مبادئ في علم البيئة 4 التغيرات في النظام البيئي
كيف تتغير أنواع المخلوقات الحية؟
كيف بدأت البشرية بآدم وحواء، ثم شملت الآن مختلف أشكال البشر، حيث تختلف أشكال السكان في الدول العربية على سبيل المثال عن السكان في روسيا، أمريكا، اليابان أو حتى سكان قارة أفريقيا.
كيف تنوع البشر إلى هذه الدرجة، وكيف تتنوع المخلوقات الحية؟
يُطلق على التغير المستمر للمخلوقات الحية اسم التنوع الحيوي، وهو يحدث عندما يلد الآباء الأبناء، وتختلف جينات الأبناء بشكل بسيط عن آبائهم، مع التغيرات البيئية كاختلاف حالة المناخ ودرجات الحرارة.
يؤدي هذا إلى اختلاف بسيط في المخلوقات الحية، وعندما تنتقل هذه المخلوقات الحية من مكان لآخر وتتكيف مع موقعها الجديد، فإن أجيالها المتعاقبة ستتكيف أيضًا مع هذه الظروف الجديدة في المكان الجديد المختلف عن مسقط رأسها.
هذا الانتشار على كوكب الأرض ينتج عنه زيادة أنواع المخلوق الحي، علاوة على زيادة أعداد النوع نفسه من المخلوقات الحية.
حتى النباتات يُمكنها الانتشار، على الرغم من أن النباتات مثبتة في جذور في الأرض، ولكن بفعل الرياح، الماء وحركة الحشرات والطيور يُمكن لبذور النباتات وأجزائها التكاثرية الانتقال من مكان لآخر.
هجرة الطيور هي مثال آخر ممتاز على الانتشار، فالطيور تنتقل من مكان لآخر، وتنقل بذور النباتات العالقة بأجسامها من مكان لآخر، علاوة على انتقالها بنفسها من مكان لآخر بحثًا عن مكان أكثر ملائمة لها.
عمومًا، بعد انتشار المخلوقات الحية من مكان لآخر، وإذا كانت الظروف ملائمة للتكيف والبقاء على قيد الحياة، وكانت المسافة التي انتقلت إليها الأنواع كبيرة بشكل كافي، فسينتج عنها نوع جديد قادر على التكيف في ظروف جديدة مختلفة عن ظروف النوع الأم.
تعتمد هذه التغيرات على عدة عوامل منها:
- المسافة: فكلما زادت المسافة التي انتشرت بها المخلوقات الحية كلما اختلفت أكثر.
- المساحة: فكلما زادت مساحة المكان الذي انتقلت له المخلوقات الحية كلما زاد عدد أفراد هذا النوع.
- الوقت: فكلما زاد الوقت الذي عاشت به هذه المخلوقات الحية وتكاثرت، كلما زاد عدد أفراد هذا النوع.
- البيئة: حيث يحتاج المخلوق الي إلى بيئة قادر على التكيف فيها والبقاء على قيد الحياة، وإذا كانت البيئة الجديدة غير ملائمة له فلن يستطيع العيش والنجاة.
وتشمل عناصر البيئة الملائمة توفر الغذاء، المناخ، الرياح والماء بمستوى ملائم للمخلوق الحي.
من أبرز الأمثلة على الانتشار والتنوع الحيوي جزيرة مدغشقر العائمة في المحيط الهندي، والتي كانت فيما سبق جزءًا من شبه الجزيرة الهندية، ثم بفعل الظروف البيئية انفصلت عنها وعامت كجزيرة منفصلة في المحيط.
تعتبر جزيرة مدغشقر رابع أكبر جزيرة في العالم، و90% من التنوع الحيوي في العالم منها، وهذا لأن المخلوقات الية فيها تكيفت على ظروف مختلفة عن ظروفها في شبه الجزيرة الهندية.
التنوع الجيني
يعزز التنوع الجيني من فرص البقاء للمخلوقات الحية، فعلى سبيل المثال القطط البيضاء في المناطق الثلجية يُمكنها الاختباء من المفترسات، أما القطط الملونة فيصعب عليها ذلك.
إذا حددنا منطقتين كمثال، كلاهما من المناطق الثلجية، في المنطقة الأولى نعثر فقط على القطط البيضاء، أما في المنطقة الثانية نستطيع العثور على قطط بيضاء وقطط أخرى بألوان أخرى.
القطط البيضاء في البيئة الثلجية ستتمتع بالأمان لأنها غير واضحة في الثلج ويُمكنها الاختباء، في البيئة الثانية يزداد خطر افتراس القطط غير البيضاء.
في المقابل إذا ذاب الثلج، ستواجه لمنطقة الأولى خطر الانقراض لأن جميع القطط لم تعد قادرة على الاختباء، بينما لا تواجه القطط في المنطقة الثانية خطر الانقراض نتيجة لتنوعها الجيني.
هذا مثال بسيط لشرح أهمية التنوع الجيني للمخلوقات الحية، فالتنوع الجيني يمنح المخلوقات الحية ميزة القدرة على التكيف في مختلف الظروف.
التعاقب البيئي
عندما ننظر إلى مجتمع حيوي ما، سنتساءل، هل كان هذا المجتمع الحيوي هكذا دائمًا، أم أنه تعرض لمجموعة من التغيرات؟
وإذا كان الجواب بأنه تعرض للكثير من التغيرات فكيف ذلك؟
حسنًا، تتعرض المجتمعات الحيوية لتغيرات مستمرة، كما أنها جميعها مرت بحالة أولية لم يكن فيها أي مخلوق حي.
ثم بدأت المخلوقات الحية بفعل الانتشار تنمو وتنتشر تدريجيًا، وهذا ما يُطلق عليه اسم التعاقب البيئي.
التعاقب الأولي هي المرحلة التي تخلو من الحياة، وهي بداية أي مجتمع حيوي، وأبرز مثال عليها هو عندما يتم إنشاء أرض جديدة بفعل تبريد الحمم البركانية.
عندما تكون الحمم البركانية سائلة ولا تزال ساخنة للغاية فلا يُمكن أن تتواجد الحياة، ولكنها ما تلبث أن تبرد وتتحول لصخور بركانية تُصبح أساسًا لمجتمع حيوي جديد.
ثم تبدأ الحياة تدريجيًا من مخلوقات حية دقيقة كالفطريات، البكتيريا والفيروسات، ثم تبدأ الأعشاب الصغيرة بالنمو مع ظهور بعض الحشرات الصغيرة.
وهكذا تبدأ المخلوقات الحية بالنمو أكثر مكونة مجتمعًا بيئيًا جديدًا، وتُعرف المخلوقات الحية التي تظهر في مرحلة التعاقب الأولي باسم الأنواع الرائدة.
هذه الأنواع الرائدة تُساهم في تكسير الصخور البركانية الصلبة، كما أنها عند موتها تُساعد على تراكم المواد العضوية في التربة، وبهذا تُساعد المزيد من المخلوقات الحية على العيش في هذا المكان.
تُساهم المواد العضوية في جعل التربة مناسبة أكثر لنمو المزيد من النباتات، كما تُعزز من بدء الدورات الكيميائية الحيوية.
يُمكن أيضًا أن يكون البشر من الأنواع الرائدة، وهذا لقدرتهم على الاستفادة من البيئات المختلفة للبقاء على قيد الحياة، فللبشر قدرة مدهشة على التكيف.
لا تنشأ الأراضي الجديدة فقط من الحمم البركانية، يُمكن أن تنشأ أيضًا بعد الانهيارات الثلجية.
أما التعاقب البيئي الثاني فهو الذي ينتج عن الكوارث الطبيعية كالحرائق أو التسونامي، وخلالها تموت معظم المخلوقات الحية، ولكن يُمكن أن تنجو بعض المخلوقات الحية الدقيقة كالبكتيريا.
علاوة على إمكانية نجاة بعض البذور، وبعد انتهاء هذه الحرائق وعند توفر الظروف الملائمة قد تنمو هذه البذور مجددًا.
تقتل الحرائق معظم المخلوقات الحية، ولكنها بذلك تسمح بنمو مخلوقات حية جديدة أخرى، وبذلك فالحرائق قد ينتج عنها مجتمع حيوي جديد كليًا، أو ينتج عنها مجتمع حيوي مطابق للذي كان موجودًا قبل الكارثة.
عمومًا، تتغير المجتمعات الحيوية باستمرار، ويُساهم التعاقب البيئي في إزالة بعض الأمراض أو مساعدة المخلوقات الحية على النمو مجددًا.
مبادئ في التطور والانتخاب الطبيعي
التطور هو مصطلح أساسي في علم الأحياء والبيئة، وهو يعني التغير، حيث تحدث العديد من التغيرات لأجسام المخلوقات الحية نتيجة لظروف جينية أو بيئية.
لا يعني التطور تحول المخلوق الي من مخلوق لآخر، بل يعني تغير صفات المخلوق بما يتناسب مع بيئته الجديدة.
أما الانتخاب الطبيعي أو الانتقاء الطبيعي فهو قدرة المخلوق الحي على البقاء على قيد الحياة في بيئة معينة دون أخرى.
أبرز مثال على الانتخاب الطبيعي هو تعلم البكتيريا كيفية مقاومة المضادات الحيوية، وهذا لأن المضادات الحيوية تقضي على 99% من الميكروبات، لا على 100% منها.
نتيجة لذلك يبقى عدد ضئيل من البكتيريا قادر على مقاومة المضاد الحيوي، ومع مرور الوقت يموت النوع غير القادر على البقاء، ويستمر النوع المقاوم بالعيش بدلًا من النوع الأصلي، وهذا لأنه أكثر قدرة على البقاء على قيد الحياة.
وهذا هو معنى الانتخاب الطبيعي أو الانتقاء الطبيعي، وهو يُعد من أساسيات علم البيئة وعلم الأحياء.