النظام البيئي الذي تعيش به الكائنات الحية ضمن البيئة المحيطة يسمى النظام البيئي هو يتمثل في وحدة بيئية متكاملة تشمل عدد من المكونات الحية التي تتفاعل بشكل مؤثر مع مكونات أخرى مختلفة غير حية، وهي تعمل بنظام دقيق و منظم ومتوازن يضمن إستمرارية الحياة، والكائنات الحية هذه تحتاج للطاقة حتي تستطيع القيام بالمطلوب منها من العمليات الحيوية المختلفة في أجسامها، مثال على ذلك:
النمو وإنتاج ماتحتاجه من غذاء، وبذلك فهي تتميز بالاختلاف من كائن حي إلى كائن حي آخر في نقطة كمية الطاقة اللازمة لكل منها، فيوجد من الكائنات الحية نوعين: الكائنات الحية المستهلكة، والكائنات الحية المنتجة، ولهذا السبب فإن التباين في المجموعتين السابق ذكرهم يكون على عدة مستويات في استهلاك الطاقة وإنتاجها أو ما يطلق عليه علمياً “هرم الطاقة”،
حصول الكائنات الحية على الطاقة
في البداية نجد النباتات وهي في قاعدة الهرم الخاص بالطاقة، فالنباتات تتميز بأنها كائنات حية تنتج وتصنع غذائها بنفسها مع توفر بعض العناصر الرئيسية مثل: الطاقة المستمدة من الطاقة الشمسية والماء وغاز ثاني أكسيد الكربون في نظام حيوي يسمى عملية البناء الضوئي، التي يحدث بها دخول لذرات غاز ثاني أكسيد الكربون في المسامات المتواجدة على الأوراق فتتحد بجزيئات الماء .
مع العلم أن لكي يتم اتحاد الكربون مع الماء في عملية مثالية لابد من تواجد الطاقة التي يتم الحصول عليها من أشعة الشمس، حيث يعمل الكلوروفيل (وهو مادة ذات لون أخضر تتواجد على أوراق النباتات) على تحويل الطاقة المستمدة من الشمس إلى طاقة كيميائية، حيث يكمن دور الطاقة الكيميائية في تحويل الماء وغاز ثاني أكسيد الكربون إلى سكريات بسيطة وغاز أكسجين، و يتم توزيع السكريات البسيطة في الأوعية بأرجاء النبات لتوفير حالة من النمو والاستمرارية للنباتات، وينطلق غاز الأكسجين بالهواء الجوي.
حين تقوم الكائنات الأولى في الاستهلاك على التغذية على النباتات فإنها بذلك تستطيع الحصول على 10% فقط من اجمالى الطاقة التي قد حصلت عليها النباتات في غضون عملية إنتاج الطعام والبناء الضوئي، التي سعت لها النباتات لأنفسها، في حين تقوم الكائنات التي يطلق عليها الحيوانات المستهلكة أو المستهلك الأول بالحصول على الطاقة من مصدرين هما أشعة الشمس والغذاء .
لتقوم نفسها أيضاً باستخدام هذه الطاقة في إتمام العمليات الحيوية الخاصة بأجسامهم لتجديد وبناء الخلايا والسعي إلى تعويض ما يتلف منها لإتمام عمليات الحركة التي تتطلبها أجسامهم، وتكتمل تلك السلسة الخاصة بالغذاء في وجود المستهلك الثاني الذي يقوم بالتغذية على المستهلك الأول بتوفير الطاقة التي يستمدها من المصدرين السابق ذكرهم : طاقة الغذاء التي استمدها من المستهلك الأول والتي يحصل منها على كمية من الطاقة بسيطة تصل إلى 10% قط والطاقة الشمسية.
وإذا تحدثنا عن الإنسان فنجد إنه يحصل على الطاقة من الغذاء المختلف من الحيوانات والنباتات وبذلك تكتمل السلسلة الغذائية، ونستطيع بين مكونات السلسلة الغذائية أن نوزع الطاقة بشكل متزن ، فالإنسان يحتاج إلى قرابة 2000 سعر حراري بشكل يومي لإتمام العمليات الحيوية، والفائض من الطاقة يخزن في صورة دهون تخزن بالجسم للحالات الطارئة.
مصادر الطاقة
تقسم الطاقة في الطبيعة إلى:
–طاقة متجددة : وهي الطاقة القابلة للتجديد بشكل مستمر مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة المتولدة من تحرك التيارات المائية، ويطلق عليها أيضاً اسم الطاقة النظيفة، لأنها لا تكون مخلفات ضارة ونفايات تضر بالبيئة.
-الطاقة غير المتجددة : تلك الطاقة التي احتاجت إلى بضع ملايين من السنين حتى تتكون، وعندما يستنفد المخزون المتوفر منها، فهذا يؤدي إلى نفاذها من مصادرها للأبد، مثال على ذلك: الصخر الزيتي والنفط وغيره من مصادر الطاقة.
الطاقة الشمسية
تصدر الشمس حرارة وضوء و إشعاعات كهرومغناطيسية مختلفة، مجموع تلك الأشياء يسمى بالطاقة الشمسية، تتولد هذه الطاقة بواسطة تفاعلات هائلة بعالم الطاقة النووية تحدث في قلب الشمس، وتعتبر هذه الطاقة الشمسية من أهم مسببات الحياة على وجه الأرض .
فهي تصل إلى كوكب الأرض بكميات ملائمة لضمان إستمرارية حياة الإنسان عليها، وهذا بفضل الله –عز وجل- الذي وفر هذا التوازن على كوكب الأرض للحفاظ على الحياة البشرية، فالطاقة المستمدة من الشمس ليست هي بالكبيرة بحيث تسبب الدمار والموت للكائنات الحية بفعل الحر القاتل و الموجات المضرة التي تعمل على انعدام الحياة على الأرض، ولا هي بالقليلة فتتسبب في تجمد الكائنات الحية على كوكبنا.
استخدام الحيوانات والنباتات للطاقة الشمسية
تحتاج جميع النباتات إلى الطاقة المستمدة من الشمس لإتمام عمليات البناء الضوئي والتي تحفزها على النمو وتكوين الغذاء، فعملية البناء الضوئي تتلخص في عدة تفاعلات حيوية تحدث على أوراق النبات، حيث تحمل أوراق النبات صبغة الكلوروفيل الأخضر اللازمة لإتمام البناء الضوئي بشكل كامل .
فتقوم الأوراق بإمتصاص الضوء الذي يسقط من الشمس، والجذور الأخرى تقوم بامتصاص الماء بحيث ينتقل الماء من التربة إلى الأوراق بواسطة تلك الجذور، ويحصل النبات على غاز ثاني أكسيد الكربون من المجال المحيط، وتتوفر انزيمات خاصة بكل ورقة من أوراق النبات، تلك الإنزيمات تتفاعل بصورة عالية معاً لتكون سكر الجلوكوز وغاز الأكسجين والماء، وبذلك يصبح النبات جاهزاً ليكون هو الأخر غذاء للحيوان يستمد منه طاقته.
النمو وإنتاج ماتحتاجه من غذاء، وبذلك فهي تتميز بالاختلاف من كائن حي إلى كائن حي آخر في نقطة كمية الطاقة اللازمة لكل منها، فيوجد من الكائنات الحية نوعين: الكائنات الحية المستهلكة، والكائنات الحية المنتجة، ولهذا السبب فإن التباين في المجموعتين السابق ذكرهم يكون على عدة مستويات في استهلاك الطاقة وإنتاجها أو ما يطلق عليه علمياً “هرم الطاقة”،
حصول الكائنات الحية على الطاقة
في البداية نجد النباتات وهي في قاعدة الهرم الخاص بالطاقة، فالنباتات تتميز بأنها كائنات حية تنتج وتصنع غذائها بنفسها مع توفر بعض العناصر الرئيسية مثل: الطاقة المستمدة من الطاقة الشمسية والماء وغاز ثاني أكسيد الكربون في نظام حيوي يسمى عملية البناء الضوئي، التي يحدث بها دخول لذرات غاز ثاني أكسيد الكربون في المسامات المتواجدة على الأوراق فتتحد بجزيئات الماء .
مع العلم أن لكي يتم اتحاد الكربون مع الماء في عملية مثالية لابد من تواجد الطاقة التي يتم الحصول عليها من أشعة الشمس، حيث يعمل الكلوروفيل (وهو مادة ذات لون أخضر تتواجد على أوراق النباتات) على تحويل الطاقة المستمدة من الشمس إلى طاقة كيميائية، حيث يكمن دور الطاقة الكيميائية في تحويل الماء وغاز ثاني أكسيد الكربون إلى سكريات بسيطة وغاز أكسجين، و يتم توزيع السكريات البسيطة في الأوعية بأرجاء النبات لتوفير حالة من النمو والاستمرارية للنباتات، وينطلق غاز الأكسجين بالهواء الجوي.
حين تقوم الكائنات الأولى في الاستهلاك على التغذية على النباتات فإنها بذلك تستطيع الحصول على 10% فقط من اجمالى الطاقة التي قد حصلت عليها النباتات في غضون عملية إنتاج الطعام والبناء الضوئي، التي سعت لها النباتات لأنفسها، في حين تقوم الكائنات التي يطلق عليها الحيوانات المستهلكة أو المستهلك الأول بالحصول على الطاقة من مصدرين هما أشعة الشمس والغذاء .
لتقوم نفسها أيضاً باستخدام هذه الطاقة في إتمام العمليات الحيوية الخاصة بأجسامهم لتجديد وبناء الخلايا والسعي إلى تعويض ما يتلف منها لإتمام عمليات الحركة التي تتطلبها أجسامهم، وتكتمل تلك السلسة الخاصة بالغذاء في وجود المستهلك الثاني الذي يقوم بالتغذية على المستهلك الأول بتوفير الطاقة التي يستمدها من المصدرين السابق ذكرهم : طاقة الغذاء التي استمدها من المستهلك الأول والتي يحصل منها على كمية من الطاقة بسيطة تصل إلى 10% قط والطاقة الشمسية.
وإذا تحدثنا عن الإنسان فنجد إنه يحصل على الطاقة من الغذاء المختلف من الحيوانات والنباتات وبذلك تكتمل السلسلة الغذائية، ونستطيع بين مكونات السلسلة الغذائية أن نوزع الطاقة بشكل متزن ، فالإنسان يحتاج إلى قرابة 2000 سعر حراري بشكل يومي لإتمام العمليات الحيوية، والفائض من الطاقة يخزن في صورة دهون تخزن بالجسم للحالات الطارئة.
مصادر الطاقة
تقسم الطاقة في الطبيعة إلى:
–طاقة متجددة : وهي الطاقة القابلة للتجديد بشكل مستمر مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة المتولدة من تحرك التيارات المائية، ويطلق عليها أيضاً اسم الطاقة النظيفة، لأنها لا تكون مخلفات ضارة ونفايات تضر بالبيئة.
-الطاقة غير المتجددة : تلك الطاقة التي احتاجت إلى بضع ملايين من السنين حتى تتكون، وعندما يستنفد المخزون المتوفر منها، فهذا يؤدي إلى نفاذها من مصادرها للأبد، مثال على ذلك: الصخر الزيتي والنفط وغيره من مصادر الطاقة.
الطاقة الشمسية
تصدر الشمس حرارة وضوء و إشعاعات كهرومغناطيسية مختلفة، مجموع تلك الأشياء يسمى بالطاقة الشمسية، تتولد هذه الطاقة بواسطة تفاعلات هائلة بعالم الطاقة النووية تحدث في قلب الشمس، وتعتبر هذه الطاقة الشمسية من أهم مسببات الحياة على وجه الأرض .
فهي تصل إلى كوكب الأرض بكميات ملائمة لضمان إستمرارية حياة الإنسان عليها، وهذا بفضل الله –عز وجل- الذي وفر هذا التوازن على كوكب الأرض للحفاظ على الحياة البشرية، فالطاقة المستمدة من الشمس ليست هي بالكبيرة بحيث تسبب الدمار والموت للكائنات الحية بفعل الحر القاتل و الموجات المضرة التي تعمل على انعدام الحياة على الأرض، ولا هي بالقليلة فتتسبب في تجمد الكائنات الحية على كوكبنا.
استخدام الحيوانات والنباتات للطاقة الشمسية
تحتاج جميع النباتات إلى الطاقة المستمدة من الشمس لإتمام عمليات البناء الضوئي والتي تحفزها على النمو وتكوين الغذاء، فعملية البناء الضوئي تتلخص في عدة تفاعلات حيوية تحدث على أوراق النبات، حيث تحمل أوراق النبات صبغة الكلوروفيل الأخضر اللازمة لإتمام البناء الضوئي بشكل كامل .
فتقوم الأوراق بإمتصاص الضوء الذي يسقط من الشمس، والجذور الأخرى تقوم بامتصاص الماء بحيث ينتقل الماء من التربة إلى الأوراق بواسطة تلك الجذور، ويحصل النبات على غاز ثاني أكسيد الكربون من المجال المحيط، وتتوفر انزيمات خاصة بكل ورقة من أوراق النبات، تلك الإنزيمات تتفاعل بصورة عالية معاً لتكون سكر الجلوكوز وغاز الأكسجين والماء، وبذلك يصبح النبات جاهزاً ليكون هو الأخر غذاء للحيوان يستمد منه طاقته.
