1. تمثيل علاقات التغذية: السلاسل الغذائية والشبكة الغذائية
السلاسل الغذائية
في المنظومات البيئية التي على الكرة الأرضية في البحر وفي اليابسة وتحت سطح البحر أيضًا، يمكن إيجاد أنواع مختلفة من الحيوانات والنباتات التي تعيش معًا وتتعلّق بعضها ببعض. يشكّل الكثير منها غذاءً لبعضها البعض. هذه العلاقات بين المخلوقات الآكلة والمخلوقات المأكولة هي جزء من "علاقات المفترِس- المفترَس". المفترِسات والمفترَسات تكوّن السلاسل الغذائية.
المصطلح سلسلة غذائية يرمز إلى حلقات مرتبطة ببعضها البعض. وبالفعل، في السلسلة الغذائية الموادّ التي تبني جسم مخلوق حيّ معيّن والطاقة الكامنة فيه، تنتقل على شكل غذاء إلى مخلوق حيّ آخر، ومن هناك تنتقل إلى المخلوق التالي، وهكذا دواليك، حلقة وراء أخرى. تعرض السلسلة الغذائية انتقال الغذاء على شكل مصدر للموادّ والطاقة، في قسم محدَّد من المنظومة البيئية- بين المخلوقات المشمولة في تلك السلسلة الغذائية.
من المعتاد كتابة أسماء المخلوقات التي تشارك في السلسلة الغذائية وإضافة أسهم بينها. ترمز الأسهم إلى انتقالات الموادّ والطاقة بين المنتِجات والمستهلِكات، وتشير إلى الحلقة التي ينتقل إليها الغذاء والطاقة (من المفترَس إلى المفترِس).
أمثلة لسلاسل غذائية :
الشبكة الغذائية
في الطبيعة، معظم المخلوقات الحيّة تتبع إلى أكثر من سلسلة غذائية واحدة. جميعها تقريبًا تأكل أغذية من مصادر مختلفة، والكثير منها تؤكل أو تُفترَس من قِبل مخلوقات متنوّعة. سلاسل غذائية في نفس البيئة الحياتية متداخلة ببعضها البعض وتكون شبكة غذائية .هذه الشبكة من السلاسل الغذائية التي تتعلّق ببعضها البعض تسمّى شبكة غذائية. من المهمّ هنا أيضًا الحرص على الاتّجاه الصحيح للأسهم (من المفترَس إلى المفترِس)، حسب اتّجاه انتقال الموادّ والطاقة في الشبكة الغذائية.
إذًا، الشبكة الغذائية هي وصف مجرّد لحالة يوجد فيها مخلوق حيّ معيّن أكثر من مصدر غذائي واحد، وهو نفسه يشكّل غذاءً لمخلوقات أخرى. في قاعدة الشبكة الغذائية تتواجد النباتات وفي طرفها تتواجد المفترِسات العليا.
مثال لشبكة غذائية:
من المهمّ التنويه إلى أنّ الشبكة الغذائية تشمل تمثيلاً لعلاقات متبادلة من نوع تنافس على مصادر الغذاء بين المخلوقات الحيّة. يمكن أن يكون التنافس بين مخلوقات حيّة من نفس النوع (تنافس داخل النوع) أو بين مخلوقات حيّة من أنواع مختلفة (تنافس بين الأنواع). يمكن أن يؤدّي التنافس إلى تقليص عشيرة النوع الذي قدرته على البقاء هي الأضعف على حساب ازدياد عشيرة النوع الذي قدرته على البقاء هي الأقوى أو حتّى أن تؤدّي إلى اختفاء الأنواع التي قدرتها على البقاء هي الأضعف، والتي لا يمكنها الصمود في التنافس.
2. أنواع العلاقات المتبادلة بين المخلوقات الحيّة: علاقات افتراس، تكافل، تطفّل، تنافس
توجد في المنظومة البيئية علاقات متبادلة مختلفة بين المركِّبات الأحيائية، بين المخلوقات الحيّة. تؤثّر هذه العلاقات المتبادلة تأثيرًا ملحوظًا على تنوّع الأنواع في المنظومة البيئية. أمامكم العلاقات المتبادلة الأساسية.
علاقات الافتراس
علاقات المفترِس- المفترَس هي نوع منتشر جدًّا من العلاقات المتبادلة في المنظومة البيئية. مصدر غذاء جميع الحيوانات هو مخلوقات أخرى. على سبيل المثال، الغزال يتغذّى من النباتات، والثعلب يفترس حيوانات أخرى صغيرة. بسبب علاقات التغذية، تتعلّق المخلوقات الحيّة ببعضها البعض من أجل بقائها وعيشها. بقاء أو انقراض حيوان معيّن أو نبتة معيّنة يمكنه أن يؤثّر على بقاء حيوان آخر [هذه علاقات من نوع (+ -)، التي يجني فيها أحد الشريكين فائدة، بينما يتضرّر الآخر]. وُصفت العلاقات المتبادلة من نوع الافتراس بتوسّع في البنود السابقة، التي تتناول السلسلة الغذائية والشبكة الغذائية، اللتين تعرضان كيف تشكّل مخلوقات مختلفة مصدرًا غذائيًا لمخلوقات أخرى.
التكافل
إحدى العلاقات الهامّة بين المخلوقات الحيّة هي علاقات التعاون بين الأنواع المختلفة من المخلوقات الحيّة. تسمّى هذه العلاقات تكافلاً. في هذا النوع من العلاقات تزوّد المخلوقات الحيّة لبعضها البعض الاحتياجات المختلفة اللازمة لعيشها وبقائها كالغذاء والماء والحماية والتلقيح ونشر الثمار والبذور وغير ذلك. جميع المخلوقات التي تشارك في هذه العلاقات تجني فائدة منها- لا يلحق ضرر بأيّ من المخلوقات! [لهذا السبب يرمزون إلى مثل هذه العلاقات بعلاقات (+ +)، التي يجني جميع الشركاء فيها فائدة]. تتواجد علاقات التكافل بين أنواع مختلفة من النباتات، وبين أنواع مختلفة من الحيوانات، وحتّى بين النباتات والحيوانات. هناك حالات تكون فيها الشراكة قويّة إلى حدّ بإمكان الشركاء العيش معًا فقط، ولا يمكن لأحد منهم العيش بمفرده.
أمثلة لعلاقات تكافل:
أ. تلقيح الأزهار من قِبل الملقِّحات؛ ب. التكافل الذي يعتمد على التنظيف- أنواع معيّنة من الحيوانات تخصّصت في إخلاء الطفيليات أو التخلّص من الخلايا الميّتة. على سبيل المثال، سمكة النظافة أو سرطان النظافة اللذان ينظّفان الأسماك الكبيرة أو عصافير النظافة التي تنظّف وحيد القرن. يستفيد الطرفان من هذه العملية: تحافظ على صحّة الحيوانات التي تُنظَّف، وتوفّر غذاءً للمخلوقات التي تقوم بالتنظيف؛ ج. الأشنات هي مخلوق مركِّب من طحلب وفطر بينهما علاقات وثيقة. الطحلب يُنتِج الغذاء في عملية التركيب الضوئي. بينما الفطر يستوعب بواسطة خيوطه الماء والأملاح المعدنية ويوفّر للطحلب حياة في بيئة رطبة وغنية بالأملاح المعدنية.
التطفّل
تُعرَّف العلاقات المتبادلة من نوع التطفّل كحياة مشتركة لمخلوقات من أنواع مختلفة، أحدها يجني فائدة من هذه العلاقات- الطفيلي، والآخر يتضرّر- الحاضن [لهذا السبب يرمزون إليها كعلاقات (+ -)]. الطفيلي يعيش في جسم الحاضن أو ملاصقًا لجسمه، ويحصل منه على الغذاء أو الموادّ الضرورية الأخرى. من الواضح أنّ الطفيلي لا يمكنه البقاء والعيش بدون الحاضن. في معظم الحالات يسبّب الطفيلي ضررًا للحاضن وفي بعض الأحيان يؤدّي إلى موته.
أمثلة للتطفّل: أ. نبتة حشيشة الدينار لا يمكنها إنتاج الغذاء بنفسها. بخلاف النباتات الخضراء، تفتقر حشيشة الدينار إلى الكلوروفيل الذي يمكّن استيعاب الضوء، وهي لا تقوم بالتركيب الضوئي. كما تفتقر حشيشة الدينار إلى الجذور، ولذلك لا يمكنها استيعاب الماء والأملاح المعدنية من التربة. تتطفّل حشيشة الدينار على نبتة أخرى وترتبط سيقانها الدقيقة والصفراء بأغصان النبتة الأخرى. بواسطة أعضاء الامتصاص الخاصّة التي لديها تمتصّ من النبتة الحاضنة الموادّ الغذائية والماء الذي تحتاجه لعيشها وبقائها؛ ب. القملة هي مثال لطفيلي عند الإنسان، وهناك فطريات معيّنة تتطفّل على نباتات معيّنة وحيوانات أخرى وحتّى على الإنسان.
التنافس
على الأغلب، كمّية الموارد البيئية محدودة، ولذلك تتنافس المخلوقات التي تعيش في نفس البيئة على الموارد المختلفة كالغذاء والماء والأوكسجين أو الضوء. يحدث التنافس بين أفراد من نفس النوع التي تعيش في نفس العشيرة (تنافس داخل النوع). يحدث التنافس أيضًا بين مخلوقات من أنواع مختلفة التي تعيش في نفس البيئة وتستهلك موارد متشابهة (تنافس بين الأنواع).
يحدث التنافس بين الحيوانات وبين النباتات وكذلك بين الإنسان ومخلوقات مختلفة.
الشركاء المتنافسون في علاقات التنافس يتضرّرون [لهذا السبب يرمزون إليها بعلاقات (- -)]. يمكن أن يؤدّي التنافس إلى الإضرار بالعشيرة أو بأنواع المخلوقات التي تعيش في البيئة، وحتّى يمكن أن تؤدّي إلى انقراضها، لكن في معظم الحالات يتكوّن اتّزان، وتكون عشيرة النوع الأقوى في التنافس أكبر من عشيرة النوع الضعيف. أحيانًا يؤدّي التنافس بالأنواع المتنافسة إلى السكن في كوّات بيئية مختلفة في نفس البيئة الحياتية، وبذلك يتوقّف التنافس بينها. تختلف الكوّات البيئية فيما بينها في عدد من الشروط البيئية (على سبيل المثال: منطقة ظلّ ومنطقة معرّضة للشمس)، أو في الزمن (على سبيل المثال: نشاط في الليل ونشاط في النهار)، أو في الحيّز (على سبيل المثال: الحياة في أعماق مختلفة في الماء، تناول غذاء مصدره من نباتات مختلفة تنمو في نفس المكان).
ملاحظة: هناك أنواع أخرى من العلاقات المتبادلة لا يشملها المنهاج التعليمي في المدارس الإعدادية، على سبيل المثال:
التعايش- أحد الشريكين يجني فائدة، والآخر لا يجني فائدة ولا يلحقه ضرر (+ 0). على سبيل المثال: نبتة الظلّ التي تتمتّع بتقليص أشعّة الشمس، عندما تنمو تحت نبتة تحتاج إلى كمّية كبيرة من الضوء.
الارتباط السلبي- علاقات متبادلة لا يجني فيها أحد الشريكين فائدة ولا يلحقه ضرر، لكنّه يسبّب إعاقة للآخر (- 0). على سبيل المثال: أشجار الصنوبر وبادرات نباتات أخرى. أشجار الصنوبر لا تتأثّر بوجود البادرات على الأرض التي تحتها، لكنّ التظليل وتقليص كمّية الضوء (وربّما أيضًا الموادّ التي تنطلق من أوراق الصنوبر الإبرية التي تساقطت على الأرض) تؤدّي إلى إعاقة نبت البادرات.
Rectangle à coins arrondis: اقتراحات تدريسية
أ. وصف عملية التدريس
الاعتبارات: هذا الفصل هامّ للغاية من أجل فهم المنظومة البيئية. يعتبر فهم العلاقات البيئية بين المخلوقات الحيّة هامًّا لفهم وفرة وانتشار تنوّع الأنواع في البيئات الحياتية المختلفة. يشكّل هذا الفصل أساسًا لفهم العمليات البسيطة والمعقّدة في الطبيعة، التي لا يمكن مشاهدتها في "جولة" عادية في الغابة أو في شاطئ البحر أو في بيئة حياتية أخرى.
فهم المنظومة البيئية والعلاقات المتبادلة التي فيها، يتطلّب إدراكًا منظوماتيًا. تبيّن الأبحاث أنّ الطلاّب يجدون صعوبة في فهم العلاقات بين المركِّبات المختلفة في المنظومة البيئية. لفهم المنظومة البيئية، يجب التطرّق إلى العلاقات المجرّدة بين المركِّبات، التي لا يراها الطلاّب والتي تنبع من الدمج بين العلاقات المتبادلة المختلفة. نتحدّث هنا عن تفكير افتراضي ومجرّد.
من الجدير البدء في تدريس الموضوع بمراجعة ما سبق تعلّمه في علم البيئة في الصفّ السابع، والتأكّد من أنّ الطلاّب يعرفون المصطلحات: محيط حيوي، منظومة بيئية، مركِّبات لاأحيائية ومركِّبات أحيائية.
نوصي بإعادة إجراء الجولة التي افتتحت الموضوع في الصفّ السابع، لكن هذه المرّة يجب التشديد على المركِّبات الأحيائية وعلى العلاقات المتبادلة بينها. من المهمّ تحضير الجولة مسبقًا ورصد العلاقات المتبادلة في منطقة الجولة، التي يمكن عرضها أمام الطلاّب. على سبيل المثال: أ. الأزهار في البيئة- الحشرات تتغذّى من رحيق ولقاح الأزهار؛ ب. الثمار العصيرية- ثمار تتغذّى عليها الحيوانات، خاصّةً العصافير؛ ج. الأعشاب الحولية- التي تشكّل أوراقها وسيقانها غذاءً لمخلوقات كثيرة آكلة للأعشاب؛ د. النباتات المتسلّقة- التي تستند إلى نباتات أخرى وبذلك تتعرّض للضوء؛ ه. ثمار الأكل- التي تشكّل غذاءً للإنسان.
يجب إجمال الجولة برسم السلاسل الغذائية والشبكة الغذائية التي تمّت مشاهدتها في المنطقة.
نوصي بجمع مقالات لها صلة بالموضوع من الصحف ووسائل الإعلام السمعية والبصرية، وتحليلها في الصفّ. للإحاطة بعدد أكبر من الأمثلة، يمكن العمل في مجموعات في الصفّ، بحيث تحلّل كلّ مجموعة مقالاً مغايرًا، وتعرضه أمام الصفّ.
في نهاية العملية، يمكن تشخيص المميّزات المشتركة لحالات مختلفة، وصياغة تعميمات بالنسبة للعلاقات المتبادلة المختلفة.
ب. صعوبات مميّزة
أ. يشكّل هذا الفصل أساسًا لفهم انتقال الموادّ والطاقة في الطبيعة، ويجب التشديد على حقيقة كون النباتات منتِجة وبقية الحيوانات مستهلِكة. الشبكة الغذائية هي الأساس لفهم الهرم البيئي الذي يتعلّمه الطلاّب في الفصل التالي؛ يخطئ الكثير من الطلاّب في تفسير تمثيل اتّجاه جريان الموادّ والطاقة (اتّجاه الأسهم)، الأمر الذي يمسّ بتحليل السلسلة الغذائية والشبكة الغذائية؛
ب. الطلاّب لا يفرّقون دائمًا بين السلاسل الغذائية والشبكات الغذائية (ولاحقًا الهرم الغذائي أيضًا)، وينظرون إلى هذه المصطلحات على أنّها متشابهة؛
ج. يجد الطلاّب صعوبة في فهم العلاقة بين ما يحدث بالفعل في الواقع وبين التمثيل المجرّد لذلك في السلاسل الغذائية وفي الشبكات الغذائية؛
د. يجد الطلاّب صعوبة في تحليل قطعة وتشخيص الشبكات الغذائية الموصوفة فيها. يجد الطلاّب أحيانًا صعوبة في فهم الحركة الكبيرة التي في الشبكة الغذائية في بيت تنمية معيّن، في الأساس لأنّ الأمر يتطرّق إلى منظومة ليست ملموسة، ويعتقدون أنّ المسّ بحلقة واحدة في الشبكة الغذائية يؤثّر فقط على الحلقات الملاصقة لها؛
ه. نظرة خاطئة بموجبها تسمّى المنتِجات بهذا الاسم لأنّها تُنتِج الأوكسجين؛
و. نظرة خاطئة بموجبها المستهلكات لا تُنتِج مادّة عضوية (والمنتِجات فقط هي التي تُنتِج مادّة عضوية).
ج. اقتراحات لمواجهة الصعوبات
أ. من المهمّ الشرح للطلاّب الفكرة التي تقف وراء اتّجاه الأسهم (التي تشير إلى اتّجاه انتقال الموادّ والطاقة في السلسلة الغذائية أو في الشبكة الغذائية، من المنتِجات إلى المستهلكات)، والتمرّن على تحليل وتحضير رسوم توضيحية كثيرة للسلاسل الغذائية والشبكات الغذائية. من الجدير عرض أمثلة لسلاسل أو شبكات مكتوبة باتّجاهات مختلفة (من اليمين إلى اليسار أو من الأعلى إلى أسفل، وبالعكس)، والتشديد على اتّجاه الأسهم.
لا يعرف الطلاّب أحيانًا ما هو غذاء الحيوانات. نوصي بمراجعة فصل تصنيف المخلوقات الحيّة، والتشديد على مصدر غذاء المخلوقات المختلفة.
ب. يجب عرض أمثلة لشبكات غذائية، وتشخيص السلاسل الغذائية المختلفة داخل الشبكة الغذائية العينية، وتحليل الشبكات الغذائية و"تقاطعات" السلاسل الغذائية التي داخلها. يجب التشديد على أنّه لا توجد في الطبيعة سلاسل غذائية بسيطة وإنّما شبكات غذائية معقّدة. من المهمّ في موضوع الشبكات الغذائية التمرّن على العلاقات بين الحلقات وفهم ما يحدث في المنظومة البيئية إذا لحق ضرر بإحدى الحلقات.
ج. القيام بجولة في البيئة وتشخيص المخلوقات الحيّة والعلاقات المتبادلة بينها، يمكنه أن يجسّد التمثيل الشكلي المجرّد للسلاسل الغذائية وللشبكات الغذائية.
د. يجب التمرّن مع الطلاّب على تحليل قطعة وتشخيص الشبكات الغذائية الواردة فيها. يجب التشديد على أنّ إلحاق ضرر بإحدى الحلقات يؤثّر على حلقات أخرى في الشبكة الغذائية، الموجودة في السلاسل الغذائية المختلفة التي الحلقة التي تضرّرت هي جزء منها، وحتّى على حلقات أخرى في الشبكة غير موجودة في نفس السلسلة الغذائية.
ه. تسمّى المنتِجات بهذا الاسم لأنّها تُنتِج مادّة عضوية (غذاءً) من موادّ غير عضوية. صحيح أنّ هناك ناتجًا مرافقًا في عملية التركيب الضوئي- الأوكسجين الذي ينطلق إلى البيئة، لكن كما أسلفنا، الأوكسجين ليس الناتج الأساسي في هذه العملية.
و. من المهمّ الحديث عن حقيقة أنّ المستهلكات تبني في جسمها مادّة عضوية، لكنّها لا تبنيها من مادّة غير عضوية كما تفعل المنتِجات فقط، وإنّما من موادّ عضوية (التي تأكلها)، والتي تحلّلت جزئيًا في عمليات الهضم ووصلت إلى خلايا جسمها عن طريق تيّار الدم.