پرش به محتوای اصلی

فصل 15 (علوم تجربی نهم)

بخشی از بانک سؤال طبقه‌بندی‌شده‌ی این مبحث در کوئیز سنتر — رایگان و بدون نیاز به ثبت‌نام

خلاصه‌ی درسنامه

این خلاصه‌ی 30 درصدی درسنامه اصلی است. متن کامل با همه‌ی نکته‌ها، مثال‌های حل‌شده و جمع‌بندی، با ثبت‌نام رایگان در دسترست قرار می‌گیرد.

فصل 15 (علوم تجربی نهم)

بوم‌سازگان (اکوسیستم) سامانه‌ای است از عوامل زنده (گیاهان، جانوران، قارچ‌ها، باکتری‌ها) و غیرزنده (آب، هوا، دما، نور، خاک) یک محیط، به‌همراه تأثیرهایی که بر یکدیگر می‌گذارند. بوم‌سازگان‌ها خشکی (جنگل گلستان)، آبی (دریاچهٔ زریوار)، آبی‌خشکی (تالاب شادگان) یا مصنوعی (باغچه، آکواریوم) هستند. هر بوم‌سازگان، فارغ از نوع و اندازه، دو فرایند اصلی دارد: انتقال انرژی و چرخهٔ مواد.

زنجیره و شبکهٔ غذایی

زنجیرهٔ غذایی رشته‌ای از جانداران است که انرژی از یکی به دیگری منتقل می‌شود، و شبکهٔ غذایی مجموعه‌ای از زنجیره‌های به‌هم‌پیوسته در یک بوم‌سازگان است.

جایگاه نام تعریف مثال
اول تولیدکننده از مواد معدنی، مادهٔ آلی می‌سازد گیاه، جلبک
دوم مصرف‌کنندهٔ اول گیاه‌خوار ملخ، گاو
سوم مصرف‌کنندهٔ دوم گوشت‌خوار اول عنکبوت، روباه
چهارم مصرف‌کنندهٔ سوم گوشت‌خوار دوم شاهین، عقاب

توجه کنید تولیدکننده لزوماً گیاه نیست؛ در محیط‌های آبی جلبک‌ها این نقش را دارند.

هرم ماده و انرژی — قانون ۱۰ درصد

در هر مرحله از زنجیرهٔ غذایی فقط حدود ۱۰٪ ماده و انرژی به تراز بعدی می‌رسد و بقیه صرف تنفس، حرکت و گرما می‌شود. مثلاً از 10001000 کیلوگرم تولیدکننده، حدود 100100 کیلوگرم به گیاه‌خوار، 1010 کیلوگرم به گوشت‌خوار اول و 11 کیلوگرم به گوشت‌خوار دوم می‌رسد. دو نتیجهٔ مهم: شمار شکارچیان همیشه از شکارها کمتر است، و تجمع زیستی رخ می‌دهد — آلاینده‌هایی مانند سموم کشاورزی در هر تراز غلیظ‌تر می‌شوند و انسان که در بالای هرم است بیشترین مقدار را دریافت می‌کند.

نکتهٔ فراتر از کتاب: قانون ۱۰٪ همیشه برای هرم انرژی برقرار است، اما هرم تعداد می‌تواند وارونه باشد؛ یک درخت بزرگ (یک تولیدکننده) می‌تواند میزبان صدها حشرهٔ گیاه‌خوار باشد.

تجزیه‌کنندگان

تجزیه‌کننده جانداری است که بقایای مردهٔ سایر جانداران را به مولکول‌های سادهٔ معدنی تبدیل می‌کند؛ انواعی از قارچ‌ها و باکتری‌ها این نقش را دارند. محصولات تجزیه CO2CO_2، H2OH_2O و گازهای گوگرددار و نیتروژن‌دار است (بوی بد بقایای در حال فساد از همین گازهاست). بدون تجزیه‌کنندگان، مواد معدنی به خاک، آب و هوا برنمی‌گشت، تولیدکنندگان نمی‌توانستند دوباره از آن‌ها استفاده کنند و چرخهٔ مواد متوقف می‌شد.

روابط جانداران

همزیستی رابطه‌ای نزدیک و دائمی میان دو گونهٔ متفاوت است و سه نوع دارد:

نوع جاندار اول جاندار دوم مثال
همسفرگی سود می‌برد نه سود، نه زیان ماهی‌های کوچک کنار کوسه
همیاری سود می‌برد سود می‌برد زنبور و گیاه گل‌دار، گلسنگ
انگلی سود می‌برد (انگل) زیان می‌بیند (میزبان) کنه روی انسان

در رابطهٔ زنبور و گیاه گل‌دار (همیاری)، زنبور شهد می‌گیرد و گیاه گرده‌افشانی می‌شود. زنبورعسل مهم‌ترین حشرهٔ گرده‌افشان است، چون در مقیاسی بسیار بزرگ‌تر از دیگر حشرات فعالیت می‌کند.

گلسنگ از همزیستی قارچ + جلبک پدید می‌آید: قارچ مواد معدنی، آب و پناهگاه فراهم می‌کند و در عوض کربوهیدرات حاصل از فتوسنتز جلبک را می‌گیرد. گلسنگ‌ها نخستین مرحلهٔ خاک‌سازی از سنگ‌اند، منبع مواد رنگی و دارویی و بخشی از غذای جانورانی مانند گوزن‌اند، و مهم‌تر از همه شاخص آلودگی هوا: گونه‌های حساس در هوای آلوده از بین می‌روند.

شکار و شکارچی: شکارچی برای تهیهٔ غذا جانداری دیگر را می‌کشد. جمعیت این دو یکدیگر را تنظیم می‌کنند: زیاد شدن شکار به افزایش شکارچی می‌انجامد، افزایش شکارچی جمعیت شکار را کم می‌کند، و کم شدن شکار جمعیت شکارچی را پایین می‌آورد — همین چرخه تعادل جمعیت را می‌سازد. شکارها دو سازگاری دفاعی دارند: استتار (قرار گرفتن در زمینه‌ای شبیه خود، مانند ماهی کف‌زیِ شبیه سنگ) و تقلید (به خود گرفتن ظاهر موجودی خطرناک‌تر، مانند لارو حشره‌ای با لکه‌های چشم‌مانندِ شبیه مار).

رقابت وقتی رخ می‌دهد که دو یا چند جاندار بر سر منابع مشترک (غذا، آب، محل زندگی) در ستیز باشند؛ درون‌گونه‌ای (میان افراد یک گونه، مانند دو نر برای جفت‌یابی) یا برون‌گونه‌ای (میان گونه‌های متفاوت). گاهی جانداران رقابت را کم می‌کنند: جغد شب و شاهین روز شکار می‌کند، هرچند هر دو از جوندگان تغذیه می‌کنند. رقابت باکتری‌های مفید روده با باکتری‌های مضر بر سر جا و غذا، پایهٔ علمی پروبیوتیک (زیست‌یار) است.

تنوع زیستی

تنوع زیستی یعنی تنوع گونه‌های جانداران و محیط‌هایی که در آن زندگی می‌کنند؛ هرچه محیط متنوع‌تر باشد، زیستگاه‌ها و در نتیجه گونه‌ها بیشترند. ایران به دلیل تنوع محیطی بالا (کوه، دشت، جنگل، بیابان، دریا) از کشورهای پرتنوع جهان است: شمار گونه‌های گیاهی‌اش تقریباً برابر کل گونه‌های گیاهی اروپاست، با اینکه اروپا چند برابر ایران مساحت دارد.

عوامل کاهش تنوع زیستی یا طبیعیاند (یخبندان، سقوط شهاب‌سنگ) یا انسانی (شکار بی‌رویه، تخریب زیستگاه، آلودگی، ورود گونه‌های بیگانه)؛ امروزه فعالیت‌های انسانی مهم‌ترین عامل‌اند. انقراض یعنی هیچ فرد زنده‌ای از یک گونه در طبیعت نمانده باشد؛ ببر مازندرانی منقرض شده و سمندر لرستانی، خرس سیاه و ماهی‌کور غار در خطرند. گونه‌های بیگانه با رشد سریع و مصرف بیشتر منابع، مانع رشد گونه‌های بومی می‌شوند.

تنوع زیستی برای ما حیاتی است: منابع دارویی (مواد اولیهٔ چند صد دارو از جنگل‌های بارانی)، کنترل زیستی آفت‌ها (کفش‌دوزک به‌جای سموم شیمیایی)، گرده‌افشانی، الهام مهندسی (تار عنکبوت با مقاومت چند برابر فولاد) و حفظ تعادل بوم‌سازگان (مرجان‌های خلیج فارس).

تله‌های رایج

  • شکارچی جاندار زنده را می‌کشد، اما تجزیه‌کننده روی بقایای از پیش مرده کار می‌کند.
  • رقابت فقط بین گونه‌های متفاوت نیست؛ رقابت درون‌گونه‌ای گاهی شدیدتر است.
  • آن ۹۰٪ انرژی نابود نمی‌شود؛ صرف فعالیت‌های حیاتی می‌شود و ماده‌اش به چرخه برمی‌گردد.
  • همزیستی همیشه دوسویه سودمند نیست؛ در نوع انگلی میزبان زیان می‌بیند.
  • گلسنگ یک گونهٔ مستقل نیست؛ حاصل همزیستی دو جاندار است.

نمونهٔ کامل

سؤال: غلظت یک آفت‌کش در آب یک دریاچه ۰٫۰۰۱ واحد است. جلبک‌ها (تولیدکننده) این آفت‌کش را در بدن خود ۱۰۰۰ برابر غلظت آب تغلیظ می‌کنند و در هر تراز بعدی (ماهی کوچک ← ماهی بزرگ ← پرندهٔ ماهی‌خوار) غلظت ۱۰ برابر تراز قبلی می‌شود. غلظت نهایی در بدن پرنده چند واحد است؟

پاسخ تشریحی: غلظت در جلبک: 0.001×1000=10.001 \times 1000 = 1 واحد. در ماهی کوچک: 1×10=101 \times 10 = 10 واحد. در ماهی بزرگ: 10×10=10010 \times 10 = 100 واحد. در پرنده: 100×10=1000100 \times 10 = 1000 واحد. یعنی سمی که در آب بسیار رقیق بود، در بالای هرم هزار برابر غلیظ شده است — همان تجمع زیستی که در گذشته باعث نازک‌شدن پوستهٔ تخم عقاب‌ها و شاهین‌ها بر اثر سم DDT شد.

نمونه تست

پاسخنامه‌ی تحلیلی سه‌بخشی برای هر سؤال

  • چرا گزینه‌ی درست، درست است
  • چرا هر گزینه‌ی دیگر غلط است
  • تله‌ی تستی‌ای که باید بشناسی

1. در یک زنجیره غذایی سه‌سطحی (تولیدکننده \rightarrow مصرف‌کننده اول \rightarrow مصرف‌کننده دوم)، غلظت یک آلاینده غیرقابل تجزیه در بدن تولیدکننده 0.5ppm0.5\,\text{ppm} است. جرم تولیدکننده 2000kg2000\,\text{kg} و جرم مصرف‌کننده دوم 20kg20\,\text{kg} است. اگر تمام آلاینده از طریق تغذیه به مصرف‌کننده دوم برسد، غلظت آن در این سطح چند ppm است؟

  • 55
  • 0.050.05
  • 500500
  • 5050

پاسخنامه‌ی تحلیلی

در این زنجیره از تولیدکننده تا مصرف‌کنندهٔ دوم، جرم به‌نسبت 2000÷20=1002000\div20=100 کاهش می‌یابد؛ چون کل آلایندهٔ اولیه ثابت می‌ماند و در جرمی ۱۰۰ برابر کوچک‌تر متمرکز می‌شود، غلظت هم ۱۰۰ برابر می‌شود: 0.5×100=500.5\times100=50. پس «5050» درست است. «55» نادرست است و از تقسیم اشتباه (0.5÷1000.5\div100 به‌جای ضرب) به‌دست می‌آید. «500500» نادرست است و از ضرب 0.50.5 در 10001000 به‌جای 100100 می‌آید، یعنی نسبت جرم اشتباه محاسبه شده. «0.050.05» نادرست است و از تقسیم 0.50.5 بر 1010 به‌جای ضرب در 100100 ناشی می‌شود. تلهٔ تستی: نسبت تغلیظ باید از تقسیم جرم تراز پایین‌تر بر جرم تراز بالاتر به‌دست آید (2000÷202000\div20)، نه برعکس؛ جابه‌جاکردن این تقسیم مستقیماً به یکی از گزینه‌های نادرست می‌رسد.

2. در یک بوم‌سازگان، حداکثر 2%2\% از انرژی نور خورشید که به تولیدکنندگان می‌رسد، در فرایند فتوسنتز به انرژی شیمیایی تبدیل می‌شود. با فرض قانون 10%10\% انتقال انرژی در زنجیره غذایی، چه کسری از انرژی نور خورشید به انرژی ذخیره‌شده در بدن مصرف‌کننده دوم (گوشتخوار اول) تبدیل می‌شود؟

  • 2%2\%
  • 0.02%0.02\%
  • 0.2%0.2\%
  • 0.002%0.002\%

پاسخنامه‌ی تحلیلی

برای رسیدن انرژی از نور خورشید به مصرف‌کنندهٔ دوم، باید بازده فتوسنتز (2%2\%) را یک‌بار و سپس قانون 10%10\% را دو بار (تولیدکننده به مصرف‌کنندهٔ اول، و مصرف‌کنندهٔ اول به دوم) اعمال کرد: 0.02×0.1×0.1=0.0002=0.02%0.02\times0.1\times0.1=0.0002=0.02\%. پس «0.02%0.02\%» درست است. «0.2%0.2\%» نادرست است و از اعمال تنها یک بار قانون 10%10\% به‌جای دو بار می‌آید. «0.002%0.002\%» نادرست است و از اعمال سه بار قانون 10%10\% (یعنی رسیدن تا مصرف‌کنندهٔ سوم) به‌دست می‌آید. «2%2\%» نادرست است و اصلاً هیچ‌کدام از دو بار قانون 10%10\% را اعمال نمی‌کند، فقط بازده فتوسنتز را نشان می‌دهد. تلهٔ تستی: باید شمار دقیق ترازهای فاصله (اینجا دو تراز تا مصرف‌کنندهٔ دوم) را از روی نام مصرف‌کننده تشخیص داد؛ یک بار کم یا زیاد اعمال‌کردن قانون 10%10\%، مستقیماً به یکی از گزینه‌های نادرست می‌رسد.

3. در یک شبکهٔ غذایی، اگر جمعیت یک گونهٔ مصرف‌کنندهٔ اول به طور ناگهانی کاهش یابد، کدام یک از رویدادهای زیر محتمل‌تر است؟ الف) افزایش جمعیت تولیدکنندگان ب) کاهش جمعیت مصرف‌کنندگان دوم ج) افزایش جمعیت مصرف‌کنندگان دوم د) کاهش جمعیت تجزیه‌کنندگان

  • ج و د
  • الف و ب
  • الف و ج
  • ب و د

پاسخنامه‌ی تحلیلی

با کاهش ناگهانی مصرف‌کنندهٔ اول، فشار چرای کمتری به تولیدکنندگان وارد می‌شود و جمعیت آن‌ها افزایش می‌یابد (الف درست)؛ هم‌زمان، مصرف‌کنندگان دوم که غذایشان همان مصرف‌کنندهٔ اول است، با کمبود غذا روبه‌رو می‌شوند و جمعیتشان کاهش می‌یابد (ب درست). پس «الف و ب» درست است. «ب و د» نادرست است، چون بند د (کاهش تجزیه‌کنندگان) هیچ ارتباط مستقیمی با کاهش یک مصرف‌کنندهٔ اول ندارد. «ج و د» نادرست است، چون هم بند ج (افزایش مصرف‌کنندگان دوم) خلاف جهت واقعی رویداد است و هم بند د بی‌ربط است. «الف و ج» نادرست است، چون بند ج درست است ولی جهتش نادرست بیان شده: مصرف‌کنندگان دوم باید کاهش یابند نه افزایش. تلهٔ تستی: کاهش یک تراز میانی هم‌زمان دو اثر متضاد در دو جهت (افزایش در تراز پایین‌تر، کاهش در تراز بالاتر) ایجاد می‌کند؛ نباید هر دو تراز را در یک جهت واحد فرض کرد.

4. در یک بوم‌سازگان، اگر به علت یک عامل خارجی جمعیت شکارچیان به طور ناگهانی کاهش یابد، در کوتاه‌مدت کدام رویداد رخ می‌دهد؟ الف) افزایش جمعیت شکار ب) کاهش جمعیت شکار ج) افزایش رقابت بین شکارچیان د) کاهش رقابت بین شکارچیان

  • الف و د
  • ب و د
  • ب و ج
  • الف و ج

پاسخنامه‌ی تحلیلی

با کاهش ناگهانی شکارچیان، فشار شکار روی جمعیت شکار کم می‌شود و جمعیتش افزایش می‌یابد (الف درست)؛ هم‌زمان، چون تعداد شکارچیان کمتر شده، رقابت میان آن‌ها بر سر همان طعمه هم کاهش می‌یابد (د درست). پس «الف و د» درست است. «الف و ج» نادرست است، چون بند ج (افزایش رقابت بین شکارچیان) خلاف جهت واقعی است؛ کاهش شمار رقیب‌ها باید رقابت را کم کند نه زیاد. «ب و د» نادرست است، چون بند ب (کاهش جمعیت شکار) دقیقاً برعکس اثر واقعی کاهش فشار شکار است. «ب و ج» نادرست است، چون هر دو بند آن خلاف جهت منطقی رویداد را بیان می‌کنند. تلهٔ تستی: کاهش شکارچی دو اثر هم‌جهت دارد (هم افزایش شکار، هم کاهش رقابت میان شکارچیان باقی‌مانده)؛ گزینه‌هایی که این دو را در جهت مخالف بیان می‌کنند، دقیقاً خلاف منطق رابطهٔ شکار-شکارچی‌اند.

5. آکواریوم خانه‌ای شامل آب، شن، نور لامپ، ماهی، گیاه آبزی و باکتری‌های کف است. دانش‌آموزی می‌گوید: «این مجموعه یک بوم‌سازگان نیست، چون به دست انسان ساخته شده است.» کدام گزینه هم داوری درستی دربارهٔ این ادعا می‌کند و هم نوع این مجموعه را درست معرفی می‌کند؟

  • ادعا نادرست است؛ ولی چون عوامل غیرزنده در آن دخالت ندارند یک بوم‌سازگان ناقص شمرده می‌شود.
  • ادعا درست است؛ چون در این مجموعه انتقال انرژی رخ می‌دهد اما چرخهٔ مواد شکل نمی‌گیرد.
  • ادعا نادرست است؛ ساخته‌شدن به دست انسان مانع بوم‌سازگان‌بودن نیست و این یک بوم‌سازگان مصنوعی است.
  • ادعا درست است؛ بوم‌سازگان تنها در طبیعت شکل می‌گیرد و این مجموعه فقط یک زیستگاه ساده است.

پاسخنامه‌ی تحلیلی

بوم‌سازگان یعنی مجموعهٔ عوامل زنده و غیرزندهٔ یک محیط به‌همراه تأثیرهای متقابلشان؛ در تعریف آن هیچ قیدی دربارهٔ طبیعی یا مصنوعی‌بودن وجود ندارد و باغچه، گلدان و آکواریوم نمونه‌های شناخته‌شدهٔ بوم‌سازگان مصنوعی‌اند. پس «ادعا نادرست است؛ ساخته‌شدن به دست انسان مانع بوم‌سازگان‌بودن نیست و این یک بوم‌سازگان مصنوعی است.» درست است. «ادعا درست است؛ بوم‌سازگان تنها در طبیعت شکل می‌گیرد و این مجموعه فقط یک زیستگاه ساده است.» نادرست است، چون طبیعی‌بودن اصلاً جزو تعریف بوم‌سازگان نیست. «ادعا نادرست است؛ ولی چون عوامل غیرزنده در آن دخالت ندارند یک بوم‌سازگان ناقص شمرده می‌شود.» نادرست است، چون آب، شن و نور لامپ دقیقاً همان عوامل غیرزنده‌اند و حضور دارند. «ادعا درست است؛ چون در این مجموعه انتقال انرژی رخ می‌دهد اما چرخهٔ مواد شکل نمی‌گیرد.» نادرست است، چون باکتری‌های کف نقش تجزیه‌کننده را دارند و چرخهٔ مواد را کامل می‌کنند. تلهٔ تستی: بسیاری «طبیعی‌بودن» را بی‌دلیل به تعریف بوم‌سازگان اضافه می‌کنند؛ ملاک درست، وجود هم‌زمان عوامل زنده و غیرزنده و تأثیر متقابل آن‌هاست، نه دست‌ساز نبودن.

مباحث مرتبط

ادامه‌ی این مبحث رو ببین

با ثبت‌نام رایگان، به بانک کامل سؤال، شبیه‌ساز کنکور و تحلیل پیشرفت دسترسی داری

ثبت‌نام رایگان