثل سوخت های مختلف، مواد غذایی، نور لامپ همه انرژی هستند و منشاء تمام آنها نور خورشید است. در اینجا لازم است قوانین ترمودینامیك را یاد آور شویم:

 قانون اول :  انرژی نه بوجود می آید و نه از بین می رود بلكه از حالتی به حالت دیگر تبدیل می شود.

قانون دوم : در این تبدیل مقداری انرژی به صورت گرما هدر می رود انرژی در حال هدر رفتن است.

انرژی تنها سوخت نیست تمام مواد غذایی كه می خوریم همه انرژی دارند كه انرژی آنها در غالب مواد آلی است .در بدن موجود زنده ناقل انرژی ATP می باشد.

همان طور كه می دانیم آنتروپی یعنی حركت به سمت بی نظمی . تمام موجودات زنده و غیر زنده هر گاه درجه ی بی نظمی آنها زیاد شود رو به زوال می روند. موجود زنده ی سالم آنتروپی بدن خود را مهار می كند اما وقتی فردی بیمار می شود سیستم بدن وی به سمت بی نظمی پیش می رود و با مصرف دارو آنتروپی بدن وی دوباره كاهش می یابد.

دانشمندی آلمانی به نام " كلوزیوس " گفت : وقتی انرژی از حالتی به حالت دیگر تبدیل می شود مقداری انرژی تلف می شود كه این را پراكنده شدن می نامیم . طبق گفته ی  وی قانون اول را می توان به این صورت تعریف كرد كه:

مقدار انرژی در جهان ثابت است و آنتروپی آن به سمت بیشینه گرایش دارد ( انرژی در حال از بین رفتن و پراكنده شدن است حتی انرژی نورانی خورشید كه در آینده محدودیت ها یی برای آن نیز به وجود می آید.)

و اما قانون دوم را نیز به صورت :مجموعه ی ماده و انرژی در جهان ثابت است بیان كرد.

در این قسمت مثالی برای كاربرد علم ریاضی در اكولوژی بیان می كنیم : می خواهیم بدانیم كل انرژی كه خورشید ساطع می كند چقدر است؟ و چقدر آن به زمین می رسد؟ و چقدر آن توسط گیاهان مصرف می شودو برای فتوسنتز و تولید مواد آلی بكار برده می شود؟برای پاسخ به این سئوالات درارتفاعات بالاو فراتر از اتمسفر Cm22 را در نظر گرفتند و آزمایشی انجام دادند تا معلوم شود این سطح چقدر نور یا انرژی دریافت می كند؟ با اندازه گیری سطح جانبی یا داخلی كره وایجاد تناسب اینکه در

 یک دقیقه سطح Cm21چقدر نور دریافت می کند؟

Cm21 سطح در مدت یک دقیقه ،Cal 2 انرژی آفتاب می گیرد.

با توجه به فرمول (r2ח4= سطح جانبی کره) می توان حساب کرد که زمین چقدر نورجذب می کند:

                                   4×3.14×(150×106×1000×100)2 = 2.8×1027 cm2

انرژی خارج شده از خورشید در مدت یک دقیقه:            2.8×1027×2cal = 5.6×1027

میزان نیاز سالیانه انسان به انرژی:هر فرد در طول یک روز 3000- 2500 کیلو کالری انرژی مصرف می کند که در یک سال 365×3000 که معادل1095000 کیلو کالری می شود.حال که عمر زمین 5.5میلیارد سال می باشد پس باید این طور محاسبه شود:1011×60225=109×5.5×1095000

انرژی خارج شده از خورشید در مدت یک دقیقه می تواند انرژی لازم یک میلیارد کره دیگر مثل زمین را تامین کند و یا از نظر غذایی کفایت کند.این آزمایش مثالی برای کاربرد ریاضی در اکولوژی است.

این انرژی در کره زمین وارد پدیده های مختلف نظیر:زیستی،شیمیایی،فیزیکی و حرارتی می شود.

در اولین قدم برای اینکه مبدل ها صورت بگیرد باید انرژی به نحوی وارد کالبد شود مثل فرآیند های اتوتروفی ، تثبیتN2 ، فتوسنتز و تثبیت CO2است که می توان گفت تمام این مراحل مربوط به کلروفیل می باشد.در کل پیشرفت بشر مربوط به کلرفیل می باشد. کلروفیل انرژی خورشید را گرفته و طی آن تثبیت CO2 انجام می دهد.محل انجام فتوسنتز در یوکاریوتهای اتوتروفی(جلبک ها،گیاهان سبزوآغازیان) داخل کلروپلاست می باشد.

کلروپلاست حاوی سه فضای بسته می باشد:1) فضای بین دو غشاء 2) ماده زمینه استروما یا بستره 3)فضای داخل تیلاکوئید

واکنش های تاریکی فتوسنتز:به طورمستقیم نیازبه نورندارد ولی به طورغیرمستقیم وابسته به مرحله نوری می باشد.

واکنش های نوری فتوسنتز:نور در غشاء تیلاکوئید توسط رنگیزه ها جذب می شود سپس توسط مجموعه فتوسیستم ها گرفته شده و آب داخل تیلاکوئید ها یونیزه می شود(فتولیز).این واکنش ها به نور نیاز دارد تا پدیده یونیزه صورت گیرد همچنین این پدیده به آنزیم نیز نیاز دارد تا الکترون آزاد کند.الکترون های آزاد شده در زنجیر انتقال الکترون که در غشاء تیلاکوئید قرار دارند جابه جا می شوند که این دست به دست شدن الکترون سبب تولید ATP and NADPH,H+ می شود.

CO2 هم از طریق روزنه گیاه جذب می شود و از طریق فضاهای بین سلولی وارد کلروپلاست می شود.داخل کلروپلاست CO2 با یک مولکول آغازگر  چرخه  کالوین  یا با ریبولوزبیس فسفات تولید مولکول3کربنه را می دهد که با چرخش این 3 کربنه درچرخه کالوین ، مولکول 6کربنی (گوکز) تولید می شود.

حاملین و ناقلین و پذیرنده چرخه کالوین به این ترتیبند:

FADH2=حامل هیدروژن می باشد و چون بار ندارد لذا الکترون نمی گیرد.

ATP= ناقل انرژی

NADPH,H+=حامل الکترون و انرژی

NADP+= پذیرنده الکترون

ATP and NADPH,H+ در مرحله نوری تولید و در مرحله تاریکی مصرف می شوند.

تجزیه آب یک تجزیه آنزیمی می باشد که در حضور آب صورت می گیرد.

برخی از آنزیم های چرخه کالوین برای فعال شدن به نور نیاز دارند.در کل طی این واکنش ها هیدراتهای کربن تولید می شود. لیپید ها، پروتئین ها و اسید های آمینه از گلوکز و قند های حاصله ی طی فرآیند فتوسنتز ساخته می شوند.پروتئین ها چون نیتروژن دارند لذا گیاهان باید از زمین  NO‑3 و NH+4 جذب کنندکه به این ترتیب پیش ساخته ها برای ساخت پروتئین ها در دسترس بوده و پس از آن پروتئین در ریبوزوم ها ساخته می شود.

اهمیت فتوسنتز فراهم کردن زمینه برای ساخت  مواد آلی از روی قندها می باشد.

انرژی نورانی که وارد گیاه می شود به انرژی شیمیایی تبدیل می شود.

در واکنش های تنفسی در میتوکندری (در سیتوپلاسم طی فرآیند گلیکولیز 2 تا ATP تولید می شود)ATP حاصل می شود.برای فعالیت موجود زنده وجود ATP‌ضروری است.

یک زنجیره غذایی ممکن است کوتاه یا دراز باشد. اولین حلقه هر زنجیره ی غذایی یک تولید کننده یا اتوتروف می باشد.

مکانیسم های اتوتروفی فتوسنتز و شیمیو سنتز می باشد:

در فتوسنتز موجود مستقل است و خود برای تولید ماده فعالیت می کند و ممکن است حلقه های دیگر زنجیره یا حلقه از این تولیدات یا از ثمرات آن به طور مستقیم یا غیر مستقیم استفاده کنند ولی در شیمیو سنتز ماده تولید شده توسط جاندار فقط کفاف خودش را می کند و به حلقه های دیگر نمی رسد. انرژی در قالب مواد آلی از حلقه ای به حلقه دیگر می رود.

تمام انرژی که در مرحله اول فتوسنتز تولید می شود به مصرف کننده نمی رسد بلکه مقداری از آن انرژی صرف فعالیت های فتوسنتزکننده می رسد. فرضا مقداری از انرژی را برای صرف باز کردن روزنه ها می کند، یا مقداری از انرژی برای بزرگ شدن خود صرف می کند.بقیه انرژی باقی مانده یا به مصرف کننده های دیگر می رسد یا در بدن گیاه باقی مانده و بعد از مرگ گیاه وارد زمین می شود.

پروتئینی که از گیاه گرفته شده از اسید آمینه ساخته شده که توسط آنزیم پروتئاز لوزالمعده و شیره معده و در لیزوزوم های سلول و ... تجزیه شده و آمینو اسید آزاد می شود و پروتئین جدید ساخته می شود که انرژی حاصل از این پروتئین صرف دویدن،صحبت کردن و... می شود.همچنین مقدار انرژی باقی مانده توسط مواد زاید از بدن خارج می شود و از بدن دفع می شود.در واقع اگر فرضا گیاه 10 کالری انرژی داشته باشد 9 کالری از آن به مصرف کننده اول و 8 کالری به مصرف کننده دوم و همین طور روند کاهشی ادامه می یابد که به آن هرم انرژی یا هرم ماده گویند چون انرژی در قالب ماده تولید می شود.در کل مقدار ماده و انرژی کم می شود.

 هرم تعداد: یعنی تعداد افراد حلقه از اولین حلقه تا آخر کم می شود و جثه بزرگتر می شود.وقتی موجودی می میرد زنجیره تمام می شود.میکروارگانیسم ها را می توان به عنوان آخرین حلقه زنجیر در نظر گرفت یا اینکه می توان اصلا در نظر نگرفت.

هرم ماده:ماده در قالب انرژی ظاهر می شود.

امروزه در بحث های اکولوژیکی مسئله تولید مواد غذایی گیاهی و جانوری مهم است.تولید مواد سالم و جلوگیری از آلودگی.اهداف دیگر  افزایش مقدار تولید از نظر کمیت (چقدر گوشت ،علوفه ،مواد گیاهی و..داریم که همه آنها مستلزم داشتن زمین زراعی،کشاورزی و پوشش گیاهی خوب می باشد) است که تمام این توجهات سبب افزایش مقدار تولید می شود.

تمام موجودات ،موجود در حلقه های زنجیره برای طبیعت لازم و ضروری هستند.

فرضاً در چرخه بالا خارج شدن عقاب از چرخه سبب افزایش تعداد مارها می شود که این افزایش مارها خود عواقب بدی بدنبال خواهد داشت.برای مثال حمله مارها

تعادل پایدار یا ثبات (EQUILIBRIUM & HOMEOSTASIS)

هر گاه مقدار یون H+ یا   HCO-3  در انسان افزایش یا کاهش یابد مقدار اسید خون نیز افزایش یا کاهش می یابد که این فرآیند مضر می باشد و باید در حد تعادل باشد که عمل تنظیم آن توسط خون انجام می شود.

اما برخی از فرآیند ها وجود دارد که PH خون را به هم می زند که اگر میزان PH‌ کاهش یابد سبب می شود مقداری H+ از لوله های نفرون دفع شود و یا سبب باز جذب   HCO-3 به خون می شود که به این فرآیند هموستازی گویند.

نبود هموستازی سبب افزایش آنتروپی بدن موجود زنده شده که آنهم سبب از بین رفتن موجود می شود ولی بدن بهترین و کاراترین سیستم در بین موجودات زنده را دارامی باشد.  برای مثال در زنجیره بالا از بین رفتن تمام گونه های عقاب سبب ایجاد ناهنجاری های بزرگ و افزایش آنتروپی زنجیره می شود.

اکولوژی (بخش پنجم)

ادامه بخش اکولوژی و بررسی چرخش مواد در اکوسیستم ها و ...

چرخش مواد در اکوسیستم ها

چرخه مواد یا چرخه بیو ژئوشیمیایی (Biogeochemical)

مواد آلی چیست؟ پروتئین ها، قند ها، اسید های نوکلئیک و لیپید ها جزء مواد آلی می باشند و عمدتا از H-O-C-N درست شده اند.کلا بدن انسان به عنوان موجود زنده و بدن گیاهان  به طور عمده از این عناصر و ترکیب این عناصر ساخته شده است. بند کربن ـ کربن حاوی  پیوند کوالانسی قوی بوده که انرژی آفتاب نمی تواند این بند را بشکند اما پرتو فرابنفش قادر به شکست این پیوند می باشد، ولی لایه ازن مانع از ورود این پرتو خطرناک به زمین می شود.

چرخش مواد آلی در اکوسیستم از موجودات غیر زنده و زنده به هم و به طبیعت چگونه است؟ و چرا باید این چرخه موجود باشد؟

در کشاورزی در اکثر مواقع به زمین کود آلی و معدنی و سیاه و سفید می دهند که  دلیل این امر آن است که می خواهند خاک غنی از …,N,P شود.اگر در خاک چرخه عناصر به صورت درست و کامل صورت گیرد نیازی به کود دادن نیست. اما اگر از آن خاک برداشت های زیادی شود گیاه نیاز به کود خواهد داشت.

چرخه: اگر مواد روی خاک پوسیده شده و دوباره به خاک برگردد اصطلاحا چرخه گوییم.

نیتروژن در بدن ما به صورت اسید آمینه و پروتئین می باشد که حاوی نقش های اساسی در بدن می باشد. همین طور C,O,H‌و سایر عناصر مثل آهن، فسفر و مس که همه  مورد نیاز بدن می باشد. اصولا مقدار عناصر پر مصرف در بدن زیادتر از سایر عناصر می باشد.اما عناصر کم مصرف به اندازه کم می باشد.

انواع عناصر: 1) ماکرو المنت 2) میکرو المنت

منبع اصلی این عناصر برای موجودات زنده زمین و پوسته آن می باشد. خیلی از این عناصر به طریق فرسایش ایجاد می شوند. برای مثال آتشفشان ها  فسفر را به صورت گاز وارد هوا کرده و از آنجا وارد خاک و چرخه زیستی موجودات می شود و از بین رفتن این ماده سبب به هم خورن چرخه می شود. در بعضی از جاها نیتروژن از چرخه خود نشت می کند. در این صورت این عنصر از چرخه خارج و دیگر به درد موجودات زنده نمی خورد.

برخی از عناصر به صورت جهانی می باشند مثل C و H که در جو زمین به صورت گاز می باشد و از جایی به جای دیگر منتقل می شود ولی برخی دیگر مثل فسفر منطقه ای می باشد و محل آن عوض نمی شود.حتی برخی از آنها در منطقه ای به مساحت 1m2 گردش دارد.

چرخه مواد یا چرخه بیو شیمیایی:تبادل مداوم مواد بین موجودات زنده و غیر زنده را چرخه بیو شیمیایی یا چرخه مواد گویند.

که به عوامل زیر بستگی دارد:1- ذخیره ماده 2- میزان جریان ماده 3- میزان انتقال ماده 4- زمان انتقال

ذخیره ماده: فرضاً معدن طلا یک ذخیره ماده و عنصر می باشد یا کربن به صورت CO2 در هوا ودرسوخت های فسیلی و زغال سنگ نیز وجود دارد. در بدن موجودات زنده نیز کربن وجود دارد. بعد از مرگ انسان این کربن دوباره به خاک و چرخه باز می گردد و به صورت کربنات و بی کربنات در آب دریاها هم یافت می شود.این نوع ذخیره را فعال گویند. ذخیره های غیر فعال

 کربن ،کربن هایی که در کانی های زیرزمین قرار دارد یا  در سوخت های فسیلی می باشد که غیر قابل استفاده می باشند.

جریان ماده: یعنی مقدار ماده ای که در واحد زمان و در واحد سطح یا حجم از یک حلقه به حلقه دیگر جریان می یابد یا از یک منبع ذخیره شده به منبع ذخیره شده دیگر جریان می یابد را جریان ماده می نامند. مثلا در زمین باید خاک حاصلخیز باشد و ترکیبی از رس،سیلیس و ماسه در اندازه لازم باشد. اگر در این زمین گیاه کاشته شود ودر خاک برای مثال نیترات نباشد باید به خاک کود نیتراته داده شود که در این حال خاک مخزن نیتروژن محسوب می شود. حال بعد از برداشت محصول میزان نیتروژن را برآورد می کنیم که حتما از میزان آن کاسته شده و در واقع انتقال یافته است.

میزان انتقال: میزان ماده ای که  از یک مخزن ذخیره شده به مخزن دیگر وارد می شود را میزان انتقال گویند.گوجه فرنگی مخزن نیتروژن می باشد که انسان از آن استفاده کرده و نیتروژن ‌در بدن ذخیره می شود و بعد از مرگ انسان وارد خاک می شود.

زمان انتقال:میزان برداشت و استفاده از ماده نسبت به کل ماده موجود در واحد زمان را گویند.برای مثال شخصی است که مقدار ی پول در بانک داشته که از این پول در دفعات متعدد برداشت می کند و بر حسب نوع برداشت میزان آن کاهش می یابد. هرقدر میزان انتقال کم باشد تغییر چشم گیری صورت نمی گیرد.

 مواد رادیو اکتیو سبب از بین رفتن ترکیبات شیمیایی بدن می شوند که متاسفانه در زنجیره غذائی اثر کرده و در آن ذخیره می شود که سبب کاهش انرژی در آن زنجیره می شود.این مواد سمی ،مضر ،جهش زا می باشند که ترکیب بدن انسان را از بین می برند.PBC نوع دیگری از این مواد می باشد که در زنجیره غذایی انباشته شده و مضر می باشد.

علت گرم شدن دمای زمین قطع بی رویه درختان ، شخم زدن پوشش گیاهی ، آتشسوزی جنگل و... که سبب کم شدن میزان CO2 جذبی شده در نتیجه این گاز افزایش پیدا  می کند.همچنین تولید گاز CO2 توسط سوخت های فسیلی و کارخانه جات یکی دیگر از عوامل افزایش CO2 زمین می باشد که افزایش این گاز سبب گرم شدن زمین و تغییر اقلیم های آب و هوایی می شود.میزان CO2 هوا نسبت به 50-60 سال قبل خیلی زیاد می باشد که افزایش آلودگی ها سبب پاره گی لایه ازن می شود.

افزایش میزان CO2 چه تاثیری در گرم شدن زمین دارد؟ CO2 مانند چتری  روی  زمین قرار گرفته که مانع از خروج گرما از جو زمین شده و زمین گرم می شود که به دنبال آن به خطرافتادن حیات و تغییرات اقلیمی صورت می گیرد.یکی از این تغییرات همانطور که اشاره کردیم تغییر در حالت پیشین بارندگی در سطح زمین می باشد. بنابراین چرخش عناصر حتما باید وجود داشته باشد تا O2 تولید شده و به دنبال آن رادیکالهای O2 با هم ترکیب شده و  O3 تولید می شود که ماده سازنده ازن می باشد. مهمترین بخش در جامعه آینده ژنتیک می باشد.

بدن موجودات زنده گیاهی ، جانوری و دریاها سه مخزن فعال کربن هستند که کربن را وارد چرخه می کنند.

نوسانات CO2 در جو به سه صورت:1)شبانه روزی 2)فصلی  و  3)دراز مدت ، انجام می شود.

میزان CO2 در طول شبانه روز چگونه تغییر پیدا می کند؟گیاهان در روز میزان CO2 را از طریق تنفس کاهش  می دهند و مقدار کمی نیز به هوا  باز می گردانند. ولی در شب فتو سنتز نداریم  بنابراین میزان CO2 افزایش می یابد.

نوسانات فصلی:میزان CO2 در جو در بهار به علت فتو سنتز زیاد و در زمستان کم می باشد.

در دراز مدت سه عامل فوق ؛ شبانه روزی،فصلی و دراز مدت ،  یک جا تاثیر دارند.

چرخه  CO2

چرخه  CO2 به این صورت می باشد که تحت اثر فرآیند تنفس موجودات زنده O2‌مصرف و CO2‌تولید و وارد جو می شود. البته مقداری از O2 توسط گیاهان توسط فتو سنتز تولید می شود.

چرخه نیتروژن

چرخه نیتروژن  یک چرخه بسیار مهم است ، که این نیتروژن در بدن موجودات زنده در پروتئین ها، آنزیم ها و بازهای اسید های نوکلئیک وجود دارد. قند، بعضی ویتامین ها، کلسترول و لیپید ها نیتروژن ندارند.نیتروژن در خاک به دو صورت NO3-  و  NO4+ یافت می شود و قابل جذب برای گیاهان می باشد که هر کدام در PH‌مختلف موجود است.

نیتروژن به صورت NO4+  وارد ریشه شده و آنجا به همان صورت وارد ساختمان اسید آمینه (اسید آمینه همان طوری که می دانید حاوی ساختمان آمینی و کربوکسیلی می باشد) می شود ، اما اگر  NO3- وارد ریشه گیاه شود طی فرآیند احیاء نیترات ها در گیاه به آمونیوم تبدیل می شود که آمونیوم وارد گیاه  می شود و تبدیل به آمینو اسید می شود. N2  در هوا توسط بارندگی به خاک آمده و توسط باکتری های همزیست ریزوبیوم N2 به آمونیوم تبدیل می شود که این فرآیند را تثبیت نیتروژن می گویند. آمونیوم تولید اسید آمینه را می کند. گیاه به طور مستقیم نمی تواند از N2 استفاده کند. مقداری از N2 توسط رعد و برق به دو گاز NO,NO2 تبدیل شده که توسط  باران به خاک رفته و به  NO3-  تبدیل  می شود  که قابل  جذب  برای گیاه می باشد  و گیاه به راحتی می تواند  داخل  سلول آمونیوم تولید کند.

منظوراز نیتروژن آلی و معدنی چیست؟ نیتروژن موجود در پروتئین و بازهای آلی از نوع نیتروژن آلی می باشد.اما NO3-   و NO4+  خاک جزء نیتروژن معدنی می باشند. گیاهان نیتروژن معدنی را جذب می کنند بجز  گیاهان نواحی قطبی  که نیتروژن آلی را جذب می کنند.آمینو اسید حاوی نیتروژن آلی است.

 بقایای آلی گیاهی و جانوری توسط باکتری تجزیه شده و عناصر آنها آزاد می شود.از جمله این عناصر می توان به آهن، فسفات  ، NO4+  و... اشاره کرد.

باکتری میکرو کوک اوره نیتروژن را به آمونیوم تبدیل می کند که نحوه ی جذب آن بسته به PH خاک دارد که یا جذب می شود یا وارد فرآیند شوره گذاری می شود.نیترو باکتر و نیترو زمونانس(که محل مصرف O2 غشای آنها می باشد)­ هر دو هوازی هستند و در شوره گذاری شرکت دارند.

چرخه فسفر

فسفری که در پوسته زمین است به همراه سنگ رسوبی در اثر فرسایش وارد خاک یا آب می شود که از آنجا وارد سیستم زراعی یا جنگلی می شود که از خاک به صورت فسفات جذب شده و به صورت فسفولیپید وارد غشاء می شود و بعد وارد اسید نوکلئیک می شود، در ضمن باز آلی از قند  فسفات  دار تشکیل شده است.

پوسیده شدن ماده آلی در هنگام تخریب خاک سبب آزاد شدن فسفات می شود.

فسفر ممکن است از چرخه نشت کند و دیگر به چرخه باز نگردد و در دریا رسوب کند. اما زمانی است که فسفر قبل از رسوب در آب توسط گیاه آبزی جذب شود وآن گیاه توسط ماهی خورده شده و ماهی هم توسط  انسان مصرف شود که در این حالت فسفر دوباره به چرخه باز می گردد.

مواد رادیو اکتیو به روشهای مختلف وارد منابع غذایی شده که از آنجا وارد چرخه ها می شوند که چون نیمه عمر این عناصر زیاد می باشد لذا باید در بدن تجزیه شوند که این پدیده خیلی کند صورت می گیرد.

نیمه عمر: مدت زمانی که طول می کشد نصف ماده تجزیه شده و از بین رود را نیمه عمر گویند.

یکسری مواد شیمیایی آلوده کننده محیط مثل DDT وجود دارد که در زنجیره های غذایی  انباشته می شوند که خیلی خطرناک می باشند و سبب از بین رفتن مواد استروییدی می شوند.از جمله مواد استروییدی  می توان کلسترول، استروژن،پروژسترون و ... را نام برد.در کل هورمونهای لیپیدی از نوع استروییدی و هورمونهای  آمینو اسیدی از نوع پروتئین می باشند.

یکی از راه های مبارزه با بیماریها و آفت های گیاهی و زراعی مبارزه بیولوژیکی است، یعنی از یک ماده گیاهی برای از بین بردن آفت گیاهی استفاده می کنیم.

درخت گردو ماده ای تولید می کند که از ریختن برگها و تجزیه مواد برگها  بو جود می آید که ماده وارد گیاهان دیگر شده و مانع از رشد گیاه می شود، در واقع اثر بازدارنده دارد.

اکولوژی( بخش چهارم)

ادامه بخش اکولوژی و آشنایی با اصتلاحات اکولوژی و...

موجودات اتوتروف موجوداتی هستند كه مواد آلی را می سازند مثل پروتئین.البته جانوران نیز پروتئین می سازند، اما این مقدار كفاف خود آنها را نمی كند، پس برای بدست آوردن غذا به گیاهان ودیگر موجودات متوصل می شوند، پس نتیجه می شود انسان موجودی هتروتروف است اما گیاهان موجوداتی اتوتروف هستند.

سیستم و زیر سیستم:

سیستم یا یك مجموعه كه دارای اجزایی داخل خود است عمل و محل اجزا تعریف شده است همه با هم و همزمان به سمت هدف غایی حركت می كنند. انسان خود یك سیستم است داخل بدن وی سیستم های كوچكتری وجود دارد، مثلا دستگاه گوارش یك سیستم است داخل آن معده وجود دارد كه خود یك سیستم است ماهیچه های اطراف معده خود سیستم كوچكتری هستند. یا دستگاه گردش خون را در نظر می گیریم كه قلب نیز داخل آن سیستم كوچكتری است اگر یكی از این بخش ها خراب شود سیستم ها از جز به كل از بین می روند، هرگاه از یك سلول كوچك یك جهش سرطان زا انجام گیرد حتی ممكن است این جهش جابجایی یك نوكلئوتید در یك سلول باشد كه تقسیم خواهد شد و باعث می شود سیستم به سمت بی نظمی و آنتروپی پیش رود و در نهایت موجب از بین رفتن موجود می شود.

در اكولوژی نیز با  سیستم مواجه هستیم، اكولوژی جنبه ی كار كردی دارد.تمام واكنش های شیمیایی داخل بدن به نوعی از محیط تاثیر می گیرد اكوسیستم یعنی سیستم محیطی.اکوسیستم زیر سیستم نیز دارد انسان جانوران یا گیاهان زیر سیستم این اكوسیستم هستند.تمام سیستم ها مثل جنگل كوه دریا رودخانه و... داخل خود زیر سیستم دارند. همه ی افراد چه گیاهی جانوری میكرواورگانیسم ها و ... همه در جای خود لازمند و اگر یكی از آنها از بین رود سیستم نابود می شود. مثلا شكار و شكارچی كه اگر شكارچی نباشد تعداد پرنده ها افزایش یافته و سیستم به هم می خورد.

انسان یا هر جاندار دیگر به همراه محیط خود جانداری است به عنوان بخشی از جاندار بزرگ كه آنرا  جهان طبیعت می نامیم.

فرضیه ی تحول زیستی : یعنی اینكه از 5/4میلیارد سال پیش كه اولین موجودات خلق شدند چه تحولاتی را در پی داشتند .

فرضیه ی تحول عام جهانی : سیستمی بزرگتر از جهان طبیعت نیز داریم كه شامل كهكشان و منظومه ها است اما در این فرضیه سئوال اینجاست كه این كهكشان چه موقع و چگونه بوجود آمده آیا واقعا بشر به این سئوالات می تواند پاسخ دهد یا خیر؟تحول اتمی، شیمیایی،زیستی و فرهنگی که مجموع آنها جاندار کلان را بوجود می آورد.سیستم در اکولوژی بسیار گسترده و کلان می باشد.

عوامل زنده و غیر زنده ی اكوسیستم:همان طوری که قبلا گفتیم اجزای اكوسیستم از عوامل زنده و غیر زنده تشكیل شده است. عوامل زنده از گیاهان جانوران باكتریها و قارچ ها در سه گروه عمده تولید كننده، مصرف كننده، تجزیه كننده تشكیل شده اند.اما عوامل غیر زنده یعنی خاك، هوا، نور، دما، مواد شیمیایی و ....هستند كه به عنوان مثال خاك در طول سالیان دراز دراثر هوازدگی و فرسایش فیزیكی و شیمیایی بوجود آمده است. هزاران سال طول می كشد تا یك میلیمتر از خاك بوجود آید در حالیكه با یك بارندگی چندین سانتیمتر از خاك زراعی شسته شده و فرسایش می یابد و به دریاچه ی شور می رود و برگشتی ندارد و خسارت زیادی به جامعه وارد می كند، كشاورزان مراتع را به صورت عمودی شخم می زنند كه این موجب فرسایش خاك می شود اگر مراتع از بین روند آب كشاورزی و آب نوشیدنی نخواهیم داشت دام ها علوفه نخواهند داشت و ... .   

نور:منشا تمام انرژی جاری در زمین نور است . گیاهان نور را گرفته و برای فتوسنتز از آن استفاده می كنند و مواد آلی بوجود می آید. در مناطقی كه نور وجود دارد پهنای سطح برگ زیاد می شود و جذب آن نیز زیاد می گردد.

موجودات زنده نسبت به عوامل محیطی از خود عكس العمل نشان می دهند و سازگاری دارند. آب یك عامل غیر زنده ی اكوسیستم است. اكوسیستم های تماما آبی داریم مثل دریاچه ی ارومیه كه دارای موجودات زنده است. جلبك به عنوان بخش فتوسنتز كننده و جانور به عنوان بخش هتروتروف و پلانكتون ها (موجودات شناور) و بنتوس( موجوداتی كه به بستر چسبیده شده اند).

 گیاهانی كه از نظر تشكیل برگ سه نوع هستند 1)آنهائی كه برگهایشان در كف است و ریشه ی هوائی داشته باشند. 2) آنهائی كه برگ هوائی داشته و خود غوطه ور در آب هستند. 3) گروه سوم آنهائی كه برگهایشان در سطح آب است كه سطح بالای آن به هوا و سطح پائین آن به آب وصل است.در دریاچه ی ارومیه آرتمیانا و جلبك دونالیه لا نیز  وجود دارد .

كلمه ی پلانكتون را بیشتر برای میكرو اورگانیسم های شناور بكار می برند كه نوع گیاهی آن را فیتو پلانكتون و نوع جانوری آن را زئوپلانكتون می نامند .

پروكاریوتها: هسته ی واقعی ندارند اندامك ندارند ولی ریبوزوم دارند .

یوكاریوتها: هسته ی واقعی دارند وDNA   خطی و هیستون نیز دارند . و اندامك دارند.

مزوكاریوتها : DNA   خطی دارند ولی هیستون ندارند مثل یك شاخه ی كامل از جلبك ها به نام پیروفایتا (تاژكداران چرخان)

ارتباط اجزاء زنده ی اكوسیستم با هم :

بین گیاهان و جانوران شارش انرژی وجود دارد. گیاهان مقدار كلان انرژی در غالب مواد آلی تولید می كنند و جانوران از آن انرژی استفاده می كنند و انرژی به این ترتیب از گیاه به جانور شارش می یابد. اجزای زنده و غیر زنده با هم در تعادل هستند وقتی موجود زنده می میرد بقایای آن به بخش غیر زنده منتقل می شود و گیاه به این ترتیب مواد را از بخش غیرزنده جذب می كند حتی گیاه گازهای هوا را نیز از بخش غیر زنده جذب می كند .

Intra specific&&  inter specific

یك جامعه را در نظر می گیریم كه گونه های مختلف را شامل می شود (اعضای جمعیت همه از یك گونه اند.) این جامعه را با نام گونه ای كه تعداد زیادی داردمی نامیم. البته این نام گذاری با استفاده از روش های آماری صورت می گیرد اگر در جامعه ایی اعضای یك گونه با هم داده و ستد داشته باشند آن جامعه را intra specific می نامند یعنی درون گونه ایی. اما اگر بین اعضای گونه های مختلف بده بستان وجود داشته باشد این ارتباط از نوع بین گونه ایی خواهد بود inter specific .

زمانی جامعه تشکیل می شود که گونه های مختلف در یک مجموعه باشد.در یک جامعه نامگذاری بر حسب تعداد گونه ها می باشد. یعنی هر قدر تعداد گونه ای زیاد باشد نام بر حسب آن گونه تعیین می شود.اکولوژی نیز عین جامعه نامگذاری می شود.

انواع ارتباط درون گونه ای و بیرون گونه ای:

ارتباط بین گونه ایی و درون گونه ایی می تواند انواع مختلف داشته باشد:

1-انگلی یا پارازیتیسم:

الف)زندگی انگلی یا پارازیتیسم پارازیت از نوع بین گونه ایی : انگل هایی كه در انسان موجب بیماری می شود.

ب)پارازیت از نوع درون گونه ایی : انسانی را در نظر می گیریم كه در خانه ی انسان دیگر ساكن شده و بیرون نمی رود و از غذا و مكان وی استفاده می نماید.

2- نوع دیگر ارتباط می تواند همسفرگی باشدکه در آن یك طرف سود می برد دیگری نه سود می برد نه زیان . مثل دلقك ماهی و شقایق دریایی، شته و مورچه.

3- نوع دیگر ارتباط همزیستی است، مثل همزیستی قارچ با جلبك كه گلسنگ نامیده می شود یا قارچ ریشه (میكوریز) یا ارتباط ریزوبیوم با گیاهان تیره ی پروانه واران. كه در ارتباط همزیستی هر دو طرف سود می برند.

4- رقابت(Competition) : می تواند از نوع بین گونه ای یا درون گونه ایی باشد.

رقابت باید با تقسیم منابع صورت بگیرد.در این صورت خطرناک بوده و منجر به حذف یکی از افراد درون گونه یا افراد گونه دیگر خواهد شد.

5-کنام: همپوشانی کنام های گونه های مختلف سبب ایجاد رقابت می کند.

6-خنثائی یا بی اثری(Neutralism):بین موجودات ارتباط وجود دارد اما هیچ كدام از دو موجود همزیست اثری روی هم ندارند.

7- صیادی:(Pradation )در این ارتباط اگر صیاد نباشد تعداد گونه های شكار بالا رفته و اثرات زیان بار بعدی را بوجود می آورد.

8-دگر آسیبی :(Amensalism ) یك طرف رابطه آسیب می بیند و طرف دیگر ضرر می بیند.مخالف همسفرگی است.

كنام (Niche ecological): آشیانه ی اكولوژیكی از نظر:دما،مقاومت ف رفتار ،فصل شکار و ...

كنام می تواند از نوع بالفعل (واقعی)و یا بالقوه (بنیادی) باشد:

1)کنام بالفعل(واقعی):که بیشتر مورد پسند جاندار می باشد. برای مثال پرندگان سسک که 5 گونه از همه جای درخت می توانند حشره شکار کنند(کنام بنیادی کل درخت)، ولی هر گونه فقط از یک قسمت خاص درخت استفاده می کردند(کنام واقعی).مثال دیگر، موجودی از دمای 5- تا دمای 15درجه ی سانتی گراد توانائی زندگی كردن دارد و دمای 5+ بهترین دما برای زندگی این فرد می باشد در واقع كنام بالقوه ی این فرد دمای 5- تا15+ می باشد و كنام واقعی وی 5+ می باشد.

2)کنام بالقوه(بنیادی):محیطی که جاندار در آن می تواند زیست کند.مثلا فصل شکار؛ جانداران می توانند در همه فصول شکار کنند ولی فقط یک فصل را بیشتر می پسندند.

آشكوب بندی :مثل لایه بندی گیاهان به علت رقابت برای كسب نور است.

گونه های هم صنف: به گونه هائی گفته می شود كه میدان اكولوژیك مشابه دارند با توان رقابت یكسان.همان طور كه می دانیم هر گاه آشیانه اكولوژیكی یكسان باشد بین گونه ها رقابت ایجاد می شود اما بعضی دیگر از گونه ها وجود دارند كه از یك منبع استفاده می كنند و توان رقابتی یكسان دارند و هیچ گونه ای از بین نمی رود مثل گونه های مختلف پرندگان جنگل.

گونه های معادل یا یکسان: گونه هایی که در یک نوع محل می توانند زندگی کنند.

اکولوژی (بخش سوم)

بررسی نحوه نامگذاری و نظرات مرتبط با آن و...

امروزه از نام گذاری دو اسمی لینه گیاه شناس سوئدی استفاده می شود. برای نام گذاری دو اسمی از دو سطح آخر استفاده نام گذاری و شناسایی علمی موجودات زنده:

می شود(سرده و گونه). اسم اول موجود زنده :جنس یا سرده  و اسم دوم موجود زنده :گونه می باشد. مثلا اشرشیا كلای:اشرشیا(جنس)و كلای(گونه) یا براسیكا اولراسكا:براسیكا(جنس) و اولراسكا(گونه).

سطوح رده بندی موجودات زنده :          

1.فرمانرو شامل:1.باكتریها2.آغازیان 3.قارچها 4.گیاهان 5.جانوران                      

2.شاخه

3.رده

4.راسته

5.تیره

6.سرده

7.گونه

فرد ،گونه ،جمعیت:

Human Sapiance نام انسان ازنظر علمی است (با استفاده از نام گذاری دو اسمی لینه)كه این اسم جمعیت انسانی را نشان می دهد، بین افراد این جمعیت تفاوتهایی وجود دارد.

گونه: به مجموعه ی افراد مشابه هم كه از افراد مشابه خود بوجود آمده و توانایی زاد و ولد با هم را دارند و افرادی مشابه خود بوجود می آورند گفته می شود.با اینكه در این تعریف ذكر نشده كه فرقی بین این  افراد وجود دارد اما با فكردر این تعریف می توان گفت،بین این افراد اختلاف فردی وجود دارد. منشا تغییرات و تنوع در موجودات زنده همان تفاوتهای فردی است در كل هر دو فردی كه بتوانند فرزند زایا بوجود آورند گونه محسوب می شوند.

 گیاه براسیكا اولراسه :گل كلم ،كلم برگ،كلم بروكلی و ...یعنی این گیاه دارای تنوع گونه ای است.

نظریه ی داروین: همان طور كه گفتیم افراد با هم دارای تفاوتهای فردی هستند اگر یك عامل محیطی بروز كند آنهائی كه  به تغییرات محیط مقاوم هستند باقی مانده و بقیه حذف می گردند.

جمعیت:اكثر تحقیقات اكولوژیكی روی جمعیت متمركز است مثلا رنگ گل میمونی : قرمز(RR)،سفید(WW)، صورتی(WR  ) هر كدام یك جمعیت را تشكیل می دهند واین تنوع یا گوناگونی جمعیت است (Variation)

گوناگونی جمعیت:افراد جمعیت های مختلف متعلق به یك گونه توانایی آمیزش با هم دیگر را دارند، اگر تفاوت فردی به قدری گسترده باشد كه مانع آمیزش دو فرد شود این تفاوت اختلاف گونه ای محسوب می شود.

میزان تحمل شرایط محیطی توسط یك موجود زنده،مثال:مولكولH2SO4 را در نظر می گیریم به فرض اینكه از هر كدام از عناصر به مقدار زیر داشته باشیم:O:200g , S:32g , H:50g با این ارقام می توان یك مول H2SO4 تهیه نمودچون مقدارS محدود است.

طبق قانون كمینه ی لیبیك:مقدار وجودی یك تركیب را كمترین عنصر تعیین می كند.یا رشد و نمو یك موجود زنده را از نظر مواد غذایی عنصری تعیین می كند كه كمترین مقدار را دارد.

 بلاگ من به این تعریف شرایط محیطی (دما،PH و ...) را اضافه نمود و گفت: ممكن است مقدار گوگرد را افزایش دهیم اما اگر یك دفعه دما تغییر كند طوری كه این تغییر دما مساعد نباشدباز این تركیب ایجاد نمی شود. قانون بیشینه:هر موجود زنده یك محدوده ی تحمل در ارتباط با عوامل محیطی و غذایی برای خود دارد.به عنوان مثال در میان یك سری افراد آزمایشی مبنی بر اینكه تحمل افراد نسبت به افزایش دما سنجیده شود انجام گرفت و به این ترتیب بیشینه تحمل افراد نسبت به افزایش دما بدست آمد، هرچه مقدار تحمل  موجودی در محیطی كه مستقر است نسبت به عامل نامساعدی بیشتر باشد میزان بقای آن موجود بیشتر خواهد بود.این قانون قانون بیشینه تحمل شل فورد نامیده می شود.با توجه به این قانون می توان فهمید كه عكس العمل های موجودات نسبت به تغییرات چگونه است.

سازش:موجودات زنده در مقابل تغییرات محیطی سازگاری انجام می دهد و این  سازگاری هوشمندانه است.به این دلیل كه موجود زنده هوشمند است اما اگربه تخته ای نور بتابد رنگ آن تغیر می كند،آهن در مقابل برف و باران زنگ می زند و این یعنی این موجودات هیچ سازگاریی از خود در مقابل عوامل محیطی نشان نمی دهند.

ممكن است فردی به دمای پایین مقاوم باشد اما در مقابل دمای بالا از خود مقاومت نشان ندهد همین مقاومت در طول دوره ی زندگی فرد متفاوت است ممكن است در جوانی نسبت به این دما مقاوم بوده و در پیری از خود مقاومت نشان ندهد  البته عوامل محیطی دیگر نیز روی میزان مقاومت یك فرد تاثیر گذار است مثلا اگر فرد به دما ی پایین مقاوم است آن زمانی است كه فرد گرسنه نباشد.یا به عنوان مثال گیاه كاكتوس: به شرط اینكه فتوسنتز آن خوب باشد به كم آبی متحمل است.

سازش ها را به دو گروه آنتوژنتیكی و فیلوژنتیكی تقسیم می كنند:

 آنتوژنتیكی موقتی و فیلوژنتیكی دائمی است.   

آنتوژنی:این گونه سازش دائمی نیست یعنی به نسل بعد منتقل نمی شود و در تمام نسل ها یكی نیست مثلا دانه ی ذرتی را می كاریم تمام مراحل رشد دانه را از زمان جوانه زدن می نویسیم این وقایع نمائی رشد و نمو ذرت یا آنتوژنی ذرت می نامیم .یا سلول تخم انسان را در نظر می گیریم، ازابتدای ایجاد تخم  متولد شدن آن  و دوران زندگی آن  كه این نیز آنتوژنی انسان نامیده می شود.یا مثلا اگر به شخصی واكسن زده شود ونسبت به بیماری سازگاری پیدا كند بااین حال فرزند این شخص نسبت به این بیماری ایمنی پیدا نمی كند یا به فرض اگر خودكاری لای انگشتان فردی قرار دهیم جاهای فشردگی روی دست ایجاد خواهد كرد كه فرزند این شخص روی انگشتان این اثرات را نخواهد داشت كه این سازش از نوع آنتوژنی یا موقت است.

فیلوژنتیکی: اما سازش فیلوژنی دائمی بوده و به نسل آینده منتقل می شود مثلا شکل كل ماهی ها فرم دوكی شكل بدن آنها یا گوشتی شدن برگهای گیاهان بیابانی بعد از سالها و انتقال این ویژگی به نسل های بعدی سازش از نوع فیلوژنی است. سازش همیاری ،انگلی نیز از این نوع است.

محرك همه ی سازش ها محیط است.

سازش ها را می توان از نظر ریختی، فیزیولوژیكی، بیو شیمیایی، ساختاریو رفتاری نیز تقسیم بندی کرد:

سازش ها را می توان از نظر ریختی نیز تقسیم بندی كرد، مثلا رنگ موش ها مارها و .....سازش از نوع ریختی است.

یك نوع سازش دیگر سازش فیزیولوژیكی است بدون این سازگاری گیاهان C4 نمی توانند فتوسنتز كنند چون با كم آبی مواجه هستند اما با این روش نسبت به محیط سازگاری پیدا می كنند.

سازش دیگر سازش از نوع بیو شیمیایی است افزایش مقدار رنگ دانه (ملانین) در بدن یا افزایش مقدار كلروفیل در گیاهان وقتی از جای كم نور به جای پر نور می بریم.

بعضی سازش ها نیز ساختاری هستند مثلا میزان چوبی شدن گیاهان در سرما افزایش می یابد،(یا ایجاد آوند چوبی).

سازش دیگری نیز وجود دارد كه از نوع رفتاری است.

اكومورفوز،اكوتیپ،اكو كلاین :

اكومورفوز:گیاهان بلند قد ی را در نظر می گیریم كه در قسمت های پائین كوه می رویند.حال اگراین گیاهان را در قسمتهای قله ی كوه بكاریم از آنجا كه آب و هوای كوهپایه و قله یكی نیست و به دلیل شرایط اكولوژیكی و محیطی این گیاهان در قله ی كوه قد كوتاه خواهند شد وهر گاه بعد یك نسل این گیاه را در مكان اولیه ی آن بكاریم دوباره قد بلند خواهد شد.این سازش از نوع آنتوژنی است این تغییر شكل از نظر كوتاه شدن قد اكومورفوز نامیده می شود،یعنی تغییر ریخت اكولوژیكی در اثر تغییر محیط. در كل یعنی تغییرات ریختی یا اكولوژیكی كه قابل برگشت است.

اکوتیپ:اما اكوتیپ قابل برگشت نیست. اگر گیاه بلند قد را در قسمت قله ی كوه بكاریم و بعد از چند نسل در قسمت كوهپایه بكاریم اگر قد گیاه كوتاه نشود این گیاهان اكوتیپی بوده و سازش از نوع فیلوژنی می باشد.

در مورد صفات هر چه تنوع ژنوتیب زیاد باشد میزان مقاومت به شرایط محیطی زیاد شده و بقا زیاد می شود.برای مثال اگر4 گروه خونی را درنظر بگیریم(A,B,AB,O) می بینیم که4 نوع تنوع  ژنوتیبی وجود دارد، اگر فردی که دارای گروه خونی B می باشد دچار اتفاقی شود طوری که  از بین برود در این صورت 4 ژنوتیپ باقی می ماند و فقط فرد با گروه B از بین می رود و تاثیری در 4 ژنوتیپ دیگر ندارد.هر چه ترکیب گامتها تصادفی باشد تنوع ژنتیکی زیاد خواهد بود.برای اینکه فنوتیپ یک ژنوتیپ بروز کند عوامل محیطی لازم است.

رانش ژنتیکی(Jendrift)

اكوكلاین:مهمترین و با ثبات ترین اکوسیستم جنگل می باشد.اکولوژی بسیارکاربردی است.می دانیم که اکوسیستم طبیعی بسیار متنوع است.جنگل ها بهترین اکوسیستم برای رشد می باشد. زیرا حاوی بهترین پوشش گیاهی می باشد.از قطب شمال تا استوا، ناحیه اکولوژیکی یا رژیونال بزرگ جمعیت هایی از گیاهان بوجود آمده که به خاطر شرایط محیطی یک اکوتیپ را تشکیل داده اند، اما بین آنها ارتباط وجود داشته و تبادل ژنی نیز با هم دارند.

اکولاین:اکوتیپ های پیوسته در منطقه ای بزرگ که شیبی از تغییرات بزرگ را مطابق با تغییرات محیط نشان می دهد را اکولاین گویند.مثل ضخامت زیاد برگ یا تولید خار زیاد

گیاه استوایی با گیاه قطبی تخم تشکیل می دهد که علت آن اکوتیپ بودن آنها بوده که تغییرات ژنتیکی با هم منجر به این امر شده.

جامعه:مجموعه ای از گونه های مختلف را جامعه گویند که فرق آن با جمعیت در این است که در جمعیت حتما باید افراد از یک گونه

باشند ولی در جامعه ممکن است چندین گونه باشد.

ادامه در بخش 4

اکولوژی (بخش دوم)

بررسی  اکوسیستم ، فتو سنتز و شیموسنتز و....

اكوسیستم:

كلمه ی Ecosystem مخفف كلمه ی Ecological system  توسط دانشمند انگلیسی به نام "تانسلی" پیشنهاد شد. اكوسیستم یك واحد مطالعاتی و عملكردی در اكولوژی است اكوسیستم هم از ابعاد كوچك تا بسیار بزرگ می تواند باشد که ارتباط بین بخش زنده و غیر زنده توسط اکوسیستم برقرار می شود.

اجزای اكوسیستم به دو بخش غیر زنده و زنده تقسیم می شود:

بخش غیر زنده (آب – خاك – هوا- نور و  دما و ... .)

بخش زنده

تولید كننده ها

مصرف كننده های بزرگ     

مصرف كننده های كوچك

زنجیره غذایی مصرف كننده و تولید كننده دارد.گیاهان در جنگل تولید كننده هستند فتوسنتز می كنند وبا كمك انرژی خورشیدی  ماده ی آلی می سازندو به موجودات دیگر (حلقه های بعدی زنجیره ی غذایی) می دهند و بعد از مصرف می میرند و لاشه های آن ها توسط میكرو ارگانیسم ها(مصرف كننده های كوچك ) به مواد آلی تجزیه می شوند و دوباره مواد معدنی توسط ریشه ی گیاهان جذب شده و چرخه ادامه می یابد .یك زنجیره ی غذایی را در نظر می گیریم گیاه در آن یك تولید كننده است ، ریشه ی گیاه آب و مواد معدنی را از خاك جذب می كند اولین مصرف كننده كه یك گیاه خوار است (البته قرار نیست حتما گیاه خوار باشد می تواند همه چیز خوار نیز باشد.) گیاه را خورده و خود توسط گوشتخوار كه دومین مصرف كننده است به مصرف می رسد (این حلقه دومین حلقه از مصرف كننده و سومین حلقه از زنجیره ی غذایی است.)خود این حلقه نیز توسط گوشتخوار یا همه چیز خوار به مصرف می رسد و سپس با مرگ بقایای مرده ی آلی هم از جانور و هم از گیاه تشكیل می شود و بعد باكتریها و ساپروفیت ها(تجزیه كنندگان )مواد آلی را به یون های معدنی تجزیه می كنند و این مواد دوباره توسط گیاه جذب می گرددو چرخه ادامه می یابد .

هر اكوسیستم در هر صورت سه بخش تولید كننده ـ مصرف كننده و تجزیه كننده (اجزای زنده اكوسیستم)را خواهد داشت اما ممكن است مراحل آن كم یا زیاد باشد. منبع تمام انرژی های كره ی زمین نور خورشید می باشد.

گیاهان انرژی نورانی را گرفته و به انرژی شیمیایی تبدیل می كند ، یعنی گیاه اتوتروف است و خود غذای خود را می سازد مثلا گیاه با استفاده از انرژی نورانی پروتئین ، قند ، لیپید ،  اسید نوكلئیك و ... را ساخته و این مواد آلی وارد بدن اولین مصرف كننده و ... می شود. 

موجودی اتوتروف است كه: مجموعه ی تولید آن بیشتر از مجموعه ی مصرف آن باشد .انسان نیز از جنبه ای اتوتروف است به فرض انسان پروتئین را می خورد در معده ی او هضم فیزیكی و شیمیایی شده و در روده جذب می گردد.

علاوه بر اینها انسان به موجودات دیگر نیز وابسته است یعنی هتروتروف (دگر غذا) است . انسان در كل مصرف كننده و گیاه در كل تولید كننده است.

تمام موجودات زنده به پنج گروه كلان(فرمانرو) تقسیم می شوند: 1.باكتریها   2.آغازیان  3.قارچ ها  4.گیاهان  5.جانوران

اولین فرمانرو پروكاریوتی و بقیه یوكاریوتی هستند  (طبق تكامل) :

 1) باكتریها     2) آغازیان         3) قارچ ها          4)گیاهان              5) جانوران

قارچ ها و جانوران به طور كامل هتروتروف اند اماگیاهان به طور كامل اتوتروف نیستند بعضی از گیاهان كلروفیل ندارند و انگل هستند مثل گل جالیز وسس.

باكتریها و آغازیان انواع اتوتروف و هتروتروف دارند جلبكها متعلق به فرمانرو آغازیان هستند. حال سوال اینجا ست كه چرا آغازیان را با اینكه فتوسنتز می كنند و دیواره ی سلولی و كلروپلاست وواكوئل دارند جزء گیاهان به حساب نمی آورند ؟چون جلبك ها بافت و اندام ندارند و در مرحله ی رشد و نمو جنین ندارند و همین طور اطراف سلولهای زایای آنها لایه های نازا وجود ندارد بعبارت دیگر لایه های حفاظتی ضخیم ندارند .

انتقال ماده از یك حلقه به حلقه ی بعدی همان انتقال انرژی است واصطلاحا شارش انرژی.اگر از چرخه ماده ای را خارج كنیم و دوباره به چرخه بر نگردانیم در واقع چرخه نشت كرده به صورت كامل بسته نیست.

برای یك اكوسیستم شرایط محیطی یا عوامل غیر زنده باید مناسب باشد مثلاPHخاك باید در حد مناسبی باشد.

به یاد داشته باشیم كه خود حلقه بخش زنده ی اكوسیستم محسوب می شود .

یك اكوسیستم دریایی را در نظر می گیریم جلبكها و گیاهان آبزی در آن تولید كننده هستند ، ماهیان كوچك از آنها تغذیه كرده و ماهیان بزرگ یا پرنده هاماهیان كوچك را می خورند اگر ماهی بزرگ یا پرنده بمیرد و مواد حاصل از تجزیه ی آن به دریا بر نگردد در این حالت این مواد از اكوسیستم نشت كرده اند پس این اكوسیستم كاملا بسته نیست . بین موجودات زنده و غیر زنده ارتباط تماما بسته یا تقریبا بسته ای از چرخش عناصر و انتقال انرژی وجود دارد و در آن تثبیت ماده صورت می گیرد.

تثبیت:     CO2+H2O  ==>  C6H12O6+O2

در این واكنش كربن CO2 وارد قند C6H12O6) ) شد یعنی CO2 تثبیت شد .

تثبیت نیتروژن:واكنش مقابل واكنش تثبیت نیتروژن است :

N2 ==> NH4+                                                                                                                             

كه هر موجودی نمی تواند این واكنش را انجام دهد مثلا گیاهان و جانوران  این تثبیت را انجام نمی دهند. سیانو باكتر ها كه از قدیمی ترین و اولین باكتری های خلق شده هستند می توانند این تثبیت را انجام دهند .

نیتروزوموناس و نیتروباكتر شوره گذارند باكتری ریزوبیوم و سیانو باكتری یا جلبك سبز آبی آنابنا نوستوك تثبیت كننده هستند. آنابنا موجودی تك سلولی است هم تثبیت CO2 (ساختن قند )و هم تثبیت N2را می كند این موجود قویترین موجود روی زمین از نظر ثبات و استقلال است. 

جلبك های سبز آبی سیانو فیسه كه یك نوع نشاسته ی سیانو فایسین دارند و امروزه سیانو باكتری نامیده می شوند و از باكتری ها محسوب می شوند و هسته ی واقعی ندارند و پروكاریوت هستند .اوگلنا جزو جلبك ها نیست و جزو گروه مستقل آغازیان است دیاتومه وتاژكداران چرخان نیز از گروههای مستقل آغازیان هستند.

بیشترین گروه فتوسنتز كننده جلبك ها هستندچون مقدار آنها از گیاهان بیشتر است. زیرادو سوم كره ی زمین آب است و این آبها پر از جلبک می باشند به این دلیل مقدار گیاه كمتر از جلبك است.

دو نوع مکانیسم تولید داریم: 1)فتوسنتز 2) شیمیو سنتز

فتوسنتز

از جمله مكانیسم های تولید فتو سنتز است . فتوسنتزكنندگان: گیاهان- باكتری های فتوسنتزی – آغازیان فتوسنتزی .

باكتری های فتوسنتزی خود دو نوعند :1-سیانوباكتریها  2-باكتری های گوگردی و غیر گوگردی.

 تمامی فتوسنتز كنندگان هیدروژن لازم برای خود را ازH2O می گیرنداما باكتریهای گوگردی ازH2S می گیرند.

واكنش عمومی فتوسنتز واكنش كلی است و مجموعه ای از واكنش ها ست. تبدیل مواد معدنی به مواد آلی را سنتز یا اتوتروفیگویند. میلر تمام مراحل این آزمایش را در یك دستگاه انجام داد در یك محفظه نیتروژن، هیدروژن ، متان و آمونیاك راقرار داد و در یك محفظه آب قرارداد و به آب حرارت داد ودید بخار آب موقع بالاآمدن در درون محفظه به این یون ها چسبید، سپس به این محصول جرقه زدو در سمت دیگر دیدماده ی آلی جمع شده و از این  طریق توانست ماده ی معدنی را به ماده ی آلی تبدیل كند.در جریان تكاملی تولید موجودات زنده اول مولكول های معدنی تركیب شدند و مولكولهای آلی را ایجاد كردند.

روند تكاملی: مواد معدنی تحت اثر جرقه های آتشی و ... مولكولهای آلی ساده را ایجاد كردند ،كه بعد ها مولكول های پیچیده از این مولكولها بدست آمدند و ازطریق این مولكولها میكروسفر(ریز كیسه )ایجاد گردید و سپس اندامك و بعد پروكاریوتهای بی هوازی هتروتروف و بعد پروكاریوتهای اتوتروف هوازی و بی هوازی و سپس اولین یوكاریوتها و بعد تك سلولی ها و بعد آن نیز یوكاریوتهای پرسلولی به صورت كلنی ایجاد گردید و سپس یوكاریوتهای پر سلولی بافت صاف كه گیاهان و جانوران را شامل می شود بوجود آمدند .آغازیان و قارچ ها كلنی هستند.

یكی از روش های تولیدی فتوسنتز بود كه در بالا بحث شد فتوسنتز كننده ها انرژی لازم برای سنتز ماده ی آلی را از نور می گیرند.

 شیمیو سنتز                                                     

روش دیگر تولید، شیمیو سنتزی است كه شیمیوسنتز كننده ها انرژی لازم برای سنتز ماده ی آلی را از یك واكنش شیمیایی تامین می كنند:

NH4+  ==>  NO2- ==>  NO3-                                                                                 

 این واكنش واكنش شوره سازی یا واكنش شوره گذاری است. كارخانه های شیمیایی یا پتروشیمیایی میتوانند این كود ها را بسازند. یون NO3-   یون بسیار مهم برای پوششهای گیاهی است (یك كود معدنی است).دستگاهها نیتروژن را از هوا و هیدروژن را از آب می گیرند و در نهایت یونNO3  را می سازند و تثبیت نیتروژن را انجام می دهند. NO3-  تولید شده در كارخانه را باكتری های خاك نیز تولید می كنند نیتروزوموناس در مرحله ی اول این واكنش باتبدیلی كه انجام می دهد كمی انرژی به دست می آورد و برای احیای CO2 و تولید قند از آن انرژی استفاده می كند.  NO2-  تولید شده در زمین توسط یك باكتری دیگر به  NO3- تبدیل می شود. نیترو باكتر هم كمی انرژی به دست آورده و از آن برای احیای CO2 و قند سازی برای خود استفاده می كند.این دو باكتری هوازی هستند. نیتروزوموناس و نیتروباكتر اكسیژن را در بخش غشای سلولی خود مصرف می كنند. محل انجام تنفس هوازی در باكتری در غشای سلولی است چون میتوكندری ندارند (یوكاریوتها میتوكندری دارند ).محل تولید ATP آنجایی است كه تنفس هوازی انجام می گیرد .بنابراین گلیکولیز دارند چون در سیتوپلاسم انجام می گیرد ولی آنزیمهای چرخه کربس را ندارند چون لزوم آن بودن میتوکندری است.

همان طور كه گفته شد مكانیسم های تولید فتوسنتز و شیمیو سنتز است از جمله ی شیمیو سنتزی ها واكنش شوره سازی است. گیاه  كه NO3-   را از خاك جذب كرد دوباره در سلول های خود عكس این واكنش را طی می كند عكس این واكنش را احیای نیترات می نامیم:

NO3- ==> NO2- ==>   NH4+ 

چون در ساختار آمینواسیدها وجود دارد و برای ساختن پروتئین لازم است به همین دلیل عكس این واكنش دارای اهمیت ا ست .

از جمله دیگر واكنش شیمیوسنتزی تبدیل تركیبات فرو به فریك است،

همچنین تبدیل  SH2 ==>  SO4 از جمله این واکنشها می باشد.

در زنجیره ی غذایی یا بخش زنده ی اكوسیستم با دو مكانیسم بیولوژیكی مواجه بودیم تولید و مصرف .در مكانیسم های تولید فقط تولید فتوسنتزی را بر آورد می كنیم  چون مقدار تولید شیمیوسنتزی  خیلی كم است مثلا قند تولید شده از نیتروزوموناس برای خودش كامل  نیست  تا چه برسد به

اینكه دیگران نیز از آن استفاده كنند. مكانیسم های مصرف همان واكنش های تنفسی است. غذا بعد هضم فیزیكی شیمیایی در روده ی باریك جذب شده و وارد خون می گردد ودر بطن چپ توسط ائورت و انشعابات آن به اندامها و بافتها و سلولها می رسد، سلول گلوكز را می گیرد آن را در سیتوپلاسم به دو پیرووات تبدیل می كند كه بسته به اینكه اكسیژن باشد یانباشد دو مسیر را طی می كند .اگر اكسیژن باشد تنفس از نوع هوازی خواهد بود پیرووات وارد میتوكندری می شود و به استیل كوآنزیم A تبدیل می شود و چرخه ی كربس را طی می كند و مولكول حامل الكترون ، الکترونها را به FAD و NAD+ داده و آنها را احیاءمی کند.تخمیر الكلی از گلوكز تا الكل است راندمان آن دو ATPاست كه در همان گلیكولیز تولید شده اند.

پذیرنده ی الكترون در نهایت اكسیژن است و در تنفس هوازی و تخمیرلاكتیكی پیرووات است اما در تخمیر الكلی پذیرنده ی الكترون مولكول دو كربنه است .پس از تخمیر و تنفس هوازی نوع سوم از مكانیسم های مصرف تنفس غیر هوازی است ولی پذیرنده ی الكترون یك نوع ماده ی معدنی (كانی) است که متفاوت از این دو تنفس است.مثلا در باكتری وسولفو ویبریو گوگرد گیرنده است و SH2 تولید می كند. 

در اكوسیستم های آبی تولید كننده جلبك ا ست یا آغازیان تك سلولی شناور، پلانكتون یا فیتو پلانكتون(موجودات تك سلولی فتوسنتز كننده و شناور در دریا ها )و مصرف كننده، ماهی های كوچك و بزرگ و تجزیه كنندگان كه در كف دریاها هستند.

اکولوژی

مباحث اکولوژی شامل تعریف و دسته بندی و...

مقدمه:

موجود زنده موجودی است که توانایی تکثیر داشته باشد. یک میتوکندری یک موجود زندهی مستقل ا ست، چون توانایی تقسیم از نوع دو تایی را دارد(در مرحله یG2  اینترفاز).میتوکندری نماینده ی اندام ها است.

می دانیم می توان بعضی از مولکول های آلی را که توانای تکثیر وهمانندسازی دارند موجود زنده در نظر گرفت مثل DNA..

مورفولوژی: ریخت شناسی.

فیزیولوژی:عمل شناسی.

آناتومی:تشریح یا ساختار درونی.

بیو شیمی: مجموع مولکولهای آلی و معدنی داخل بدن موجود و واکنش های مربوط به آنها.

اورگانوژنژ: تکوین.

اکولوژی : یک موجود چه رفتاری نسبت به اطراف زنده و غیر زنده ی خود دارد.

اکولوژی کلیه ی پا سخهایی است که یک موجود به محیط می دهد.

اکولوژی

اکولوژی اولین  بار از این دو کلمه ی یونانیoikos&logo))   توسط "ارنست هگل " زیست شناس و دانشمند آلمانی درسال 1869بیان شد.

در ضمن هیلر جانور شناس فرانسوی کلمه ی اتولوژی را 10 سال قبل از هگل  پیشنهاد داده بود.

بین دانشمندان سالیان دراز بین گفته های هیلر و هگل بحث بود البته امروزه بیشتر از کلمه ی اکولوژی استفاده می شود اکولوژیست های آمریکایی از اتولوژی نیز به عنوان شاخه ی اصلی استفاده می کنند.البته به عنوان شاخه ی فرعی نیز به کار برده می شود.

Ethological  ecology اکولوژی رفتاری که امریکایی ها از آن استفاده می کنند.

   کنشAction                                 

   واکنشReaction                                  

   میان کنشEnteraction                            

جغرافیای زیستی:

جغرافیای زیستی نیز مرتبط با اکولوژی است اما تفاوتی هم دارد .به فرض مثال جغرافیای زیستی می گوید در یک منطقه چه نوع گیاهی وجود دارد(بدون توجه به واکنشهای زیستی )اما اکولوژی با توجه به واکنشهای زیستی و پاسخی که گیاه از نظر متابولیسمی به محیط می دهد بررسی می کند که در آن منطقه چه نوع گیاهی وجود دارد.اکولوژی متاثر از فیزیولوژی است به اکولوژی فیزیولوژی طبیعت نیز گفته می شود.

فیزیولوژی طبیعت :ساختار و عملکرد موجود زنده بر ا ساس طبیعت.

اساس ایجاد اکولوژی چارچوبی است که اعضای شرکت کننده در داخل آن هستند در بحث اکولوژی ما با سیستم سر و کار داریم مثل سیستم بدن انسان.هر گاه یکی از اجزای سیستم از بین رود سازمان بندی سیستم از بین می رود. می توان این گفته را در مورد مثال زنجیره ی غذایی نیز بکار برد اگر یک بخش کوچک از این زنجیره حذف گردد کل سیستم به هم می خورد.

پس اکولوژی علمی است که چارچوب ، زیر مجموعه و اجزایی دارد که همه ی اجزا با هم جمع شده و باعث می شود کل سیستم بو جود آید.مثلا عواملی که باعث می شود در جنگل گیاهان وجود داشته باشند عبارتند از نور، خاک ، میکرو ارگانیسم ها و ... که هرگاه یکی از این موارد از بین رود کل جنگل از بین می رود .واحد مطالعه در اکولوژی اکو سیستم است،مثلا اکوسیستم جنگل، دریاچه، رود خانه، گلدان و ...

انواع تقسیم بندی های اکولوژی :

تقسیم بندی عمومی :

1-اکولوژی گیاهان         2-اکولوژی جانوران           3-اکولوژی انسان

تقسیم بندی بر اساس مکان : 

1-اکولوژی دریا           2- اکولوژی جنگل          3- اکولوژی مرتع         4- اکولوژی آب های جاری وراکد( تالاب)

تقسیم بندی بر اساس نوع موجود :

اکولوژی خزندگان، پرندگان، باکتری ها ، قارچ ها ، خزه ها ، مولکول ها و ...

تقسیم بندی بر حسب اتواکولوژی و سین اکولوژی :

بررسی یک موجود درارتباط با محیطرا به تنهایی اتواکولوژی گویند.

بررسی ارتباط موجود زنده با محیط به صورت اجتماعی را سین اکولوژی گفته می شود.

تقسیم بندی بعدی از نظر تحولی یا تکاملی و کارکردی است:

تحول یا تکا مل: تکامل را به فرض می توان در مورد اکوسیستم جنگل بیان کرد ومی توان گفت اکوسیستم جنگل تکامل یافته تر از اکوسیستم مرتع است هرگاه در یک مرتع مصرف کننده نباشد تولیدات انباشته شده و خود را از بین می برند پس باید تمام اجزا در محیط وجود داشته باشند که این چنین محیطی سیستماتیک ا ست.

در علم اکولوژی ماهیت بین النظام وجود دارد یعنی با بسیاری از شاخه های علوم دیگر ارتباط دارد.

کارکردی: این نوع تقسیم بندی به کارکرد هر اکولوژی اشاره دارد به فرض نمونه هایی از کارکردهای اکوسیستم جنگل ، تولید اکسیژن ، زیستگاه جانوران ، تولید چوب، میوه و گیاهان دارویی ، جلوگیری از فرسایش خاک، نفوذ آب ها به زیر زمین ، خنک کردن هوای مناطق اطراف و ...

همچنین اكولو‍‍‍‍‍‍‍‍ژی را می توان از نظر ریز یا کلان بودن نیزتقسیم بندی کرد:اکولوژی کلان را می توان به عنوان مثال در مورد یک منطقه به کار برد و گفت که چرا در آن منطقه بارش برف ثابت نیست که دلیل آن می تواند افزایش صنعت، پیشرفت تولید کارخانه ها،اتومبیل های زیاد ، دود زیاد و ....باشد.

یا بررسی در مورد افزایش دمای زمین یک اکولوژی کلان است که آن نیز به دلیل ایجاد گازها که در بالای اتمسفر به صورت لایه ایی می ایستند که از بازتاب نور خورشید از زمین جلوگیری می کنند(مثل اثر گلخانه). پس به این ترتیب سطح زمین گرم شده و باعث ایجاد جریانات بادی، دریایی و هوایی می شود که طی آن اقلیم به هم می خورد.

اکولوژی ریز را می توان در مورد یک گلدان نیزدر نظر گرفت.