Transcript מעברי חומרים ואנרגיה ביצורים חייים

‫מעברי חומרים ואנרגיה‬
‫ביצורים חיים‬
‫תמר מנחמוב‬
‫בי"ס יוב"ל‬
‫האוניברסיטה העברית‪ ,‬גבעת רם‬
‫מאפייני סביבת חיים‬
‫סביבת חיים‬
‫מאפיינים אותו‬
‫גורמים אביוטים‬
‫כגון‬
‫אקלים‪,‬קרקע‪,‬מים‬
‫‪,‬אור‪,‬חמצן‪,‬מינרלים‪.‬‬
‫משפיעים‬
‫אלו על אלו‬
‫גורמים ביוטים‬
‫כוללים‬
‫צמחים‪ ,‬בעלי חיים‪ ,‬פטריות‪,‬‬
‫חיידקים‪...‬‬
‫רמות ארגון בתחום האקולוגיה‬
‫כל המערכות‬
‫האקולוגיות בכדור‬
‫הארץ‬
‫מספר אוכלוסיות‬
‫ממינים שונים‬
‫המתקיימות באותה‬
‫סביבה‬
‫ביוספרה‬
‫מערכת אקולוגית‬
‫חברת היצורים‬
‫והסביבה שלה‬
‫חברה‬
‫אוכלוסיה‬
‫יצור יחיד ממין‬
‫מסוים החי בסביבה‬
‫כלשהי‬
‫יצור‬
‫מס' יצורים בני‬
‫אותו מין החיים‬
‫באותה סביבה‬
‫חברה‪:‬עץ חרוב‬
‫ועליו דיות‬
‫שחורות‬
‫מערכת אקולוגית‬
‫מדבר‬
‫מערכת אקולוגית‬
‫חורש‬
‫מערכת אקולוגית‬
‫אגם‬
‫חברות אוכלוסיות ופרטים‬
‫אוכלוסיה א'‬
‫אוכלוסיה ב'‬
‫אוכלוסיה‬
‫ג'‬
‫פרט‬
‫פרט‬
‫פרט‬
‫חברה‬
‫יצורים בבית הגידול ‪ /‬מערכת אקולוגית‬
‫מופיעים ביחד כ‪...‬‬
‫חברה‬
‫כוללת‬
‫אוכלוסיות‬
‫כוללת‬
‫פרטים‬
‫מקיימים ביניהם‬
‫כולם בני אותו‬
‫יחסי גומלין‬
‫שונים זה מזה ב‪..‬‬
‫טריפה‬
‫תחרות‬
‫הדדיות‬
‫טפילות‬
‫•גיל (בוגר ‪ /‬צעיר)‬
‫•זוויג (זכר ‪ /‬נקבה)‬
‫•תכונות אחרות (גודל‪ ,‬צבע וכו')‬
‫מין‬
‫הצרכים היסודיים של אורגניזמים חיים‬
‫יצור‬
‫זקוק ל‪...‬‬
‫חומרים‬
‫אנרגיה‬
‫ניתן‬
‫להפיק‬
‫מ‪...‬‬
‫כגון‬
‫אור‬
‫כמו‬
‫כמו‬
‫תרכובות פחמן‬
‫אורגניות‬
‫כמו‬
‫חומרים‬
‫אי‪-‬אורגניים‬
‫מים‬
‫כמו‬
‫כמו‬
‫כמו‬
‫שומנים‬
‫פחמימות‬
‫חלבונים‬
‫חנקן‬
‫זרחן‬
‫חמצן‬
‫ארגון אוכלים ונאכלים בבית הגידול‬
‫יצורים חיים‬
‫הטרוטרופים‬
‫אוטוטרופים‬
‫מייצרים את‬
‫התרכובות‬
‫האורגניות‬
‫מפרקים‬
‫יצרנים‬
‫אוכלי צמחים‬
‫צרכנים‬
‫ראשוניים‬
‫יצורים‬
‫המקבלים‬
‫חומרי מזון‬
‫ואנרגיה‬
‫ע"י אכילה של‬
‫יצורים אחרים‬
‫צרכנים‬
‫אוכלי בעלי‬
‫חיים =‬
‫צרכנים‬
‫טורפים שניוניים‬
‫עוף דורס‬
‫טורף על‬
‫ציפורי שיר‬
‫צרכנים‬
‫שלשוניים‬
‫פירמידה אקולוגית‬
‫מפרקים‬
‫חיפושיות‬
‫צרכנים‬
‫שניוניים‬
‫כנימות‬
‫צרכנים‬
‫ראשוניים‬
‫צמחים‬
‫יצרנים‬
‫כמות החומרים העוברת משלב לשלב בפירמידת המזון‬
‫הולכת ופוחתת בהדרגה ‪.‬כך גם מספר היצורים הניזונים‬
‫רמות הזנה בפירמידה אקולוגית‬
‫טורפי על‬
‫רמת הזנה ‪4‬‬
‫צרכנים‬
‫שניוניים‬
‫צרכנים‬
‫ראשוניים‬
‫יצרנים‬
‫רמת הזנה ‪3‬‬
‫רמת הזנה ‪2‬‬
‫רמת הזנה ‪1‬‬
‫אורגניזמים המקבלים את מזונם במספר‬
‫שלבים זהה נמצאים באותה רמת הזנה‪.‬‬
‫שרשרת מזון‪ ,‬מארג מזון ופירמידת מזון‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫שרשרת מזון‪ :‬מציג (באופן איכותי) רצף אחד של‬
‫אוכלים ונאכלים‪.‬‬
‫מארג מזון ‪ :‬מציג (באופן איכותי) את כלל יחסי‬
‫הגומלין המורכבים בין אוכלים ונאכלים בבית‬
‫הגידול‬
‫פירמידת מזון אקולוגית‪ :‬מציגה (באופן כמותי) את‬
‫רמות ההזנה במערכת אקולוגית‪.‬‬
‫תיאור כמותי‪ :‬פירמידות אקולוגיות‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫דרך מקובלת לתיאור הקשרים בין החוליות השונות‬
‫במארג המזון היא באמצעות פירמידת המזון‪ .‬הפירמידה‬
‫מבטאת את היחסים הכמותיים של היצורים בחוליות‬
‫המרכיבות את שרשרת המזון‪ .‬היא בנויה ממדרגות‪ ,‬וכל‬
‫מדרגה מייצגת את אחת מרמות ההזנה במערכת‪:‬‬
‫היצרנים נמצאים בבסיס הפירמידה‪ ,‬מעליהם ‪-‬‬
‫הצמחוניים‪ ,‬ומעליהם ‪ -‬הטורפים‪.‬‬
‫הגודל של כל רמת הזנה ‪ -‬גודלה של כל מדרגה‬
‫בפירמידת המזון מייצג את הביומסה שבכל מדרגה‪,‬‬
‫כלומר ‪ -‬את המסה (גרם למ"ר) של כל היצורים הנכללים‬
‫באותה המדרגה‪ .‬פירמידות מסוג זה נקראות פירמידות‬
‫ביומסה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫לפירמידות ביומסה רבות יש בסיס רחב וקודקוד‬
‫צר‪ .‬הסיבה למבנה זה היא התמעטות המזון‪,‬‬
‫העובר מרמת הזנה אחת אל זאת שמעליה‬
‫בפירמידה‪ .‬מדוע המזון מתמעט במעלה‬
‫הפירמידה? ‪ -‬בכל רמת הזנה חלק מן היצורים‬
‫מתים‪ ,‬חלק מן החומרים מופרשים מגופם של‬
‫בעלי‪-‬החיים (חומרים שלא התעכלו)‪ ,‬וגם חלק גדול‬
‫מן האנרגיה נפלט (בצורת חום) בתהליך הנשימה‬
‫של היצורים החיים‪.‬‬
‫‪‬‬
‫שימו לב להבדל ביחסי הגודל בין פירמידת ביומסה‬
‫ימית לבין פירמידת ביומסה יבשתית!‬
‫‪‬‬
‫למה קיים ההבדל הזה?‬
‫חום‬
‫אכילה‬
‫צרכנים‬
‫הפרשה‬
‫מוות‬
‫נשימה‬
‫מפרקים‬
‫נשירת עלים‬
‫מוות צמחים‬
‫יצרנים‬
‫נשימה‬
‫נשימה‬
‫פוטוסינתזה‬
‫קליטת‬
‫תרכובות‬
‫חנקן‬
‫חיידקים‬
‫חום‬
‫פירוק‬
‫מרכיבים א‪-‬‬
‫ביוטים בסביבה‬
‫קיבוע‬
‫חנקן‬
‫חום‬
‫האנרגיה במערכת האקולוגית‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫מקור האנרגיה העיקרי במערכות האקולוגיות הוא אור‬
‫השמש המנוצל ע"י הצמחים ליצירת אנרגיה כימית‬
‫האצורה בחומרים אורגניים‪.‬‬
‫החומרים האורגניים משמשים כמקור ליצירת אנרגיה‬
‫זמינה בתהליכי הנשימה התאית של כל היצורים במערכת‬
‫וכחומר גלם לבניית גופם‪.‬‬
‫בתהליכים הביוכימיים המתקיימים בגוף‪ ,‬ובמיוחד בתהליך‬
‫הנשימה התאית‪ ,‬נפלטת לסביבה אנרגית חום שאינה‬
‫זמינה לשימוש חוזר‪.‬‬
‫לפיכך‪ ,‬בניגוד למיחזור החומרים‪ ,‬זרימת האנרגיה‬
‫במערכת האקולוגית היא חד‪-‬כיוונית‪.‬‬
‫אור‬
‫יצורים חיים‬
‫חום‬
‫‪19‬‬
‫תרגיל‬
‫עוף דורס‬
‫צבוע‬
‫נחש‬
‫שועל‬
‫ארנבת‬
‫עכבר‬
‫לטאה‬
‫עקרב‬
‫חיפושית‬
‫צמחים‬
‫חגב‬
‫ענו על השאלות הבאות‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫מיינו את האורגניזמים במארג לאוטוטרופים והטרוטרופים‬
‫מיינו את האורגניזמים במארג צרכנים ראשוניים וצרכנים‬
‫שניוניים‬
‫ציינו רצף המהווה שרשרת מזון‬
‫מה יקרה למארג אם תפרוץ שריפה שתפגע בצמחים?‬
‫בשנה גשומה במיוחד ניתן להבחין בשתי תופעות‪:‬‬
‫גידול נמרץ של כל הצמחים בבית הגידול‬
‫טביעה של גורי עכברים במחילותיהם‪.‬‬
‫סכמו את השפעותיהם המשוערות של תופעות אלו על מארג‬
‫המזון‪.‬‬
‫איזו חוליה חסרה מה תפקידה?‬
‫מי מהאורגניזמים נמצאים באותן רמות הזנה?‬
‫סרטטו פירמידה אקולוגית לפי מארג המזון‪( .‬את הצרכנים‬
‫המשניים והשלישיים שימו באותה רמת הזנה)‬