מרכיב אביוטי
מרכיב אביוטי או גורם שאיננו חי הוא מונח בתחום הביולוגיה והאקולוגיה. גורם אביוטי המשפיע על החיים בביוטופ בית גידול, אזור שבו תנאים סביבתיים אחידים המספקים מקום מחיה למכלול מסוים של צמחים ובעלי חיים. הגורמים הטבעיים הם מים, רוח, שמש, טמפרטורה, גזים באטמוספירה, התפרצות וולקנית ועוד. גורמים אלה מרכיבים את הסביבה האקולוגית (ecosystem) של בית הגידול.
השפעת הגורם א-ביוטי הוא ביטוי שמתאר את תוצאות השפעת הגורם על החי שבסביבתו וגורם לתוצאות משתנות בהתאם למקום ולתנאים האחרים של הביוטופ.[1] לעיתים משתמשים במונח זה לתאר את הגורם וגם השפעתו.
גורם מגביל
[עריכת קוד מקור | עריכה]האבולוציה מאפשרת התאמה של תכונות החי לסביבה, אבל תמיד יש גורם מסוים שמשתנה ויוצר מחסום להתפתחות מין אחד ולעיתים יתרון למין אחר. גורם זה נקרא הגורם המגביל.[2] לדוגמה, ביערות העד הטרופי יש לצמחים תנאים טובים של מים, טמפרטורה נוחה, מינרלים, אבל ככל שהיער מתפתח חסר אור בקרבה לקרקע. ולכן התחרות תהייה על הגישה לאור השמש אם על-ידי גידול מתמיד ומהיר או על-ידי טיפוס על צמח גבוה. לעיתים התחרות היא על הפצת המין על-ידי רבייה והפצת הפרי ולכן בכל ביוטופ תביא האבולוציה לפיתוח שיטות מתאימות של הפריה והפצה. כך התפתחו פרחים מרהיבים כסחלבים, שגדלים על ענפי העצים , וכך זוכים באור הנדרש לפוטוסינתזה למים ומינרלים מהגשם ומהענפים עליהם הם צומחים. הגורם המגביל היא הרביה התלויה בשיתוף פעולה עם חרקים.[3] כתוצאה מכך מקבלים מגוון ביולוגי (biodiversity) בהתפתחות עולם הצומח והחי.[4] מכלול ההשפעות והמרכיבים של החי והצומח באזור מוגדר ניקרא אקוסיסטם (ecosystem)[5].
גורם מגביל קריטי
[עריכת קוד מקור | עריכה]
ערך מורחב – גורם מגביל
השינויים ארוכי הטווח בסביבה יוצרים קווי הסתגלות דומיננטיים לכל חברות הצמחים ובעלי החיים בעיקר בהשפעת המקום הגאוגרפי ותנאי קיצון. כך שגם אם התנאים הבסיסיים לצמיחה טובים, מתפתחים זנים שמקורם זהה לזנים שונים כמו התאמה למדבר או לתנאי קור ושלג קיצוניים. גורם כזה נקרא גורם מגביל קריטי[6].
חלוקה גיאופיזית וגאוגרפית
[עריכת קוד מקור | עריכה]התנאים הגיאופיזיים והגיאוגרפים הם גורמים האביוטיים היסודיים:[7]
מיקום ביחס לקו המשווה: כדור הארץ נטוי בזווית של 23,4 מעלות ביחס לשמש. הזווית משתנה בערך כל 40000 שנה. כך נוצר הבסיס לעונות השנה,, וחלוקה לאזורים: מדברי, ים תיכוני, אזור מזוטרופי, אזור טרופי, ואזור ארקטי.(קוטבי) ולעונות השנה ומחזור המשקעים.[8]זה הגורם הדומיננטי שקובע את האבולוציה של הצומח והחי ואת הגורמים המגבילים העיקריים שעליהם צריך להתגבר.
המבנה הטופוגרפי והגאולוגי
[עריכת קוד מקור | עריכה]
המבנה הטופוגרפי: הרים גבוהים, גבעות, מישורים וערוצים מייצרים תנאים ייחודיים ובכל אחד מהם מתקיימים גורמים מגבילים אחרים:
הרים גבוהים: ככל שעולה הגובה, יורדת הטמפרטורה, מתחזקות הרוחות ובגובה רב יותר מצטבר קרח ושלג. אוכלוסיית הצומח מסתגלת לגובה על-ידי יצירת חגורות של חברות צמחים ובית גידול ( ביוטופ) המתאימים לתנאי הסביבה. השכבה הנמוכה מתאימה לעצים גבוהים ובדרך כלל נשירים. מעליה, תימצא חגורה של מחטניים ומעליה כבר השפעת הרוחות החזקות והקור יתאימו לצמחים נמוכים עמידים לרוח, ובאזור הגבוהה ביותר התנאים זהים לתנאים אלפיניים של שלג וקרחונים.
.png)
סוג הקרקע ומינרלים: הקרקע היא התצורה שבה מתקיים צומח יבשתי. היא נוצרה ממקורות של סלעי משקע, סלעים ממקור וולקני, חול ממקור ימי או סחף. בקרקעות עשירות בחומר אורגני (קרקע כבדה), צבירת מים גבוהה (קיבול שדה) למים ונטייה לייצר ביצות ובקיץ להתייבש ולייצר שכבה אטומה. ולכן הגורם המגביל יהיה עמידות לעודף מים ויובש בקיץ. בקרקע חולית, חילחול המים מהיר, והזמן שהמים עומדים לרשות הצומח קצר הפתרון הוא אגירת מים בפקעות(גאופיטים) ומחזור פריחה קצר. קרקעות סחף (אלוביאלי), שמתחתן מסלע גירי הגורם המגביל הם המים המחלחלים למסלע, נוחים להתפתחות עצים כמו אלון ואלה המסוגלים לחדור לסלע גירי וצמחייה חד שנתית שמסתפקת במים שבאדמה. סלעים חשופים מאפשרים חיים לחזזיות (סימביוזה בין אצה ופטריה, כאשר הפטרייה מספקת מים מפני הסלע והאצה מבצעת פוטוסינתזה). במדבר שבו סוג הקרקע והאקלים מחייבים אגירה מהירה של מים יתפתחו צמחים סוקולנטיים (קקטוסים). בקרקעות מליחות שבהן ריכוז גבוה של מלח ) וגבס נוצרים תנאי עקה (גורם מגביל קיצוני) המחייבת יצירת חברות צמחים עמידות. תהליך התפתחות חברות הצמחים בתנאים משתנים נקרא סוקצסיה.[9]
- ערך מורחב – פיטוגאוגרפיה
השפעת האטמוספירה
[עריכת קוד מקור | עריכה]הצמחים זקוקים לדו־תחמוצת הפחמן (CO2 דת"פ) ולמים כדי לבצע פוטוסינתזה. ריכוז דת"פ באטמוספירה כיום נע בין 38-45 חלקי מיליון, (כ 0.0040%) ולכן הוא גורם מגביל לצמיחה בכל כדור הארץ. לשם קליטתו פיתחו הצמחים מנגנון מיוחד - הפיוניות. שמאפשרות חדירות טובה של דת"פ לתוך העלים בתנאי אור ולחות מתאימים. עודף דת"פ, המשפיע על האקלים, אולי בהשפעת האדם, יוצר מצבי אקלים חדשים העשויים להפוך לגורמים מגבילים.[10]
השפעת האקלים: שינויי האקלים הנלווים לעונות השנה, מחייבים את הצומח לעמוד בתנאי קיצון. לכן גם במקומות שהתנאים מאפשרים לבלוב וצמיחה טובים, התנאים הקיצוניים הזמניים המכונים "פגעי הטבע" כמו סופות חזקות, שיטפונות, טמפרטורות קיצוניות, סערות ברקים מהווים גורמי מגבילים עיקריים.[11]
אסון - קטסטרופה
[עריכת קוד מקור | עריכה].png)
הסתגלות צמחים ובעלי חיים לשינויים בסביבה היא הדרגתית. האבולוציה מחייבת שינויים גנטיים שמאפשרים התגברות על גורם מגביל. ככל שמתקיימים בבת אחת גורמים רבים כאלה כך מתקשה האבולוציה לתרגם את השינויים בסביבה לשינוי גנוטיפ ואחריו לשינוי פנוטיפ שמאפשר התחדשות. אסון הוא גם השמדת כל הצומח באזור מסוים, כמו בשריפה, אבל שריפה היא גורם א-ביוטי (factor) שניתן להתגבר עליו על-ידי התאמת תפוצת זרעים (כמו באורן) או עמידות השורשים וכושר התחדשות (כמו באלון המצוי, לכן שריפה היא גורם לסוקצסיה חדשה. אבל גורמים כמו התפרצויות וולקניות רחבות ממדים, יוצרות תנאים חדשים, שרק הפצת זרעים ממרחק, או סוקצסיה שמתחילה מחזזיות, יוצרת שוב תהליך הנמשך לאורך זמן. הכחדה שפגעה בכל החי והצומח, כמו פגיעת אסטרואיד, שקוטרו כ-10 קילומטר, שפגע ליד חצי האי יוקטן לפני כ-65 מיליון שנה ויצר חשיכה שהפסיקה את הפוטוסינתזה, ייצרה שריפות ושיטפונות גלובליים ופגעה בעיקר בבעלי החיים, הדינוזאורים, ובפירמידת המזון של בעלי חיים יבשתיים, היא אירוע גלובלי שמשנה כליל את מגוון החיים על כדור הארץ.[12] אירועים כאלה קרו מספר פעמים בתהליך האבולוציה של החיים, ותמיד נוצרו תנאי מחיה חדשים, וקצב האבולוציה איפשר הסתגלות למינים חדשים.[13] תאוריית הקטסטרופיזם[14] מציגה מודלים מתמטיים לעוצמת הנזק ויכולת ההתחדשות הל החיים על כדור הארץ.[15][16]
השפעת הביומה על הגורמים הא-ביוטים
[עריכת קוד מקור | עריכה]
הגורמים הא-ביוטיים, המשפיעים על האבולוציה של החי והצומח (הביומה), מושפעים מהמרכיב הביוטי ומשתנים וכך נוצרת תלות הדדית ביניהם. לדוגמה: החמצן שבאטמוספירה נוצר מפעילות אצות בימים הקדומים לפני כ-3 מיליארד שנה. ככל שהצטבר חמצן, התחלפה האוכלוסייה האנאירובית של חיידקים ואצות שהחמצן הזיק להם, ונוצרה אוכלוסייה חדשה, ארובית, שהפקת האנרגיה שלה יעילה יותר.[17] גם שחרור דת"פ לאטמוספירה על-ידי נשימה והפרשת חומר אורגני מתפרק, מאוזנת על-ידי הפוטוסינתזה במים וביבשה. כך שנוצר מאזן חדש. מכיוון שדת"פ הוא גורם מגביל של צמחייה באזור הטרופי ובימים, נשמר ריכוזו בתחום של 30-40 חלקי מיליון. עליית ריכוזו של החמצן לדרגה של כ-20% מאפשרת קיום של בעלי חיים אווירניים ויצירה מחדש של פירמידות מזון רבגוניות. השפעת האדם על שיווי משקל זה, ביצירת גזי חממה, ובזיהום ימים וכריתת יערות עשויה להפר את המאזן הקיים ולגרום לשינויים בביומה.[18]
סתגלנות - כושר העמידה בתנאי סביבה משתנים
[עריכת קוד מקור | עריכה]כושרם של צמחים ובעלי חיים להתקיים בתנאי סביבה המשתנים במהירות יחסית גבוהה נקרא סתגלנות.
שיווי משקל בין החי והסביבה
[עריכת קוד מקור | עריכה].jpg)
כלל הגורמים הא-ביוטים והביוטים משתנים במהירות, רק צמחים ובעלי חיים המסוגלים להשתנות במהירות הנדרשת יכולים לשרוד. לעיתים בתוך סביבה שהשתנתה נשארות נישות קטנות שבהן עדיין מתקיימים התנאים הנחוצים להם, למשל מעיין במדבר, או מדרונות מוצלים וצוברי לחות.[19]מלבד שינויי הסביבה קיימים שינויים מתמידים באוכלוסיות בעלי החיים והצמחים, שמנסים להגיע לשיווי משקל. ללא התערבות האדם, שיווי משקל כזה נשאר קבוע לאורך זמן. צמחים מפתחים קוצים או תרכובות הדוחות בעלי חיים צמחוניים ובעלי חיים מפתחים שיטות הסוואה והונאה כדי להימנע מטריפתם. עם התגברות התנועה בין יבשות ואזורים גאוגרפים שונים על-ידי האדם, התפתחה תופעה של מינים פולשים שבבת אחת משנים את שיווי המשקל וגורמים לפעמים לאסון אקולוגי.
השפעת גורמים א-ביוטיים על האבולוציה של האדם
[עריכת קוד מקור | עריכה]_by_Karl_Bryullov_(1799-1852)).png)
התפתחות האדם מהומינינים (גזעים דמויי אדם שהתפתחו להומו ספיינס,) נמשכה כ-3 מיליון שנה - זמן קצר באבולוציה. בסיס האבולוציה היה תחרות על מזון בתנאי מחסור. האדם הסתגל לצרוך מזון ממקורות שונים מהצומח והחי(אוכל כל), לנדוד מאזורי מחיה שונים בתקופות השנה כך שנמנע ממצבי עקה (מצב לחץ קיצוני). אבל הגורם המשמעותי ביותר בסתגלנות של האדם היא התפתחות המח לחשיבה אנליטית וזיכרון ארוך טווח. המעבר להליכה על רגליים ושחרור הידיים והתאמתם לשימוש במכשירים לצייד ולקט, החיים בלהקה או קבוצה משפחתית שבהדרגה יצרה יכולת התמיינות והתמחות בתפקידים שונים בתקופת האבן הקדומה (שהחלה לפני כ-2 מיליון שנה), אפשרו הסתגלות לתנאי קצה של קרח וקור קיצוני או יובש וחום קיצוני. ככל שגדלה אוכלוסיית האדם, עם המעבר מאפריקה לאירופה ולמזרח, וכושר הלימוד של קשר בין סיבה לתוצאה מנעו השמדת המין בתקופת הקרח, באסונות טבע או בתנאי מדבר. עד היום שינויים קיצוניים א-ביוטיים, כמו התחממות האטמוספרה, התפרצויות וולקניות, רעידות אדמה ושיטפונות מסכנים לפרקים את קיום האדם באזורים שונים. הניסיון שצבר לאורח שנות התפתחותו עד האדם המודרני, וניצול משאבי הטבע כמו דלק וחומרי בניין, על-ידי מיכון, אוטומציה ומחשוב, מאפשרים כיום התמודדות בלתי מוגבלת עם איתני הטבע.[20]
ראו גם
[עריכת קוד מקור | עריכה]הערות שוליים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- ^ J. A. Godbold, M. Solan, Relative importance of biodiversity and the abiotic environment in mediating an ecosystem process, Marine Ecology Progress Series 396, 2009-12-09, עמ' 273–282 doi: 10.3354/meps08401
- ^ Alan A. Berryman, Limiting Factors and Population Regulation, Oikos 105, 2004, עמ' 667–670
- ^ Laura Maebe, Hugues Claessens, Marc Dufrêne, The critical role of abiotic factors and human activities in the supply of ecosystem services in the ES matrix, One Ecosystem 4, 2019-06-03 doi: 10.3897/oneeco.4.e34769
- ^ David Tilman, Forest Isbell, Jane M. Cowles, Biodiversity and Ecosystem Functioning, Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics 45, 2014-11-23, עמ' 471–493 doi: 10.1146/annurev-ecolsys-120213-091917
- ^ Sven Erik Jørgensen, Integration of Ecosystem Theories: A Pattern: A Pattern, Springer Science & Business Media, 2002-08-31, ISBN 978-1-4020-0651-7. (באנגלית)
- ^ {{{מחבר}}}, Critical Biodiversity doi: 10.1111/j.1523-1739.1998.96131.x
- ^ Mei Lu, The research progress on phytogeography: Global plant distribution patterns and environmental driving mechanisms, Geographical Research Bulletin 4, 2025, עמ' 3–25 doi: 10.50908/grb.4.0_3
- ^ Stanley V. Gregory, Frederick J. Swanson, W. Arthur McKee, Kenneth W. Cummins, An Ecosystem Perspective of Riparian Zones, BioScience 41, 1991, עמ' 540–551 doi: 10.2307/1311607
- ^ Robert F. Thorne, Phytogeography: Floristic Regions of the World. Armen Takhtajan. University of California Press, Berkeley, 1986. xxii, 522 pp. $60. Translated from the Russian edition, with revisions by the author, by Theodore J. Crovello. Arthur Cronquist, translation editor., Science 236, 1987-04-03, עמ' 100–100 doi: 10.1126/science.236.4797.100
- ^ Dieter Gerten, Yiqi Luo, Guerric Le MAIRE, William J. Parton, Cindy Keough, Ensheng Weng, Claus Beier, Philippe Ciais, Wolfgang Cramer, Jeffrey S. Dukes, Paul J. Hanson, Alan a. K. Knapp, Sune Linder, Dan Nepstad, Lindsey Rustad, Alwyn Sowerby, Modelled effects of precipitation on ecosystem carbon and water dynamics in different climatic zones, Global Change Biology 14, 2008, עמ' 2365–2379 doi: 10.1111/j.1365-2486.2008.01651.x
- ^ Susan Harrison, Marko J. Spasojevic, Daijiang Li, Climate and plant community diversity in space and time, Proceedings of the National Academy of Sciences 117, 2020-03-03, עמ' 4464–4470 doi: 10.1073/pnas.1921724117
- ^ Janine Bourriau, Understanding Catastrophe, Cambridge University Press, 1992-03-12, ISBN 978-0-521-41324-4. (באנגלית)
- ^ David Morrison, Asteroid and comet impacts: the ultimate environmental catastrophe, Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 364, 2006-06-26, עמ' 2041–2054 doi: 10.1098/rsta.2006.1812
- ^ E. C. Zeeman, Catastrophe Theory, Scientific American 234, 1976, עמ' 65–83
- ^ K. A. Holsapple, K. R. Housen, The catastrophic disruptions of asteroids: History, features, new constraints and interpretations, Planetary and Space Science 179, 2019-12-01, עמ' 104724 doi: 10.1016/j.pss.2019.104724
- ^ M. M. Dodson, Darwin's law of natural selection and Thom's theory of catastrophes, Mathematical Biosciences 28, 1976-01-01, עמ' 243–274 doi: 10.1016/0025-5564(76)90127-9
- ^ Timothy M. Lenton, 3 - The coupled evolution of life and atmospheric oxygen, London: Academic Press, 2003-01-01, עמ' 35–53, ISBN 978-0-12-598655-7
- ^ David Schimel, Britton B. Stephens, Joshua B. Fisher, Effect of increasing CO2 on the terrestrial carbon cycle, Proceedings of the National Academy of Sciences 112, 2015-01-13, עמ' 436–441 doi: 10.1073/pnas.1407302112
- ^ Alan Covich, Biodiversity and ecosystem processes in freshwater sediment doi: 10.2307/4314671
- ^ P. L. Balaresque, S. J. Ballereau, M. A. Jobling, Challenges in human genetic diversity: demographic history and adaptation, Human Molecular Genetics 16, 2007-07-31, עמ' R134–R139 doi: 10.1093/hmg/ddm242
