ديناميكية الأنظمة البيئية PDF

‫ديناميكية األنظمة البيئية‬ Limiting factors: Some aspect of the environment that limits an organism’s distribution. :‫العوامل المحددة‬.‫هي العوامل التي تحدد وجود كائن في بيئة معينة‬ Physical limiting factors )‫...

‫ديناميكية األنظمة البيئية‬ Limiting factors: Some aspect of the environment that limits an organism’s distribution. :‫العوامل المحددة‬.‫هي العوامل التي تحدد وجود كائن في بيئة معينة‬ Physical limiting factors )‫(العوامل غير الحية‬ temperature, salinity, nutrients, light... Biological limiting factors competition, predation, herbivory ‫المنافسة واالفتراس والحيوانات العاشبة‬ Physical factors: light and light penetration Photic zone: depth to which light penetrates Defines zone of photosynthesis and primary productivity (base of the food web). Aphotic zone: is below photic zone. Most of the ocean is dark. Dysphotic zone:is very low light; too little for photosynthesis :‫العوامل الفيزيائية‬ ‫اختراق الضوء والضوء‬ ‫ العمق الذي يخترقه الضوء‬: ‫المنطقة الضوئية‬ ‫منطقة البناء الضوئي‬.‫ أقل من المنطقة الضوئية‬Aphotic ‫منطقة‬ ‫المنطقة التي بعد المنطقة الضوئية ال يكون فيها بناء ضوئي‬.‫معظم المحيطات مظلمة‬ ‫ ضعيف لعملية‬, ‫ منخفضة اإلضاءة للغاية‬:dysphotic zone ‫منطقة‬ ‫التمثيل الضوئي‬ photic-Aphotic-dysphitic ‫نقسم عامود الماء الى ثالثة مناطق؟‬  ‫كيف توثر العوامل الفيزيائية على الكائنات الحية؟‬ 1-Temperature Temperature affects metabolic rate: the rate at which reactions proceed in an organism. ‫ معدل حدوث التفاعالت في الكائن الحي‬:‫تؤثر درجة الحرارة على معدل األيض‬ Metabolic rate doubles for every 10°C increase in body temperature. ‫ درجات مئوية في درجة حرارة‬10 ‫يتضاعف معدل األيض مع كل زيادة بمقدار‬ ‫الجسم‬ Most marine organisms are ectothermic. same body temperature as the surrounding water. clams, shrimp, most fish… ‫معظم الكائنات الحية يتغير درجة حرارة جسمها على حسب درجة‬ :‫حراراة الماء مثل‬... ‫ معظم األسماك‬، ‫ الجمبري‬، ‫المحار‬ Ectothermic: ‫يتغير درجة حرارة جسمها على حسب المياه المحيطة‬ Endothermic: can tolerate a broader range of external temperature than ectotherms. But endotherms require more energy (food) than ectotherms ‫تستطيع تحمل فروقات كبيرة في درجة الحرارة ويحتاج طاقة اكثر لتحمل‬ ‫درجات الحرارة‬  ‫‪2-salinity‬‬ ‫الملوحة هي‪ :‬كمية االمالح الذائبة في ‪ 1‬لتر ماء‬ ‫‪*Normal marine salinity is 35‰‬‬ ‫الملوحة البحرية الطبيعية ‪ 35‬جزء من الف‬ ‫‪Too high or too low is damaging‬‬ ‫)‪Low diversity in estuaries (low salinity‬‬ ‫‪Low diversity in areas of high evaporation (high‬‬ ‫)‪salinity‬‬ ‫مرتفع جدًا أو منخفض جدًا ضار‬ ‫تنوع منخفض في مصبات األنهار (ملوحة منخفضة)‬ ‫تنوع منخفض في المناطق عالية التبخر (عالية الملوحة)‬  ‫‪3-Pressure‬‬ ‫الضغط الجوي‪ :‬هو ضغط الغالف الجوي الواقع على ‪ 1‬متر‬ ‫مربع‬ ‫يزيد الضغط الجوي ‪ 1‬كل ماننزل ‪ 10‬متر‬ ‫‪dissolved nutrients‬‬ ‫‪Required for the production of organic matter‬‬ ‫‪Required for photosynthesis - the base of the food‬‬ ‫‪web‬‬ ‫‪Limiting nutrients:‬‬ ‫‪Nitrates‬‬ ‫‪Phosphates‬‬ ‫)‪Sometimes, Fe (iron), Si (silicon‬‬ ‫المغذيات المذابة‬ ‫مطلوب إلنتاج المواد العضوية‬ ‫مطلوب لعملية التمثيل الضوئي ‪ -‬قاعدة الشبكة الغذائية‬ ‫الحد من المغذيات‪:‬‬ ‫النترات‬ ‫الفوسفات ‪-‬‬ ‫في بعض األحيان مهم‪( Fe ،‬حديد) ‪( Si ،‬سيليكون)‬  Marine habitats: Where to make a living Pelagic zone: living in the water neritic zone: nearshore, over the continental shelf ‫ هي المنطقة التي تعلو منطقة الكونتنينتال شيلف‬:‫نيرتك زون‬ ‫ متر‬200 ‫بجانب الشاطئ وال يزيد عمقها عن‬ oceanic zone: beyond the continental shelf ‫ المنطقة التي تلي منطقة الكونتنينتال شيلف‬:‫االوشانيك زون‬ ‫ متر‬200 ‫وعمقها اكثر من‬ Benthic zone: living on the bottom littoral - between high and low tide“intertidal” sublittoral - out to edge of continental shelf bathyal - continental slope abyssal - abyssal plain hadal - deep sea trenche  Marine lifestyles Planktonic: drift almost passively: cannot counteract a current. ‫كائنات صغيرة الحجم منجرفة بواسطة التيار وال يمكنها مقاومة‬ ‫التيار‬ phytoplankton (plants) zooplankton (animals) Nektonic: active swimmers fish,reptiles,mammals,birds Benthic: Live on the bottom Epifaunal ‫اذا يعيش فوق القاع نسميه ايبي فونا‬ Infaunal ‫اذا يعيش داخل القاع نسميه ان فونا‬  Week2 Population: is a group of organisms of the same species that live in the same area at the same time. ‫هي مجموعة من الكائنات الحية من نفس النوع تعيش في نفس‬.‫المنطقة في نفس الوقت‬ Community: is an association of organisms (plants, animals, microorganisms) that live in a particular place or habitat.. ‫هو اتحاد الكائنات الحية التي تعيش في مكان أو موطن معين‬ Biomass: The total weight of living organisms per unit area at a given time. ‫الكتلة الحيوية‬.‫الوزن اإلجمالي للكائنات الحية لكل وحدة مساحة في وقت معين‬  ‫بحار العالم‬ ‫البحر يغطي حوالي‪ % 70‬من مساحة الكرة االرضية بمتوسط عمق حوالى ‪ 3700‬م وهذا ربما يعني‬ ‫أن هناك كميات هائلة من الماء ولكن بمقارنة ذلك بقطر الكرة االرضية والذي يصل الى ‪ 13250‬كم‬ ‫فهذا يعني بأن البحار ماهي اال طبقة مائية رقيقة تغطي القشرة االرضية‪.‬‬ ‫بحار العالم مقسمة الى أربعة أقسام رئيسية وهي المحيطات (األطلنطي‪ ،‬الهادئ‪ ،‬الهندي‪ ،‬القطبي‬ ‫الشمالي والجنوبي ) وعن طريق النظر الى كوكب األرض من القارة القطبية الجنوبية يالحظ أن البحار‬ ‫ماهي اال بينة متصلة منظر‬ ‫المحيطات الكبيرة متصلة ببعضها البعض‬ ‫خط االستواء‪ :‬هو خط فيزيائي وهمـى يفصل نصف الكرة الشمالي عن الجنوبي بكتله المائية‬ ‫ومجتمعاته الحياتية المختلفة‬  ‫مـاء البحر والصفــات الممـيزة‬ ‫مواد غير عضوية‪:‬‬ ‫ عادة ما تطلق على االمالح ومنها االمالح واالمالح المغذية والهامة لنمو‬ ‫النباتات‪.‬‬ ‫ االمالح المغذية عديده في البحار وتسمى احيانا بالمخصبات في البحار‬ ‫ من اهم أنواعها‪:‬‬ ‫ النترات‪ ،‬النيترات‪ ,‬االمونيا‪ ,‬السيليكات‪ ,‬الفوسفات‬ ‫ مواد عضوية‪:‬‬ ‫ وهي عاده ما تصدر عن طريق الكائنات الحية الى ماء البحر‪.‬‬ ‫ المواد العضوية الذائبة في ماء البحر تحتوي على دهون زيوت‬ ‫نشويات فيتامينات احماض امينيه بروتينات وبعض المواد االخرى‪.‬‬ ‫ هذه المواد اعتبرت ولفترة طويله انها مصدر غذائها للبكتريا والعديد‬ ‫من الكائنات األخرى‬ ‫صفات الماء المميزة‪:‬‬ ‫– الماء يزيد من عملية الطفو لبعض الكائنات‬ ‫– ويساعد االجسام االخرى على السباحة‪.‬‬ ‫لذا فإن الكائنات البحرية التحتاج الى تركيبات هيكلية ثقيلة‬  ‫الغازات الذائبة‪:‬‬ ‫اهم ثالث غازات‪:‬‬ ‫‪-1‬االكسجين‪:‬‬ ‫مصدره‪ :‬من تداخل الهواء مع الماء يدخل غازات تذوب في المياه‬ ‫النباتات البحرية‬ ‫‪-2‬ثاني أكسيد الكربون‪:‬‬ ‫نتيجة عملية تنفس الكائنات تخرج ثاني أكسيد الكربون‬ ‫‪ -3‬النيتروجين‪ :‬اقل أهمية‪ ،‬ولكن مهم لبعض الكائنات الحية‬ ‫‪--‬النيتروجين ‪ N2‬بالمقارنة يعتبر غــاز ثابت بمعنى أنه ال يتأثر أو ال يتدخل في الخطوات‬ ‫األولية لمعظم الكائنات‬ ‫‪ --‬على العكس فان ثاني أكسيد الكربون واألكسجين يدخالن في الخطوات األولية‬ ‫‪ --‬النيتروجين‪ ،‬ثاني أكسيد الكربون واألكسجين هم أكثر الغازات تواجدا في البحر‪.‬‬ ‫‪--‬ماء البحر له القدرة على استيعاب كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون‪.‬‬ ‫‪ --‬تواجد ايون الهيدروجين في الماء يتحكم في نوعية الماء (حمضي أو قاعدي)‪.‬‬ Most marine organisms of about 80% of water ‫ من الماء‬٪80 ‫تحتوي معظم الكائنات البحرية على حوالي‬ Jellyfish Over 95% ٪95 ‫قنديل البحر أكثر من‬ Water is unique. Why? ‫ لماذا؟‬.‫الماء فريد من نوعه‬ Naturally occurs in all three states: Solid, liquid, and gas :‫يحدث بشكل طبيعي في جميع الحاالت الثالث‬ ‫الصلبة والسائلة والغازية‬ No other substance on earth does this ‫ال توجد مادة أخرى على وجه األرض تفعل هذا‬ Element: Composed of a single type of atom ‫ يتكون من نوع واحد من الذرات‬: ‫العنصر‬ Molecule: Combination of two or more atoms H2o ‫ مزيج من ذرتين أو أكثر مثل‬: ‫الجزيء‬ Bottom line ‫الحد األدنى‬ Seawater becomes denser as it cools, until it freezes.‫تصبح مياه البحر أكثر كثافة عندما تبرد حتى تتجمد‬ Ice is less dense than liquid water ‫الجليد أقل كثافة من الماء السائل‬  ‫‪Composition of Seawater‬‬ ‫تكوين مياه البحر‬ ‫‪6 ions compose over 99% of dissolved solids in‬‬ ‫‪seawater‬‬ ‫تشكل ‪ 6‬أيونات أكثر من ‪ ٪99‬من المواد الصلبة الذائبة في مياه البحر‬ ‫‪NaCl make up over 85%‬‬ ‫يشكل كلوريد الصوديوم أكثر من ‪٪85‬‬ ‫س‪/‬عدد ال ‪ 6‬ايونات الرئيسية في تركيب مياه البحر؟‬ ‫‪Halocline: A layer of cold, salty water that acts as a barrier‬‬ ‫طبقة من الماء البارد المالح تعمل كحاجز‬ ‫(منطقة االختالف الشديد في درجة الملوحة)‬ ‫‪Thermocline: Layer of water where the temp changes rapidly‬‬ ‫منطقة االختالف الشديد في درجة الحرارة‬ ‫يكون االختالف بسيط الى ان تصل الى ‪ 500‬متر ثم ينحدر بشدة ويسير الخط‬ ‫بشكل مستقيم‬ Pycnocline: Layer where there is a rapid change in density ‫منطقة االختالف الشديد في كثافة المياه‬  ‫العالقة بين الكثافة والملوحة عالقة طردية‬ ‫العالقة بين الملوحة والحرارة عكسية‬ ‫العالقة بين درجة الحر ارة والكثافة عكسية‬ ‫كلما زاد العمق تزيد الكثافة‬ ‫كلما قلت درجة الحرارة تزيد الكثافة‬ ‫كلما زادت درجة الحرارة قلت الكثافة‬ ‫االكسجين يقل كلما زاد العمق‬ ‫ثاني أكسيد الكربون يزيد كلما زاد العمق‬ ‫شفافية المياه تعتمد على المواد العالقة فيها‬ ‫الضغط الجوي ياثر على كل الكائنات الحية‬ ‫يزيد الضغط الجوي ‪ 1‬كلما ننزل الى اسفل ‪ 10‬متر‬  Types of Ocean Currents ‫أنواع التيارات المحيطية‬ 1-Surface current Wind-driven Primarily horizontal motion ‫التيارات السطحية‬ ‫مدفوعة بالرياح‬ ‫حركة أفقية في المقام األول‬ 2-Deep currents Driven by differences in density caused by differences in temperature and salinity Vertical and horizontal motions ‫التيارات العميقة‬ ‫مدفوعة باالختالفات في الكثافة الناتجة عن االختالفات في درجات‬ ‫الحرارة والملوحة‬ ‫الحركات الرأسية واألفقية‬ Measuring Surface Currents ‫قياس التيارات السطحية‬ 1-Direct methods Floating device tracked through time ‫الجهاز العائم تعقبه عبر الزمن‬ Fixed current meter ‫عداد التيار الثابت‬ 2-Indirect methods Pressure gradients ‫تدرجات الضغط‬ Radar altimeters ‫أجهزة قياس االرتفاع بالرادار‬ Doppler flow meter ‫مقياس تدفق دوبلر‬ Measuring Deep Currents 1-Chemical tracers Tritium Chlorofluorocarbons 2-Characteristic temperature and salinity ‫درجة الحرارة والملوحة المميزة‬ 3-Argo Global array of free-drifting profiling floats ‫مجموعة عالمية من عوامات التنميط الحرة االنجراف‬ Floating device tracked through time ‫الجهاز العائم تعقبه عبر الزمن‬  Surface Currents *Occur above pycnocline ‫تحدث فوق بيكنوكلين‬ Affect only 10% of ocean water on Earth ‫ من مياه المحيطات على األرض‬٪10 ‫تؤثر فقط على‬ *Friction between wind and ocean surface ‫االحتكاك بين الرياح وسطح المحيط‬ of wind energy transferred to ocean surface %2 ‫ من طاقة الرياح تنتقل إلى سطح المحيط‬٪ 2 Surface currents slower speed than corresponding winds ‫سرعة التيارات السطحية أبطأ من سرعة الرياح المقابلة‬ Subtropical Gyres ‫دوارات شبه استوائية‬ Gyres: Large, circular loops of moving water ‫حلقات دائرية كبيرة من المياه المتحركة‬ Subtropical gyres: centered around 30 degrees latitude ‫ درجة‬30 ‫ تتمركز حول خط عرض‬:‫دوامات شبه استوائية‬ Bounded by: Equatorial current Western Boundary currents Northern or Southern Boundary currents Eastern Boundary currents  ‫التيار االستوائي‬ ‫التيارات الحدودية الغربية‬ ‫التيارات الحدودية الشمالية أو الجنوبية‬ ‫التيارات الحدودية الشرقية‬ Five Subtropical Gyres North Atlantic – Columbus Gyre South Atlantic – Navigator Gyre North Pacific – Turtle Gyre South Pacific – Heyerdahl Gyre Indian Ocean – Majid Gyre Columbus gyre – ‫شمال األطلسي‬ Navigator Gyre - ‫جنوب المحيط األطلسي‬ Turtle gyre – ‫شمال المحيط الهادئ‬ Heyerdahl Gyre - ‫جنوب المحيط الهادئ‬ Majid gyre – ‫المحيط الهندي‬ Subtropical Gyre Currents *Equatorial Currents ‫التيارات االستوائية‬ North or south Travel westward along equator ‫الشمال أو الجنوب‬  ‫سافر غربًا على طول خط االستواء‬ Ekman Spiral and Ekman Transport Observation that Arctic Ocean ice moved at a 20- to 40-degree angle to the right of the wind ‫ درجة إلى‬40 ‫ إلى‬20 ‫ال حظ أن جليد المحيط المتجمد الشمالي يتحرك بزاوية‬ ‫يمين الريح‬ Southern Hemisphere movement to the left of the wind ‫حركة نصف الكرة الجنوبي على يسار الريح‬ Ekman transport Average movement of surface waters 90 degrees to right in Northern Hemisphere 90 degrees to left in Southern Hemisphere ‫اكمان للنقل‬ ‫متوسط حركة المياه السطحية‬ ‫ درجة إلى اليمين في نصف الكرة الشمالي‬90 ‫ درجة إلى اليسار في نصف الكرة الجنوبي‬90  Eastern Boundary Currents ‫التيارات الحدودية الشرقية‬ Eastern side of ocean basins Tend to have the opposite properties of Western Boundary Currents Cold Slow Shallow Wide ‫الجانب الشرقي من أحواض المحيط‬ ‫تميل إلى أن يكون لها خصائص معاكسة لتيارات الحدود الغربية‬ ‫البرد‬ ‫بطيء‬ ‫أجوف‬ ‫واسع‬ Upwelling and Downwelling Upwelling: Vertical movement of cold, nutrient-rich water to surface ‫الحركة العمودية للمياه الباردة الغنية بالمغذيات إلى السطح‬ High biological productivity – an abundance of algae at the base of the food web ‫ وفرة من الطحالب في قاعدة الشبكة الغذائية‬- ‫إنتاجية بيولوجية عالية‬ ‫‪Downwelling: Vertical movement of surface water‬‬ ‫‪downward in water column‬‬ ‫تدفق المياه إلى أسفل‪ :‬حركة رأسية للمياه السطحية إلى أسفل في عمود‬ ‫الماء‬ ‫‪Diverging Surface Water‬‬ ‫المياه السطحية المتباعدة‬ ‫‪Surface waters move away from area.‬‬ ‫‪*Equatorial upwelling.‬‬ ‫‪-Divergence of currents at equator generates‬‬ ‫‪upwelling and high productivity.‬‬ ‫تتحرك المياه السطحية بعيدًا عن المنطقة‪.‬‬ ‫*الموجات الصاعدة االستوائية‬ ‫‪ -‬يؤدي تباعد التيارات عند خط االستواء إلى توليد موجات صاعدة‬ ‫وعالية اإلنتاجية‪.‬‬