مقدمة في النظم البيئية: الطبيعية والمشيدة

• يتضمن النظام البيئي جميع العوامل الطبيعية والاجتماعية والثقافية والإنسانية المؤثرة في الكائنات الحية وتطورها وبقائها.
• يُعرَّف النظام البيئي بأنه مجموعة من العناصر المتكاملة والمتفاعلة التي يؤثر فقدان أي منها على المنظومة ككل.
• العلوم البيئية هي دراسة العوامل الطبيعية والاجتماعية والثقافية والإنسانية التي تؤثر في الكائنات الحية.
• الموطن البيئي هو تواجد المجتمعات الحية في وسط طبيعي غير حي، يشمل الغلاف الجوي والمائي واليابس، والطاقة الشمسية.

أنواع النظم البيئية

النظام البيئي الطبيعي (Physical Environment)

• تأثير الإنسان في هذا النظام ضئيل نسبياً، لأنه جزء من نظام أعلى يشمل الأرض بمكوناتها كـالتربة والتضاريس.
• يشمل أيضًا الشكل الخارجي للأرض، والمرتفعات، والانحدارات، والتكوين الجيولوجي، والمناخ (الأمطار، درجة الحرارة، الرياح، الفصول).

النظام البيئي المشيد (Man Made Environment)

• يشمل المدن والشوارع والمساحات المزروعة.
• يتضمن أيضًا استعمالات الأراضي ومشاريع البنية التحتية (إدارة النفايات، تصريف المياه، مصادر الكهرباء).
• تحدث تغييرات في النظام الأولي، مثل تلوث الهواء والضجيج وتلوث المياه.

أغلفة الأرض

اليابسة (الغلاف الصخري Lithosphere)

• يتكون الغلاف الصخري من الصخور والتربة والرواسب المختلفة.
• يحتوي على الكائنات الحية والعناصر المعدنية والعضوية الضرورية لحياة الكائنات وتكوينها.
• التربة مورد طبيعي متجدد يجب حمايته من التحلل والتلوث.

التربة (Soil)

• تتكون التربة من مواد صلبة بفعل عمليات فيزيائية (تعرية) وكيميائية (تجوية) وعضوية.
• تدعم نمو جذور النباتات وتمدها بالمعادن اللازمة لعملية البناء الضوئي.

أهمية دراسة التربة

• مهمة لاستغلال الإنسان للأرض في الإسكان والزراعة والصناعة.
• التربة عامل مهم في التخلص من النفايات.
• تساعد دراسة التربة في تقليل آثار الفيضانات والانزلاقات الأرضية والزلازل.

مكونات التربة (Soil Components)

• تتكون التربة من مواد مختلفة بنسب متفاوتة حسب الموقع والمناخ، وتشمل:
• فتات صخري: حبيبات متفاوتة الأحجام ناتجة عن عوامل التجوية الكيميائية والفيزيائية.
• الدبال أو المواد العضوية (Humus): مادة عضوية متحللة من بقايا الكائنات، تزيد خصوبة التربة.
• محلول التربة (Leachate): خليط من الماء وأملاح ومعادن ناتجة عن التجوية الكيميائية، تمتصه جذور النباتات.
• الهواء بين الحبيبات: يشير إلى الطبقة غير المشبعة بالماء، حيث تمتلئ الفجوات بالهواء فقط.
• الكائنات الحية المختلفة: طبقة سطحية مرتبطة بالدبال، تحتوي على كائنات دقيقة تحلل التربة وتساعد في تكوينها.

خصوبة التربة

• قدرة التربة على تزويد المحيط الحيوي بالمواد المغذية (النيتروجين والفوسفات والبوتاسيوم).

الغلاف الجويّ (The Atmosphere)

• مجموعة الغازات المحيطة بالأرض والمحتفظ بها بفعل الجاذبية، ويمتد إلى حوالي 1000 كم فوق سطح الأرض.

• تتكون نسب الغازات في الغلاف الجوي مما يلي:

• النيتروجين: 78.08%.

• الأكسجين: 20.95%.

• الأرجون: 0.93%.

• ثاني أكسيد الكربون: 0.031%.

• غازات أخرى: 0.0027%.

نطاقات الغلاف الجوي

• يختلف الغلاف الجوي في نطاقاته من حيث نسبة الغازات ونوعها و طبيعة الظواهر الجوية:
• نطاق التروبوسفير (Troposphere): أول غلاف يحيط بالأرض، سمكه بين 5-14 كم.
• نطاق الستراتوسفير (Stratosphere): يصل ارتفاعه إلى 50 كم.
• نطاق الميزوسفير (Mesosphere): يصل ارتفاعه إلى 80 كم، وسمكه 30 كم.
• نطاق الثيرموسفير (Thermosphere): نطاق متأين يحتوي على الإكسوسفير والماغنيتوسفير.

الحرارة والضغط ونشأة الرياح

• الطاقة الشمسية هي القوة المنشئة للتغيرات في حالات الماء.
• ثاني أكسيد الكربون (CO2) غاز مهم لتنظيم الحرارة، يستهلكه النبات وينتجه الحيوان والبراكين.
• يمتص بخار الماء وثاني أكسيد الكربون الموجات الحرارية الطويلة في الجو.
• يمكن وصف النظام المناخي بمصطلحات مثل:
• الكتلة الهوائية (Air mass): حجم هواء يغطي مساحة واسعة ومتجانسة في درجة الحرارة والرطوبة.
• الكتلة الهوائية القارية القطبية: جافة وباردة.
• الكتلة الهوائية البحرية القطبية: رطبة وباردة.
• الكتلة الهوائية القارية المدارية: جافة ودافئة.
• الكتلة الهوائية البحرية: رطبة ودافئة.
• الجبهة الهوائية (Front): منطقة حدودية بين كتلتين هوائيتين متلاصقتين.
• تقتحم الكتلة الهوائية الباردة الكتل الهوائية الدافئة وتميل بمقدار 1/100.
• يصعد الهواء الدافئ فوق الكتلة الباردة، ويبرد دون اكتساب أو فقد حرارة.

الغلاف المائي (Hydrosphere)

• يغطي الماء 71% من سطح الأرض.
• تمثل مياه البحار والمحيطات النسبة العظمى (98%).
• تشمل النسبة الباقية (2%) المياه العذبة في البحيرات والأنهار والمياه الجوفية.
• الغلاف المائي مهم لتأمين الحياة على الأرض ويتعرض لمؤثرات طبيعية وغير طبيعية تسبب الخلل والتلوث.

مميزات البحار والمحيطات

• تحتوي على 3.5% أملاح ذائبة، معظمها كلوريد الصوديوم (7.77%).
• لديها القدرة على تطهير مياهها من الملوثات بفضل البكتيريا البحرية ورواسب صلصالية تحاصر الملوثات.
• الكائنات الحية تعيش في الأعماق التي تصل إلي 600 متر.
• قيعانها غير مستوية وتحتوي على تضاريس مماثلة للتضاريس الأرضية.
• مياه البحار والمحيطات في حركة دائمة بسبب اختلاف درجة حرارة الشمس والكتل الهوائية وجاذبية القمر والشمس ودوران الأرض.

الأنظمة البيئية الثانوية

• النظم البيئية البرية (Terrestrial Ecosystems)
• على الرغم من أن اليابسة تغطي 25% فقط من سطح الأرض، إلا أن النظم البيئية البرية أكثر تنوعاً وتعقيداً من النظم البيئية المائية.
• يسهم تنوع العوامل المناخية والطبوغرافية والتربة في تشكيل نظم بيئية برية عديدة.
• تتجه تصنيفات التجمعات الحياتية الأرضية إلى استخدام الغطاء النباتي، خاصة الأشجار، في عملية التصنيف.
• توجد علاقة بين الموارد الطبيعية في الغابات والمساحات التي تغطيها الأحراج.
• يؤدي اجتثاث الغابات إلى تحولها إلى مناطق إسمنتية.
• يترتب على انجراف التربة تقلص المساحات الزراعية، وتتأثر بدورها الأنهار والسدود بسبب الفيضانات.

أقاليم الغابات (Forests)

• تغطي الغابات ثلث اليابسة وتعتمد على المناخ والتربة.
• تحتاج الغابات إلى كميات متفاوتة من المياه خلال فترة نموها.
• تستغل الغابات لأغراض متعددة مثل الحصول على الأخشاب وتصنيع الأوراق والأثاث.
• يمكن تجديد الغابات إذا استغلت حكمة، ولكن الفترة الزمنية اللازمة للتجديد تختلف حسب نوع الغابة والمناخ والكثافة السكانية.

الأهمية البيئية للغابات

التوازن المناخي المحلي Local Climate Balance

• تنقية البيئة من التلوث الهوائي والمائي والضوضائي والإشعاعي.
• حماية مصادر المياه الجوفية والسطحية من الملوثات بامتصاصها واستيعابها.
• امتصاص المركبات العضوية وغير العضوية والملوثات الهوائية والإشعاع.
• يطلق على الغابات القريبة من المدن "رئة المدينة".

زيادة قدرة المياه الجوفية Replenishment Groundwater

• حماية التربة من قوة سقوط الأمطار وتسهيل ترشيحها داخل التربة.
• تساعد المواد العضوية في ازدياد حفاظ التربة للمياه وتسهل تغلغل المياه الجوفية.
• الغابات مناطق راحة واستجمام.
• حماية التربة من الانجراف بتثبيتها بالجذور.
• تزيد الأشجار الكثيفة من كمية المواد العضوية في التربة وتحافظ على سفوح الجبال.

دور الغابات الاستوائية في توازن البيئة العالمية

• مصدر للثروة المتجددة إذا تمت إدارتها بحكمة
• مخزن طبيعي لجينات الأنواع الحيوانية و النباتية
• توازن بيئة المناخ العالمية عبر تنظيم الكربون والماء والاوكسجين

أنواع الغابات الاستوائية

• الغابات المغلقة: يصل إرتفاع أشجارها إلى 60 متر.
• الغابات المفتوحة: يصل إرتفاع أشجارها إلى 20 متر.

لماذا تتحلل المواد العضوية في الغابات الإستوائية بسرعة؟

• بسبب درجات الحرارة والرطوبة العالية.
• لا تتراكم المواد العضوية على الرغم من الكميات الهائلة الناتجة عن النباتات (حوالي 15 طن للهكتار الواحد سنوياً).

نظام المستنقعات البيئية Ecosystem Swamps

• نظام يشمل المستنقعات أو الأهوار المتكونة في مناطق الأمطار أو ارتفاع المياه، أو من الترسبات المائية
• توجد السلاسل الغذائية نظراً لتعدد أنواع الكائنات الحية.
• المستنقعات مصدر غذائي بروتيني هام للحيوانات والطيور.
• من النباتات التي تعيش قي المستنقعات الزراعية المعتدلة والحارة الأرز ونات البردي النباتات المائية العديدة الأيرس ،وبعض أنواع القصب يمكن أن تغزو المستنقعات الضحلة أشجار
• تخفف المستنقعات من أستثمار الغابات للأغراض تصنيع الورق
• تحتوي على مواد من السيلولوز المستعملة فى صناعة الورق
• اختفت مساحات واسعة من المستنقعات في دول العالم بسبب تجفيفها للإستفادة منها في الزراعة وسد احتياجات الإنسان الغذائية ،