אקולוגיה

 

יכולתם של יצורים חיים להתקיים בסביבה, להשיג בה את כל צורכי הקיום ההכרחיים להם ולהתרבות בה, תלויה במרכיבי הסביבה ובתנאים שהם יוצרים בה. 

מקובל למיין את מרכיבי הסביבה למרכיבים ביוטיים ולמרכיבים א-ביוטיים.

המרכיבים הא-ביוטיים: (דומם) - סלעים וקרקעות, מים ואוויר, טמפרטורה ואור, רוח.

המרכיבים הביוטיים: (היצורים החיים) - בעלי החיים והאדם, הצמחים, הפטריות החיידקים והחד-תאיים.

קיימת השפעה של מרכיבי הסביבה הביוטיים והא-ביוטיים זה על זה. לדוגמה, טיב הקרקע משפיע על הרכב הצמחים הגדלים עליה. הצמחים קובעים את אספקת המזון לבעלי החיים ולשאר היצורים בסביבה.

 

יצורים חיים יכולים להתקיים בסביבה כלשהי רק אם הם מצליחים להשיג בה את כל צורכי הקיום הדרושים להם: מקום לחיות ולגדל צאצאים, מזון, מים, אוויר לנשימה וכדומה. 

 

המכיבים הא-ביוטיים:

מים

המים מהווים בין 70% ל-80% מנפח גופם של רוב היצורים חיים, ובלעדיהם לא יוכלו להתרחש תהליכי החיים. כל היצורים החיים קולטים מים מן הסביבה (בשתייה, באוכל או בקליטה ישירה מן הסביבה), ומאבדים מים (בהזעה, בהפרשות או באידוי אל הסביבה), ולכן חשוב שמאזן המים בגופם יהיה תקין.

המים הם סביבת החיים של כל היצורים המתקיימים במקווי המים השונים, אולם הם עלולים להימצא במחסור אצל בעלי חיים ביבשה.

 

אוויר

באוויר מספר גזים שהעיקריים שבהם הם החנקן, החמצן והפחמן דו-חמצני. רוב היצורים החיים זקוקים לחמצן בתהליך הנשימה. 

החמצן מסייע לפירוק הסוכר בתהליך הנשימה התאית המייצר אנרגיה. היצורים היבשתיים קולטים את החמצן ישירות מן האוויר, והיצורים החיים במים קולטים את החמצן המומס במים. ריכוז החמצן באוויר הוא כ-20%.

הפחמן הדו-חמצני נחוץ ליצורים המבצעים פוטוסינתזה, כי הוא אחד מחומרי המוצא בתהליך ייצור הסוכר. ריכוז ה-CO2 באוויר הוא קרוב ל-0.04% והוא מתמוסס היטב במים. צמחי היבשה קולטים את ה-CO2 ישירות מן האוויר; האצות וצמחי המים קולטים את ה-CO2 המתמוסס במים.

ברוב המקרים אין מחסור בגז זה, שריכוזו הולך ועולה בהשפעת האדם.

החנקן מהווה כ-80% מהאוויר ויש לו תפקיד חשוב בייצור החלבונים בצמחים.

 

לאדי המים, לפחמן הדו-חמצני ולחומרים אחרים שנמצאים באוויר, יש עוד חשיבות: הם גורמים לתופעה טבעית וחשובה של אפקט החממה השומר על חומו של כדור הארץ ומונע ממנו לברוח לחלל. הודות לאפקט החממה, הטמפרטורה הממוצעת של כדור הארץ היא C°17. מדענים מעריכים כי בלא אפקט החממה, הייתה הטמפרטורה של כדור הארץ צונחת ל-18 מעלות מתחת לאפס. בתנאים כאלה היו האוקיינוסים והנחלים קופאים, לא הייתה אספקת מים ליצורים חיים, וכדור הארץ היה הופך למדבר של קרח.

 

אוֹר

האור הוא מקור האנרגיה לתהליך הפוטוסינתזה של הצמחים. ולכן, עצמת האור ומשך החשיפה לאור משפיעים על התפתחות הצמחים.

אורך היום (מספר שעות האור ביממה) משתנה במהלך השנה בצורה הדרגתית וקבועה. יצורים רבים חשים בשינויים אלו, ומגיבים להם בהתנהגותם ובפיזיולוגיה שלהם. לדוגמה, אורך היום משפיע על תהליכי שלכת, לִבלוב ופריחה של צמחים רבים, על החלפת נוצות ופרווה של עופות ושל יונקים, ועל מועדי נדידה או רבייה של בעלי חיים רבים. במקומות שבהם עצמת האור פוחתת כמו בעומק הים או בצל עצים צפופים, היצורים המבצעים פוטוסינתזה  מתמעטים.   

 

טמפרטורה

מקור החום בכדור הארץ הוא בקרינת השמש או בתהליכים המתרחשים בעומק האדמה. רוב היצורים יכולים להתקיים בטווח טמפרטורות צר, שאינו עולה על כ-C°40, אך יש גם יצורים שיכולים להתקיים בטמפרטורות קיצוניות, מ-C°50-  ועד ל-C°50 ויותר.

 

קרקע

הקרקע משמשת מצע גידול לצמחים, מקום שהשורשים נאחזים בו וקולטים ממנו מים ומינרלים. הקרקע היא גם סביבת חיים ליצורים שמתקיימים בתוכה. הקרקע בנויה מגרגירים, שגודלם, הרכבם הכימי ואִרגונם (צפיפותם) משפיעים על תכונותיה. ברווחים שבין גרגירי הקרקע יש אוויר, והוא מקור החמצן הנחוץ לנשימתם של שורשי הצמחים ושל בעלי החיים השוכנים בקרקע. גרגירי הקרקע סופחים מים.

 

המרכיבים הביוטיים:                                                                                                                        המרכיבים הביוטיים כוללים את כל מגוון היצורים החיים בה. היצורים החיים משפיעים על התנאים הא-ביוטיים בסביבה. לדוגמה, בעלי-חיים שמתחפרים בקרקע מאפשרים לאוויר ולמים לחדור אליה בקלות. בתהליך הפוטוסינתזה, הצמחים קולטים מן האוויר פחמן דו-חמצני ופולטים אל האוויר כמויות גדולות של חמצן .

בין היצורים החיים בסביבה מתקיימים יחסי גומלין מורכבים. לפעמים היצורים זקוקים זה לזה, לפעמים הם מתחרים זה בזה ויש שאוכלים זה את זה. 

היצורים החיים מותאמים לסביבת חייהם. יש מגוון עצום של סביבות חיים על פני כדור הארץ, ובכל אחת מהן מתקיימים תנאי סביבה האופייניים לה - חום, קור, יובש, לחות, אוויר דליל, רסס מהים, קרקע מלוחה, מחסור במים, וכו'. בכל סביבה מתקיימים רק היצורים שתכונותיהם השונות מאפשרות להם להתקיים באותה סביבה. את התכונות האלה מכנים בשם התאמות. ההתאמות לסביבה של היצורים החיים מאפשרות להם להשיג את מזונם, להתגונן מפני יצורים חיים אחרים בסביבה, להתרבות ולהעמיד צאצאים פוריים, ולהתמודד עם תנאי הסביבה ועם שינויים עונתיים כמו, לדוגמה, מחסור במים או תקופת יובש. ככל שההתאמה של היצור החי לסביבה טובה יותר, היא משפרת את הסיכוי שלו לשרוד בסביבה ולהעמיד צאצאים. ההורים מורישים לצאצאיהם את תכונותיהם, ולכן גם הצאצאים של יצור המותאם לסביבתו הם בעלי סיכוי טוב לשרוד ולהתרבות באותה סביבה.

בני האדם מצליחים להתקיים כמעט בכל סביבות החיים בזכות היכולות הטכנולוגיות. האדם משנה את התנאים בסביבתו ומתאים אותם לצרכיו. 

 

סוגים של התאמה לסביבה

נהוג לחלק את ההתאמות לסביבה לשלושה סוגים עיקריים: התאמות מבניות (אנטומיות), התאמות פיזיולוגיות (תהליכיות) והתאמות התנהגותיות.

 

התאמה מבנית:

תכונות הקשורות במבנה הגוף – בגודלם של איברים, בצורתם, בצבעם ובמבנה של מערכות פנימיות בגוף.

 

• דוגמאות להתאמות מבניות לחיים במים - לדגים צורת גוף הידרו-דינמית, קשקשים, סנפירים וזימים.     לעופות מים וליונקים ימיים צורה הידרו-דינמית, קרומי שחייה. 

      לצמחי המים יש עלים צפים על פני המים.

• דוגמאות להתאמות מבניות לחיים במדבר - ליונקים פרווה בהירה המחזירה את קרני השמש ומקטינה את ההתחממות, שערות הפרווה קצרות ודלילות, רגליים ארוכות, המרחיקות אותם מן האדמה 

        לצמחי מדבר שורשים עמוקים המגיעים אל מי התהום, או שורשים הצומחים קרוב אל פני האדמה

        ומשתרעים על שטח גדול. העלים מכוסים שערות בהירות המחזירות את קרני השמש ומקטינות את

        ההתחממות, ואת איבוד המים מן העלה.

• דוגמאות להתאמות מבניות לחיים בתנאי קוֹר -  ליונקים ועופות פרווה עבה או שכבת נוצות עבה ושכבת שומן עבה.

        לצמחים עלים דקים דמויי המחטים.

• דוגמאות להתאמות מבניות לחיים בתנאי תאורה חלשה - לצמחים עלים רחבים או אמצעים המסייעים להם לטפס.

 

התאמה פיזיולוגית:

תכונות הקשורות בתהליכים המתרחשים בגוף ומסייעים להישרדות היצורים החיים בסביבת חייהם נקראות התאמות פיזיולוגיות.

 

• דוגמאות להתאמות פיזיולוגיות לחיים במים - דגי מים מתוקים מפרישים עודפי מים אל מחוץ לגוף. לעומתם, דגי מים מלוחים מפרישים מגופם עודפי מלחים.

        צמחים הגדלים בקרקע שהמים בה מליחים מפרישים את עודפי המלח.

• דוגמאות להתאמות פיזיולוגיות לחיים במדבר - בעלי חיים מפרישים שתן מרוכז וגללים יבשים מאוד. במצב של מחסור במים, צמחי מדבר שונים נכנסים לשלכת או שפרקי הגבעול מתייבשים ונושרים. 

• דוגמאות להתאמות פיזיולוגיות לחיים בתנאי קוֹר - תרדמת חורף ושלכת חורף, פרווה עבה צבירת שומן. 

 

התאמה התנהגותית

התכונות של בעלי החיים המשפיעות על התנהגותם ועוזרות להם להתקיים בסביבה נקראות בשם התאמות התנהגותיות.

 

• דוגמאות להתאמות התנהגותיות לחיים במים - יונקים עולים אל פני המים כדי לנשום. 

• דוגמאות להתאמות התנהגותיות לחיים במדבר - בעלי חיים מדבריים פעילים בשעות הבוקר ובשעות הערב המוקדמות כשהסביבה קרירה יותר, או בשעות הלילה. 

• דוגמאות להתאמות התנהגותיות לחיים בתנאי קור - נדידת בעלי חיים לאזורים שחם בהם יותר.

 

ההתאמות לסביבה התפתחו לארך הדורות מפני שכאשר תנאי הסביבה משתנים, רק היצורים בעלי התכונות המותאמות שורדים, מתרבים, ומעבירים בתורשה לצאצאיהם את התכונות שהקנו להם יתרון.

בכל פעם שהסביבה השתנתה, כל מי שתכונותיו לא התאימו לתנאים החדשים נכחד.

 

קשרי הזנה

הצמחים – יצרני המזון - רק צמחים מסוגלים לייצר מזון. הם היחידים שיכולים לייצר חומרים אורגניים מחומרים אי-אורגניים. הצמחים הם בעלי יכולת ייחודית לקלוט את אנרגיית השמש ולנצל אותה בתהליך הפוטוסינתזה לשם בניית חומר אורגני (סוכר).

הצמחוניים – צרכנים ראשוניים - הצרכנים הראשוניים הם בעלי-חיים צמחוניים, הניזונים ישירות מצמחים.

הטורפים – צרכנים שניוניים - הטורפים הם כל בעלי החיים הניזונים מבעלי חיים אחרים. את הטורפים אפשר למיין לצרכנים שניוניים ולטורפי-על. 

המפרקים – ממחזרים חומרים - המפרקים פעילים במקביל לכל החוליות בשרשרת המזון, וכוללים בעיקר חיידקים ופטריות. המפרקים ניזונים מיצורים שאינם חיים – משרידי גופם של בעלי חיים ושל צמחים שמתו, ומהפרשות של בעלי חיים. רוב המפרקים מפרקים את מזונם מחוץ לגופם: הם מפרישים אל הסביבה אנזימים אשר מפרקים את החומרים האורגניים המצויים בה. מקצת תוצרי הפירוק – מולקולות אורגניות קטנות – נספגים אל תוך גופם של המפרקים ומשמשים להם מזון. תוצרי פירוק אחרים נשארים בסביבה (חומרים אורגניים פשוטים וחומרים אי-אורגניים כמו פחמן דו-חמצני ומינרלים). תוצרי הפירוק האי-אורגניים שנשארים בסביבה, נקלטים על ידי הצמחים ומשמשים בהם ליצירת החומרים האורגניים. למפרקים יש חשיבות עצומה לקיום החיים, כי הם מאפשרים מִחזור של חומרים שונים בטבע. בלי המפרקים היו משאבי טבע שונים מתכלים.

 

שרשרת מזון מציגה את מעבר המזון בין היצורים.

נהוג לכתוב את שמות היצורים המשתתפים בשרשרת המזון, ולהוסיף ביניהם חִצים. החִצים מסמלים את מעברי החומרים והאנרגיה בין היצרנים לצרכנים, והם מצביעים על החוליה שהמזון והאנרגיה עוברים אליה (מן הנטרף אל הטורף אותו).

מארג מזון מתאר רשת של שרשרות מזון הקשורות זו בזו. גם כאן הכיוון הנכון של החִצים (מן הנטרף אל הטורף), הוא על פי כיוון מעבר החומרים והאנרגיה במארג המזון.

 

יחסי גומלין

במערכת אקולוגית יש יחסי גומלין שונים בין היצורים החיים. יחסי גומלין אלו משפיעים במידה ניכרת על מגוון המינים במערכת. 

יחסי טריפה (טורף-נטרף) 

יחסי הדדיות - שיתוף פעולה בין מינים שונים של יצורים חיים המפיקים ממנו תועלת. לדוגמה:

א. האבקת פרחים על ידי מאביקים;

ב. הדדיות בין דג נקאי או סרטן נקאי שמנקים  דגים גדולים או ציפורים נקאיות שמנקות קרנפים. 

ג. החזזית היא יצור המורכב מאצה ומפטרייה החיות בקשר הדוק. האצה מייצרת מזון בתהליך הפוטוסינתזה, ואילו הפטרייה קולטת בעזרת הקורים שלה מים ומינרלים ומאפשרת לאצה חיים בסביבה לחה ועשירה במינרלים.

יחסי טפילות - הטפיל מתקיים בתוך גופו של הפונדקאי או צמוד לגופו, ומקבל ממנו מזון או חומרים חיוניים אחרים, ואינו יכול להתקיים בלי הפונדקאי. ברוב המקרים הטפיל גורם נזק לפונדקאי ולעתים אף גורם למותו.

​יחסי תחרות על משאבי הסביבהה מוגבלים בכמותם.