قوانین مهم در اکولوژی

1-اکولوژی را تنها در سایه ی تکامل می توان فهمید:
تنوع فوق العاده ی موجودات و گنجینه ی تنوع ریخت شناسی ,فیزیولوژی و رفتار آنها ,همه و همه ارمغان میلیون ها سال تکامل است.این تاریخ تکاملی اثری ماندگار بر هر یک از افراد گذاشته است .درک الگوهای امروزی ,تنها در سایه ی این میراث تکاملی ممکن است.برای مثال اگر می خواهیم بفهمیم که چرا شترمرغ ,لکویی و rhea پرندگانی هستند که پرواز نمی کنند (یک ویژگی غیر معمول در پرندگان),دانستن این که همه ی این پرندگان جد مشترکی داشته اند که توانایی پرواز نداشته و این که گونه های بالا بر اثر شکستگی سرزمین گندوانا در قاره های متفاوتی از همدیگر جدا شده اند که یک مساله ی بسیار ضروری است .بنابراین جستجو برای یک دلیل سازشی مستقل در هر گونه با شکست مواجه می شود.در سطحی گسترده تر رغبت تکامل به بهینه کردن شایستگی موجودات ,برای بوم شناسان ابزاری معتبر در فرضیه سازی رفتار و ساختار فراهم می کند.از این رو اندازه ی بزرگ دم طاووس نشان دهنده ی این است طاووس های نر دارای دم بزرگ تر شایستگی بیشتری دارند.بعضی از بوم شناسان عقیده دارند که محیط محدودیت بیشتری بر موجودات اعمال می کند و بوم شناسی می تواند کم وبیش ژنتیک و تکامل را نادیده بگیرد .این یک تفسیر نادرست از شواهد است امروزه مدارک فراوانی از تغییرات تکاملی کوتاه مدت وجود دارد که الگوهای تکاملی را تحت تاثیر قرار می دهند.مثلا تکامل مقاومت به آفت کش در آفات مزارع و مقاومت به آنتی بیوتیک در باکتری ها از این نوع اند.به علاوه ژن ها هر جنبه ای از موجود مثل روش پاسخ دادن موجود به محیط را کنترل می کنند و بنابراین باید بخشی مهم تر به حساب آیند .بوم شناسانی که رفتار جانواران را بررسی می کنند باید بدانند که همانطور آنزیم های معده توسط ژن ها کنترل می شوند.رفتار جانوران هم توسط ژن ها کنترل می شوند.امروزه ژن های فراوانی شناخته شده اند که ویژگی های رفتاری را کنترل می کنند.
2- هم ژن ها و هم محیط اهمیت دارند:

[vip-members]

محیطی که گونه در آن یافت می شود,نقش مهمی در تعیین ویژگی های موجود دارد . شرایط محیطی , میزان زاد و ولد , رشد و مرگ و میر یک گونه را مشخص می کنند. هرچند ژن هایی که طبیعت یک وجود را مشخص می کنند هم اهمیت اساسی دارند.فنوتیپ در حال تکوین یک موجود , محصول مشترک رمز ژنتیکی آن و محرک های محیطی است که در طی تکوین موجود بر آن اثر می گذاند:
محیط+ژنوتیپ←فنوتیپ
برای درک بوم شناسی ,درک طبیعت پایه ی این دو عامل و این که این دو عامل با هم برهم کنش دارند,اهمیت دارد.
3- فهم پیچیدگی به مدل نیاز دارد:
با یک نگرش سطحی به نظر می رسد که بوم شناسی ,مبهم و غیرقابل درک است.میلیون ها گونه در محیط های پویا و پیچیده وجود دارند که هر کدام تنوع ژنتیکی قابل توجه و رفتارهای در حال تغییر زیادی دارند .بنابراین با یک نگاه ساده نمی توانیم همه ی آن ها را درک کنیم .راه چاره انتخاب فرایندی دو مرحله ای است :ابتدا یک سوال ویژه و کوتاه بپرسیم ,مثلا چرا توکای سیاه نر قلمرو ایجاد می کند؟و سپس فرضیه ی ویژه را بیازماییم , مثلا توکاهای سیاه دارای قلمرو ,شانس بهتری برای آمیزش با ماده ها دارند. گاهی مدلی که می خواهیم آن را یبازماییم پیچیده تر است.مثلا پرنده ی سار که برای جمع آوری غذای جوجه هایش پرواز می کند باید بداند که چقدر از لانه دور می شود و جستجو با نوک پُر از کرم چقدر سخت است.وقتی منقار سارها پُرتر می شود گرفتن طعمه کندتر و کندتر می شود و اگر لانه دور باشد,صرف
زمان بیشتر برای شکار کردن کاری اشتباه است.وقتی که مدلی پیچیده مثل این مثال داریم بهتر است مدلی ریاضی انتخاب کنیم تا ابهام و سردرگمی کمی در آن باشد.پیش بینی های یک مدل ریاضی از رفتار جستجوی غذای سار و بعضی از اطلاعات دیگر در شکل زیر نشان داده شده است.

نمودار
کاربرد یک مدل ریاضی در اکولوژی .خط رسم شده ارتباط پیش بینی شده ی بین طول سفر از لانه برای جستجوی غذا در محیط و تعداد طعمه است.

به نظر می رسد که این مدل توصیف مناسب از رفتار سار فراهم می کند و می بینیم که افزایش انتقال کرم ها توسط سار با افزایش زمان جستجو ارتباط دارد.
4- داستان گویی خطرناک است:
در تلاش برای شرح الگوها یا روابط بوم شناختی ممکن است به دنیای آمیخته با خرافات وارد شویم و هر پدیده ای را با تعصب شرح دهیم.مثلا این اشتباه قدیمی که خرس های قطبی برای مخفی شدن از دست چکارچیان در برف سفید هستند (اما مساله این است که هیچ شکارچی طبیعی برای خرس های قطبی وجود ندارد).این اشتباهات به دانشجویان کارشناسی محدود نیست بلکه در نوشته های تاریخ طبیعی عمومی و فیلم ها هم مشاهده می شود.یک دانشمند در فرضیه سازی باید ذهنی خلاق ,کاوش گر و تخیلی داشته باشد.
5- در اکولوژی سلسله مراتب توضیح وجود دارد:
برای هر مشاهده ای معمولا یک علت نزدیک وجود دارد که می توان آن را شناخت. این توضیح از نظر اطلاعاتی کافی نیست و ما نیاز داریم که برای درک کامل موقعیت ,تلاش بیشتری بکنیم. مثلا چنان چه یک موش کور پیدا شود که به مدت سه روز در محلی افتاده باشد, شرح ساده ای این مشاهده ساده است:موش مرده است.تحقیقات اضافی نشان می دهد که در دستگاه گوارش این موش ,تراکم بالایی از انگل ها وجود دارند که می توانند علت مرگ موش باشند.تحقیقات دیگر
می تواند نشان دهد که این موش از نظر ژنتیکی مستعد آلودگی انگلی بوده است یا این که شرایط محیطی حضور انگل ها را باعث شده است.سطح توضیحاتی که ارائه می شود به سوالی که پرسیده می شود بستگی دارد.مثلا ممکن است بپرسیم که چرا افراد نر گونه های اردک ,پر و بال تولید مثلی روشن و براق یا با کنتراست بالا دارند؟توضیح عِلّی نزدیک این پرسش این است که سطح تستوسترون در بهار بالا می رود و باعث این پدیده می شود.این توضیح برای یک بوم شناس کافی نیست و توضیح کامل تر ریشه در این حقیقت دارد که اردک های نر دارای پر و بال تیره معمولا موفقیت آمیزش کمی دارند.می توان از این هم فراتر رفت ,چرا اردک های دارای نر دارای پر و بال تیره شکست می خورند؟چرا اردک های نر, تنوع فصلی رنگ پر و بال نشان می دهند در حالی که دیگر پرندگان این طور نیستند؟باید توجه داشت که حتی اگر یک پدیده شرح داده شده است ,ارائه ی توضیحات اضافی که مشاهده ی ما را نمایان سازد خوب خواهد بود.
6- محدودیت های گوناگونی برای موجودات وجود دارد:
در حالی که تنوع کلی شکل ,عملکرد و انعطاف پذیری موجودات حیرت انگیز است اما هر فرد(و کمی گسترده تر هر گونه) در گستره ای نسبتا باریک از محدودیت ها زندگی می کند.محدودیت ها معمولا به دو شکل هستند :1-آنهایی که از سوی قوانین فیزیکی تحمیل می شوند-محدودیت های فیزیکی و 2-آنهایی که توسط بازی های تاریخ تکاملی و محدودیت های انعطاف پذیری ژنتیکی اعمال می شوند-محدودیت های تکاملی.
قوانین فیزیکی دیکته می کنند که به دست آوردن چه چیزی برای موجود ,ممکن یا غیر ممکن است.بنابراین ممکن نیست که یک فیل ,تناسب پای یک غزال را داشته باشد چون با این که بلندی یک فیل چهار برابر یک غزال است اما وزن آن حدودا 64 برابر است (و بنابراین باید پاهای آن 64 برابر قوی تر باشد) چون حجم ( و بنابراین) وزن با افزایش خطی طول ,به صورت مکعبی (با توان 3) افزایش می یابد(64=43) .بنابراین بن چالاکی و اندازه ی بزرگ نوعی تعادل وجود دارد.همچنین در مورد موجودات تک سلولی هم محدودیت بیشتری وجود دارد,مثلا در مورد باکتری ها که مواد غذایی را به انتشار از طریق سطح بیرونی شان جذب می کنند و با افزایش اندازه ی موجود ,حجم سریع تر از سطح افزایش می یابد.باکتری های بزرگ قادر به انتقال مواد غذایی به قسمت مرکزی خود نخواهند بود.
محدودیت های تکاملی هم همه جا حضور دارند اما کمتر قابل پیش بینی هستند.مثلا نقطه ی کور در چشم مهره داران به علت یک خطای طراحی پایه وجود دارد –اتصالات عصبی سلول های گیرنده ی نور در لبه ی داخلی رتینا(طرفی که نور برخورد می کند) هستند و رشته های عصبی به هم متصل شده ,صب بینایی را می سازند و همراه هم خارج می شوند.در این نقطه هیچ نوری تشخیص داده نمی شود و ناحیه فاقد بینایی است و به همین دلیل به آن نقطه ی کور می گویند.این نوع آرایش سلول ها در همه ی موجودات به این شکل نیست.مثلا در هشت پا(یک نرم تن که چشم هایش مستقل از مهره داران تکامل یافته است) رشته های عصبی سلول های رتینا از قسمت بیرونی این سلول ها خارج می شوند.هنگامی که رشته های عصبی برای تشکیل عصب بینایی به هم می پیوندند,در سمت بیرونی سلول های رتینا هستند و بنابراین نقطه ی کوری به وجود نمی آید.

چشم پستاندارانچشم پستانداران

مقایسه چشم پستانداران و چشم هشت پا
مقایسه بین چشم یک هشت پا و چشم انسان(یک پستاندار) نشان می دهد که چگونه تاریخ تکامل های مختلف باعث ایجتد نقطه ی کور در پستانداران شده اما در هشت پا این نقطه ی کور به وجود نیامده است.

مثال دیگر عصب حنجره است که در ماهی مستقیما از مغز به زیر 6 کمان آبششی می رود.در طول تکامل کمان های آبششی تغییر کرده اند و این 6 کمان آبششی در پستانداران به صورت یک حفره ی خونی در نزدیک قلب وجود دارد.در نتیجه در پستانداران عصب حنجره یک مسیر غیر مستقیم طی می کند یعنی از مغز به قلب و سپس به حنجره می رود.در پستاندارانی مثل زرافه که گردن بلندی دارند این مسیر غیر مستقیم قابل توجه است.طراحی بهتر برای این مسیر است که عصب به طور مستقیم از مغز به حنجره برود ولی تکامل هنوز فرصت کافی برای ایجاد این تغییر پیدا نکرده است.تکامل هیچ گاه نمی تواند کامل شود چرا که محدودیت ها و موجودات ,اساسا شلم شوربایی از هزاران سازش هستند.

 

7- شانس اهمیت دارد:
اتفاقات شانسی نقش مهمی در بوم شناسی ایفا می کنند.باز شدن یک فضا در تاج پوشش جنگل بعد از طوفان ,تاثیر مهمی بر بوم شناسی فون و فلور کف جنگل خواهد داشت ولی زمان و مکان وقوع این اتفاق قابل پیش بینی نیست.جمعیت کمتر کبوتر مسافر Ectopistes migratorius که در قرن 18 در آمریکای شمالی زیاد بود و هنگام عبور گروهی آنها در آسمان ,نور خورشید به مدت چند دقیقه به زمین نمی تابید در اثر شکار بی رویه کاهش یافت و سپس موفقیت تولید مثلی این پرنده در جمعیت های با تراکم کم هم کاهش یافت .هرچند در آخر انقراض این پرنده به علت ترکیب شانسی بیماری و یک زمستان سخت اتفاق افتاد.نقش شانس به گذشته ی تکاملی موجود هم بستگی دارد ,چنان که در مورد نقطه ی کور چشم مهره داران دیدیم.

[/vip-members]

 

0

افزودن نظر