الهرم البيئي: التعريف والأنواع والأمثلة
ظهر الهرم البيئي إلى الوجود بسبب العلماء المشهورين أمثال "تشارلز إلتون" و"ج. إيفلين هاتشينسون" و"ريموند ليندمان"، وله أسماء عديدة مثل "هرم إلتونيان" تيمناً بالعالم "تشارلز إلتون" وهرم الطاقة وهرم التغذية وهرم الغذاء.
الهرم البيئي هو رسم بياني يهدف إلى توضيح العلاقة بين الكائنات الحية المختلفة على مستويات غذائية مختلفة في نظام بيئي معين؛ إذ توجد في الهرم البيئي ثلاثة أنواع من الأهرامات البيئية.
أنواع الأهرامات البيئية:
هرم الأعداد:
يمثل هرم الأعداد العدد الإجمالي للأفراد "تعداد السكان" الموجودين في كل مستوى غذائي، فقد صاغ "إلتون" مصطلح "هرم الأعداد" لأول مرة في عام 1972، وهذا الهرم مناسب تماماً وخاصةً عندما يتعلق الأمر بإحصاء عدد الكائنات الحية؛ إذ يُعَدُّ العد مهمةً بسيطةً ويمكن إجراؤها على مر السنين لتحديد التغييرات في نظام بيئي معين، ومع ذلك يصعب إحصاء بعض الكائنات الحية وخاصةً عندما يتعلق الأمر بالكائنات الصغيرة.
ينقسم هرم الأعداد إلى شكلين مختلفين حسب عدد الكائنات الحية؛ قائم ومقلوب، ففي هرم الأعداد القائم تقل أعداد الكائنات الحية في الغالب من أسفل إلى أعلى، ويحدث عادةً في النظم البيئية للأحواض والأراضي العشبية؛ إذ تحتل النباتات قاعدة الهرم، والمستويات التالية من الهرم تشمل المستهلكين.
الهرم المقلوب هو في الواقع بخلاف الهرم القائم، ويمكن ملاحظته عن كثب في النظام البيئي للأشجار؛ إذ تكون الأشجار هي المنتج والحشرات هي المستهلك، وعادةً ما يصبح عدد السكان من الأفراد المداريين الأعلى أقل بشكل مستمر بسبب هدر الغذاء في أثناء الأكل وفقدانه في أثناء الهضم وأخيراً استخدام الغذاء في عملية التنفس والنشاطات البدنية.
من بين أهرامات النظام البيئي الثلاثة هرم العدد الذي هو الأكثر خطأً؛ وذلك لأنَّه لا يأخذ في الحسبان عدد السكان بالضبط، ومن ثم لا يمكنه أن يشرح شرحاً كاملاً البنية الغذائية في النظام، ويتجاهل هذا الهرم الكتلة الحيوية للأنواع ولا يُظهر الطاقة المنقولة بين المجموعات الفردية.
أهرامات الأعداد ليست وظيفيةً للغاية؛ وذلك لأنَّها لا تعطي صورةً واضحةً أو حقيقيةً عن السلسلة الغذائية، ولا تشير على وجه التحديد إلى التأثيرات المطلقة للعوامل الهندسية وسلسلة الغذاء والحجم لكائنات معينة.
هرم الكتلة الحيوية:
قبل أن نتحدث عن هرم الكتلة الحيوية، دعنا نعرف أولاً ما هي الكتلة الحيوية؛ إذ يمكننا تعريف الكتلة الحيوية على أنَّها الكمية لكل وحدة مساحة منتج من المادة الحية الموجودة في فرد أو عدد من الأفراد على مستوى غذائي معين.
يشير هذا الهرم إلى الكتلة الكلية للكائنات الحية في مستوى غذائي معين، ويوضح هرم الكتلة الحيوية العلاقة بين كمية الطعام المتاح ومقدار الطاقة التي يتم تمريرها في كل وجبة غذائية، كما يتم تحويل الكتلة الحيوية التي تستهلكها الحيوانات في الغالب إلى أنسجة حية، أو تحويلها إلى طاقة أو تبقى بوصفها منتجاتٍ غير مهضومة.
عادةً ما يكون الهرم أكبر في الأسفل لكن كلما ارتفع لأعلى يتقلص حجمه ويصبح أصغر، فيوجد دائماً انخفاض في الكتلة الحيوية مع زيادة المستوى الغذائي، ويتم تمرير ما يقرب من 10 إلى 20% من الكتلة الحيوية من مستوى غذائي إلى آخر، وتماماً مثل أهرامات الأعداد، فإنَّ هرم الكتلة الحيوية له شكلان؛ مقلوب وقائم.
يتميز النظام البيئي المائي بهرم مقلوب لأنَّ منتجي العوالق النباتية يقعون عند قاعدة الهرم، بينما يمتلك المستهلكون كتلةً حيويةً أكبر ويوجدون في الجزء العلوي، ومثال عن الهرم القائم هو النظام البيئي الأرضي؛ إذ لديه قاعدة كبيرة تتكون أساساً من المستهلكين الأساسيين، وتقع المستويات الغذائية الأصغر في الأعلى.
إذاً كيف نجد الكتلة الحيوية؟ يتم حساب الكتلة الحيوية عند مستوى غذائي معين بضرب عدد الأفراد ضمن المستوى الغذائي بمتوسط كتلة الفرد في منطقة معينة.
يمكن استخدام هذا الهرم لحل مشكلة معينة في هرم الأعداد؛ وذلك لأنَّه يُظهر التمثيل الدقيق لكمية الطاقة الموجودة في كل مستوى غذائي، وعندما يحدث انخفاض في الكتلة الحيوية مع ارتفاع في المستويات الغذائية، فهذا يدل على إهدار واستهلاك الكتلة الحيوية في كل مستوى انتقالي.
كيف نستفيد منها؟ تعمل الكتلة الحيوية بوصفها مصدراً للطاقة المتجددة لتحل محل الوقود الأحفوري، لذلك تساعد على تحسين الظروف المناخية، إضافة إلى استخدامها بوصفها وقوداً لتقليل الفاقد والتكاليف، كما أنَّ لديها بعض القيود؛ وذلك لأنَّه من المستحيل في الواقع قياس كتلة كل فرد.
يتم أخذ عينة فقط، وهذا يؤدي إلى حدوث أخطاء، وأيضاً يجب مراعاة الوقت المحدد من العام الذي يتم فيه أخذ البيانات؛ وذلك نظراً لاختلاف مواسم التكاثر بين الكائنات الحية المختلفة، وفي بعض الأحيان يمكن أن تشير الكتلة الحيوية إلى قيمة الطاقة، ولكنَّها تفشل في إظهار كمية الطاقة المحتجزة عند كل مستوى طاقة.
شاهد بالفديو: أنواع التلوث البيئي وطرق علاجه
أمثلة عن هرم الكتلة الحيوية:
ضع في حسبانك أنَّ لدينا هرم الكتلة الحيوية المقلوب والهرم المستقيم، وتتضمن أمثلة هرم الكتلة الحيوية الطبيعي ما يأتي:
- الفئران تأكل بذور العشب، وتأكل البومة الفئران بدورها، ويحتوي العشب على أكبر كتلة حيوية في هذه السلسلة، ومن ثمَّ فإنَّ كتلتها الحيوية تقع في أسفل الهرم، وبخلاف ذلك تمتلك البومة أقل كتلةً حيويةً في السلسلة، ومن ثمَّ فهي تقع على قمة الهرم.
- يرقة الفراشة تتغذى على شجرة بلوط، وتؤكل اليرقة بدورها بواسطة عصفور صغير يأكله طائر الباشق، وتقع شجرة البلوط في الجزء السفلي من هرم الكتلة الحيوية؛ إذ يمكنها إطعام عشرات اليرقات؛ وذلك بفضل كتلتها الحيوية الضخمة، كما يحتل طائر الباشق أعلى مستوى من الهرم.
- في حالة الهرم المقلوب، فإنَّ أفضل مثال هو النظام البيئي للبركة، فكتلة العوالق النباتية والمنتج الرئيس للنظام البيئي أقل من كتلة المستهلكين، وهم عموماً أسماك وحشرات أخرى.
- هرم الطاقة
هرم الطاقة هو هرم قائم يوضح تدفق الطاقة من المنتجين إلى المستهلكين، إضافة إلى ذلك فإنَّه يشير إلى الدور الفعلي الذي تؤديه الكائنات الحية المختلفة في نقل الطاقة، كما تشير أهرامات الطاقة إلى مقدار الطاقة المطلوبة في المستوى الغذائي التالي في أثناء تدفقها لأعلى، ويمكن وصف نمط تدفق الطاقة في هذا الهرم بناءً على قانون الديناميكا الحرارية الذي ينص على أنَّ الطاقة لا تفنى ولا تُخلق من العدم؛ بل تتحول فقط من شكل إلى آخر.
يحدد المعدل الذي تمر به المواد الغذائية "في شكل طاقة" عبر السلسلة الغذائية كيفية بناء أهرامات الطاقة؛ إذ تحتوي بعض الكائنات الحية على كتلة حيوية أصغر، لكن إجمالي الطاقة التي تستهلكها وتمررها أكبر بكثير من تلك الموجودة في الكائنات الحية ذات الكتلة الحيوية الأكبر.
عادةً ما تنحدر أهرامات الطاقة نظراً لوجود طاقة أقل يتم نقلها من كل مستوى تغذوي موضوعة فيه، فإذا أخذنا في الحسبان حالات معينة كما هو الحال في مجتمعات المياه المفتوحة، فإنَّ المنتجين لديهم كتلة حيوية أقل من المستهلكين، لكن يجب أن تكون الطاقة المخزَّنة والمرسلة أكبر من المستوى التالي.
إنَّ الانطباع عن هرم الطاقة ضروري للغاية عند وصف فكرة التضخيم البيولوجي؛ إذ يمكننا وصف التضخيم البيولوجي بأنَّه ميل المواد السامة للارتفاع في الكمية كلما ارتفعت المستويات الغذائية.
أمثلة عن هرم الطاقة:
توجد أمثلة لا حصر لها عن هرم الطاقة يمكن أن تساعدك على فهم المفهوم بشكل أفضل، وفيما يأتي ثلاثة أمثلة شائعة:
- تعمل دودة الأرض على تكسير المواد العضوية الميتة في التربة التي تستخدمها النباتات والتي تجلس على مستوى أعلى في الهرم لتصنيع طعامها جنباً إلى جنب مع ضوء الشمس في أثناء عملية التمثيل الضوئي، فالعواشب في المستوى التالي في الهرم تستخدم بدورها الطاقة المخزَّنة في النباتات عن طريق التغذية عليها، وتتم إعادة تدوير الطاقة الموجودة في المادة البرازية من العواشب إلى النظام؛ إذ يتم تفكيكها بشكل أكبر بواسطة ديدان الأرض.
- تأكل الفئران الموجودة في أرض الغابة بذور وفواكه الأشجار والشجيرات والأزهار للحصول على الطاقة، والنسر المتربع في المستوى التالي أعلى هرم الطاقة يأكل الفئران ويستهلك الطاقة التي خزنها، وتجدر الإشارة إلى أنَّ النسور البالغة ليس لديها مفترسات طبيعية، وهذا يعني أنَّها تحتل أعلى مستوى من هرم الطاقة الخاص بها.
- تأكل الجنادب العشب للحصول على طاقتها، والجنادب بدورها تعطي طاقتها للضفادع في المستوى التالي أعلى الهرم التي تتغذى عليها، كما تحصل الثعابين في المستوى التالي من الهرم على طاقتها من الضفادع وما إلى ذلك.
عيوب النظم البيئية:
تبدو النظم البيئية مفيدةً عند محاولة وصف الجوانب المحددة للنظم البيئية، وما يزالون يتغاضون عن بعض الجوانب الحاسمة، وفيما يأتي بعض قيود هذه النظم:
- لم يتم إعطاء بعض الكائنات الحية مثل الفطريات والكائنات الدقيقة أدواراً محددةً في الأهرامات على الرغم من حقيقة أنَّها تؤدي دوراً حيوياً في النظام البيئي.
- تنطبق هذه الأهرامات الموجودة فقط على سلاسل الغذاء البسيطة التي لا تحدث بالضرورة بشكل طبيعي في بعض الأحيان.
- لا يقدِّم أي هرم من بين الأهرامات البيئية الثلاثة أي مفهوم فيما يتعلق بالتغيرات في المواسم والمناخات.
- يفتقرون إلى النظر في إمكانية وجود نفس النوع على مستويات مختلفة.
في الختام:
كنا معكم في هذا المقال وتعرفنا معاً إلى الهرم البيئي وأنواعه من هرم الأعداد وهرم الكتلة الحيوية وهرم الطاقة، وشرحنا كل هرم شرحاً بسيطاً مع ذكر بعض الأمثلة عن كل نوع، على أمل تحقيقه للفائدة المرجوة منه.