3-11- نام درس: مباني علوم محيط‌زيست[1]

          سرفصل درس:

تعريف محيط‌زيست و علم محيط‌زيست

هدف علم محيط‌زيست

زمين به عنوان يک سيستم پشتيبان حيات

اتمسفر

ژئوسفر

هيدروسفر

بيوسفر

چرخه آب *

چرخه‌هاي بيو ژئو شيميايي از جمله چرخه نيتروژن، چرخه کربن، چرخه اکسيژن و چرخه فسفر

پايداري و ظرفيت قابل‌تحمل

پس‌خورهاي مثبت و منفي

مکانيسم‌هاي خود نظم

تعريف اکوسيستم و اجزاي آن

زيستگاه

مفاهيم اصلي تنوع زيستي *

تعريف گونه

زيستگاه و تنوع زيستي

تنوع‌زيستي و تکامل

عوامل مؤثر بر تنوع زيستي

ارتباط متقابل گونه‌ها

توالي در اکو سيستم‌هاي طبيعي

انقراض گونه‌هاي جهاني

تعريف هوا و اقليم

نقش اقليم در ايجاد بيوم‌هاي مختلف

بيوم‌هاي مهم کره زمين از جمله قطبي، توندرا، تايگا، جنگل‌هاي تروپيکال، کويرها، کوهستان‌ها، اقيانوس‌ها، درياها و سواحل، جنگل‌هاي حرا، آب‌سنگ‌هاي مرجاني و تالاب‌ها *

خصوصيات اساسي هر بيوم

عوامل تهديدکننده اکوسيستم‌ها و بيوم‌هاي طبيعي از جمله آلودگي هوا، تغييرات اقليمي، گرمايش جهاني، ريزگردها، آلودگي خاک، فرسايش خاک، آلودگي سواحل و درياها

3-11-1- سرفصل: مفاهيم اصلي تنوع زيستي

3-11-1-1- مطلب علمي: تعريف تنوع زيستي

 تنوع‌زيستي به معناي گوناگوني اشکال حيات، بر روي کرة زمين است. اين تعريف ساده‌ترين و جامع‌ترين تعريف ممکن است. جالب است بدانيم تعريف تنوع‌زيستي در قرآن کريم به زيبايي آمده است:

Pوَ بَثَّ فِيهَا مِن کلِّ دَآبَّةٍ وَأَنزَلْنَا مِنَ السَّمَآءِ مَآءً فَأَنبَتْنَا فِيهَا مِن کلِّ زَوْجٍ کرِيمٍO(لقمان: 10)

«از هرگونه جنبنده‌اي در آن [زمين] منتشر ساخت و از آسمان آبي فرو فرستاديم و با آن در روي زمين انواع گوناگوني از جفت‌هاي گياهان پرارزش رويانديم.»

همچنين حضرت علي8 در خطبه‌اي به اين تنوع اشاره کرده است:

«اگر راه‌هاي انديشه‌ات را درنوردي تا به پايانه‌هاي آن رسي، هيچ دليلي تو را جز به اين رهنمون نشود که آفرينندة مورچه همان آفرينندة درخت خرماست و اين به سبب دقت و ظرافتي است که جداسازي هر چيزي از چيز ديگر و پيچيدگي و تنوعي است که در هر موجود زنده‌اي به کار رفته است. موجودات بزرگ، کوچک، سنگين، سبک، نيرومند و ناتوان همگي در آفرينش براي خداوند يکسان‌اند» (دشتي، 1379، خطبة 185).

3-11-2- سرفصل: چرخة آب

3-11-2-1- مطلب علمي: چگونگي چرخة آب در طبيعت

آب مهم‌ترين عامل بقاست. دانش امروزي بشر مؤيّد آن است که شاخص‌ترين ويژگي زمين در ميان سيارات منظومة شمسي غني بودن از آب است و بدون آب زمين خواهد مرد. پيش از پيدايش دانش آب‌شناسي[2] مدرن، قرآن کريم به اهميت آب و نتيجة حضور آن بر خاک (مانند حاصل‌خيزي خاک) بر خلاف ايده‌هاي رايج در آن هنگام اشاره‌کرده است. چرخة آب به طور دقيق و قابل توجهي در آيات قرآن کريم آمده است:

Pأَلَمْ تَرَ أَنَّ اللَّهَ أَنزَلَ مِنَ السَّمَآءِ مَآءً فَسَلَکهُ ينَابِيعَ فِي الْأَرْضِ ثُمَّ يخْرِجُ بِهِ زَرْعاً مُّخْتَلِفاً أَلْوَانُهُ ثُمَّ يهِيجُ فَتَرَاهُ مُصْفَرّاً ثُمَّ يجْعَلُهُ حُطَاماً إِنَّ فِي ذَلِک لَذِکرَي لِأُولِي الْأَلْبَابِO (زمر: 21)

«مـگـر نـديـدي کـه خـدا از آسـمـان آبـي فـرسـتـاد و هـمان را در رگ و ريشه‌ها و منابع زيرزميني دوانيد و سپس با همان آب همواره کشت و زرع بيرون مي‌آورد؟ زرعي با رنگ‌هاي گوناگون و سپس آن زرع را مي‌خشکاند و تو مي‌بيني که پس از سبزي و خرمي زرد مي‌شود، آن گاه آن را حطامي مي‌سازد که در اين خود تذکري است براي خردمندان.»

شايان ذکر است که در سدة شانزدهم ميلادي برنارد پاليسي[3] براي نخستين بار چرخة آب را به طور منطقي توجيه کرد. پيش از آن باور عمومي اين بود که تحت فشار باد آب اقيانوس‌ها به درون خشکي‌ها نفوذ مي‌کند. در سدة هفدهم ميلادي نظر دکارت پذيرفته بود و در سدة نوزدهم نظرية ارسطو بر اين اساس که آب در غارهاي کوه‌هاي سرد ذخيره شده و درياچه‌ها و آب‌هاي زيرزميني را تشکيل مي‌دهد که چشمه‌ها را تغذيه مي‌کند. امروزه ما مي‌دانيم که نزول آب باران به زمين عامل تشکيل چرخة آب است. (Bucaille,2003, 63)

خداوند دربارة روش فرستادن آب از آسمان اين‌گونه مي‌فرمايد:

Pوَ هُوَ الَّذي يرْسِلُ الرِّياحَ بُشْراً بَينَ يدَي رَحْمَتِهِ حَتَّي إِذا أَقَلَّتْ سَحاباً ثِقالاً سُقْناهُ لِبَلَدٍ مَيتٍ فَأَنْزَلْنا بِهِ الْماءَ فَأَخْرَجْنا بِهِ مِنْ کلِّ الثَّمَراتِ کذلِک نُخْرِجُ الْمَوْتي لَعَلَّکمْ تَذَکرُونَO (اعراف: 57)

«او کسي است که بادها را بشارت‌دهنده در پيشاپيش [باران] رحمتش مي‌فرستد تا ابرهاي سنگين‌بار را [بر دوش] کشند. [سپس] ما آن‌ها را به سوي زمين‌هاي مرده مي‌فرستيم و با آن‌ها آب [حيات‌بخش] را نازل مي‌کنيم و با آن از هرگونه ميوه‌اي [از خاک تيره] بيرون مي‌آوريم. اين‌گونه [که زمين‌هاي مرده را زنده کرديم] مردگان را [نيز در قيامت] زنده مي‌کنيم، شايد [با توجه به اين نمونه] متذکر شويد.»

حقيقت کشف‌شده در هيدرولوژي مدرن در برابر آيات متعدد قرآن دربارة اين موضوع، ميزان قابل توجهي از هم‌راستايي را ميان اين دو نشان مي‌دهد و بيانگر آن است که قرآن حاوي علوم جهان‌گير و نو است.

براي مطالعه بيشتر

قرآن و دانش: چرخه آب

آب در طبيعت پيوسته در حال گردش است و پيوسته ميان اقيانوس‌ها، هوا و خشکي‌ها مبادله مي‌شود. مسير گردش آب در طبيعت را اصطلاحاً چرخة آب‌شناسي يا به طور ساده، چرخه آب مي‌خوانند. اين چرخه آغاز و پاياني ندارد و در آن فرآيندهاي بسياري پيوسته روي مي‌دهند. انرژي خورشيد نيروي محرکة چرخة آب را تشکيل مي‌دهد، به طوري که در شکل ديده مي‌شود.

آب اقيانوس و خشکي‌ها که در معرض تابش‌هاي خورشيدي قرار دارد، پيوسته تبخير مي‌شود. شدت تبخير از سطح اقيانوس‌ها چنان است که در هر 2650 سال يک بار همة حجم آب اقيانوس‌ها بخار مي‌شود. بخار آب حاصل از تبخير آب اقيانوس‌ها به هوا منتقل مي‌شود. بخار آب با بالا رفتن در هوا و تغيير وضعيت متراکم مي‌شود و به شکل باران و برف يا به طور کلي «بارش» به سطح زمين برمي‌گردد. هواي زمين همواره داراي مقداري بخار آب است. هوا در هر لحظه حدود 12900 ميليارد متر مکعب آب دارد. اگر همة آب موجود در جو زمين به صورت باران به زمين بريزد، پوششي به ضخامت حدود 25 ميلي‌متر در کل سطح کرة زمين تشکيل مي‌دهد. (ديگر منطقه خشکي نخواهيم داشت.) خداوند در قرآن در اين زمينه مي‌فرمايد:

Pوَأَنزَلْنَا مِنَ السَّمَاءِ مَاءً بِقَدَرٍ فَأَسْکنَّاهُ فِي الْأَرْضِ ۖ وَإِنَّا عَلَي ذَهَابٍ بِهِ لَقَادِرُونَO

«و ما فرو فرستاديم از آسمان آب را به اندازه‌اي معيّن» (مؤمنون: 18)

بيشتر بارش باران در سطح اقيانوس‌ها و بخش کمتري از آن بر روي خشکي‌هاست. از آنجا که اندازة بارش در سطح خشکي‌ها بيش از مقدار تبخير است، براي جبران اين عدم تعادل بايد پيوسته آب از خشکي به اقيانوس انتقال يابد. بارشي که به سطح خشکي‌ها مي‌رسد، به اشکال گوناگون درمي‌آيد. شاخه و برگ گياهان بخشي از بارش را پيش از رسيدن به سطح خاک نگه‌داري مي‌کنند که بخش بزرگي از اين آب تبخير مي‌گردد. خداوند در قرآن کريم مي‌فرمايد:

Pو هو الّذي أنزل من السمآءِ ماءً فأخرجنا به نبات کلّ شيءٍ فأخْرَجْنا منه خضِراً نُخْرِجُ منه حبّاً مُتراکِباً…O (انعام: 99)

«اوست که فرو فرستاد از آسمان باران را تا هر گياه را بدان برويانيم و سبزه‌ها و دانه‌هاي بر روي هم چيده‌شده پديد آوريم.»

بخشي از بارش نيز فرورفتگي‌ها و چاله‌هاي سطح زمين را پر مي‌کند که اين آب‌ها نيز بعداً تبخير مي‌شوند و يا به زمين فرو مي‌روند. بخش مهمي از بارش نيز به زمين نفوذ مي‌کند و در لايه‌هاي سطحي خاک نگهداري مي‌شود. بخشي از اين آب‌هاي نفوذي بر اثر حرکت مويينة آب به سوي بالا و سطح زمين تبخير مي‌شوند و يا بر اثر «تعرّق» به جو زمين باز مي‌گردند.

تعرّق فرآيندي است که طي آن رطوبتي که ريشة گياهان جذب مي‌کنند، پس از گذشتن از آوندهاي گياه از روزنه‌هاي سطح برگ‌ها خارج و به شکل بخار آب وارد هوا مي‌شود. به مجموعة تلفات آب در يک منطقه که بر اثر تعرّق از گياهان و تبخير از خاک صورت مي‌گيرد، تبخير و تعرّق مي‌گويند.

بخش ديگري از آب‌هاي نفوذي به اعماق زمين نفوذ مي‌کند و به ذخاير آب زيرزميني مي‌پيوندد. آب‌هاي زيرزميني نيز با حرکت آهستة خود در زيرِ زمين ممکن است سرانجام به صورت چشمه در سطح زمين ظاهر و وارد رودخانه‌ها گردند و يا مستقيماً به درياها بپيوندند. بخشي از آب‌هاي زيرزميني نيز به راه‌هاي گوناگون از زيرِ زمين استخراج مي‌شوند. اين آيات شريف دربارة همين مطلب است:

Pوَأنْزَلنا مِنَ السّمآءِ مآءً بِقَدرٍ فأسْکَنّاهُ فِي الأرْضِ و إنّا علي ذهابٍ بِهِ لَقادِرونO(مؤمنون: 18)

و فرو فرستاديم از آسمان باران را به اندازه‌هاي معيّن و آن را در زمين ساکن کرديم و ما بر نابود ساختن آن نيز قادريم.»

Pألَمْ تَرَ أنَّ اللّهَ أنْزَلَ مِنَ السّمآءِ ماءً فَسَلَکَهُ ينابِيعَ فِي الأرْضِ…O (زمر: 21)

آيا نديدي که همانا خداوند از آسمان آب را فرو فرستاد؟ سپس پديد آورد چشمه‌هايي در زمين…

Pأوَ لَمْ يرَوْا إنّا نَسُوقُ السّمآءَ إلي الأرْضِ الجُرُزِ فَنُخْرِجُ بِهِ زَرْعاً تأکُلُ مِنْهُ أنعامَهُمْ وَأنْفُسَهُمْ أفَلا يبْصِرونO (سجده: 37)

«آيا نديديد که ما آب باران را به سوي زمين‌هاي خشک و بي‌آب و گياه مي‌بريم تا حاصلي برويانيم که مردم و چارپايان از آن بخورند. آيا پس از ديد، بصيرت نمي‌گشاييد؟ »

3-11-3- سرفصل: بيوم هاي مهم کره زمين

3-11-3-1- مطلب علمي: بوم کوهستاني (کوهستان‌ها)

اخيراً در زمين‌شناسي مدرن اثبات شده است که در اثرپديدة تکتونيک، رشته‌کوه‌ها تشکيل مي‌شود. پوستة سطح زمين جامد است، ولي لايه‌هاي داخلي آن مايع و گرم هستند و براي شکل گرفتن حيات مناسب نيستند. همچنين کشف شده که پايداري کوه‌ها به پديدة تکتونيک ارتباط دارد. فرآيند تشکيل کوه‌ها پوستة زمين را به داخل لايه‌هاي پايين‌تر مي‌راند که اساس و پاية تشکيل کوه‌ها مي‌گردد.

مي‌توان ايدة امروزي را با آيات بسياري از قرآن در اين زمينه مقايسه کنيم. قرآن به حرکت لايه‌هاي زمين پس از پديد آمدن کوه­‌ها اشاره مي‌کند:

Pوَ إِلَي الْجِبَالِ کَيْفَ نُصِبَتْ وَ إِلَي الْأَرْضِ کَيْفَ سُطِحَتْO (الغاشيه: 20)

«و به کوه‌ها که چگونه بر پا داشته شد و به زمين نظر نمي‌کنند که چگونه گسترده‌شده‌اند؟»

در اين آيه خداوند تعبير «نصب» يا «برپا» را به کار برده است. هيچ کوهي در مرور زمان به خوديِ خود و يا با جريان باد پديد نيامده است. همة کوه‌ها در اثر حرکت لايه‌هاي زمين و برخورد آن‌ها با هم از دل زمين بلند و يا به تعبير قرآن برپا شده‌اند.

واژة گسترده شدن از ديدگاه علمي دقيقاً به مفهوم حرکت لايه‌هاي زمين اشاره دارد که در کنار برپا شدن کوه‌ها آمده است و اين دو موضوع علمي اصلاً به يکديگر بي‌ارتباط نيستند. اگر قرآن خالي از مفاهيم علمي بود، نوشته مي‌شد که پديد آمده يا به وجود آمده؛ در حالي که واژه‌هاي بسيار دقيق علمي همانند نصب يا برپا شدن به کار رفته است. در آية ديگر خداوند به روش تشکيل کوه‌ها از زمين به صراحت اشاره مي‌کند:

Pوَ جَعَلَ فِيهَا رَوَاسِي مِن فَوْقِهَاO (فصّلت: 10)

«او در زمين کوه‌هاي استواري قرار داد.»

همان‌گونه که مي‌دانيم، کوه به دو صورت از سطح زمين پديدار مي‌شود:

با بالا آمدن سطح زمين: هنگامي که مواد مذاب درون زمين راهي به بيرون پيدا نکنند تا از راه آتش‌فشان فوران کنند، قـشر بالايي زمين در نتيجة انباشته شدن مواد مذاب رفـته‌رفـته بلند مي‌شود و کوه پديد مي‌آيد.

شکل 22. خروج ماگما يا مواد مذاب از درون زمين و شکل گيري کوهها با منشأ ماگمايي

با چين خوردن سطح زمين: بر اثر حرکت قـشـرهـاي سطح زمين و برخورد آن‌ها با هم و رفتن يکي زير ديگري، سطح زمين چين مي‌خورد و چين‌ها رفـته‌رفـته به شکلي که در تصوير مي‌بينيم از حالت افـقي به حالت عمودي درمي‌آيند و کوه پديد مي‌آيد.

شکل 23 و 24. پديده شکل گيري کوه‌ها به دليل نزديکي پوسته قاره‌ها و تشديد تکتونيک و شکل گيري کوه‌هايي با منشأ رسوبي و دگرگوني  

[1].سرفصل مصوّب وزارت علوم، تحقيقات و فناوري

[2]. Hydrology

[3].Palicy Bernard