النظام البيئي الجوي: الخصائص والأنواع والحيوانات - مادة الاحياء - 2026

يتكون النظام البيئي الجوي من جميع العوامل الحيوية (الكائنات الحية) واللاأحيائية (العناصر الخاملة) التي تتفاعل في طبقة التروبوسفير. بالمعنى الدقيق للكلمة ، إنه نظام بيئي انتقالي ، حيث لا يوجد كائن حي يكمل دورة حياته الكاملة في الهواء.

السمة اللاأحيائية الرئيسية للنظام البيئي الجوي هي أن الركيزة التي يتطور فيها هي الهواء. هذا خليط من الغازات وبالتالي طبقة أساسية أقل كثافة من الأرضية أو المائية.

الرافعات (Grus grus) أثناء الطيران في إسبانيا. المصدر: Arturo de Frias Marques

من ناحية أخرى ، الغلاف الجوي هو المكان الذي تحدث فيه العمليات المناخية ، وخاصة هطول الأمطار والرياح والعواصف.

على الرغم من أن الطيور تهيمن بامتياز في بيئة الهواء ، إلا أن هناك أيضًا حشرات وثدييات طائرة. في مجموعات الحيوانات الأخرى ، مثل الأسماك والزواحف ، هناك أنواع قادرة على الطيران الشراعي.

وبالمثل ، فإن النباتات التي تقدم تلقيحًا مضادًا للأنيميا (عن طريق الرياح) تستخدم النظام البيئي الجوي كوسيلة لنقل حبوب اللقاح. وبالمثل ، فإن العديد من النباتات تنثر ثمارها أو بذورها عن طريق الجو.

الخصائص العامة

تتشكل النظم البيئية الجوية بشكل رئيسي في الجزء السفلي من طبقة التروبوسفير ، وهي الطبقة السفلى من الغلاف الجوي. تصل سماكة هذه الطبقة إلى 16 كيلومترًا عند خط الاستواء و 7 كيلومترات عند القطبين ، نتيجة الانتفاخ الناتج عن دوران الأرض.

هذه النظم البيئية ، على عكس الأنظمة الأرضية والمائية ، لا تحتوي على مكون حيوي دائم. لذلك ، لا يكمل أي كائن حي دورة حياته بالكامل في هذا النظام البيئي ولا يوجد منتجون أوليون ، لذلك فهو غير مكتفٍ ذاتيًا.

تتمتع النظم البيئية الجوية بثلاث خصائص عامة: الركيزة هي الهواء ، حيث تتطور الظواهر المناخية والمكون الحي انتقالي.

- المكونات اللاأحيائية

من بين المكونات اللاأحيائية للنظام البيئي الجوي الهواء ، مع الغازات المكونة له وبخار الماء المتضمن. بالإضافة إلى ذلك ، هناك كمية كبيرة من جزيئات الغبار في التعليق.

الهواء

إنه مكون التروبوسفير (الطبقة السفلية من الغلاف الجوي) ، على اتصال مباشر بسطح الأرض. يتكون الهواء بشكل أساسي من 78.08٪ نيتروجين وحوالي 21٪ أكسجين ، بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون (0.035٪) والغازات الخاملة (الأرجون والنيون).

كثافة

تتناقص كثافة الهواء مع الارتفاع ودرجة الحرارة ، مما يعين خاصية تفاضلية مهمة بين النظم البيئية الجوية. وبالتالي ، سيكون الهواء في المناطق الجبلية العالية أقل كثافة مقارنة بالمناطق عند مستوى سطح البحر.

وبالمثل ، تنخفض كثافة الكتل الهوائية فوق المناطق الصحراوية أثناء النهار (درجات الحرارة المرتفعة) وتزيد كثافتها ليلاً (درجة الحرارة المنخفضة).

درجة الحرارة

ترتفع درجة حرارة طبقة التروبوسفير من الأسفل إلى الأعلى ، لأن الهواء بشكل عام غير مرئي للأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس. يضرب هذا الإشعاع سطح الأرض ويسخنه ، مما يتسبب في إصدار الأشعة تحت الحمراء أو الحرارة.

يتسرب جزء من الإشعاع إلى الفضاء الخارجي ، ويتم الاحتفاظ بآخر بسبب تأثير الاحتباس الحراري لبعض الغازات في الغلاف الجوي (ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء).

درجات حرارة الهواء أقل استقرارًا من درجات حرارة الأرض والمياه ، وتتفاوت مع تيارات الرياح والارتفاع. مع ارتفاع طبقة التروبوسفير ، تنخفض درجة الحرارة بمعدل 6.5 درجة مئوية / كم. في الجزء العلوي من التروبوسفير (التروبوبوز) ، تنخفض درجة الحرارة إلى -55 درجة مئوية.

رطوبة

كجزء من دورة الماء في مرحلة التبخر ، يتم دمج الماء في الحالة الغازية أو بخار الماء في الغلاف الجوي. تعتبر كمية بخار الماء الموجودة في الهواء (الرطوبة النسبية) خاصية مهمة للأنظمة البيئية الجوية المختلفة.

تبلغ نسبة الرطوبة النسبية للهواء في المناطق الصحراوية حوالي 20٪ ظهراً و 80٪ ليلاً. بينما في الهواء في الغابات الاستوائية المطيرة ، يتم اكتشاف رطوبة تتراوح بين 58-65 ٪ عند الظهر و 92-86 ٪ في الصباح الباكر.

الرياح

تيارات الهواء. المصدر: القائم بالتحميل الأصلي كان Ellywa في Wikipedia الهولندية.

الاختلافات في درجة الحرارة الناتجة عن حركات الأرض بالنسبة للشمس ، تولد اختلافات في الضغط الجوي بين المناطق. يتسبب هذا في انتقال الكتل الهوائية من مناطق الضغط العالي إلى مناطق الضغط المنخفض ، مما يؤدي إلى توليد الرياح.

الأمطار والعواصف

التروبوسفير هو مجال الظواهر المناخية ، بما في ذلك تراكم غيوم بخار الماء. يرتفع الماء المتبخر مع كتل الهواء الساخن وعندما يبرد يتكثف حول الجسيمات المعلقة ، مكونًا السحب. عندما يصل حمل الماء المكثف إلى نقطة حرجة ، يحدث المطر.

العواصف والأعاصير والأعاصير

ومن الاضطرابات الأخرى التي تؤثر على النظام الإيكولوجي الجوي العواصف ، التي تتحول في بعض الحالات إلى أعاصير مصحوبة برياح قوية وسيول. العواصف هي ظواهر أرصاد جوية تحدث عندما تواجه كتلتان هوائيتان بدرجات حرارة مختلفة بعضهما البعض.

في حالات أخرى تتشكل الأعاصير ، وهي أعمدة من الهواء تدور بسرعة عالية جدًا يتلامس رأسها مع الأرض.

جزيئات الغبار

عنصر آخر غير حيوي للنظام الإيكولوجي الجوي هو الغبار (جزيئات المواد الصغيرة المعلقة). تسحب الرياح والتبخر الجزيئات من سطح الأرض والمسطحات المائية إلى طبقة التروبوسفير.

الغبار الصحراوي. المصدر: بنك الصور الجيولوجية

على سبيل المثال ، تنتقل سحابة من الغبار سنويًا من الصحاري الأفريقية سنويًا إلى أمريكا. إنه عبارة عن مئات الملايين من الأطنان من الغبار الذي يعبر المحيط الأطلسي ويتراكم في أماكن مختلفة في أمريكا.

يمكن أن يصل تركيز الغبار من الصحراء في بعض أجزاء أمريكا إلى 30 إلى 50 ميكروغرامًا لكل متر مكعب.

- المكونات الحيوية

كما لوحظ ، لا يوجد كائن حي يكمل دورته البيولوجية بأكملها في النظام البيئي الجوي. ومع ذلك ، فقد تم الكشف عن وجود تنوع كبير من الكائنات الحية الدقيقة البرية والبحرية في طبقة التروبوسفير.

البكتيريا والفطريات والفيروسات

تم اكتشاف البكتيريا العالقة والجراثيم الفطرية والفيروسات في عينات الهواء التي أخذتها طائرات ناسا. وبهذا المعنى ، تُجرى دراسات لتحديد ما إذا كانت بعض أنواع البكتيريا قادرة على القيام بوظائف التمثيل الغذائي في تلك البيئة.

البكتيريا. المصدر: NIAID

يتم حمل البكتيريا عن سطح البحر أو تحملها مع الغبار الأرضي بفعل الرياح وارتفاع كتل الهواء الساخن. تعيش هذه البكتيريا في جزيئات الغبار وقطرات الماء المعلقة.

حبوب اللقاح والجراثيم

المكونات الحية الأخرى التي تمر عبر النظام البيئي الجوي هي حبوب اللقاح والجراثيم. تقوم نباتات الحيوانات المنوية (نباتات البذور) بعملية التكاثر الجنسي من خلال اندماج حبوب اللقاح والبويضات.

حبوب اللقاح. المصدر: مرفق المجهر الإلكتروني لكلية دارتموث

ولكي يحدث هذا ، يجب أن تنتقل حبوب اللقاح (مشيج ذكر) إلى البويضة (مشيج أنثى). تحدث هذه العملية إما عن طريق الرياح أو الحيوانات أو عن طريق الماء.

في حالات التلقيح عن طريق الرياح (anemophilous) أو عن طريق الحيوانات الطائرة (zooidiophyll) ، تصبح حبوب اللقاح جزءًا انتقاليًا من النظام البيئي الجوي. يحدث الشيء نفسه مع الجراثيم التي تشكل بنية التكاثر للسراخس وغيرها من النباتات الخالية من البذور.

الحيوانات

هناك عدد كبير من الحيوانات التي تكيفت لدخول النظام البيئي الجوي. ومن بين هذه الطيور الطيور والحشرات الطائرة والثدييات الطائرة والزواحف الطائرة وحتى الأسماك الطائرة.

أنواع النظم البيئية الجوية

تعتبر مقاربات بيئة الهواء كنظام بيئي نادرة ، وبهذا المعنى لا توجد تصنيفات تفرق بين أنواع النظم البيئية للهواء. ومع ذلك ، في سياق طبقة التروبوسفير ، توجد اختلافات بين المناطق ، من حيث خطوط العرض والطول ، وكذلك عموديًا.

التقسيم العرضي

يختلف النظام البيئي الجوي في الارتفاع والضغط ودرجة الحرارة بين خط الاستواء والقطبين. وبالمثل ، فإنه يختلف اعتمادًا على ما إذا كان عمود الهواء فوق الأرض أو فوق البحر.

لذلك ، تختلف الكائنات الحية التي تمر عبر النظام البيئي الجوي ، اعتمادًا على المنطقة التي يوجد بها عمود الهواء.

التقسيم الرأسي

أثناء صعودك في طبقة التروبوسفير ، تختلف أيضًا الظروف اللاأحيائية للنظام البيئي الجوي ؛ تنخفض درجة الحرارة كما تنخفض كثافة الهواء. في أول 5000 متر فوق مستوى سطح البحر ، توغلت الطيور وبعض الحشرات في النظام البيئي الجوي.

من جانبهم ، تتفاعل بقية الحيوانات فقط في هذا النظام البيئي في ذروة مظلات الأشجار. بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على البكتيريا والجراثيم الفطرية في النظام البيئي الجوي فوق 5000 مسل.

في المقابل ، يتجلى تقسيم المناطق ، وإيجاد أن أنواع البكتيريا الأرضية تسود على الأرض والبكتيريا البحرية على البحر.

حيوانات النظام البيئي الجوي

هناك مجموعات حيوانات متنوعة قادرة على الطيران أو على الأقل الطيران الشراعي من أجل المغامرة في الهواء. على الرغم من أن البعض يمكنهم البقاء في الطيران لمدة تصل إلى أشهر ، إلا أنه يتعين عليهم جميعًا في مرحلة ما مغادرة هذا النظام البيئي للتغذية أو الراحة أو التكاثر.

- طيور

يوجد حوالي 18000 نوع من الطيور في العالم ، معظمها قادر على الطيران. لا تتحرك الطيور في الهواء فحسب ، بل تصطاد العديد من فرائسها أثناء الطيران ، بل وتؤدي جزءًا من دورتها الإنجابية.

الملك سويفت (

هذه الأنواع قادرة على البقاء في الطيران لأشهر ، ووفقًا لدراسة أجريت ، يمكنها البقاء في الهواء لمدة تصل إلى 200 يوم متواصل.

الملك سويفت (Tachymarptis Melba) في الرحلة. المصدر: مراقبة الطيور في برشلونة

تستمر الدراسات لتحديد كيفية تمكن هذا الطائر من البقاء في الهواء لفترة طويلة وخاصة إذا كان قادرًا على النوم أثناء الطيران. لا يحتاج الملك السريع إلى التوقف عن الأكل ، لأنه يتغذى على الحشرات التي يصطادها في منتصف الرحلة.

طيور القطرس (Diomedeidae)

القطرس. المصدر: دنكان رايت

هم عائلة من الطيور البحرية فعالة للغاية في الطيران الشراعي ، والتي تنتشر على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم. ومن بين أنواعه ، طائر القطرس المتنقل أو المتجول (Diomedea exulans) ، والذي يصل متوسط ​​جناحيه إلى 3 أمتار.

تطير طيور القطرس ذات الرأس الرمادي (Thalassarche chrysostoma) مسافة 950 كيلومترًا يوميًا من جنوب جورجيا ، وتحلق حول القارة القطبية الجنوبية. تستغرق هذه الطيور 46 يومًا لإكمال رحلتها.

- الحشرات

الحشرات هي أكبر مجموعة حيوانية موجودة ، في كل من الأنواع وحجم السكان. تطير أنواع كثيرة من الحشرات ، بما في ذلك النحل ، والدبابير ، والذباب ، والبعوض ، والخنافس ، والكركند ، وغيرها.

النحلة (أنثوفيلا)

نحلة تزور زهرة (المصدر: pixabay.com/)

يعتبر النحل من الحشرات ذات القيمة العالية بسبب إنتاج العسل ودوره في تلقيح النباتات. الأنواع الأكثر شيوعًا في صناعة تربية النحل (إنتاج العسل) هي Apis mellifera.

إنها حشرات اجتماعية ويقوم العمال برحلات مستمرة لمسافات طويلة بحثًا عن حبوب اللقاح والرحيق. أنواع النحل لها نطاقات طيران مختلفة ، أي أقصى مسافة تمكنوا من العودة إلى عشهم.

في Melipona sp. أقصى مسافة مسجلة 2.1 كم بينما فى بومبوس تيريستريس 9.8 كم وفى أبيس ميليفيرا 13.5 كم. ومع ذلك ، فإن الحد الأقصى المسجل هو 23 كم ، وصلت إليه أنواع Euplusia surinamensis.

جراد البحر (Acrididae)

تضم هذه العائلة من الحشرات حوالي 7000 نوع مهاجر تشكل في نهاية المطاف أعدادًا ضخمة من الحشرات وتصبح آفات. يسافرون عدة كيلومترات في أسراب كبيرة ، يلتهمون المحاصيل والنباتات الأخرى التي يجدونها في طريقهم.

- الثدييات

من بين الثدييات التي تدخل النظام البيئي الجوي ، تبرز الخفافيش (Chiroptera). هذه هي الثدييات الوحيدة التي تقوم برحلة نشطة (بدفع أجنحتها).

هناك طيران سلبي أو ثدييات مزلقة أخرى مثل السنجاب الطائر السيبيري (Pteromys volans) أو سنجاب أمريكا الوسطى (Glaucomys volans).

من بين القوارض ، توجد أيضًا طائرات شراعية مثل تلك التي تنتمي إلى جنس Idiurus وفي مجموعات أخرى مثل dermoptera أو colugos (الثدييات المشيمية) وبيتوريد (جرابيات).

- الزواحف

بعض الأنواع الآسيوية التي طورت القدرة على الهروب عابرًا عبر النظام البيئي الجوي. يفعلون ذلك عن طريق القفز من الأشجار وتسطيح أجسامهم إلى ضعف عرضها الطبيعي ويتمكنون من الانزلاق بشكل أفضل من السناجب الطائرة.

- أسماك

هناك مجموعة مما يسمى بالأسماك الطائرة (Exocoetidae) قادرة على الدخول مؤقتًا إلى النظام البيئي الجوي للهروب من مفترساتها. يوجد حوالي 70 نوعًا لديها زعانف ذيل كافية لإخراجها من الماء.

السمك الطائر (Cheilopogon melanurus). المصدر: باتريك كوين (باتريك كوين)

من هذا الزخم يمكن لهذه الأسماك أن تنزلق لمسافة حوالي 50 مترًا ، لتصل إلى سرعات تصل إلى 60 كم / ساعة. هذه القدرة على الانزلاق بفضل زعانفها الصدرية الكبيرة بشكل غير عادي.

المراجع

1. كالو ، ب. (محرر) (1998). موسوعة علم البيئة والإدارة البيئية.
2. جرينسميث ، أ. (1994). طيور العالم. إصدارات أوميغا.
3. لودفيج جيمينيز ، إل بي (2006). مراقبة مدى طيران Bombus atratus (Hymenoptera: Apidae) في البيئات الحضرية. السجل البيولوجي الكولومبي.
4. Lutgens ، FK ، Tarbuck ، EJ ، Herman ، R. and Tasa ، DG (2018). الجو. مقدمة في علم الأرصاد الجوية.
5. مارغاليف ، ر. (1974). علم البيئة. إصدارات أوميغا.
6. Purves، WK، Sadava، D.، Orians، GH and Heller، HC (2001). الحياة. علم الأحياء.