معلومة

الفصل 12 - المناطق الأحيائية المائية - علم الأحياء

الفصل 12 - المناطق الأحيائية المائية - علم الأحياء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

الفصل 12 - المناطق الأحيائية المائية

الفصل 12 - المناطق الأحيائية المائية - علم الأحياء

يتم تصنيف المناطق الأحيائية للأرض إلى مجموعتين رئيسيتين: الأرضية والمائية. تعتمد المناطق الأحيائية الأرضية على الأرض ، بينما تشمل المناطق الأحيائية المائية كلاً من المناطق الأحيائية للمحيطات والمياه العذبة.

أهداف التعلم

  • حدد العاملين اللاأحيائيين الرئيسيين اللذين يحددان المناطق الأحيائية الأرضية
  • التعرف على الخصائص المميزة لكل من المناطق الأحيائية الأرضية الثمانية الرئيسية
  • وصف تأثيرات العوامل اللاأحيائية على تكوين المجتمعات النباتية والحيوانية في المناطق الأحيائية المائية
  • قارن وقارن بين خصائص مناطق المحيطات
  • تلخيص خصائص المياه الراكدة ومناطق أحيائية المياه العذبة المتدفقة

35.4 المناطق الأحيائية المائية

في هذا القسم سوف تستكشف الأسئلة التالية:

  • ما هي تأثيرات العوامل اللاأحيائية على تكوين المجتمعات النباتية والحيوانية في المناطق الأحيائية المائية؟
  • ما هي أوجه التشابه والاختلاف بين مناطق المحيطات؟
  • ما هي خصائص المياه الراكدة ومناطق أحيائية المياه العذبة المتدفقة؟

اتصال لدورات AP ®

الكثير من المعلومات الواردة في هذا القسم خارج نطاق AP ®. لست بحاجة إلى حفظ قائمة المناطق الأحيائية المائية المختلفة للأرض وخصائصها الوصفية. ومع ذلك ، فقد تعلمنا سابقًا أن الكائنات الحية تتفاعل مع بعضها البعض ومع بيئاتها لتحريك المادة والطاقة. المناطق الأحيائية المائية ناضجة مع هذه التفاعلات. فالشعاب المرجانية ، على سبيل المثال ، تظهر تنوعًا بيولوجيًا غنيًا.

المعلومات المقدمة والأمثلة الموضحة في القسم تدعم المفاهيم الموضحة في الفكرة الكبيرة 2 من إطار منهج علم الأحياء AP ®. توفر أهداف التعلم AP ® المدرجة في إطار المناهج الدراسية أساسًا شفافًا لدورة AP ® Biology ، وتجربة معملية قائمة على الاستفسار ، وأنشطة تعليمية ، وأسئلة اختبار AP ®. يدمج هدف التعلم المحتوى المطلوب مع واحد أو أكثر من الممارسات العلمية السبعة.

فكرة كبيرة 2 تستخدم النظم البيولوجية الطاقة المجانية ولبنات البناء الجزيئية للنمو والتكاثر والحفاظ على التوازن الديناميكي.
الفهم الدائم 2. د يتأثر النمو والتوازن الديناميكي للنظام البيولوجي بالتغيرات في بيئة النظام.
المعرفة الأساسية 2-د -1 تحدد العوامل اللاأحيائية في البيئة خصائص البيئة (المنطقة الأحيائية).
ممارسة العلوم 5.1 يمكن للطالب تحليل البيانات لتحديد الأنماط أو العلاقات.
هدف التعلم 2.24 الطالب قادر على تحليل البيانات لتحديد الأنماط والعلاقات الممكنة بين عامل حيوي أو غير حيوي والنظام البيولوجي.

العوامل اللاأحيائية التي تؤثر على المناطق الأحيائية المائية

مثل المناطق الأحيائية الأرضية ، تتأثر المناطق الأحيائية المائية بسلسلة من العوامل اللاأحيائية. الوسط المائي - الماء - له خصائص فيزيائية وكيميائية مختلفة عن الهواء. حتى لو كان الماء في البركة أو أي جسم مائي آخر نقيًا تمامًا (لا توجد جزيئات معلقة) ، فإن الماء ، بمفرده ، يمتص الضوء. عندما ينزل المرء إلى جسم مائي عميق ، سيكون هناك في النهاية عمق لا يمكن لأشعة الشمس الوصول إليه. في حين أن هناك بعض العوامل اللاأحيائية والحيوية في النظام البيئي الأرضي التي قد تحجب الضوء (مثل الضباب أو الغبار أو أسراب الحشرات) ، فهذه عادة ليست سمات دائمة للبيئة. تعتبر أهمية الضوء في المناطق الأحيائية المائية أمرًا أساسيًا لمجتمعات الكائنات الحية الموجودة في كل من المياه العذبة والنظم الإيكولوجية البحرية. في أنظمة المياه العذبة ، ربما يكون التقسيم الطبقي بسبب الاختلافات في الكثافة هو العامل اللاأحيائي الأكثر أهمية ويرتبط بجوانب الطاقة للضوء. الخصائص الحرارية للمياه (معدلات التسخين والتبريد) مهمة لوظيفة النظم البحرية ولها تأثيرات كبيرة على المناخ العالمي وأنماط الطقس. تتأثر النظم البحرية أيضًا بحركات المياه المادية واسعة النطاق ، مثل التيارات التي تكون أقل أهمية في معظم بحيرات المياه العذبة.

يُصنف المحيط حسب عدة مناطق أو مناطق (الشكل 21 35). يشار إلى كل المياه المفتوحة للمحيطات باسم عالم البحار (أو المنطقة). ال عالم القاع (أو المنطقة) تمتد على طول قاع المحيط من الخط الساحلي إلى أعمق أجزاء قاع المحيط. داخل عالم البحار هو منطقة ضوئية، وهو الجزء من المحيط الذي يستطيع الضوء اختراقه (حوالي 200 متر أو 650 قدمًا). على أعماق تزيد عن 200 متر ، لا يمكن للضوء أن يخترق ، ويشار إلى ذلك باسم منطقة الانبثاق. غالبية المحيطات منقطرة وتفتقر إلى الضوء الكافي لعملية التمثيل الضوئي. أعمق جزء من المحيط ، تشالنجر ديب (في خندق ماريانا ، الواقع في غرب المحيط الهادئ) ، يبلغ عمقه حوالي 11000 متر (حوالي 6.8 ميل). لإعطاء بعض المنظور لعمق هذا الخندق ، يبلغ عمق المحيط 4267 مترًا أو 14000 قدمًا في المتوسط. هذه العوالم والمناطق ذات صلة ببحيرات المياه العذبة أيضًا.

اتصال مرئي

المناطق الأحيائية البحرية

المحيط هو أكبر منطقة حيوية بحرية. إنه جسم مستمر من الماء المالح موحد نسبيًا في التركيب الكيميائي وهو محلول ضعيف من الأملاح المعدنية والمواد البيولوجية المتحللة. داخل المحيط ، تعد الشعاب المرجانية نوعًا ثانيًا من المناطق الأحيائية البحرية. تشكل مصبات الأنهار ، المناطق الساحلية حيث تمتزج المياه المالحة والمياه العذبة ، منطقة بحرية فريدة ثالثة.

محيط

يؤثر التنوع المادي للمحيطات بشكل كبير على النباتات والحيوانات والكائنات الحية الأخرى. يتم تصنيف المحيط إلى مناطق مختلفة بناءً على مدى وصول الضوء إلى الماء. كل منطقة لديها مجموعة متميزة من الأنواع التي تتكيف مع الظروف الحيوية وغير الحيوية الخاصة بتلك المنطقة.

ال منطقة المد والجزر، وهي المنطقة الواقعة بين المد المرتفع والمنخفض ، هي المنطقة المحيطية الأقرب إلى اليابسة (الشكل 35.21). بشكل عام ، يعتقد معظم الناس أن هذا الجزء من المحيط هو شاطئ رملي. في بعض الحالات ، تكون منطقة المد والجزر بالفعل شاطئًا رمليًا ، ولكنها قد تكون أيضًا صخرية أو موحلة. منطقة المد والجزر هي بيئة متغيرة للغاية بسبب المد والجزر. تتعرض الكائنات الحية للهواء وأشعة الشمس عند انخفاض المد وتكون تحت الماء معظم الوقت ، خاصة أثناء ارتفاع المد. لذلك ، فإن الكائنات الحية التي تزدهر في منطقة المد والجزر تتكيف مع الجفاف لفترات طويلة من الزمن. تتعرض الأمواج بشكل متكرر لشاطئ منطقة المد والجزر ، ويتم تكييف الكائنات الحية الموجودة هناك لتحمل الضرر الناجم عن عمل الأمواج المضرب (الشكل 35.22). الهياكل الخارجية لقشريات الخط الساحلي (مثل سرطان البحر ، كارسينوس ميناس) صلبة وتحميها من الجفاف (الجفاف) وتلف الأمواج. نتيجة أخرى لموجات القصف هي أن القليل من الطحالب والنباتات تثبت وجودها في الصخور أو الرمال أو الطين التي تتحرك باستمرار.

ال منطقة نيريت (الشكل 35.21) يمتد من منطقة المد والجزر إلى أعماق تبلغ حوالي 200 متر (أو 650 قدمًا) عند حافة الجرف القاري. نظرًا لأن الضوء يمكن أن يخترق هذا العمق ، يمكن أن يحدث التمثيل الضوئي في المنطقة الحميدة. يحتوي الماء هنا على الطمي وهو مؤكسد جيدًا ومنخفض الضغط ومستقر في درجة الحرارة. العوالق النباتية والعائمة سرجسوم (نوع من الأعشاب البحرية العائمة بحرية) يوفر موطنًا لبعض الحياة البحرية الموجودة في المنطقة الحميدة. تم العثور على العوالق الحيوانية ، والطلائعيات ، والأسماك الصغيرة ، والروبيان في منطقة neritic وهي قاعدة السلسلة الغذائية لمعظم مصايد الأسماك في العالم.

ما وراء منطقة neritic توجد منطقة المحيط المفتوحة المعروفة باسم المنطقة المحيطية (الشكل 35.21). يوجد داخل المنطقة المحيطية التقسيم الطبقي الحراري حيث تختلط المياه الدافئة والباردة بسبب تيارات المحيط. تعمل العوالق الوفيرة كقاعدة للسلسلة الغذائية للحيوانات الكبيرة مثل الحيتان والدلافين. المغذيات نادرة وهذا جزء أقل إنتاجية نسبيًا من المنطقة الأحيائية البحرية. عندما تموت كائنات التمثيل الضوئي والطلائعيات والحيوانات التي تتغذى عليها ، تسقط أجسامها في قاع المحيط حيث تبقى على عكس بحيرات المياه العذبة ، ويفتقر المحيط المفتوح إلى عملية إعادة المغذيات العضوية إلى السطح. تشتمل غالبية الكائنات الحية في منطقة الفؤاد على خيار البحر (phylum Echinodermata) والكائنات الحية الأخرى التي تعيش على العناصر الغذائية الموجودة في أجساد الكائنات الحية في المنطقة الضوئية.

تحت منطقة السطح يوجد عالم القاع ، منطقة المياه العميقة خارج الجرف القاري (الشكل 35.21). يتكون الجزء السفلي من عالم القاع من الرمل والطمي والكائنات الميتة. تنخفض درجة الحرارة ، وتبقى فوق درجة التجمد ، مع زيادة عمق الماء. هذا جزء غني بالمغذيات من المحيط بسبب الكائنات الحية الميتة التي تسقط من الطبقات العليا من المحيط. بسبب هذا المستوى العالي من العناصر الغذائية ، توجد مجموعة متنوعة من الفطريات والإسفنج وشقائق النعمان البحرية والديدان البحرية ونجوم البحر والأسماك والبكتيريا.

أعمق جزء من المحيط هو منطقة السحيقةوالتي تقع على أعماق 4000 م أو أكثر. المنطقة السحيقة (الشكل 35.21) شديدة البرودة ولها ضغط مرتفع للغاية ومحتوى أكسجين مرتفع ومحتوى مغذي منخفض. توجد مجموعة متنوعة من اللافقاريات والأسماك في هذه المنطقة ، لكن المنطقة السحيقة لا تحتوي على نباتات بسبب نقص الضوء. توجد الفتحات الحرارية المائية بشكل أساسي في المنطقة السحيقة تستخدم بكتيريا التخليق الكيميائي كبريتيد الهيدروجين والمعادن الأخرى المنبعثة من الفتحات. تستخدم هذه البكتيريا الاصطناعية كيميائيًا كبريتيد الهيدروجين كمصدر للطاقة وتعمل كقاعدة للسلسلة الغذائية الموجودة في المنطقة السحيقة.

الشعاب المرجانية

الشعاب المرجانية هي تلال المحيط التي تكونت من اللافقاريات البحرية التي تعيش في المياه الضحلة الدافئة داخل المنطقة الضوئية للمحيط. توجد في حدود 30 درجة شمال وجنوب خط الاستواء. الحاجز المرجاني العظيم هو نظام مرجاني معروف يقع على بعد عدة أميال من الساحل الشمالي الشرقي لأستراليا. أنظمة الشعاب المرجانية الأخرى هي جزر هامشية ، وهي متاخمة مباشرة للأرض ، أو الجزر المرجانية ، وهي عبارة عن أنظمة شعاب مرجانية دائرية تحيط بكتلة يابسة سابقة أصبحت الآن مغمورة بالمياه. الكائنات المرجانية (أعضاء في شعبة Cnidaria) هي مستعمرات من سلائل المياه المالحة التي تفرز هيكلًا عظميًا من كربونات الكالسيوم. تتراكم هذه الهياكل العظمية الغنية بالكالسيوم ببطء ، وتشكل الشعاب المرجانية تحت الماء (الشكل 35.23). تمتلك الشعاب المرجانية الموجودة في المياه الضحلة (على عمق 60 مترًا تقريبًا أو حوالي 200 قدم) علاقة متبادلة مع الطحالب أحادية الخلية الضوئية. توفر العلاقة للشعاب المرجانية غالبية التغذية والطاقة التي تحتاجها. المياه التي تعيش فيها هذه الشعاب المرجانية فقيرة من الناحية التغذوية ، وبدون هذا التبادل ، لن يكون من الممكن أن تنمو الشعاب المرجانية الكبيرة. بعض الشعاب المرجانية التي تعيش في المياه العميقة والباردة ليس لها علاقة متبادلة مع الطحالب ، فهذه الشعاب المرجانية تحصل على الطاقة والمغذيات باستخدام الخلايا اللاذعة على مخالبها لالتقاط الفريسة.

ارتباط بالتعلم

شاهد فيديو الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) لمشاهدة عالم البيئة البحرية الدكتور بيتر إيتنوير وهو يناقش أبحاثه حول الكائنات المرجانية.

تشير التقديرات إلى أن أكثر من 4000 نوع من الأسماك تعيش في الشعاب المرجانية. يمكن لهذه الأسماك أن تتغذى على الشعاب المرجانية الكريبتوفونا (اللافقاريات الموجودة داخل طبقة كربونات الكالسيوم في الشعاب المرجانية) ، أو الأعشاب البحرية والطحالب المرتبطة بالشعاب المرجانية. بالإضافة إلى ذلك ، تعيش بعض أنواع الأسماك في حدود الشعاب المرجانية التي تشملها هذه الأنواع الحيوانات المفترسةأو العواشب أو العوامات. المفترسات هي أنواع الحيوانات التي تصطاد وهي آكلة اللحوم أو "أكلة اللحم". تأكل الحيوانات العاشبة المواد النباتية ، وتأكل العوالق العوالق.

اتصال التطور

الانحدار العالمي للشعاب المرجانية

يستغرق بناء الشعاب المرجانية وقتًا طويلاً. تطورت الحيوانات التي تكوِّن الشعاب المرجانية على مدى ملايين السنين ، واستمرت ببطء في ترسيب كربونات الكالسيوم التي تشكل منازلها المميزة في المحيط. عند الاستحمام في المياه الاستوائية الدافئة ، تطورت الحيوانات المرجانية وشركائها من الطحالب التكافلية للبقاء على قيد الحياة عند الحد الأعلى لدرجة حرارة مياه المحيط.

يشكل تغير المناخ والنشاط البشري معًا تهديدات مزدوجة لبقاء الشعاب المرجانية في العالم على المدى الطويل. نظرًا لأن الاحتباس الحراري بسبب انبعاثات الوقود الأحفوري يرفع درجات حرارة المحيطات ، فإن الشعاب المرجانية تعاني. يتسبب الدفء المفرط في طرد الشعاب المرجانية لطحالبها التكافلية المنتجة للغذاء ، مما يؤدي إلى ظاهرة تعرف باسم التبييض. عند حدوث التبييض ، تفقد الشعاب المرجانية الكثير من لونها المميز حيث تموت الطحالب والحيوانات المرجانية إذا استمر فقدان zooxanthellae التكافلي.

يؤدي ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى تهديد الشعاب المرجانية بطرق أخرى مثل ثاني أكسيد الكربون2 يذوب في مياه المحيط ، ويخفض درجة الحموضة ويزيد حموضة المحيطات. مع زيادة الحموضة ، فإنها تتداخل مع التكلس الذي يحدث عادة عندما تبني حيوانات المرجان منازلها من كربونات الكالسيوم.

عندما تبدأ الشعاب المرجانية في الموت ، ينخفض ​​تنوع الأنواع حيث تفقد الحيوانات الطعام والمأوى. تعتبر الشعاب المرجانية أيضًا من الوجهات السياحية المهمة اقتصاديًا ، لذا فإن تراجع الشعاب المرجانية يشكل تهديدًا خطيرًا للاقتصادات الساحلية.

لقد أضر النمو السكاني البشري بالشعاب المرجانية بطرق أخرى أيضًا. مع زيادة عدد سكان السواحل البشرية ، زاد الجريان السطحي للرواسب والمواد الكيميائية الزراعية أيضًا ، مما تسبب في جعل بعض المياه الاستوائية الصافية تصبح غائمة. في الوقت نفسه ، سمح الصيد الجائر لأنواع الأسماك الشائعة للأنواع المفترسة التي تأكل الشعاب المرجانية بالذهاب دون رادع.

على الرغم من أن ارتفاع درجات الحرارة العالمية من 1 إلى 2 درجة مئوية (إسقاط علمي محافظ) في العقود القادمة قد لا يبدو كبيرًا ، إلا أنه مهم جدًا لهذه المنطقة الأحيائية. عندما يحدث التغيير بسرعة ، يمكن أن تنقرض الأنواع قبل أن يؤدي التطور إلى تكيفات جديدة. يعتقد العديد من العلماء أن الاحتباس الحراري ، مع زياداته السريعة (من حيث الزمن التطوري) والزيادات الحتمية في درجات الحرارة ، يقلب التوازن إلى ما وراء النقطة التي يمكن أن يتعافى عندها العديد من الشعاب المرجانية في العالم.

  1. بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، تفقد الشعاب المرجانية شريكها التكافلي ، الطحالب ، في عملية تسمى التبييض. شركة صاعدة2 يغير درجة حموضة الماء ، مما يتعارض مع التكلس. كما تنخفض أعداد الحيوانات التي يكون مصدر غذائها هو الشعاب المرجانية.
  2. بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، يتم تدمير الهيكل العظمي من كربونات الكالسيوم الصلبة للشعاب المرجانية بسبب عملية تسمى التبييض. شركة صاعدة2 يغير درجة حموضة الماء مما يتعارض مع التكلس. كما تنخفض أعداد الحيوانات التي يكون مصدر غذائها هو الشعاب المرجانية.
  3. بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، تفقد الشعاب المرجانية شريكها التكافلي ، الطحالب ، في عملية تسمى تحمض المحيطات. شركة صاعدة2 يغير الرقم الهيدروجيني للماء ، مما يتعارض مع التكلس. كما تنخفض أعداد الحيوانات التي يكون مصدر غذائها هو الشعاب المرجانية.
  4. بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، تفقد الشعاب المرجانية شريكها التكافلي ، الطحالب. شركة صاعدة2 يغير درجة حموضة الماء من خلال عملية تسمى التبييض. كما تنخفض أعداد الحيوانات التي يكون مصدر غذائها هو الشعاب المرجانية.

مصبات الأنهار: حيث يلتقي المحيط بالمياه العذبة

مصبات الأنهار هي المناطق الأحيائية التي تحدث عندما يلتقي أحد مصادر المياه العذبة ، مثل النهر ، بالمحيط. لذلك ، تم العثور على كل من المياه العذبة والمياه المالحة في نفس المنطقة المجاورة ينتج عن الخلط مياه مالحة مخففة (قليلة الملوحة). تشكل مصبات الأنهار مناطق محمية حيث يبدأ العديد من نسل الشباب من القشريات والرخويات والأسماك حياتهم. تعتبر الملوحة عاملاً مهمًا للغاية يؤثر على الكائنات الحية وتكيفات الكائنات الحية الموجودة في مصبات الأنهار. تختلف ملوحة مصبات الأنهار وتعتمد على معدل تدفق مصادر المياه العذبة. مرة أو مرتين في اليوم ، يؤدي ارتفاع المد والجزر إلى جلب المياه المالحة إلى المصب. يؤدي انخفاض المد والجزر في نفس التردد إلى عكس تيار المياه المالحة.

يعتبر التباين السريع والقصير في الملوحة بسبب اختلاط المياه العذبة والمياه المالحة تحديًا فسيولوجيًا صعبًا للنباتات والحيوانات التي تعيش في مصبات الأنهار. العديد من أنواع نباتات مصبات الأنهار هي نباتات ملحية: نباتات يمكنها تحمل الظروف المالحة. تتكيف النباتات الملحية للتعامل مع الملوحة الناتجة عن المياه المالحة على جذورها أو من رذاذ البحر. في بعض النباتات الملحية ، تقوم المرشحات الموجودة في الجذور بإزالة الملح من الماء الذي يمتصه النبات. النباتات الأخرى قادرة على ضخ الأكسجين إلى جذورها. طورت الحيوانات ، مثل بلح البحر والمحار (phylum Mollusca) ، تكيفات سلوكية تنفق الكثير من الطاقة لتعمل في هذه البيئة سريعة التغير. عندما تتعرض هذه الحيوانات لملوحة منخفضة ، فإنها تتوقف عن التغذية وتغلق أصدافها وتتحول من التنفس الهوائي (الذي تستخدم فيه الخياشيم) إلى التنفس اللاهوائي (عملية لا تتطلب الأكسجين). عندما يعود المد العالي إلى المصب ، تزداد نسبة الملوحة والأكسجين في الماء ، وتفتح هذه الحيوانات أصدافها ، وتبدأ في التغذية ، وتعود إلى التنفس الهوائي.

اتصال يومي لدورات AP®

  1. يحدث دوران الربيع في البحيرات الاستوائية ، ولكن ليس في البحيرات المعتدلة. يحدث التقسيم الطبقي في البحيرات المعتدلة.
  2. لا تتجمد البحيرات المعتدلة لذا فهي لا تخضع لدوران الربيع أو التقسيم الطبقي.
  3. يحدث التقسيم الطبقي ودوران الربيع في البحيرات الاستوائية. لا تتجمد البحيرات المعتدلة لذا فهي لا تخضع لدوران الربيع.
  4. يحدث التقسيم الطبقي ودوران الربيع في البحيرات المعتدلة. لا تتجمد البحيرات الاستوائية لذلك لا تخضع لدوران الربيع.

المناطق الأحيائية للمياه العذبة

تشمل المناطق الأحيائية للمياه العذبة البحيرات والبرك (المياه الراكدة) وكذلك الأنهار والجداول (المياه المتدفقة). وهي تشمل أيضًا الأراضي الرطبة ، والتي سيتم مناقشتها لاحقًا. يعتمد البشر على المناطق الأحيائية للمياه العذبة لتوفير الموارد المائية لمياه الشرب وري المحاصيل والصرف الصحي والصناعة. يشار إلى هذه الأدوار المختلفة والفوائد البشرية باسم خدمات النظام الإيكولوجي. توجد البحيرات والبرك في المناظر الطبيعية الأرضية ، وبالتالي فهي مرتبطة بالعوامل اللاأحيائية والحيوية التي تؤثر على هذه المناطق الأحيائية الأرضية.

البحيرات والبرك

يمكن أن تتراوح مساحة البحيرات والبرك من بضعة أمتار مربعة إلى آلاف الكيلومترات المربعة. تعتبر درجة الحرارة عاملاً غير حيوي مهم يؤثر على الكائنات الحية الموجودة في البحيرات والبرك. في الصيف ، يحدث التقسيم الطبقي للبحيرات والبرك عندما تسخن الشمس الطبقة العليا من الماء ولا تختلط بالمياه الأعمق والأبرد. يمكن أن يخترق الضوء داخل المنطقة الضوئية للبحيرة أو البركة. تم العثور هنا على العوالق النباتية (الطحالب والبكتيريا الزرقاء) وتقوم بعملية التمثيل الضوئي ، مما يوفر قاعدة الشبكة الغذائية للبحيرات والبرك. العوالق الحيوانية ، مثل الروتيفير والقشريات الصغيرة ، تستهلك هذه العوالق النباتية. في قاع البحيرات والبرك ، تقوم البكتيريا الموجودة في منطقة الانبثاق بتفتيت الكائنات الحية الميتة التي تغرق في القاع.

يعتبر النيتروجين والفوسفور من العناصر الغذائية المهمة التي تحد من البحيرات والبرك. ولهذا السبب ، فإنهم يحددون كمية نمو العوالق النباتية في البحيرات والبرك. عندما يكون هناك مدخلات كبيرة من النيتروجين والفوسفور (من مياه الصرف الصحي والجريان السطحي من المروج والمزارع المخصبة ، على سبيل المثال) ، فإن نمو الطحالب ، مما يؤدي إلى تراكم كبير للطحالب تسمى الكال بلوم. يمكن أن تصبح تكاثر الطحالب (الشكل 35.25) واسعة جدًا بحيث تقلل من اختراق الضوء في الماء. نتيجة لذلك ، تصبح البحيرة أو البركة نباتات لا تستطيع العيش ولا يمكن للنباتات الضوئية البقاء على قيد الحياة. عندما تموت الطحالب وتتحلل ، يحدث استنفاد شديد للأكسجين في الماء. من المرجح أن تموت الأسماك والكائنات الحية الأخرى التي تتطلب الأكسجين ، وتنتشر المناطق الميتة الناتجة في جميع أنحاء العالم. تمثل بحيرة إيري وخليج المكسيك موائل المياه العذبة والبحرية حيث يشكل التحكم في الفوسفور وجريان مياه الأمطار تحديات بيئية كبيرة.

الأنهار والجداول

تعمل الأنهار والجداول على تحريك المسطحات المائية التي تحمل كميات كبيرة من المياه من المصدر أو منابع المياه إلى بحيرة أو محيط. تشمل أكبر الأنهار نهر النيل في إفريقيا ونهر الأمازون في أمريكا الجنوبية ونهر المسيسيبي في أمريكا الشمالية.

تختلف السمات اللاأحيائية للأنهار والجداول على طول طول النهر أو المجرى. تبدأ التدفقات من نقطة منشأ يشار إليها باسم مصدر المياه. عادة ما يكون مصدر المياه باردًا ومنخفضًا في العناصر الغذائية وواضحًا. ال قناة (عرض النهر أو المجرى) أضيق من أي مكان آخر على طول النهر أو المجرى. لهذا السبب ، غالبًا ما يكون التيار هنا أسرع من أي نقطة أخرى في النهر أو المجرى.

ينتج عن الماء سريع الحركة الحد الأدنى من تراكم الطمي في قاع النهر أو المجرى ، وبالتالي يكون الماء صافياً. يُعزى التمثيل الضوئي هنا في الغالب إلى الطحالب التي تنمو على الصخور ، حيث يمنع التيار السريع نمو العوالق النباتية. يمكن أن يأتي مدخل إضافي من الطاقة من الأوراق أو المواد العضوية الأخرى التي تسقط في النهر أو تتدفق من الأشجار والنباتات الأخرى التي تحد المياه. عندما تتحلل الأوراق ، تعود المواد العضوية والمغذيات الموجودة في الأوراق إلى الماء. تكيفت النباتات والحيوانات مع هذه المياه سريعة الحركة. على سبيل المثال ، فإن العلقات (phylum Annelida) لها أجسام ممتدة ومصاصون على كلا الطرفين. تلتصق هذه الماصات بالركيزة ، مما يبقي العلقة مثبتة في مكانها. تعتبر أنواع تراوت المياه العذبة (phylum Chordata) مفترسًا مهمًا في هذه الأنهار والجداول سريعة الحركة.

عندما يتدفق النهر أو الدفق بعيدًا عن المصدر ، يتسع عرض القناة تدريجيًا ويتباطأ التيار. هذه المياه بطيئة الحركة ، الناتجة عن انخفاض التدرج وزيادة الحجم مع اتحاد الروافد ، لديها المزيد من الترسيب. يمكن أيضًا تعليق العوالق النباتية في الماء بطيء الحركة. لذلك ، لن يكون الماء واضحًا كما هو بالقرب من المصدر. كما أن الماء أكثر دفئًا. يمكن العثور على الديدان (phylum Annelida) والحشرات (phylum Arthropoda) وهي تختبئ في الوحل. تشمل الفقاريات المفترسة ذات الترتيب الأعلى (phylum Chordata) الطيور المائية والضفادع والأسماك. يجب أن تجد هذه الحيوانات المفترسة طعامًا في هذه المياه البطيئة الحركة ، وأحيانًا العكرة ، وعلى عكس سمك السلمون المرقط في المياه عند المصدر ، فقد لا تتمكن هذه الفقاريات من استخدام الرؤية كحساسها الأساسي للعثور على الطعام. بدلاً من ذلك ، من المرجح أن يستخدموا الذوق أو الإشارات الكيميائية للعثور على الفريسة.

الأراضي الرطبة

الأراضي الرطبة هي بيئات تكون فيها التربة إما مشبعة بالمياه بشكل دائم أو دوري. تختلف الأراضي الرطبة عن البحيرات لأن الأراضي الرطبة عبارة عن مسطحات مائية ضحلة بينما تتنوع البحيرات في العمق. نباتات ناشئة تتكون من نباتات الأراضي الرطبة المتجذرة في التربة ولكن لها أجزاء من الأوراق والسيقان والأزهار تمتد فوق سطح الماء. هناك عدة أنواع من الأراضي الرطبة بما في ذلك المستنقعات والمستنقعات والمستنقعات والسهول الطينية والمستنقعات المالحة (الشكل 35.26). الخصائص الثلاثة المشتركة بين هذه الأنواع - ما يجعلها أراضي رطبة - هي الهيدرولوجيا ، والنباتات المائية ، والتربة المائية.

تتميز مستنقعات المياه العذبة والمستنقعات بتدفق بطيء وثابت للمياه. تتطور المستنقعات في المنخفضات حيث يكون تدفق المياه منخفضًا أو غير موجود. تحدث المستنقعات عادة في المناطق التي يوجد بها قاع طيني مع ترشيح ضعيف. الترشيح هو حركة الماء عبر المسام في التربة أو الصخور. الماء الموجود في المستنقع راكد ونفد الأكسجين لأن الأكسجين المستخدم أثناء تحلل المواد العضوية لا يتم استبداله. مع استنفاد الأكسجين في الماء ، يتباطأ التحلل. هذا يؤدي إلى تراكم الأحماض العضوية والأحماض الأخرى وخفض درجة الحموضة في الماء. عند انخفاض درجة الحموضة ، يصبح النيتروجين غير متوفر للنباتات. هذا يخلق تحديًا للنباتات لأن النيتروجين هو مورد مقيد مهم. تلتقط بعض أنواع نباتات المستنقعات (مثل نبتة الشمس ونباتات الإبريق و Venus flytraps) الحشرات وتستخرج النيتروجين من أجسامها. تتمتع المستنقعات بإنتاجية أولية صافية منخفضة لأن المياه الموجودة في المستنقعات تحتوي على مستويات منخفضة من النيتروجين والأكسجين.

أين تتوقع أن تجد أكثر عملية التمثيل الضوئي في المنطقة الأحيائية للمحيطات؟

السمة الرئيسية لمصب الأنهار هي:

اكتشف العلماء جثث البشر والكائنات الحية الأخرى المدفونة في مستنقعات لمئات السنين ، لكنها لم تتحلل بعد. اقترح تفسيرًا بيولوجيًا محتملاً لسبب الحفاظ على هذه الأجسام جيدًا.

المستنقعات منخفضة في الأكسجين ومرتفعة في الأحماض العضوية. إن محتوى الأكسجين المنخفض ودرجة الحموضة المنخفضة كلاهما يبطئان من معدل التحلل.

وصف الظروف والتحديات التي تواجه الكائنات الحية التي تعيش في منطقة المد.

يجب أن تتحمل الكائنات الحية التي تعيش في منطقة المد والجزر التعرض الدوري للهواء وأشعة الشمس ويجب أن تكون قادرة على الجفاف بشكل دوري. كما يجب أن يكونوا قادرين على تحمل موجات القصف لهذا السبب ، فبعض الكائنات على السواحل لديها هياكل خارجية صلبة توفر الحماية مع تقليل احتمالية الجفاف.

بصفتنا مشاركًا في Amazon ، فإننا نكسب من عمليات الشراء المؤهلة.

هل تريد الاستشهاد بهذا الكتاب أو مشاركته أو تعديله؟ هذا الكتاب هو Creative Commons Attribution License 4.0 ويجب أن تنسب OpenStax.

    إذا كنت تعيد توزيع هذا الكتاب كله أو جزء منه بتنسيق طباعة ، فيجب عليك تضمين الإسناد التالي في كل صفحة مادية:

  • استخدم المعلومات أدناه لتوليد اقتباس. نوصي باستخدام أداة اقتباس مثل هذه.
    • المؤلفون: Julianne Zedalis، John Eggebrecht
    • الناشر / الموقع الإلكتروني: OpenStax
    • عنوان الكتاب: Biology for AP® Courses
    • تاريخ النشر: 8 مارس 2018
    • المكان: هيوستن ، تكساس
    • عنوان URL للكتاب: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/1-introduction
    • عنوان URL للقسم: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/35-4-aquatic-biomes

    © 12 كانون الثاني (يناير) 2021 OpenStax. محتوى الكتاب المدرسي الذي تنتجه OpenStax مرخص بموجب ترخيص Creative Commons Attribution License 4.0. لا يخضع اسم OpenStax وشعار OpenStax وأغلفة كتب OpenStax واسم OpenStax CNX وشعار OpenStax CNX لترخيص المشاع الإبداعي ولا يجوز إعادة إنتاجه دون الحصول على موافقة كتابية مسبقة وصريحة من جامعة رايس.


    نبذة عن الكاتب

    اطلع على جدول مقاطع الفيديو لاستكشاف مكتبة الفيديو الخاصة بنا بما يتماشى مع كتاب علم الأحياء المفاهيمي.

    للطالب: ستحتاج إلى معرف الدورة التدريبية من مدرسك للتسجيل. بعد تسجيل الدخول ، سيتم نقلك إلى صفحة ملفك الشخصي. من هناك ، يمكنك عرض دفتر الدرجات الخاص بك والدخول إلى الدورة التدريبية المخصصة الخاصة بك ، حيث يتم تجميع مكتبة الفيديو الخاصة بنا ونظام الواجبات المنزلية القائم على التشجيع وغير ذلك الكثير وفقًا لتواريخ التقويم الخاصة بجدول الفصل الدراسي الخاص بك. لأية أسئلة ، يرجى الكتابة إلى [email protected]

    إلى المدرب: نشكرك على زيارة موقع دعم المعلم: ConceptualScience.com ، حيث ستجد العديد من الموارد التعليمية. مرحبًا بك في مجتمع CA! نتطلع إلى الاستماع منك والعمل معك مباشرةً.

    للجميع: للحصول على عينة مختارة من أعمال الفيديو الحديثة ، نشكرك على زيارة قناة Conceptual Academy على YouTube.


    مصبات الأنهار: حيث يلتقي المحيط بالمياه العذبة

    مصبات الأنهار هي مناطق أحيائية تحدث عندما يلتقي أحد مصادر المياه العذبة ، مثل النهر ، بالمحيط. لذلك ، تم العثور على كل من المياه العذبة والمياه المالحة في نفس المنطقة المجاورة يؤدي الخلط إلى مياه مالحة مخففة (قليلة الملوحة). تشكل مصبات الأنهار مناطق محمية حيث يبدأ العديد من نسل الشباب من القشريات والرخويات والأسماك حياتهم. تعتبر الملوحة عاملاً مهمًا للغاية يؤثر على الكائنات الحية وتكيفات الكائنات الحية الموجودة في مصبات الأنهار. تختلف ملوحة مصبات الأنهار وتعتمد على معدل تدفق مصادر المياه العذبة. مرة أو مرتين في اليوم ، يؤدي ارتفاع المد والجزر إلى جلب المياه المالحة إلى المصب. يؤدي انخفاض المد والجزر في نفس التردد إلى عكس تيار المياه المالحة.

    يعتبر التباين السريع والقصير في الملوحة بسبب اختلاط المياه العذبة والمياه المالحة تحديًا فسيولوجيًا صعبًا للنباتات والحيوانات التي تعيش في مصبات الأنهار. العديد من أنواع نباتات مصبات الأنهار هي نباتات ملحية: نباتات يمكنها تحمل الظروف المالحة. تتكيف النباتات الملحية للتعامل مع الملوحة الناتجة عن المياه المالحة على جذورها أو من رذاذ البحر. في بعض النباتات الملحية ، تقوم المرشحات الموجودة في الجذور بإزالة الملح من الماء الذي يمتصه النبات. النباتات الأخرى قادرة على ضخ الأكسجين إلى جذورها. طورت الحيوانات ، مثل بلح البحر والمحار (phylum Mollusca) ، تكيفات سلوكية تنفق الكثير من الطاقة لتعمل في هذه البيئة سريعة التغير. عندما تتعرض هذه الحيوانات لملوحة منخفضة ، فإنها تتوقف عن التغذية وتغلق أصدافها وتتحول من التنفس الهوائي (الذي تستخدم فيه الخياشيم) إلى التنفس اللاهوائي (عملية لا تتطلب الأكسجين). عندما يعود المد العالي إلى المصب ، تزداد نسبة الملوحة والأكسجين في الماء ، وتفتح هذه الحيوانات أصدافها ، وتبدأ في التغذية ، وتعود إلى التنفس الهوائي.


    البحيرات والبرك

    تتراوح مساحة البحيرات والبرك من بضعة أمتار مربعة إلى آلاف الكيلومترات المربعة. تعتبر درجة الحرارة عاملاً غير حيوي مهم يؤثر على الكائنات الحية الموجودة في البحيرات والبرك. خلال فصل الصيف في المناطق المعتدلة ، يحدث التقسيم الحراري للبحيرات العميقة عندما تقوم الشمس بتدفئة الطبقة العليا من الماء ولا تختلط بالمياه الأعمق والأبرد. تنتج العملية انتقالًا حادًا بين الماء الدافئ أعلاه والماء البارد تحته. لا تختلط الطبقتان حتى تكسر درجات حرارة التبريد والرياح الطبقات ويختلط الماء في البحيرة من أعلى إلى أسفل. خلال فترة التقسيم الطبقي ، تحدث معظم الإنتاجية في الطبقة العليا الدافئة والمضاءة جيدًا ، بينما تتساقط الكائنات الميتة ببطء إلى الطبقة الباردة والمظلمة أدناه حيث توجد البكتيريا المتحللة والأنواع المتكيفة مع البرودة مثل سمك السلمون المرقط في البحيرة. مثل المحيط ، تمتلك البحيرات والبرك طبقة ضوئية يمكن أن تحدث فيها عملية التمثيل الضوئي. تم العثور هنا على العوالق النباتية (الطحالب والبكتيريا الزرقاء) وتوفر قاعدة الشبكة الغذائية للبحيرات والبرك. العوالق الحيوانية ، مثل الروتيفير والقشريات الصغيرة ، تستهلك هذه العوالق النباتية. في قاع البحيرات والبرك ، تقوم البكتيريا الموجودة في منطقة الانبثاق بتفتيت الكائنات الحية الميتة التي تغرق في القاع.

    الشكل 5: أدى النمو غير المنضبط للطحالب في هذا الممر المائي إلى تكاثر الطحالب.

    يعتبر النيتروجين وخاصة الفوسفور من العناصر الغذائية المهمة التي تحد من البحيرات والبرك. لذلك ، فهي عوامل محددة في كمية نمو العوالق النباتية في البحيرات والبرك. عندما يكون هناك مدخلات كبيرة من النيتروجين والفوسفور (على سبيل المثال ، من مياه الصرف الصحي والجريان السطحي من المروج والمزارع المخصبة) ، فإن نمو الطحالب يؤدي إلى تراكم كبير للطحالب يسمى تكاثر الطحالب. يمكن أن تصبح أزهار الطحالب ([الشكل 5]) واسعة جدًا بحيث تقلل من اختراق الضوء في الماء. نتيجة لذلك ، تصبح البحيرة أو البركة نباتات لا تستطيع العيش ولا يمكن للنباتات الضوئية البقاء على قيد الحياة. عندما تموت الطحالب وتتحلل ، يحدث استنفاد شديد للأكسجين في الماء. تزداد احتمالية موت الأسماك والكائنات الحية الأخرى التي تتطلب الأكسجين.


    المناطق الأحيائية للمياه العذبة

    تشمل المناطق الأحيائية للمياه العذبة البحيرات والبرك والأراضي الرطبة (المياه الراكدة) وكذلك الأنهار والجداول (المياه المتدفقة). يعتمد البشر على المناطق الأحيائية للمياه العذبة لتوفير الموارد المائية لمياه الشرب ، وري المحاصيل ، والصرف الصحي ، والترفيه ، والصناعة. يشار إلى هذه الأدوار والفوائد البشرية المختلفة بخدمات النظام الإيكولوجي. توجد البحيرات والبرك في المناظر الطبيعية الأرضية وبالتالي فهي مرتبطة بعوامل غير حيوية وأحيائية تؤثر على هذه المناطق الأحيائية الأرضية.

    البحيرات والبرك

    تتراوح مساحة البحيرات والبرك من بضعة أمتار مربعة إلى آلاف الكيلومترات المربعة. تعتبر درجة الحرارة عاملاً غير حيوي مهم يؤثر على الكائنات الحية الموجودة في البحيرات والبرك. خلال فصل الصيف في المناطق المعتدلة ، يحدث التقسيم الحراري للبحيرات العميقة عندما تقوم الشمس بتسخين الطبقة العليا من الماء ولا تختلط بالمياه الأعمق والأبرد. The process produces a sharp transition between the warm water above and cold water beneath. The two layers do not mix until cooling temperatures and winds break down the stratification and the water in the lake mixes from top to bottom. During the period of stratification, most of the productivity occurs in the warm, well-illuminated, upper layer, while dead organisms slowly rain down into the cold, dark layer below where decomposing bacteria and cold-adapted species such as lake trout exist. Like the ocean, lakes and ponds have a photic layer in which photosynthesis can occur. Phytoplankton (algae and cyanobacteria) are found here and provide the base of the food web of lakes and ponds. Zooplankton, such as rotifers and small crustaceans, consume these phytoplankton. At the bottom of lakes and ponds, bacteria in the aphotic zone break down dead organisms that sink to the bottom.

    Nitrogen and particularly phosphorus are important limiting nutrients in lakes and ponds. Therefore, they are determining factors in the amount of phytoplankton growth in lakes and ponds. When there is a large input of nitrogen and phosphorus (e.g., from sewage and runoff from fertilized lawns and farms), the growth of algae skyrockets, resulting in a large accumulation of algae called an algal bloom . Algal blooms (Figure 5) can become so extensive that they reduce light penetration in water. As a result, the lake or pond becomes aphotic and photosynthetic plants cannot survive. When the algae die and decompose, severe oxygen depletion of the water occurs. Fishes and other organisms that require oxygen are then more likely to die.

    Figure 5: The uncontrolled growth of algae in this waterway has resulted in an algal bloom.

    Rivers and Streams

    Rivers and the narrower streams that feed into the rivers are continuously moving bodies of water that carry water from the source or headwater to the mouth at a lake or ocean. The largest rivers include the Nile River in Africa, the Amazon River in South America, and the Mississippi River in North America (Figure 6).

    Figure 6: Rivers range from (a) narrow and shallow to (b) wide and slow moving. (credit a: modification of work by Cory Zanker credit b: modification of work by David DeHetre)

    Abiotic features of rivers and streams vary along the length of the river or stream. Streams begin at a point of origin referred to as source water . The source water is usually cold, low in nutrients, and clear. The channel (the width of the river or stream) is narrower here than at any other place along the length of the river or stream. Headwater streams are of necessity at a higher elevation than the mouth of the river and often originate in regions with steep grades leading to higher flow rates than lower elevation stretches of the river.

    Faster-moving water and the short distance from its origin results in minimal silt levels in headwater streams therefore, the water is clear. Photosynthesis here is mostly attributed to algae that are growing on rocks the swift current inhibits the growth of phytoplankton. Photosynthesis may be further reduced by tree cover reaching over the narrow stream. This shading also keeps temperatures lower. An additional input of energy can come from leaves or other organic material that falls into a river or stream from the trees and other plants that border the water. When the leaves decompose, the organic material and nutrients in the leaves are returned to the water. The leaves also support a food chain of invertebrates that eat them and are in turn eaten by predatory invertebrates and fish. Plants and animals have adapted to this fast-moving water. For instance, leeches (phylum Annelida) have elongated bodies and suckers on both ends. These suckers attach to the substrate, keeping the leech anchored in place. In temperate regions, freshwater trout species (phylum Chordata) may be an important predator in these fast-moving and colder river and streams.

    As the river or stream flows away from the source, the width of the channel gradually widens, the current slows, and the temperature characteristically increases. The increasing width results from the increased volume of water from more and more tributaries. Gradients are typically lower farther along the river, which accounts for the slowing flow. With increasing volume can come increased silt, and as the flow rate slows, the silt may settle, thus increasing the deposition of sediment. Phytoplankton can also be suspended in slow-moving water. Therefore, the water will not be as clear as it is near the source. The water is also warmer as a result of longer exposure to sunlight and the absence of tree cover over wider expanses between banks. Worms (phylum Annelida) and insects (phylum Arthropoda) can be found burrowing into the mud. Predatory vertebrates (phylum Chordata) include waterfowl, frogs, and fishes. In heavily silt-laden rivers, these predators must find food in the murky waters, and, unlike the trout in the clear waters at the source, these vertebrates cannot use vision as their primary sense to find food. Instead, they are more likely to use taste or chemical cues to find prey.

    When a river reaches the ocean or a large lake, the water typically slows dramatically and any silt in the river water will settle. Rivers with high silt content discharging into oceans with minimal currents and wave action will build deltas, low-elevation areas of sand and mud, as the silt settles onto the ocean bottom. Rivers with low silt content or in areas where ocean currents or wave action are high create estuarine areas where the fresh water and salt water mix.

    Wetlands

    Wetlands are environments in which the soil is either permanently or periodically saturated with water. Wetlands are different from lakes and ponds because wetlands exhibit a near continuous cover of emergent vegetation. Emergent vegetation consists of wetland plants that are rooted in the soil but have portions of leaves, stems, and flowers extending above the water’s surface. There are several types of wetlands including marshes, swamps, bogs, mudflats, and salt marshes (Figure 7).

    Figure 7: Located in southern Florida, Everglades National Park is vast array of wetland environments, including sawgrass marshes, cypress swamps, and estuarine mangrove forests. Here, a great egret walks among cypress trees. (credit: NPS)

    Freshwater marshes and swamps are characterized by slow and steady water flow. Bogs develop in depressions where water flow is low or nonexistent. Bogs usually occur in areas where there is a clay bottom with poor percolation. Percolation is the movement of water through the pores in the soil or rocks. The water found in a bog is stagnant and oxygen depleted because the oxygen that is used during the decomposition of organic matter is not replaced. As the oxygen in the water is depleted, decomposition slows. This leads to organic acids and other acids building up and lowering the pH of the water. At a lower pH, nitrogen becomes unavailable to plants. This creates a challenge for plants because nitrogen is an important limiting resource. Some types of bog plants (such as sundews, pitcher plants, and Venus flytraps) capture insects and extract the nitrogen from their bodies. Bogs have low net primary productivity because the water found in bogs has low levels of nitrogen and oxygen.


    Rivers and Streams

    Rivers and streams are continuously moving bodies of water that carry large amounts of water from the source, or headwater, to a lake or ocean. The largest rivers include the Nile River in Africa, the Amazon River in South America, and the Mississippi River in North America.

    Abiotic features of rivers and streams vary along the length of the river or stream. Streams begin at a point of origin referred to as source water . The source water is usually cold, low in nutrients, and clear. The channel (the width of the river or stream) is narrower than at any other place along the length of the river or stream. Because of this, the current is often faster here than at any other point of the river or stream.

    The fast-moving water results in minimal silt accumulation at the bottom of the river or stream therefore, the water is clear. Photosynthesis here is mostly attributed to algae that are growing on rocks the swift current inhibits the growth of phytoplankton. An additional input of energy can come from leaves or other organic material that falls into the river or stream from trees and other plants that border the water. When the leaves decompose, the organic material and nutrients in the leaves are returned to the water. Plants and animals have adapted to this fast-moving water. For instance, leeches (phylum Annelida) have elongated bodies and suckers on both ends. These suckers attach to the substrate, keeping the leech anchored in place. Freshwater trout species (phylum Chordata) are an important predator in these fast-moving rivers and streams.

    As the river or stream flows away from the source, the width of the channel gradually widens and the current slows. This slow-moving water, caused by the gradient decrease and the volume increase as tributaries unite, has more sedimentation. Phytoplankton can also be suspended in slow-moving water. Therefore, the water will not be as clear as it is near the source. The water is also warmer. Worms (phylum Annelida) and insects (phylum Arthropoda) can be found burrowing into the mud. The higher order predator vertebrates (phylum Chordata) include waterfowl, frogs, and fishes. These predators must find food in these slow moving, sometimes murky, waters and, unlike the trout in the waters at the source, these vertebrates may not be able to use vision as their primary sense to find food. Instead, they are more likely to use taste or chemical cues to find prey.


    Wetlands

    Figure 5. Located in southern Florida, Everglades National Park is vast array of wetland environments, including sawgrass marshes, cypress swamps, and estuarine mangrove forests. Here, a great egret walks among cypress trees. (credit: NPS)

    Wetlands are environments in which the soil is either permanently or periodically saturated with water. Wetlands are different from lakes because wetlands are shallow bodies of water that may periodically dry out. Emergent vegetation consists of wetland plants that are rooted in the soil but have portions of leaves, stems, and flowers extending above the water’s surface. There are several types of wetlands including marshes, swamps, bogs, mudflats, and salt marshes (Figure 5).

    Attribution

    Biology by OpenStax is licensed under CC BY 4.0. Modified from the original by Matthew R. Fisher.


    Chapter 12 - Aquatic Biomes - Biology

    This is a 2-week unit on Ecology, in which students will be introduced to the interaction and interdependence between organisms and the environment. In exploring ecosystems they will learn about Earth s basic biomes, the abiotic and biotic factors that make up different ecosystems, and how these factors interact with living organisms in the classroom. This unit will introduce biodiversity and population dynamics within ecosystems and how they are important in structuring an ecosystem through food webs and trophic interactions. Students will investigate the biodiversity of invertebrates and microorganisms from a nearby offshore ocean ecosystem. Finally, students will build ecosystems in jars that they must balance to keep alive.

    • These lessons & activities will cover most of the Ecology standards in the California Science Standards:
    • Students will know that ecosystems are balanced between competing effects.
    • Students will know how water, carbon, and nitrogen cycle between abiotic resources and organic matter.
    • Students will know that biodiversity is the sum total of different kinds of organisms and is affected by alterations of habitats.
    • Students will know the Earth contains many different biomes, and the organisms living in these biomes have adapted to them.
    • Students know that humans can have negative impacts on ecosystems.
    • Students know the roles of producers, consumers, and decomposers in an ecosystem and recognize they must be balanced to keep an ecosystem stable.
    • Students know that energy is passed through food webs.
    • Students will know what can cause changes in population size.
    • Ocean Literacy Essential Principles 5 and 6 will also be covered:
    • Students will know the ocean supports a great diversity of life and ecosystems.
    • Students will know the ocean and humans are inextricably interconnected.
    • Ocean ecosystems don t have much life: Students will hypothesize and then count actual biodiversity in a mini ocean ecosystem during the lab.
    • If you can t see something immediately then there s nothing there: Students will use dissecting scopes to find microscopic life within a small patch of ocean turf.
    • Something has to be moving to be alive: Students will see and touch ocean invertebrates that don t move but are still alive.
    • An organism has to have a mouth to eat and live: Students will see and touch living ocean invertebrates that don t have mouths but have other methods of feeding (like filtering or symbiotic organisms).
    • There is nothing that I can personally do to mitigate global warming: Students will calculate their carbon footprints and learn ways to lessen the amount of carbon dioxide they emit during their daily lives.
    • This unit involves 3 PowerPoint mini-lectures, 1 outdoor activity, 1 small group activity making posters, 2 wet labs (1 using microscopes and marine organisms and 1 building ecosystems), 1 computer lab and 1 movie and reading activity.
    • Introduce vocabulary during the week including ecosystems, abiotic, biotic, food chain, food web, energy pyramids.
    • Students will perform an indoor and outdoor activity to discern what is alive and what is not.
    • Students will work in groups to design an organism in a biome and list abiotic and biotic factors with which it interacts.
    • Students will explore the real biodiversity of two ocean ecosystems the tide pool and the turf from the tide pool, using living organisms in the classroom.
    • Introduce population dynamics, birth rates, death rates, and biogeochemical cycles.
    • Students will discuss Easter Island and the tragedy of the commons.
    • Students will watch a portion of the movie 180o South.
    • Students will calculate their carbon footprints using the Earthday website.
    • Students will design and build an aquatic ecosystem in a sealed jar using living freshwater organisms and monitor its progress.
    • These lessons were designed for a 10th-grade Biology class, and could also be appropriate for middle school classes.
    • Each lesson or activity takes place during one 45-minute class period.
    • Students were introduced to the basic principles detailed above before participating in the activities, but had no other previous experience with the concepts.
    • Most lessons/activities include a worksheet to be completed by the students during and following the activity as a form of assessment. If not completed during class, the students took home the worksheet for homework.
    • The concepts learned during the activities were incorporated into a test given by the teacher at the end of the unit.
    • After building their jar ecosystems, students monitored the ecosystems for a period of weeks to continually assess progress.
    • These activities were all performed in 45-minute class periods.
    • Lectures were given during one period and each activity was performed in one period.
    • Included in the PowerPoint files are notes on the slides for how we presented the information and are only a guide.
    • Students are introduced to Ecology.
    • Students do worksheet investigating what makes something alive or not.
    • The class then moves outside and students walk around with a worksheet and list 20 things in their surrounding ecosystem that are alive, not alive, or were once alive but now are not.
    • Students learn about the different biomes of the Earth.
    • Students learn about abiotic and biotic factors of ecosystems.
    • Students learn about the roles of organisms in ecosystems.
    • The class is divided into groups and each group receives a biome for which they invent an organism that lives in and is adapted to it.
    • Students will incorporate their knowledge of abiotic and biotic factors in ecosystems and how these factors interact with organisms in the ecosystem.
    • Students explore the biodiversity of two ocean ecosystems by interacting with living organisms in the classroom.
    • The class is divided into two groups, which participate in two different stations and switch halfway through the class.
    • One station participates in qualitative discussions about tidal pool organisms with the teacher, and also get to hold and touch these organisms including starfish, hermit crabs, sea slugs, etc.
    • These discussions include biodiversity, population dynamics, food webs, and physical characteristics and adaptations of the organisms themselves.
    • The other station investigates quantitatively the biodiversity of microscopic turf organisms under microscopes by counting the number of organisms found and identifying them using a key.
    • The students complete a worksheet during the activity they record notes from the qualitative discussion, and also hypothesize, collect data, and make conclusions at the quantitative microscope station.
    • Students read about the Tragedy of the Commons and Easter Island, and watch a portion of the movie 180 South.
    • Students learn about population dynamics, balance in ecosystems, and resource usage.
    • Students use a website to calculate how many planet Earths it would take to sustain their style of living.
    • The site has students enter information about their daily lives including water usage, food usage, recycling, trash etc.
    • We first discuss as a classroom what an ecological footprint is, and what it means to live sustainably.
    • Students have a worksheet to fill out as they do the online activity that discusses ways humans affect the Earth and also explores ways to live more sustainably.
    • Students work in groups to design a freshwater aquatic ecosystem that will persist in a completely sealed glass jar.
    • We had the students work in groups of three or four per jar to decide what organisms they wanted to put in their ecosystem.
    • Students could choose from algae, aquarium plants, soil bacteria, snails, and ghost shrimp.
    • Each group must justify and rationalize their choices of organisms before they can build their jars by stating what each organism s role in the ecosystem was, and how it would help maintain balance.
    • Students build their aquatic ecosystem themselves in an assembly line.
    • Afterwards, students complete a worksheet where they drew out the carbon cycle and the food web for their individual jars using the organisms they put in.
    • We completely sealed the jars and placed them outside in a courtyard.
    • Every week students look at the jars and discuss what has changed, what looks different, and why those changes may have occurred.
    • The group whose jar lasted the longest (5-6 weeks!) received a prize of 2 tickets each to the Birch Aquarium at Scripps Institution of Oceanography.


    Ecology


    Savanna Biome


    Ecology


    شاهد الفيديو: الصف الثاني عشر علمي المسار العلمي 1 الأحياء المستشعرات البيولوجية (أغسطس 2022).