الماء و أهميته للحياة

الماء و أهميته للحياة

• يشكل الماء ما بين 60-80% من أجسام الكائنات الحية
• تتأثر وفرة الكائنات الحية في بيئة ما بوجود الماء والنسبة العضوية وغير العضوية في الماء
• تتكيف الكائنات الحية مع توفر الماء، فأنواع الكائنات الحية في الصحراء تختلف عن تلك الموجودة في بيئة مائية أو متوسطة الجفاف أو متجمدة.

الهطول

• كمية الماء التي تسقط على بقعة معينة، بغض النظر عن صورتها الفيزيائية، تُعد هطولًا.
• يختلف نوع الهطول بين السائل والبخار والمتجمد حسب الموسم والعوامل الحيوية مثل الرياح وضغط الهواء ودرجة الحرارة.
• الأمطار هي أشهر أنواع الهطول في المناطق المعتدلة والاستوائية.
• تُعد طريقة سقوط الأمطار ذات أهمية بيئية لأنها تختلف من رذاذ خفيف إلى سيول جارفة تؤدي إلى تعرية التربة.
• يعتمد الغطاء النباتي على كمية الهطول وتوزيعه في المناطق الأرضية.
• كل مكونات الحياة في الهرم البيئي تعتمد على الهطول بشكل مباشر أو غير مباشر.
• الجفاف هو نقصان أو عدم توفر الماء في التربة، ويؤثر على الغطاء النباتي.
• الجفاف الفسيولوجي يحدث عند توفر الماء في التربة ولكن تعجز الشعيرات الجذرية عن امتصاصه، وهذا بسبب زيادة الملوحة أو وجود الماء على شكل جليد.
• يمكن تصنيف المجتمعات الحيوية اعتمادًا على معدل سقوط الأمطار، مثل:
  • المناطق الصحراوية: معدل الأمطار من صفر إلى ٢٥ سم
  • مراعي الحشائش الصغيرة: معدل الأمطار من ٢٥ إلى ٥٠ سم
  • مراعي الحشائش الطويلة والسافانا: معدل الأمطار من ٥٠ إلى ٧٥ سم
  • الغابات الجافة: معدل الأمطار من ٧٥ إلى ١٢٥ سم
  • الغابات الرطبة مثل غابات المناطق المعتدلة والإستوائية: معدل الأمطار أكثر من ١٢٥ سم

الرطوبة

• تُسبب الحرارة الناتجة عن الشمس تبخر ملايين الأطنان من بخار الماء إلى الجو يومياً من المسطحات المائية مثل البحيرات والأنهار والمستنقعات والأرض الرطبة و أوراق النباتات عن طريق عملية النتح.
• تُعرف كمية بخار الماء الموجودة في حجم معين من الهواء بالرطوبة.
• الرطوبة المطلقة هي كمية بخار الماء في الهواء مقدرة بالغرامات لكل متر مكعب.
• الرطوبة النسبية تُشير إلى النسبة المئوية من بخار الماء في الهواء تحت الظروف نفسها.
• يزداد الرطوبة النسبية مع انخفاض درجة الحرارة، بينما تنخفض مع ارتفاع درجة الحرارة.
• الندى هو بخار الماء الذي يتكثف على أسطح باردة عند وصول نقطة التشبع (100٪ رطوبة نسبية).
• يؤثر الرطوبة على:
  • معدل حدوث عملية النتح في النباتات.
  • توزيع الكائنات الحية حسب البيئات المختلفة.
  • نمو الكائنات الحية التي تستطيع امتصاص الرطوبة مثل الفطريات والأشنات والحزازيات.

التكيف مع نقص الماء

• تُعد التكيفات التركيبية مهمة للكائنات الحية، خاصة في البيئات الصحراوية، حيث يندر وجود الماء ويجب الاحتفاظ بالماء بين فترات الهطول النادرة.
• تُعتبر معظم النباتات الصحراوية فصلية، حيث تنمو في فصل الربيع ثم تموت في فصل الجفاف.
• تتكيف حيوانات الصحراء مع نقص الماء بسلوكيات وفسيولوجيا مختلفة:
  • تعتمد بعض الحيوانات على النباتات والحيوانات التي تخزن الماء في أنسجتها.
  • بعض الحيوانات تمتلك قدرة إنتاج الماء الأيضي عن طريق عملية التأكسد (احتراق الدهون).
  • إنتاج بول مركز ( يحتوي على تراكيز أعلى من الأملاح واليوري).
  • تُخزن بعض الحيوانات الماء عن طريق إنتاج حامض البوليك غير القابل للذوبان في الماء.
  • امتلاك غطاء خارجي (حراشف أو هيكل خارجي) يعيق مرور الرطوبة من الأنسجة الداخلية للخارج.
  • تُعد السلوكيات مثل النشاط في فترات الظلام و الاختباء في الجحور خلال النهار مهمة للغاية.

دورة الماء

• تغطي مياه المحيطات والبحار حوالي ٧٠٪ من مساحة الأرض.
• دورة الماء سريعة الدوران في الطبيعة: تبخر الماء من المسطحات المائية، ثم يتكثف في الغلاف الجوي، يهطل على سطح الأرض، و يعود إلى المسطحات المائية.
• مُمكن أن يعود الماء إلى الغلاف الجوي مباشرة عن طريق التبخر.
• يعود الماء أيضًا إلى الدورة عن طريق التنفس والتبخر والنتح من الكائنات الحية.

دور الماء في الحياة

• يشكل الماء نسبة ٨٠-٦٠٪ من أجسام الكائنات الحية.
• وفرة الماء في المنطقة تؤثر على وجود ونوع الكائنات الحية فيها.
• العوامل البيئية الأخرى التي تؤثر على الكائنات الحية: توافر المواد العضوية واللاعضوية، درجة الحموضة، درجة الملوحة.
• يرتبط بالماء عاملين مهمين هما الهطول والرطوبة.

الهطول

• كمية الماء الساقط على أي بقعة بغض النظر عن هيئتها الفيزيائية (سائل ، بخار ، متجمد).
• نوع الهطول يتوقف على الموسم والعوامل الحيوية كالرياح وضغط الهواء ودرجة الحرارة.
• سقوط الأمطار أكثر أنواع الهطول شيوعاً في المناطق المعتدلة والإستوائية.
• تأثير الهطول: يحدد أنواع الغطاء النباتي، يؤثر بشكل كبير على الكائنات الحية من خلال غطاء النبات.
• نقص الماء يؤدي إلى الجفاف: جفاف الغطاء النباتي بسبب عدم توفر الماء في التربة.
• الجفاف الفسيولوجي: وجود الماء في التربة مع عدم قدرة الشعيرات الجذرية على امتصاصه، بسبب ارتفاع الملوحة في التربة، وجود الماء على شكل جليد.
• تصنيف المجتمعات الحيوية حسب كمية الأمطار:
  • مناطق صحراوية: 0-25 سم
  • مراعي الحشائش الصغيرة: 25-50 سم
  • مراعي الحشائش الطويلة والسافانا: 50-75 سم
  • الغابات الجافة: 75-125 سم
  • الغابات الرطبة: أكثر من 125 سم

الرطوبة

• تتبخر ملايين الأطنان من بخار الماء يومياً من مجمعات المياه المفتوحة والأرض الرطبة وأسطح أوراق النباتات.
• الرطوبة المطلقة: كمية بخار الماء الموجودة في الهواء (غرام لكل متر مكعب).
• الرطوبة النسبية: النسبة المئوية من البخار الموجودة في الهواء تحت الظروف نفسها.
• العوامل المؤثرة على الرطوبة: درجة الحرارة، حركة الرياح.
• تأثير الرطوبة على الكائنات الحية:
  • معدل حدوث عملية النتج في النباتات (ينخفض مع زيادة الرطوبة).
  • توزيع الكائنات الحية (السرخسيات تتواجد في مناطق ذات رطوبة عالية، الزواحف أكثر في الصحراء).
  • نمو بعض الكائنات الحية (الفطريات، الأشنات والحزازيات).

تكيفات الكائنات الحية للظروف الجافة

• النباتات:
  • قلف سميك على سيقانها
  • تقليل حجم وعدد الأوراق
  • تقليل عدد الثغور على أسطح الأوراق
  • زيادة طول وتفرعات الجذور لامتصاص الماء من التربة العميقة.
• الحيوانات:
  • تعتمد على النباتات والحيوانات التي تخزن الماء في أنسجتها.
  • إنتاج الماء الأيضي عن طريق عملية التأكسد.
  • إنتاج بول مركز (يحتوي على تراكيز أعلى من الأملاح واليوريا).
  • الغطاء الخارجي (حراشف، هيكل خارجي) يعيق مرور الرطوبة من الأنسجة الداخلية.
  • النشاط في فترات الظلام.
  • الاختباء في الجحور والكهوف خلال النهار.

دورة الماء

• تغطي المياه المحيطات والبحار حوالي ٧٠٪ من المساحة الكلية للكرة الأرضية.
• دورة الماء: تتبخر المياه السطحية، يتصاعد البخار، يتكاثف، يهطل، يعود الماء إلى الدورة عن طريق إعادة التبخر، التدفق على شكل مياه سطحية، تغذية المياه الجوفية.
• دور الماء في الكائنات الحية: بناء الخلايا، العودة إلى الدورة عن طريق التنفس، التبخر، النتح.

أهمية الماء للكائنات الحية

• يُكوّن الماء نسبة ٨٠-٦٠٪ من أجسام الكائنات الحية.
• وجود الكائنات الحية ووفرتها في أي منطقة بيئية يرتبط بوجود الماء ونسبة محتوياته من المواد العضوية واللاعضوية.
• تتكيف الكائنات الحية تبعاً لتوفر الماء.
• أنواع الكائنات الحية في الصحراء تختلف عن تلك الموجودة في بيئة مائية.
• العاملان الرئيسيان المرتبطان بالماء هما الهطول والرطوبة.

الهطول

• كمية الماء الساقطة على أي بقعة تسمى تهطالاً، بغض النظر عن هيئتها الفيزيائية (سائل، بخار، متجمد).
• يعتمد نوع الهطول على العوامل الحيوية مثل الرياح وضغط الهواء ودرجة الحرارة.
• الأمطار هي أكثر أنواع الهطول شيوعاً في المناطق المعتدلة والإستوائية.
• تختلف الطريقة التي يسقط بها المطر - من مجرد رذاذ خفيف إلى سيول جارفة تؤدي إلى تعرية التربة.
• جميع مكونات الحياة في الهرم البيئي تعتمد على الهطول إما بصورة مباشرة أو غير مباشرة.
• نقصان الماء أو عدم توفره في التربة يؤدي إلى الجفاف.
• الجفاف الفسيولوجي يحدث عند توفر الماء في التربة مع عدم قدرة الشعيرات الجذرية على إمتصاصه.
• يمكن تقسيم المجتمعات الحيوية اعتماداً على نسبة سقوط الأمطار.

الرطوبة

• الحرارة الناتجة عن الإشعاع الشمسي تسبب تبخر بخار الماء من مجمعات المياه المفتوحة والأرض الرطبة وأسطح أوراق النباتات.
• تؤدي زيادة الرطوبة إلى:
  • تقليل حدوث عملية النتج في النباتات.
  • توزيع الكائنات الحية حسب البيئات المختلفة.
  • زيادة نمو بعض الكائنات الحية التي تستطيع إمتصاص الرطوبة.
• زيادة درجة الحرارة تزيد من معدل التبخر.
• زيادة حركة الرياح فوق سطح رطب تؤدي إلى زيادة في معدل التبخر.

تكيفات الكائنات الحية مع توازن الماء

• تكيفات تركيبية:
  • تكوين قلف سميك على سيقان النباتات.
  • التقليل من عدد الأوراق وحجمها.
  • التقليل من عدد الثغور على أسطح الأوراق.
  • زيادة طول وتفرعات الجذور لإمتصاص الماء من التربة العميقة.
• حيوانات الصحاري لديها تكيفات فسيولوجية:
  • تعتمد الكثير من حيوانات الصحاري في غذائها على النباتات والحيوانات التي تخزن في أنسجتها كمية كبيرة من الماء.
  • حيوانات الصحاري تمتلك من الماء في أنسجتها لقدرتها على إنتاج الماء الأيضي عن طريق عملية التأكسد.
  • تنتج حيوانات الصحاري بول مركز يحتوي على تراكيز أعلى من الأملاح واليوريا.
  • بعض الحيوانات تحتفظ بالماء عن طريق إنتاج كميات كبيرة من حامض البوليك غير القابل للذوبان في الماء.
  • بعض حيوانات الصحاري تمتلك غطاءً خارجياً (على هيئة حراشف أو هيكل خارجي) يعيق مرور الرطوبة من الأنسجة الداخلية للخارج.
  • نشاط حيوانات الصحاري يقتصر على فترات الظلام لتقليل فقدان الماء من أجسامها.

دورة الماء

• تغطي مياه المحيطات والبحار حوالي ٧٠٪ من المساحة الكلية للكرة الأرضية.
• دورة الماء سريعة الدوران في الطبيعة.
• تتبخر المياه السطحية بواسطة الطاقة الحرارية للشمس.
• يتصاعد البخار للغلاف الجوي ويتكاثف مكوناً السحب ومن ثم يهطل الماء على شكل أمطار أو ثلوج.
• مُعظم الماء يتدفق على شكل مياه سطحية تُكوّن جداول صغيرة وتلتقي في الأنهار أو الوديان لتذهب إلى المياه السطحية ومن ثم تتبخر وتعود إلى الغلاف الغازي.
• قسم قليل من المياه ينساب لتغذية المياه الجوفية.
• تستفيد الكائنات الحية من الماء في بناء الخلايا.
• يعود الماء إلى الدورة بواسطة التنفس والتبخر والنتح من أسطح وأجساد الكائنات الحية.