מבוא לאקולוגיה-1

מהי אקולוגיה? אקולוגיה פירושה תורת הבית- אוקו(בית) תורה(לוגיה). אקולוגיה היא מכלול היחסים בין ייצורים חיים(אורגניזמים) וסביבתם המוגדרת במושגים של מרחב וזמן.ייצורים חיים מושפעים מסביבתם- השפע שלהם (מספרם) ותפוצתם תלויים בתנאי הסביבה. לכל ייצור סביבה המתאימה לו, בה הוא מסוגל להצליח, לגדול ולהתרבות. ייצור ימות או שלא יתרבה בסביבות אחרות או בתנאי סביבה אחרים שאינם מתאימים לו. כגון דגים בסביבה הימית לא יתקיימו ביבשה.דג ממשפחת הפרפרניםיצורים חיים משפיעים על סביבתם- היצורים עצמם יוצרים את תנאי הסביבה ומשפיעים עליה. בעל-חיים החופר בקרקע, גורם לשינויים בתנאי הקרקע, ושינויים אלה משפיעים, על הצמחים הגדלים באותה קרקע.לדוגמא:מטרת המחקר האקולוגי היא לגלות ולהבין את החוקיות של התהליכים האקולוגיים. למשל, גודל של אוכלוסיות או הימצאות מין מסוים במקום מסוים או היעדרו במקום אחר. המחקר האקולוגי מסייע לחזות מראש את תוצאותיהם של שינויים סביבתיים. מה יקרה אם ייכרת יער? בעקבות הכריתה יכול להתברר שהסביבה והקרקע סביב העץ יהפכו להיות מדבר ודבר לא יצמח במקום.שינויים סביבתיים מתרחשים גם באופן טבעי, אבל בימינו, כתוצאה מהשפעת האדם, הם מואצים וקיצוניים יותר. לכן חשוב לדעת מה תהיינה התוצאות של שינויים סביבתיים. לדוגמה רעיה מוגברת על ידי צאן עלולה להכחיד ולדכא את הצומח, שאמור לזין את חיות המרעה. כתוצאה מכך כושרו של שטח המרעה לזין את העדרים הללו ילך ויפחת.מערכות אקולוגיות הן מורכבות וכל אורגניזמים מושפע על ידי מספר גדול של אורגניזמים אחרים, ברמות שונות ובשלבים שונים של מחזור חיו. מחזור-החיים של דג כולל שלב של הטלת הביצים, אם לא ישררו התנאים המתאימים להטלת הביצים, לא תוכל אוכלוסיית הדגים להמשיך ולהתקיים. טריפה או טפילות יכולים לתקוף את הדגים בכל שלב במחזור-החיים שלהם. אספקת המזון מאוד חשובה להישרדות הדגים. מזונם של הדגים עשוי להיות חיות קטנות המצויות במים. החיות הקטנות הללו ניזונות מאצות חד-תאיות. כמות האצות החד-תאיות תלויה בכמות המינרלים במים, עוצמת אור ועוד, וכל הגורמים הללו קשורים זה בזה ומשפיעים זה על זה.המדרג בטבע- את המורכבות בטבע נוהגים לארגן בהיררכיה של מבנים ביולוגיים. כל רמה בהיררכיה מורכבת מקודמתה ומהווה בסיס לזאת שאחריה, וכל עלייה ברמה מייצגת עלייה במורכבות המבנה הביולוגי. המדרג מתחיל מהאטום (מבנה הפשוט ביותר) ומסתייםבביוספירה (המבנה המורכב ביותר). ישנו מדרג ברמת התא, מדרג ברמת הייצור (גוף האדם) ומדרג ברמה האקולוגית. באיור שלפניכם מוצג המדרג האקולוגי:לבסוף חשוב לדעת שהאדם מהווה חלק מהמערכת האקולוגית. לאדם צרכים אקולוגיים רבים, וניהול אקולוגי משמעו שליטה במערכת האקולוגית בצורה שתמלא אחר הדרישות של האדם מבחינת יבול חקלאי וצרכים נוספים תוך שמירה על הסביבה. המאזן האקולוגי בסביבת האדם אינו נשמר באורח טבעי, וצריך להקדיש מאמצים כדי למנוע את ערעורו. לכן שמירת-טבע ונקיטת צעדים פעילים, מחושבים ונבונים, שמטרתם לשמור את המערכת במצב מאוזן הם הכרחיים. פעולות כאלה דורשות ידע רב על מהות התהליכים במערכת האקולוגית. בעבר נעשו שגיאות רבות בתחום זה. לדוגמה, בעבר רווחה הדעה שכל שריפה היא גורם הרסני ונערכה פעולה גדולה בארה"ב למניעת שריפות בכל מחיר. המתיישבים החדשים באמריקה זלזלו באינדיאנים "הפראים", שהיו מדליקים את הערבות והורסים את המערכת האקולוגית. במשך הזמן התברר, שהמערכת האקולוגית של ערבות-עשב, במערב ארה"ב איננה יכולה להתקיים ללא שריפות. אם לא שורפים את העשב, פולשים לתוך הערבה עצים ושיחים, שהם בלתי רצויים למרעה. אם הרצוי הוא אכן ערבת-עשב, שיש בה פרנסה לעדרים של חיות אוכלות-עשב, אז שריפה היא אחד הגורמים החשובים השומרים את הערבה במצבה הנוכחי.1. סדרו את הפרטים הבאים לפי רמות הארגון מהבסיסי ביותר למורכב ביותר (12 נקודות) 2. כל הצבאים באזור הנגב מהוויים (4 נקודות) ביוספרה אוכלוסיה מערכת אקולוגית חברה 3. איזה משפט מתאר נכון את רמות הארגון במערכות האקולוגיות (4 נקודות) חברה כוללת מספר מערכות אקולוגיות שונות חברה כוללת אוכלוסיות של יצורים ממינים שונים אוכלוסיה כוללת מספר חברות שונות אוכלוסיה כוללת אורגניזמים ממינים שונים 4. הסבירו מה מייחד את המערכות האקולוגיות המוצגות למטה, ממערכות אקולוגיות אחרות?פרטו מהם גורמי הסביבה הנמצאים בשפע באותה מערכת?פרטו מהם גורמי הסביבה הנמצאים בחוסר באותה מערכת? (התייחסו בנפרד לכל שלוש המערכות) (9 נקודות) בית גידול/ מערכת אקולוגית בית גידול/ מערכת אקולוגית הינהסביבת החיים של האורגניזם המוגדרת לפי סך כל מרכיבי הסביבה הדוממים והחיים, המשפיעים על השפע ועל התפוצה שלו.ההבדל בין מערכת אקולוגית לבין בית הגידול הוא גודלו של השטח הנלמד או הנחקר. בבית גידול השטח קטן ולרוב מספר המינים קטן יותר. במערכת אקולוגית השטח גדול יותר ומכיל בתי גידול שונים ומגוון גדול יותר של מיני אורגניזמים.גורמים א-ביוטיים- הגורמים הדוממים בבית הגידול כלומר התכונות הפיזיות של בית הגידול. גורמים אלו משפיעים על הייצורים החיים בבית הגידול. לדוגמא בבית גידול מדבריים גדלים מעט צמחים ובעלי חיים וזאת בשל מיעוט המים, הלחות הנמוכה והטמפרטורה הגבוהה.גורמים ביוטיים- הגורמים החיים בבית הגידול. גורמים אלו יכולים להשפיע על הסביבה הא-ביוטית לדוגמה תהליך הפוטוסינתזה בצמחים הוא מקור לחמצן המהווה כ- 20% מהאטמוספרה.באיור שלפניכם מוצגות דוגמאות של גורמים ביוטיים וא-ביוטיים:בין הגורמים הביוטיים והא-ביוטיים מתקיימים יחסי גומלין, כלומר הם משפיעים אלו על אלו ועל ידי כך קובעים את האופי של הבית הגידול/ המערכת האקולוגית. 5. מלאו את המשבצות החסרות לפי קטע הקריאה למעלה (10 נקודות) גורמים ביוטיים גורמים א-ביוטיים חברה צמחים, בעלי חיים, פטריות, וחיידקים קרקע, מים, אוויר, טמפרטורה 6. איזו קבוצות מקבוצות המושגים הבאות המתארת רק גורמים א-ביוטיים (4 נקודות) קרקע חולית, רוחות חזקות בלילה, בעלי חיים מסתתרים במחילות רכס כורכר, רסס מי ים, צמחי חבצלת החוף דיונות חול דק, עוצמת קרינה חזקה ביום וטמפרטורות נמוכות בלילה אדמה סלעית, הפרשי טמפרטורה גדולים בין היום ללילה, צמחיה המתרכזת בוואדיות בלבד 7. הרוח היא גורם אביוטי חשוב המשפיע באופן ישיר על איזה גורמים ביוטי? (4 נקודות) התאדות של מים מצמחים ובעלי חיים גובה הגלים בים הסעת חול ואבק ממקום למקום האבקה שלצמחים והפצת פירותיהם 8. המשפטים הבאים מתארים את המערכת האקולוגית של חורש ים תיכוני בכרמל.מיינו אותם למשפטים המתארים גורם ביוטי ולמשפטים המתארים גורם א-ביוטי (12 נקודות) גורמים ביוטיים פטריות אורנייה גדלות בקרבה הדוקה אל שורשי האורן הכרמל מכוסה חורש ובו עצים ושיחים בעלי חיים קטנים, ביניהם רב-רגל ועכבישים נמצאים מתחת לעלים שנשרו על הקרקע צמחים מטפסים נשענים על ענפי העצים והשיחים ונאחזים בהם בחורש גדלים, אלון מצוי, אלה ארץ ישראלית, אלת המסטיק וקטלב מצוי גורמים א-ביוטיים בצל העצים קריר ואפלולי סלעי גיר בונים את הרי הכרמל רק מעט אור שמש מצליח לחדור בין הענפים הצפופים בקיץ חם ויבש מים זורמים בערוצי הנחלים רוח כמעט שאינה מורגשת בין העצים כמות המשקעים השנתית הממוצע נעה בין 500 מ"מ ל-600 מ"ל גורם מגביל וכושר נשיאה רוב הזמן, גורמי סביבה(ביוטיים וא-ביוטיים) אינם מאפשרים לאוכלוסייה לממש את הפוטנציאל הרבייתי שלה. זאת הסיבה שהאוקיינוסים אינם גדושים בכוכבי ים, אף על פי שנקבת כוכב הים יכולה לייצר 2,500,000 ביצים מדי שנה. גרום סביבה כזה נקרא גורם מגביל, לדוגמה: מזון , טמפרטורה, אור, מינרלים, מקומות מסתור מטורפים ועוד...גורם מגביל- גורם ששינוי ברמתו או בעוצמתו משנה (מגביר את הקצב של תהליך באורגניזם או את קצב גידול האוכלוסיה.ניתן לתאר את ההשפעה של גורם מגביל בצורה של גרף- נוהגים להשתמש בגרף פעמון או גרף רוויה לפי הסוג של גורם הסביבה המשפיעה.גורמים שאינם מתכלים-מייצגים בגרף פעמון (עקום א') לדוגמה: טמפרטורה, רמת חומציות.גורמים שמתכלים - מייצגים בגרף רוויה (עקום ב') לדוגמה: כמות מזון, כמות מים, כמות אור (צמחים צורכים את האור בתהליך הפוטוסינזתה). שני סוגי הגרפים מוצגים למטה:כל עוד יש שינוי במגמת הגרף הגורם נחשב לגורם מגביל:בגרף פעמון (עקום א') -התהליך יתקיים במיטבו רק בטווח מסוים של הגורם, הטווח המיטבי (אופטימלי). משני צידיו של הטווח המיטבי קצב התהליך או גודל האוכלוסייה נמוך מזה שבטווח המיטבי.בגרף רוויה (עקום ב')- עד לנקודה A הגורם המתואר בגרף מגביל את התהליך משום שרואים שינוי במגמת הגרף. מנקודה A ומעלה כנראה יש גורם אחר המגביל את קצב התהליך ולכן ככול שמעלים את הכמות של הגורם המתואר בגרף אין שינוי במגמת הגרף והוא נשאר ישר.לדוגמא בגרף שלפניכם שמתאר את ההשפעה של כמות המזון על גודל האוכלוסייה של כוכבי הים. 9. על פי הגרף הסבירו מדוע בריכוזי מזון קטנים המזון מהווה גורם מגביל על גודל האוכלוסייה של כוכב הים? (4 נקודות) 10. על פי הגרף הסבירו מדוע בריכוזים גבוהים המזון כבר לא מהווה גורם מגביל על גודל האוכלוסייה של כוכב הים אלה יש גורם מגביל אחר (מקומות המסתור) מגביל את גדולהאוכלוסייהשל כוכב הים (4 נקודות) 11. במשך כמה שנים עקבו באזור מסוים אחר מספר השועלים ומספר הארנבות. תוצאות המעקב מוצגות בגרף שלפניכם: (4 נקודות) גודל אוכלוסיית הארנבות הוא הגורם היחיד המגביל את גודל אוכלוסיית השועלים גודל אוכלוסיית השועלים הוא הגורם היחיד המגביל את גודל אוכלוסיית הארנבות אוכלוסיית הארנבות ואוכלוסיית השועלים אינן משפיעות זו על זו גודל אוכלוסיית הארנבות אינו הגורם היחיד המגביל את גודל אוכלוסיית השועלים כושר נשיאה שילוב ההשפעות של הגורמים הביוטים והא-ביוטיים השונים בבית הגידול וזמינותם עשויים לגביל את הקיום האורגניזם וקובעים את הגודל המרבי של אוכלוסייה של מין מסוים שיכולה להתקיים בבית הגידול.כושר נשיאה- הגודל המרבי של אכלוסיה ממין מסוים בבית הגידול מסוים. כושר הנשיאה של בית גידול עבור אוכלוסייה אחת אינו זהה לכושר הנשיאה של בית גידול זה עבור אוכלוסייה של מין אחר. 12. איזה משפט מתאר באופן הנכון ביות את המושג "כושר נשיאה" של בית גידול? (4 נקודות) הגודל המינימלי של אוכלוסיה ממין מסוים בבית גידול מסוים זהה בשני מינים שונים החיים באותו בית גידול אינו תלוי בגורמי הסביבה השוררים בבית הגידול הגודל המרבי של אוכלוסיה ממין מסוים בבית גידול מסוים 13. מין מסוים מעמיד בכל דור מספר גדול מאוד של צאצאים. אם כל הצאצאים יעמידו אף הם מספר דומה של צאצאים, תגדל אוכלוסיית המין בלי גבול. ציינו שתי סיבות לכך שאוכלוסיות בטבע אינן גדלות בלי גבול והסבירו אותן (6 נקודות) התבוננו בסרטון, עברו על השאלות למטה לפני הצפייה בסרטון. עקבו אחרי הקשרים בין הגורמים ביוטים וא-ביוטיים, ושימו לב להשפעות שלהם אלו על אלו. ניתן להפעיל כתוביות בעברית. 14. רשמו שלושה גורמים אביוטים שניתן לראות במערכת האקולוגית והשפעתם על האורגניזמים שבבית הגידול? (6 נקודות) 15. רשמו שלושה גורמים ביוטים שניתן לראות במערכת האקולוגית ושפעתם על האורגניזמים שבבית הגידול.(6 נקודות) 16. הסבירו ופרטו מה הייתה ההשפעה החיובית של החזרת הזאבים לפארק הלאומי ילוסטון שבארצות הברית? (7 נקודות)