اخر ثلاث محاضرات في بايولوجية المياه العذب

المياه الجارية Running Water
ان اهم الفروقات بين المياه الجارية والراكدة تشمل :
1- التيار الرئيسي احادي الاتجاه
2- التطبق stratification وهو قلما يحدث في المياه الراكدة بسبب التيار
3- يكون التغير في الظروف الكيميائية والفيزيائية عادة يغيرا تدريجيا من المصدر الى المصب والاختلاف كبير بينما تكون تلك الظروف اقل تباين في المياه الراكدة
4- يكون ثابت التعرية erosion constant خاص بالمياه الجارية والمواد المزالة تنقل لمسافات بعبيدة اما في المياه الراكدة فتكون قليلة جدا وتميل الجارية لان تزيد طولها اما الراكدة فبمرور الوقت يقل حجمها
5- تكون المياه الجارية غالبا ضحلة وطويلة وغالبا ما تكون معقدة والقنوات ضيقة عكس البحيرات
6- تكون التيارات في المياه الجارية اكثر قوة من تلك التي في الراكدة

ان الطبيعة الجيولوجية للاراضي والطبقات التحتية التي توجد اي نظام مائي جاري تكون ذات تأثير قوي على عدد من الصفات الفيزيائية والكيميائية كما ان طبيعة القاع الصخري ترتبط مع معدل التعرية ومعدل الانسياب كما يتاثر بالعلاقة بين الماء الجوفي والماء السطحي .

اولا - الخواص الفيزيائية
1- التيار current
ان التيار احادي الاتجاه خاص بالمياه الجارية وسرعته تعتمد على طبيعة الانحدار وسطح القاع ويكون تاثير الرياح في تلك المياه قليل جدا عدا بعض الحالات حيث النهر واسع بطيء الجريان. تكون ذروة التيارات في الشلالات وابطئها في برك الماء الراكد. لقد وجد ان سرعة التيار تقل عند السطح بسبب الشد السطحي وكذلك تنخفض قرب السطح المكون لجوانب وارضية القناة بسبب الاحتكاك ولذلك تكون السرعة القصوى بحدود 0.3 من العمق الكلي ومن السطح. ولقد لوحظ من الجريان التجريبي للماء ما ياتي:-
أ‌- تكون السرعة عادة ضمن 5% من متوسط السرعة عند 0.6 من العمق الكلي.
ب‌- ان معدل السرعة يتراوح بين 0.8 و 0ز95 من سرعة الماء عند السطح.
ت‌- يكون معدل السرع ضمن 2% من متوسط السرعة عند 0.2 و 0.8 من العمق.

ان سرع الماء الموضعي يتأثر بدرجة كبيرة بشكل وحجم المسطح المائي خاصة فيما يتعلق بمعدل درجة تعرج المجرى. ان الجليد يزيد من الاحتكاك عند السطح ولذلك تكون السرعة القصوى بالقرب من وسط العمق او حتى اسفل منه قليلا.
2- المواد الصلبة العالقة suspended solids
ان التعرية والنقل ومخزون المواد الصلبة داخل المسطح المائي الجاري يكون مرتبط بسرعة التيار في اماكن مختلفة داخل النظام وترية مجرى الماء تعتمد كثيرا على سرعة التيار وخاصة قاع القناة عند المكان المعني.
تكون المواد المزالة بواسطة التيار من القاع بهيئة عالق وان المواد الثقيلة ربما تتدحرج على طول القاع مسببة تعرية كبيرة. ان تكون العالق من الغرين مهم في الماء الجاري لما يسببه من تغيرات توثر على احياء الماء .

3- الضوء light
ان الضوء عمل مهم في اي نظام بيئي لعلاقته بالبناء الضوئي ونمو النباتات وان نفوذه وشدته في اي مدى متحدد بالعكارة وجزء قليل يتأثر بالامتصاص من الماء نفسه والمواد المذابة فيه وعليه فأن الانتاجية الاولية للماء تتاثر بالعكارة وقد لوحظ ان العكارة قد تنقص الضوء الى 90% في اول 2سم من الماء.
ان تاثير الضوء يكون على كل من الهائمات النباتية والنباتات القاعية.

4- درجة الحرارة temperature
ان انعدام التطبق في المياه الجارية يوجد تماثل كبير في الصفات الفيزيائية والكيميائية للماء في منطقة منه ولعل من اوضحها يكون في درجات الحرارة كما ان الحرارة في هكذا مياه تتبع كثير درجة حرارة الهواء على عكس المياه الراكدة، ولقد وجد عدة عوامل تؤثر على درجة حرارة الماء في الانظمة الجارية وهي:-
أ-حرارة الهواء
ب- حرارة المواد المنتقلة بالماء
ث‌- معدل انتقال الحرارة من مصادر الماء المغذية للماء الجاري بما فيها المياه الجوفية
ج‌- معدل الاشعاع الشمسي
ح‌- الوقت بالنسبة للسنة
خ‌- الموقع بالنسبة للكرة الارضية

5- الجريان Run-off
يسبب الجريان على الارض التبخر وكذلك زيادة الترسبات والذي يعود اساسا على تنقل الماء على او خلال سطح الارض، وربما يخضع لعمليات مختلفة منها
أ‌- ربما يتبخر ويتحرك ويترسب في مكان اخر
ب‌- قد يتحرك كماء سطحي نحو نظام الماء الجاري ويمر الى البحر بصورة مباشرة
ت‌- ربما يمتص بجذور النباتات وثم ينتقل للغلاف الجوي عن طريق اوراقها
ث‌- قد يصل للبحر مباشرة كجريان سطحي
ج‌- قد يتغلل الى التربة ويبقى فيها كماء جوفي

ثانيا - الخواص الكيميائية
1- الغازات الذائبة وتشمل كل من الاوكسجين وثاني اوكسيد الكربون

ثالثا- الخواص البايولوجية
1- مجتمع المياه الجوفية
توجد بين الصخور وشقوق التربة حتى الكهوف المغمورة بالماء، ينعدم فيها الضوء وثبات الحرارة وخالية من النباتات الحقيقية وتعتمد الحيوانات فيها على ما يحمله تيار الماء وتكون عمياء صغيرة الحجم.
2- مجتمع المياه سريعة الجريان
الاحياء متكيفة للجريان العالي للماء ولذا قلما توجد تحتها نباتات راقية والحيوانات تميل لان تلتصق بالقاع وتكون ساكنه لفترة طويلة وتغذيتها ترشيحية.
3- مجتمع المياه بطيئة الجريان
قلة الجريان تسبب ترسبات كبيرة وللنباتات الراقية دور مهم فيتلك البيئات والتي قد تسد القناة وبدورها توفر غذاء ومأوى للاحياء اللافقرية والحد ما الاسماك
4- مجتمع الهائمات والعوالق
تظهر في المناطق بطيئة الجريان من الماء الجاري وتشمل كل من الدايتومات والطحالب الخضراء والدولابيات والابتدائيات.

























المحاضرة
التكيف للبيئية Adaptation to Environment

ان من بين البيئات الثلاثة الاساسية في العالم هي البيئة المائية العذبة لما تمثلة من حالة وسطية بين اليابسة والبحر من حيث ان البحر متجانس ثابت الصفات تقريبا فيما تكون اليابسة متغيرة من فصل لاخر وتشعب كبير للمواطن. وسنناقش في هذا الموضوع اهم تحورات الاحياء التي مكنتها للعيش في هكذا بيئة اذ ان بعضها مكيف للعيش في البيئة العذبة فقط فيما البعض الاخر يعيش جزء من حياته فيها. ولكي تواجه الاحياء تلك البيئة اصبح لابد من تقوم ببعض التحورات العضوية والتي اما تكون شكلية morphological او فسلجيه physiological او سلوكيه behavioral وربما يمتلك الكائن احد تكل التحورات او يكون نتيجة تداخلها مجتمعة. وتختلف الكائنات في المدة التي تتطلبها لتطوير تلك التكيفات فبعضها عن طريق تاريخ تطور طويل جد لتكون لحياء مياه عذبة فيما بعضها تكون برمائية اي انها دخلت من البيئة اليابسة او عن طريق غزو مباشر من البحر والذي بدوره يكون باحد طريقين:
- الهجرة المباشرة اما الفعالة او السالبة عن طريق المصبات estuaries او من مناطق راكدة كالبحر البلطيقي.
- العزل الذي يكون بصورة اساسية بفعل الجليد وحركة القشرة الارضية وما يعقبها من تحلية لمساحات كبيرة والتي كانت سابقا بحرية كبحيرة بيخال.

التكيفات الاساسية major adaptations
1- تنظيم التنافذ الازموزي Osmoregulation
واحدة من اهم المشاكل التي تواجه الكائنات التي تغزو المياه العذبة من البحر هو الفرق في الحالة الازموزية بين البيئتين القديمة والجديدة وبما ان اجسامها هايبرتونكhypertonic بالنسبة للمحيط سيكون هناك مرورر مستمر لداخل الجسم خلال السطح النفاذ ولذلك تعمل تلك الاحياء الى تقليل مساحة السطح النفاذ قدر المستطاع كما ان السطوح الخارجية تكون مغطاة بانسجة غير نفاذة مثل الكايتين او القشرة باستثناء الخياشم والرئات. وان اهم سبب لموت الكائنات البحؤية في المياه العذبة هو عدم السيطرة على تدفق الماء وبالتالي الانتفاخ بالماء بعد تخفيف تركيز محاليلها ثم الموت.
تتكيف النباتات المائية من خلال ضغط ازموزي عالي بمساعدة غشاء جيلاتيني لنوع مع ما او بالتكوين المبكر للقشرة في النباتات البالغة.
ان معظم اللافقريات في المياه العذبة قد طورت اجهزة ابرازية كفوءة لنوع او لاخر فهي تتضمن فجوات متقلصة او انفرادية او تفرز بول كثير مخفف وكذلك الحال بالنسبة للاسماك على عكس اسماك البحر.
ان الكائنت المتشابهة شكليا والتي تعيش في البيئة العذبة والمالحة فانها تظهر فروقات فسلجية كان تستخدم اوكسجين مذاب اكثر من اقرانها في المياه المالحة لغرض المحافظة على ضغط ازموزي داخلي ثابت.لقد اشار لاكلر بارداث وملر في 1962 الى ان التكيفات الفسيولوجية من المحتمل ان ترتبط مع التكيفات البيئية لمنع التدهور الوراثي.

2- التنفس
ان مشكلة التبادل الغازي تعد شائعة في احياء المياه العذبة لكن التكيفات الخاصة تتغاير بصورة كبيرة تبعا الى اصل حجم الفعالية وطبيعة الموطن الذي تعيش فيه الاحياء فمثلا تلك الحرية متكيفة اصلا للاوكسجين المذاب في الماء عندما تنتقل للماء العذب قيما تلك التي يكون اصلها ارضي فانها تجد صعوبة بالغة في التبادل الغازي ولذلك اظهرت ميكانيكيات مختلفة للتغلب على تلك المشكلة.
ان الكائنات وحيدة الخلية تعمل تبادل غازي من خلال الانتشار البسيط خلال جدار الجسم، اما في النباتات الراقية فيون التبادل عن طريق القشرة الرقيقة والبشرة : الاول من خلال المساحات النفاذة في القشرة (في الحشرات المائية تماما) او من خلال التنفس في فقاعات هوائية متصلة بشعيرات على سطح الجسم او اسفل الاجنحة وهي في الغالب سهلة التنقل من ماءلاخر عكس النوع الاول من الحشرات المائية.
اما في النواعم الرئوية فقد وجد رئة في فراغ الجبة والتي اما تكون مملوءة بالماء او الهواء ولذلك تحتاج لان تسبح وتصل السطح لتجدد الهواء.

3- المظاهر الفسلجية الاخرى
وهي تشمل مجموعة من التكيفات الفسلجية للاحياء في البيئة المائية ومنها:
- التلون اي اما تكون عديمة اللون او خضراء بسبب الكلوروفيل مثل النباتات المائية وبعض الطحالب وان انصع حالات التلون تلك التي في انواع من الاسماك لوجود خلايا خاصة تعرف بالiridocytes and chromatophores وان العديد من الاسماك تستطيع تغيير لونها بسرعة حسب الحالة الفسلجية او العمر.
- بعض الاسماك تولد شحنات كهربائية كما في السمك الثعباني الكبير وذلك لصعق الفريسة .
4- العوم buoyancy
تتميز العديد من الاحياء المائية بوجود نظام هيدروستاتيكي لمقاومة الغطس ففي الاسماك يوجد كيس هوائي يساعدها على تحديد مكانها في الماء. بينما تمتلك الطحالب وبعض اللافقريات فقاعات غازية ، فيم تكيفت النباتات باختزال الهياكل وتتميز بوجود الغاز في انسجتها الثغرية واخيرا فان الحيوانات تتمكن من ذلك من خلال شكل الجسم والزعانف والذيل والارجل السابحة وغيرها.

5- التعايشsymbiosis
هو نوع من انواع العلاقة بين اثنين او اكثر من الكائنات التي تعيش علاقة وطيدة والتي غالبا ما تكون على درجة عالية من التكيف الفسيولوجي او السلوكي لهذا التواجد. ويمكن ان ياخذ التعايش احد الاشكال الاتية:
- التطفل parasitism حيث ان احد الكائنين يعيش على حساب الاخر والتي من النادر تؤدي الى موت المضيف وفي البيئة المائية يمكن ان تكون طيفيليات خارجية او داخلية.ولقد وجدت بعض التكيفاتا السلوكية التي تمكنها من التطفل فيما تميل الطفيليات الداخلية الى عمل تكيفات سلوكية وفسلجية معا تمكنها من العيش داخل جسم المضيف.
تكون العديد من الطحالب علاقات تعايشية مع كائنات اخرى ومنها البكتريا والفطريات والنباتات والفقريات كما في علاقة glaucocysist بين اثنين من الطحالب المختلفين.
- الاشتراك mutalism وخير مثال ما يكون بين السمك الثاقب وبلح البح اذ ان الاثنين متكيفات بشكل جيد لتلك العلاقة بشكل جيد.
- التكافل comnsalism وهي علاقة يكون فيها عيش احد الطرفين على حساب الاخر

6- السلوك
يعرف السلوك على انه الفعل الذي يعبر عن العلاقة بين الكائن وبيئته . وهو متباين حسب نوع الكائن فمثلا يكون بسيط في النباتات الراقية ومحصور بحركة النمو المتأثرة بالضوء ودرجة الحرارة، فيما يكون اكثر تعقيد في اللافقريات وهو في الغالب فطري فيما يكون على نحو التعلم في الاحياء الراقية كالاسماك. لقد وجد ان السوك يتثر بحالة الكائن كالتكاثر فقد درست كثير من حالات سلوك الاسماك عند التكاثر.

7- الانتشار dispersal
من الجوانب المهمة في بيئة احياء البيئة العذبة هو انتشارها اذ ان العديد من الاحياء متكيفة بشكل جيد سلوكيا وشكليا فالكائنات الواطئة قادرة على التكيس وتكوين السبورات فيما تنتشر الحشرات بالطيران الهوائي فيما القليلة التكيف محددة الانتشار كجوفية المعي والحلقيات. اما النباتات فان العديد منها قادرة على النمو السريع مبتدأه من قطعة صغيرة ويمكن ان تنتشر بفعل الفيضان او الطيور كما حصل في دخول دغل البرك الكندي الى ارجاء بريطانيا.


التكيف لمواطن خاصة في بيئة المياه العذبة
1- المياه الجارية
ان الاحياء في المياه الجارية تكون بصفات تمكنها من العيش بنجاح في هكذا بيئات والتي تتضمن عدد هائل الاشكال المحددة للتكيف. ولعل ابرز ما تواجهه تلك الاحياء هو طبيعة وقوة التيار سيما عندما تكون ارضية النهر صخرية فان الاحياء ام تتكيف مظهريا كمقاومة للتيار او انها تختفي عن تلك القوة وهي استجابة سلوكية مع احتمال انكما طورت ظهور اعضاء التصاق ترافقها تكيفات شكلية. ان مشكلة التغذية تحت تيار عالي في العديد من الاحياء اظهرت تكيفات خاصة، فمثلا بعض الطحالب تلتصق بخلايا خاصة هي الخلايا المثبتة بمساعدة التغليف بالمركبات الكايتينية مثل الكلادوفورا بواسطة قاعدة فقط او يلتصق كل جسم الطحلب كما في Litho derma . اما النباتات فيلاحظ اقتصار سيقانها عل الحزم الوعائية في مركز القشرة واحتوائها العناصر اللكنينية فقط من الخشب والحاء وهو تكيف اظطراري لمقاومة سحب الماء. اما الحيوانات فيلاحظ ظهور انواع دون اخرى كذبابة مايو اذ تكون يرقاتها بشكل سهمي ومسطحة من الجهة الظهرية والبطنية لتتمكن من الوقوف ضد التيار ويلاحظ ظهور تراكيب تشبه المروحة على الزعانف لتمكن الكائن من الالتصاق بالسطوح الناعمة ولعل افضل تكيف للمياه الجارية هو اليرقة والعذراء من الذبابة السوداء اذ انها توجد فقط في المياه الجارية وهي المكون الاساس للمجتمع في تلك المياه. اذ ان الاناث تضع البيوض في شقوق حافات المياه الجارية وبعد الفقس تلصق انفسها بالصخور والادغال وما يمكنها من ذلك وجود تركيب انبوبي اسفل الجسم والذي يكون مزود اشواك دقيقة وان هذا التركيب يمكنها من الحركة حوله للتغذية. كما ان الفم اشبه بقمع مزود بمنخل يسمح بمرور الطعام الذي ياتي مع الماء.

2- مناطق الاعماق profundal region
تتميز هذه المناطق بالهدوء النسبي وعلى الاحياء ان تتكيف لظروف متطرفة اي لابد ان تتكيف بطريقة ما ولعل من اهم ما تعانيه تلك الاحياء :
الاستنزاف الدوري او فقدان الاوكسجن
ترسبات القاع الناعمة ولذلك تسود التي تكون صدفية وحفارة وهي حماية من المفترسات

ان خير مثال على ذلك الطور اليرقي لذبابة ذات الجناحين اذ تتحمل فترات طويلة من الظروف اللاهوائية التامة اذذ تبني انابيب بشكل حرف u وتكون فتحته في اعلى سطح الطين وان جدران هذه الانابيب تمسك بقوة بخيط تحوكه اليرقات. وبمجرد تحرك جسمها يندفع الماء ومعه الاوكسجين اليها مع الغذاء الذي هو هائمات وعند فقدان الاوكسجين فان دمها متكيف لان تسكن الحشرة من اي فعالية وعند اكتمال نموها تندفع بالانبوب الى الاعلى وثم تطير. وقد توجد احياء لا هوائية مثل بكثريا الميثان.

3- الهائمات plankton
تشمل كل من مجاميع من الطحالب والبكتريا والابتدائيات والدولابيات والقشريات ومن اهم تكيفاتها صغر الحجم لمنع الغطس كما ان كثافتها نادرا تكون مساوية او اقل من كثافة الماء كما انها متكيفة للغطس البطيئ وتستطيع العوم الى اعلى (+) بمساعدة فقاعات هوائية او قطيرات دهنية . اما ذات الهياكل فانها تحوي تراكيب اخف من الاشكال المتقاربة . بعضها تحاط بطبقة جيلاتينية جيدة لتكوين او تحوي ماء كثير في اجسامها لتقليل الكثافة الكلية لها.
تتميز بعض الطحالب بزيادة مساحتها السطحية نسبة الى حجمها لذا فان زيادة الاحتكاك مع الماء تقلل الغطس مثل الاشكال الطولية او تكوين مستعمرات . وما يساعد على خفض الغطس وجود الفجوات ضمن الخلية. من امثلة الحيوانات في هكذا بيئات يرقات وعذاري ذوات الجناحين.

4- النيستون neuston
وهي تكثر في المياه الراكدة او الهادئة نسبيا وهي مجموعتين اما تعيش فوق السطح epineuston او تعيش تحت السطح hyponeuston . ومن امثلت احياء هذه البيئة كل من النباتات الطافية وبعض الطحالب وبعض الحزازيات فضلا عن عدة لا فقريات منزلقة فوق الماء او انها تستطيع عمل خطوات سريعة جدا على الماء بمساعدة تحورات كما في لرجل نصفية الاجنحة.

5- الانظمة المائية المؤقتة temporary aquatic system
وهنا العديد من الاحياء تتكيف للجفاف المفاجئ لبيئتها او التغير الفصلي للموطن من الماء الى الهواء ومن اهم التكيفات قدرة بعضها على التكيس او تكوين بيوض مقاومة او تدفن نفسها عميقا وتبقى في سبات كما في الروبيان الجني او كالعنكبوت المائي.