اکولوژی یا بوم شناسی شاخه‌ای از زیست شناسی است که به بررسی چگونگی تعامل ارگانیسم‌‌ها با محیط خود و موجودات دیگر ‌می‌پردازد. هر ارگانیسم با ارگانیسم‌‌های هم نوع خود و ارگانیسم‌های گونه‌‌های مختلف روابط پیچیده‌ای را تجربه ‌می‌کند. این فعل و انفعالات پیچیده منجر به فشار‌های انتخابی مختلف بر روی ارگانیسم‌‌ها ‌می‌شود. فشار‌ها در کنار هم منجر به انتخاب طبیعی ‌شده که باعث ‌می‌شود جمعیت گونه‌‌ها تکامل یابد. اکولوژی مطالعه این نیرو‌ها، آنچه آن‌ها را تولید ‌می‌کند و روابط پیچیده بین ارگانیسم‌‌ها با یکدیگر و سایر ارگانیسم‌‌ها و محیط غیرزنده آن‌ها را در بر می‌گیرد.

واژه اکولوژی از دو کلمه یونانی به نام «اویکوس» (Oikos) به معنی بوم یا بستر زندگی و کلمه «لوگوس» (Logos) یه معنای شناختن تشکیل شده است.

علم اکولوژی

دانشمندان ‌می‌توانند «اکولوژی» (Ecology) را از دیدگاه‌های مختلفی مورد مطالعه قرار دهند که این دیدگاه‌ها از جنبه‌های مولکولی و میکروسکوپی تا سراسر کره زمین می‌تواند گسترده باشد. در مورد انواع دیدگاه‌های اکولوژی در ادامه مطلب بحث خواهد شد. در هر سطح از اکولوژی یا بوم شناسی، تمرکز بر فشار‌های انتخابی است که منجر به تغییر تکاملی ‌می‌شوند. این فشار‌ها از منابع گوناگونی ناشی ‌می‌شود و روش‌‌های بی‌شماری برای مشاهده و کمیت‌سنجی این داده‌‌ها وجود دارند.

اکولوژی رفتاری
تصویر ۱: اکولوژی رفتاری یا اکولوژی شناختی در جمعیت‌های مختلف جانوری برای شناخت رفتار و نحوه زندگی جمعیت‌های انواع ارگانیسم‌ها مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

رشته اکولوژی تعداد زیادی زیر رشته و گرایش‌های فرعی دارد. اگرچه انواع اکولوژی که در ادامه به آن‌ها خواهیم پرداخت، در سطح‌های سازمان یافته مورد طبقه‌بندی قرار می‌گیرند، برخی از متخصصان بوم شناسی در جنبه‌‌های خاص هر زمینه تخصص دارند. به عنوان مثال، بوم شناسی شناختی شاخه‌ای از اکولوژی ارگانیسم است که فرآیند‌های رفتاری حیوانات را مورد مطالعه قرار ‌می‌دهد.

اکولوژیست‌‌های دیگر فقط برهم کنش‌‌های بین انسان و بقیه بیوم را مطالعه ‌می‌کنند، زمینه‌ای که به عنوان اکولوژی انسان یا علم محیط زیست شناخته ‌می‌شود. با این وجود سایر زیست شناسان بر تعامل بین ارگانیسم‌‌ها و عوامل غیرزنده مؤثر بر تکامل آن‌ها، مانند مواد مغذی و سموم موجود در محیط تمرکز ‌می‌کنند. بوم شناسی زمینه گسترده‌ای است، موارد زیر فقط نمونه‌ای از انواع مواردی است که دانشمندان در بوم شناسی مطالعه ‌می‌کنند.

انواع اکولوژی

اکولوژی براساس شرایطی که ارگانیسم‌های مختلف در آن مورد بررسی قرار می‌گیرند به دو بخش کلی تقسیم می‌شوند:

اتواکولوژی

زمانی که روابط یک ارگانیسم با محیط زیست آن به تنهایی و بدون در نظر گرفتن روابط آن با سایر ارگانیسم‌های موجود مورد بررسی قرار بگیرد، مطالعه «اتواکولوژی» (Auto ecology) یا بوم شناسی فردی در مورد این ارگانیسم صورت گرفته است.

سین اکولوژی

زمانی که روابط و رفتار یک ارگانیسم در کنار ارگانیسم‌های دیگر موجود در محیط (چه موجودات هم گونه و چه سایر گونه‌های موجودات) مورد مطالعه قرار گیرد، در واقع مطالعات «سین اکولوژیکی» (Synecology) یا بوم شناسی جمعی انجام شده است.

علم اکولوژی از نظر زمینه‌های مورد مطالعه و شاخه‌های تخصصی آن نیز در گروه‌های مختلفی قرار می‌گیرد که در ادامه به معرفی برخی از شاخه‌های مهم اکولوژی می‌پردازیم.

بوم شناسی مولکولی (Molecular Ecology)

در سطح مولکولی، مطالعه اکولوژی بر تولید پروتئین‌‌ها، تأثیر این پروتئین‌‌ها بر ارگانیسم و ​​محیط و همچنین تأثیر محیط بر روی تولید پروتئین‌‌های مختلف متمرکز است. در کلیه ارگانیسم‌‌های شناخته شده، DNA، پروتئین‌‌های مختلفی ایجاد ‌می‌کند که برای همانندسازی DNA با یکدیگر و محیط ارتباط برقرار ‌می‌کنند. این فعل و انفعالات در برخی از ارگانیسم‌‌های بسیار پیچیده اتفاق می‌افتد. زمینه مطالعات یک بوم شناس مولکولی این است که چگونه این پروتئین‌‌ها ایجاد ‌می‌شوند، چگونه آن‌ها بر ارگانیسم و ​​محیط اثر ‌می‌گذارند و چگونه محیط به نوبه خود بر آن‌ها تأثیر ‌می‌گذارد.

بوم شناسی ارگانیسمی (Organismal Ecology)

با یک قدم به عقب برگشتن، متوجه می‌شویم که مطالعه محیط زیست ارگانیسم نیاز به مطالعه ارگانیسم‌‌های منفرد و تعامل آن‌ها با سایر موجودات و محیط زیست دارد. در حالی که زیست شناسی ارگانیسم بخشی از بوم شناسی است، اما این علم به تنهایی یک زمینه گسترده برای مطالعه است. هر ارگانیسم در طول زندگی خود تنوع زیادی از تعاملات را تجربه ‌می‌کند و مطالعه همه آن‌ها غیرممکن است. بسیاری از دانشمندان که اکولوژی ارگانیسم را مطالعه ‌می‌کنند، بر یک جنبه ارگانیسم مانند رفتار آن یا نحوه پردازش مواد مغذی یا محیط زیست ارگانیسم تمرکز ‌می‌کنند.

همزیستی
تصویر ۲: همزیستی دلقک ماهی و شقایق دریایی که نوعی رابطه بین دو موجود زنده است که برای هر دو ارگانیسم مفید است. در این رابطه شقایق دریایی از دلقک ماهی در برابر ارگانیسم‌های مهاجم مراقبت می‌کند و دلقک ماهی بخشی از تغذیه شقایق دریایی را تامین می‌کند.

زمینه «رفتارشناسی» (Ethology) یا مطالعه رفتار نیز ‌می‌تواند به عنوان بوم شناسی مورد مطالعه قرار گیرد. به جای تحلیل رفتار‌های خاص در حیوانات، اکولوژیست‌‌های رفتاری بررسی ‌می‌کنند که چگونه این رفتار‌ها به طور تکاملی روی ارگانیسم تأثیر ‌می‌گذارند و اینکه چگونه محیط بر برخی رفتار‌ها موثر واقع می‌شود. به عنوان مثال، یک متخصص بوم شناس رفتاری ‌می‌تواند شیوه شکار طعمه در عقاب را مورد مطالعه قرار دهد و به این موضوع توجه کند که کدام رفتار‌ها منجر به موفقیت در شکار می‌شود و کدام یک به شکست منجر ‌می‌شوند. از این طریق دانشمندان ‌می‌توانند نیرو‌هایی که باعث ‌می‌شود عقاب‌‌ها رفتار مشخصی از خود بروز دهند را در فرضیه سازی مورد استفاده قرار دهند. این اطلاعات ‌می‌تواند هنگام تلاش برای تهیه برنامه‌‌های حفاظت از حیوانات در طبیعت بسیار کاربردی باشد.

تصویر ۳: یکی از زمینه‌های مورد مطالعه اکولوژیست‌های رفتاری، رفتار حیوانات در حین شکار است.

بوم شناسی جمعیت (Population Ecology)

سطح بعدی از مطالعه ارگانیسم‌های منفرد، سازمان ارگانیسم، جمعیت‌‌ها یا گروه‌‌هایی از موجودات یک گونه هستند. با توجه به وجود تنوع گسترده‌ای از زندگی در کره زمین، گونه‌‌های مختلف، استراتژی‌‌های متفاوتی را برای مقابله با ارگانیسم‌های هم گونه خود و یا ارگانیسم‌‌های گونه‌های دیگر ایجاد کرده‌اند. برخی از گونه‌‌ها مستقیماً با ارگانیسم‌های هم گونه خود وارد رقابت و مبارزه می‌شوند، در حالی که ارگانیسم‌‌های دیگر گروه‌های اجتماعی نزدیکی تشکیل ‌می‌دهند و برای تأمین منابع با سایر ارگانیسم‌ها همکاری ‌می‌کنند.

اکولوژی اجتماعی
تصویر ۴: زنبورها یکی از مثال‌های همکاری در بین ارگانیسم‌های یک گونه برای تامین مواد غذایی هستند.

شاخه‌ای از بوم شناسی به نام بوم شناسی اجتماعی، زندگی ارگانیسم‌‌هایی مانند زنبور‌ها و گرگ‌‌ها را مطالعه ‌می‌کند که برای ایجاد کلونی و جمعیت‌های خود با هم همکاری ‌می‌کنند. فعل و انفعالات پیچیده بین این موجودات و محیط موجود منجر به نیرو‌های مختلف انتخابی نسبت به حیواناتی ‌می‌شود که با ارگانیسم‌های هم گونه خود رقابت ‌می‌کنند. در حقیقت، دانشمندان فرض ‌می‌کنند که افزایش موفقیت (شانس بقا) در جامعه بشری ممکن است به این دلیل باشد که انسان‌ها زندگی اجتماعی دارند و برای تامین منابع حیاتی خود با هم همکاری می‌کنند. «اکولوژیست جمعیت» (Population Ecologist)، جمعیت ارگانیسم و ​​تعامل‌‌های پیچیده آن‌ها با محیط و سایر جمعیت‌‌ها را مطالعه ‌می‌کند.

بوم شناسی جامعه (Community Ecology)

جمعیت‌‌های مختلفی که در یک محیط زندگی ‌می‌کنند، جوامع ارگانیسم‌ها را ایجاد ‌می‌کنند. این جوامع برای زندگی موجودات زنده کنام‌ها یا فضا‌های مختلف ایجاد ‌می‌کنند. به عنوان مثال، چندین کنام در مزارع گندم یافت ‌می‌شود. گندم برای رشد خود به پرتو‌های خورشید و مواد مغذی موجود در خاک نیاز دارد. حشرات مختلفی از مواد مغذی جمع آوری شده توسط گندم تغذیه ‌می‌کنند. باکتری‌‌های خاصی کنام‌ها را در ریشه‌‌ها اشغال ‌می‌کنند و در آنجا نیتروژن موجود در محیط را تبدیل به نوع قابل مصرف برای گیاه ‌می‌کنند.

اکولوژیست جامعه این تعاملات پیچیده و فشار‌های انتخابی آن‌ها را مورد مطالعه قرار ‌می‌دهد. بعضی اوقات، ارگانیسم‌‌های موجود در جوامع شروع به همبستگی ‌می‌کنند که در آن دو یا چند گونه‌‌ ارگانیسم در پاسخ به یکدیگر تکامل (هم‌فرگشتی) ‌می‌یابند. این امر در بسیاری از گونه‌‌ها مشاهده ‌می‌شود، از زنبور‌ها و گل‌‌هایی که آن‌ها را گرده افشان ‌می‌کنند تا شکارچیان و طعمه‌ای که ‌می‌خورند.

هم فرگشتی
تصویر ۵: هم‌فرگشتی یا هم تکاملی بین زنبور و گل‌هایی که آن‌ها را گرده افشانی می‌کنند.

بوم شناسی اکوسیستم (Ecosystem Ecology)

بزرگترین مقیاس هر سازمان ارگانیسمی «اکوسیستم» (Ecosystem) یا بوم سازگان نام دارد. اکوسیستم شبکه‌ای از جوامع بیولوژیکی به هم پیوسته است. بزرگترین اکوسیستم، زیست کره است که همه اکوسیستم‌‌های داخل کره زمین را در بر می‌گیرد. بوم شناس اکوسیستم الگو‌های پیچیده‌ای را تولید ‌می‌کند که توسط اکوسیستم‌‌های متقابل و عوامل غیرزنده محیط زیست ایجاد ‌می‌شوند. آن‌ها ممکن است آب، مواد مغذی یا مواد شیمیایی دیگری را که از طریق اکوسیستم گردش ‌می‌کنند را نیز مورد مطالعه قرار دهند. بوم شناسی اکوسیستم علمی ‌بسیار پیچیده و در مقیاس بزرگ است که خود رشته‌‌های زیادی را شامل ‌می‌شود.

تقسیم یندی در اکولوژی
تصویر ۶: سازماندهی بخش‌های مختلف اکولوژی

نمونه‌‌هایی از اکولوژی

در این بخش به صورت دقیق‌تری برخی از نمونه‌های مطالعات گسترده علم بوم شناسی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

اکولوژی انسان (Human Ecology)

برخی از بوم شناسان، انسان‌‌ها، تأثیر آن‌ها بر یکدیگر و ارگانیسم‌‌های دیگر و تأثیرات آن‌ها بر محیط زیست را مورد مطالعه قرار ‌می‌دهند. انسان تأثیر عظیمی‌ بر کره زمین ایجاد ‌می‌کند و برخی از سازه‌‌ها و تغییراتی که انسان بر رو کره زمین ایجاد کرده است را ‌می‌توان از فضا مشاهده کرد. برخی از اکولوژیست‌‌ها تغییراتی که انسان بر روی زیست کره ایجاد کرده است را مورد مطالعه قرار می‌دهند و از این طریق تأثیرات احتمالی آن‌ها بر روی زیست بوم را ‌می‌توانند بررسی کنند.

سایر بوم شناسان انسان، رفتار انسان را مطالعه ‌می‌کند، به عنوان مثال این که انسان از کجا به وجود آمده است و چه فشار‌های تکاملی منجر به پیدایش انسان کنونی شده است، در این شاخه مورد بررسی قرار می‌گیرد. در حالت کلی اکولوژی انسان زمینه‌ای گسترده‌ای است که تکامل انسان و تعامل ما با طبیعت را تحلیل ‌می‌کند.

اکولوژی انسان
تصویر ۷: اکولوژی انسان در زمینه مراحل و نحوه تکامل انسان مطالعه می‌کند.

ساخت کنام در موریانه‌‌ها

اکولوژیست‌‌های بسیاری از تخصص‌‌های مختلف، ساخت کنام یا نیچ (Niche) را مورد مطالعه قرار می‌دهند. ساخت کنام فرآیندی است که طی آن یک گونه ارگانیسم محیط زندگی خود را تغییر ‌می‌دهد و با محیط و اکوسیستم خود هماهنگ می‌شود. نمونه‌ای از این کار ساخت کنام در موریانه‌‌ها است که نمونه‌ای شناخته شده است. موریانه‌‌ها تپه‌‌هایی ایجاد ‌می‌کنند که ارتفاع آن‌ها از ۲ متر بلندتر هستند و ‌می‌توانند از طرف دیگر نیز در عمق زمین فرو می‌روند.

کنام موریانه
تصویر ۸: تپه‌هایی که به عنوان کنام، موریانه‌ها برای زندگی خود می‌سازند گاهی به ارتفاع بیش از ۲ متر و قطر ۳۰ متر نیز می‌رسد.

برای رسیدن اکسیژن به قسمت‌‌های داخلی زیر تپه، موریانه‌‌ها لانه‌هایی را تشکیل ‌می‌دهند که هوا را نگه ‌می‌دارد و به این ترتیب هوا در عمق زمین جریان ‌پیدا می‌کند. این رفتار از بسیاری جهات قابل مطالعه است. به عنوان مثال، در اکولوژی تکاملی، محققان پروتئین‌‌هایی که باعث می‌شود که موریانه‌ها بتوانند لانه بسازند و نحوه تغییر آن‌ها در طول زمان در پاسخ به محیط‌‌های مختلف را مورد بررسی قرار می‌دهند.

در بوم شناسی جامعه، اکولوژیست ممکن است بررسی کند که تپه‌‌های موریانه چه تأثیری در محیط دارند و چگونه موریانه‌ها آن‌ها در پاسخ به محیط تغییر می‌دهند. در بوم شناسی اکوسیستم، تمرکز ممکن است روی مواد مغذی باشد که موریانه‌‌ها برای حمایت از درختان مجاور در زیر زمین بازیافت ‌می‌کنند. اگرچه زمینه‌های مورد بررسی بسیار زیاد است، اما همه جنبه‌‌های مختلف اکولوژی موریانه‌‌ها برای مطالعه این پدیده باید در نظر گرفته شوند.

اصطلاحات مربوط به بوم شناسی

  • تولید اولیه (Primary Production): فرایند تبدیل انرژی معدنی مانند نور خورشید به انرژی بیولوژیکی (معمولاً گلوکز) را تولید اولیه می‌گویند. به عبارتی دیگر تولید اولیه سنتز ترکیبات آلی از دی اکسید کربن اتمسفری یا آبی است. تولیدات اولیه مهم‌ترین نقش را تعیین نوع و میزان جمعیت‌های مختلف و به طور کلی حیات در یک اکوسیستم دارد.
  • کنام یا نیچ (Niche): نقش یا موقعیتی است که یک موجود ‌می‌تواند در یک اکوسیستم بازی کند، در قالب کنام یا آشیانه‌ای که برای خود بر می‌گزیند یا می‌سازد، مشخص می‌شود. در واقع کنام یک گونه، همه راه‌های ارتباطی یک گونه با محیط را در بر می‌گیرد.
  • چرخه یا زنجیره غذایی (Nutrient Cycling): چرخه مواد مغذی (یا بازیافت اکولوژیک) حرکت و تبادل مواد آلی و معدنی برای تولید مجدد ماده است. جریان انرژی یک مسیر یک طرفه و غیر چرخه‌ای است، در حالی که حرکت مواد مغذی معدنی چرخه‌ای است. چرخه مواد معدنی شامل چرخه کربن، چرخه گوگرد، چرخه نیتروژن، چرخه آب، چرخه فسفر و چرخه اکسیژن است که به طور مداوم به همراه سایر مواد معدنی در چرخه بازیافت اکولوژیک تولید می‌شوند.
  • زیست بوم یا بیوم (Biome): مکان زندگی تمام موجودات زنده اعم از گیاهان و حیوانات در یک منطقه خاص را زیست بوم می‌گویند. یک زیست بوم از چندین اکوسیستم ساخته شده است. در تشکیل هر زیست بوم موقعیت مکانی(عرض جغرافیایی)، شرایط آب و هوایی و ارتفاع موثر است. زیست بوم انواع مختلف دارد که شامل بیوم‌های زمینی و بیوم‌های آبزی است.
  • زیست کره یا بیوسفر (Biosphere): بیوسفر مجموعه‌ای از همه اکوسیستم‌‌های روی کره زمین است که به عنوان یک اکوسیستم عمل ‌می‌کنند. در واقع به بخشی از کره زمین که در آن حیات وجود دارد زیست کره می‌گویند.
  • اکوسیستم یا بوم سازگان: هر اکوسیستم شامل اجتماعی از موجودات زنده و اجزای غیرزنده است که با هم در یک محیط زندگی می‌کنند و با یکدیگر و با محیط در تعامل هستند.

اگر مطالعه این مطلب برای شما مفید بود، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شود:

^^

شکوفه دلخواهی (+)

شکوفه دلخواهی کارشناس ارشد نانوبیوتکنولوژی است. فعالیت‌های علمی و کاری او در زمینه تکنیک‌های زیست فناوری و طراحی نانوزیست‌حسگر بوده و اکنون در مجله فرادرس آموزش‌های زیست‌شناسی می‌نویسد.

بر اساس رای 14 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *