اکولوژی چیست؟ - جلسه ششم

اهداف جلسه:

• آشنایی با افزایش جمعیت موجودات زنده
• آشنایی با عوامل تهدید کننده حیات
• آشنایی با استراتژی خانواده
• آشنایی با بهره برداری از یک جایگاه اکولوژیک

وسایل مورد نیاز:

• کامپیوتر مجهز به اینترنت
• بخشی از یک اکوسیستم

مقدمه

تا این بخش از پروژه با موارد زیادی در زمینه اکولوژی آشنا شدید. در این مرحله شما درباره مفهوم با اکولوژی، سلسله مراتب جانداران، انتقال انرژی از تولید کننده اولیه، چرخه حیات و چرخه تجزیه کنندگان عناصر، حیات بر روی کره زمین، خاک، توزیع حیات، و همچنین جایگاه اکولوژیک اطلاعات مفیدی در اختیار دارید. در این جلسه به یکی از موارد مهم این علم یعنی رشد و کنترل جمعیت و همچنین انواع استراتژی در افزایش جمعیت جانداران، می پردازیم.

6-1 تأملی بر رشد جمعیت

همانطور که در جلسه قبل اشاره شد، بر حسب تغییراتی که در وضعیت زیستگاه رخ می دهد، ممکن است جمعیت موجودات زنده کم یا زیاد شود یا ثابت بماند. تمام موجودات زنده توانایی تولید مثل دارند. به همین دلیل، اگر هیچ عامل بازدارنده ای وجود نداشته باشد، در زمانی بسیار کوتاه کره زمین پوشیده از تعداد زیادی گیاه و جانور می شود  به عنوان مثال یک نوع ماهی ماده در هر نوبت می تواند یک میلیون تخم بگذارد. اگر تمام اینها رشد کنند و ماهیان بزرگی شوند عاقبت این کار برای محیط زیست بسیار سنگین خواهد بود. اما در واقع چنین نیست، چون عوامل متعددی وجود دارد که جمعیت ها را در حد متعارفی ثابت نگه می دارد. این عوامل را "عوامل وابسته به تراکم" می گویند، زیرا اثراتشان با تراکم جمعیت تغییر می کند. مثال برجسته این مورد تغییرات غذا است. به عبارت دیگر، با افزایش جمعیت، مصرف غذا بالا می رود و هرچه این مصرف بیش تر شود، غذا کم تر شده و در نتیجه جمعیت کاهش می یابد. بنابراین، جمعیت ها تمایل به ثابت ماندن در یک حد معقول داشته و نوسان آنها در حدودی است که محیط ظرفیت آن را دارد. همچنین، به طور اتفاقی نیز کنترل می شوند. به عوامل این کنترل "عوامل غیر وابسته به تراکم" می گویند. مثلاً حوادث طبیعی از قبیل آتشفشانی در یک جزیره ممکن است باعث نابودی تعدادی از گونه ها شود، بدون اینکه در جمعیت سایر گونه ها تأثیر داشته باشد.

با توجه به مطالبی که بیان شد به نظر شما می توان آفات را بطور طبیعی کنترل کرد؟
اکولوژیست ها می دانند که جمعیت بسیاری از حشرات، بخصوص حشرات زیان آور خسارات زیادی به زراعت و دام ها وارد می سازند. اما جمعیت آنها توسط حشرات دیگر از جمله زنبور سرخ و پشه کنترل می گردد. بسیاری از آنها در داخل بدن شکار یا حشره ی آفت تخمگذاری می کنند. هدف این است که بعداً جسد این حشرات غذای مناسبی برای نوزادان یا لاروها باشد. این قبیل حشرات که از حشرات دیگر به صورت انگل یا به صورت شکار استفاده می کنند، می توانند در کنترل جمعیت بسیاری از آفات گیاهان و جانورانی که ارزش اقتصادی بالایی دارند، مورد استفاده قرار گیرند. به این عمل "کنترل بیولوژیکی" گفته می شود.

6-2 عوامل کنترل کننده جمعیت

در سال 1944 گروه کوچکی شامل 27 رأس گوزن شمالی به جزیره سنت ماتیو که به فاصله کمی از ساحل شمال غربی آلاسکا قرار دارد، برده شد. در زمانی کم تر از 20 سال تعداد آنها به 6000 رأس رسید، اما پس از زمستان بسیار سخت سال 1962 تعداد آنها به شدت کاهش یافت و به 42 رأس رسید. علت این امر، از بین رفتن گلسنگ های موجود در جزیره بود که مورد استفاده گوزن ها قرار می گرفت، بنابراین به علت از بین رفتن ناگهای غذا، تعداد زیادی گوزن از گرسنگی تلف شدند. چون دشمن دیگری در جزیره وجود نداشت، این کاهش شدید نشان دهنده عوامل "وابسته به تراکم" بود و به وضوح نشان داد که عامل این کاهش، فقدان خوراک بوده است.

یکی دیگر از راه های کنترل جمعیت ها، وجود شکارچیان است. عنکبوت ها از مهم ترین شکارچیان انواع حشرات می باشند. تخمین زده شده که در شرایط آب و هوایی معتدل جمعیت عنکبوت هایی که در هر هکتار وجود دارد، در برخی از ماه های سال به 5 میلیون می رسد. اگر فرض شود که هر عنکبوت در سال فقط 100 حشره را می خورد، می توان حساب کرد که در کشورهای منطقه معتدله، وزن حشراتی که سالانه خورده می شوند برابر وزن انسان های همان کشور باشند. این موضوع نشان می دهد که تأثیر شکارچیان بر جمعیت حشرات چه اندازه عظیم است. لذا، هنگامی که رابطه شکار و شکارچی در طولانی مدت ثابت بماند، برای کنترل جمعیت هر دو گروه علاوه بر سایر عوامل محدود کننده محیط زیست مانند غذا، عوامل کنترل کننده دیگری مورد نیاز خواهد بود.

اعضای یک گونه ناچار جایگاه اکولوژیکی خاصی را اشغال می کنند. بنابراین، برای استفاده از منابعی مانند غذا، فضا و جفت یابیبا یکدیگر به رقابت می پردازند. جمعیت بعضی از گونه ها با حفاظت از قلمرو محدود می ماند. برای این منظور، هر یک از اعضای گونه از یک منطقه جغرافیایی، بخصوص در زمان تولید مثل که نیاز بیش تری به غذا برای نوزادان وجود دارد، دفاع می کند. سینه سرخ نر، با آواز خوانی و نشان دادن رنگ پر های سینه اش به نر های دیگر هشدار می دهد که به قلمرو او وارد نشوند. طبیعی است آنهایی که نتوانسته اند قلمرویی برای خودشان دست و پا کنند، نخواهند توانست جفتگیری و تولید مثل کنند. به این ترتیب، رقابت گونه ای عامل کنترل کننده جمعیت  است.

برعکس حیواناتی که در مناطق قطبی زندگی می کنند و دوره های منظم حیاتی دارند. گاه افزایش بعضی از حشرات حالت انفجاری دارد. به عنوان مثال، هنگامی که باران زیاد باشد، جمعیت ملخ بیابانی فوق العاده زیاد می شود. باران باعث می شود تا رطوبت لازم برای تفریخ تخم ها که در شن گذاشته شده فراهم گردد. ضمناً بارندگی باعث رشد گیاهان مورد استفاده غذایی ملخ ها می گردد. از این رو، بدون وجود عوامل محدود کننده مانند شکارگران و انگل ها، ملخ ها می توانند با تشکیل جمعیت های فوق العاده زیاد، هر چیز سبزی را در یک منطقه بخورند و در نتیجه قحطی ایجاد نمایند. این مثال نمونه ای از عوامل "وابستگی به تراکم" است. اکولوژیست ها با مطالعه شرایط آب و هوایی سعی دارند سال های پر باران را پیشگویی کنند تا از این طریق بتوانند از انفجار جمعیت ملخ ها جلوگیری به عمل آورند.

6-3 استراتژی های خانواده

در هر محیط زیستی برای زندگی هر گونه خاص محدودیت هایی وجود دارد. این موضوع را اکولوژیست ها ظرفیت محیط گویند. به عبارت دیگر، مقدار معیتی غذا و فضا برای ادامه بقای یک جمعیت وجود دارد. موجودات مختلف در محیط زیست خود واکنش های مختلفی دارند و برای استفاده گیاهان و جانوران از منابع موجود و ادامه بقای آنها، به طور کلی دو استراتژی وجود دارد: بعضی از گونه ها با سرعت بسیار زیاد افزایش می یابند. این عوامل را "استراتژی r" می گویند. در اینجا r بیانگر چگونگی سرعت تکثیر جمعیت است به طور معمول، عوامل r شیوه ای از زندگی است که از این طریق گونه ها با توجه به نوزادان و نسل های زیادی که بوجود می آورند، مقدار r را انتخاب می کنند. این قبیل موجودات عموماً جثه کوچک و طول عمر اندک دارند. با تغییر شرایط محیط، جمعیت این گونه ها کاهش فوق العاده ای پیدا می کند. ولی استراتژی زیست آنها به صورتی است که سریعاً این کاهش را جبران می نمایند. گونه های دیگر، تولید بسیار کندی دارند. استراتژی این حالت را "استراتژی k" گویند.این دسته از موجودات همواره سعی بر آن دارند که تعدادشان نزدیک به سطح k ثابت بماند. k یک علامت ریاضی به مفهوم ظرفیت محیط است. "استراتژی k"  به وسیله گونه هایی انتخاب می شودکه مدت طولانی تری زندگی کرده مقدار انرژی بیش تری را در نتیجه داشتن تعداد کم تری نوزاد در زمانی طولانی، ذخیره می نمایند.
غالباًحیوانات بزرگ از استراتژی k تبعیت می کنند، نوزادان این حیوانات را دیررس می نامند، چون در مراحل جنینی زندگی به اندازه ای رشد کرده اند که می توانند بعد از به دنیا آمدن مستقلاً زندگی کنند. به عنوان مثال: فیل ها دوران حاملگی طولانی دارند و در این دوران مقدار زیادی انرژی و وقت صرف رشد نوزاد خود می کنند. در این صورت، استراتژی یاد شده به بچه ها کمک می کند که تا زمان تولید مثل به حیات خود ادامه دهند.

پستانداران کوچک تمایل به تبعیت از استراتژی r را دارند. اختلاف اساسی آنها با حیواناتی که دارای استراتژی k هستند، در تعداد بچه ها و تعداد دفعات بچه آوری (زایمان) آنها است. در بعضی از موش ها نوزادان بیش تر از 10 عدد بوده و زودرس نامیده می شوند. زودرس بودن نوزادان بدین معنی است که بچه ها در مراحل خیلی ابتدایی رشد، متولد می شوند و برای مادر این امکان وجود دارد که دوباره حامله شده و نوزادان بیش تری تولید کند.

6-4 استراتژی های مختلف

دو گونه پرنده نزدیک به هم برای بقای خود استراتژی متفاوتی را انتخاب می کنند. گونه اول فرصت طلب بوده و از استراتژی r طبعیت می کند، تعداد زیادی تخم گذاشته و طول عمر کمی دارد. گونه دوم، گونه ای متعادل بوده  و از استراتژی k تبعیت می کند. بنابراین تعداد کم تری تخم گذاشته و طول عمر بیش تری دارند. بیش تر این اختلافات در استراتژی زیستن، ناشی از زیستگاه های مختلفی است که هر گونه دارند. در مناطق خشک با شریط سخت، پرنده باید بتواند هنگامی که باران می بارد، از منابع فراوانی که حاصل می شود بهره برداری کند. این کار را با تولید سریع تعداد زیادی جوجه انجام می دهد. در شرایط ثابت آب و هوایی، پرنده فرصت بیش تری برای تولید جوجه ها در اختیار دارد.
برخی از حیوانات یا پرندگان به راحتی می توانند از یک جایگاه اکولوژیک بهره برداری کرده و تولید مثل کنند. از ورود نخستین قمری طوقدار به انگلستان حدود 25 سال می گذشت، در این مدت پرنده به خوبی توانسته با محیط سازگاری کند و به محل خو بگیرد و جمعیت خود را طی 23 سال ده برابر کند. این افزایش سریع نشان می دهد.

یک زیست شناس آمریکایی به نام واردرکلاید آلی در کتاب "گروه گرایی حیوانات" اظهار داشته است که بعضی از گونه های حیوانات به خاطر منافع متعدد دور هم جمع می شوند و تشکیل گروه می دهند. به نظر او، این رفتار گروهی حیوانات بیش تر جنبه همکاری دارد تا رقابت. این نظریه، یکی از نظریه های ارزشمند اکولوژیکی محسوب می شود.
تکلیف1:  در مورد چند نوع زیستگاه نزدیک محل زندگی خود تحقیق کنید، آیا می توانید دلیل کنترل جمعیت در این زیستگاه ها را بیابید، فعالیت خود را همراه با گزارش مفصل برای ما ارسال نمایید. 
تکلیف2:  دو نمونه جاندار انتخاب کنید که هر کدام استراتژی متفاوتی برای بقای خود انتخاب کرده است. مثلاً حیواناتی که استراتژی r و استراتژی k را انتخاب نموده اند. دلیل انتخاب این استراتژی ها از سوی این حیوانات چه بوده؟ نتایج تحقیق خود را همراه تصاویر برای ما ارسال نمایید.

محل بازدید/ اردو/ خرید:  برای این جلسه می توانید، از موزه طبیعت و حیات وحش دارآباد بازدید نمایید. اطلاعات کامل این موزه را در لینک زیر مشاهده نمایید.
http://www.tebyan.net/newindex.aspx?pid=145187

منابع مطالعه:  برای کسب اطلاع بیش تر در زمینه رشد جمعیت و استراتژی های جمعیت ، بخش هفتم از کتاب اکولوژی، ترجمه: احمد کریمی، انتشارات انجمن ملی حفاظت منابع طبیعی را مطالعه نمایید.

بخش پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان
تهیه: الهام گارسچی - تنظیم: علی سرمدی

اکولوژی چیست؟ - جلسه اول
اکولوژی چیست؟ - جلسه دوم
اکولوژی چیست؟ - جلسه سوم
اکولوژی چیست؟ - جلسه چهارم
اکولوژی چیست؟ - جلسه پنجم
اکولوژی چیست؟ - جلسه ششم
اکولوژی چیست؟ - جلسه هفتم
اکولوژی چیست؟ - جلسه هشتم