X
تبلیغات
حیات وحش

حیات وحش

مقاله ای از مباحث رفتار شناسی

مکانیسم های خودنظم در سیستم های بوم شناختی

 فروزنده قیصری – دبیر زیست شناسی

 چکیده

افراد هر جمعیتی از موجودات زنده از نظر ریخت، فیزیولوژی و رفتار اختلافات فراوانی با یکدیگر دارند. مجموعه خصوصیات ظاهری هر فرد اساس فنوتیپ او را تشکیل می دهند.همواره سازگاری بین فنوتیپ ها و محیط به طور دائم توسعه می یابد و این همان چیزی است که در سازگاری و انتخاب طبیعی بیان و بحث می شود. در این مقاله به مکانیسم ها سازش موجودات زنده در برابر تغییرات محیط پرداخته می شود.

 

مقدمه

بسیاری از خصوصیات حیوانات به روشنی نمایانگر انطباق آنها با نوع به خصوصی از زندگی می باشند: خرگوش، کانگورو، ملخ، موش کانگورو و قورباغه صاحب پاهای جهنده ای هستند که مناسب زندگی در علفزار است. حیواناتی که از مورچه ها و موریانه ها تغذیه می کنند پوزه ای دراز دارند، بعضی از مارمولک ها صاحب دم قابل ترمیم اند که تنها لقمه کوچکی از غذا نصیب شکارگران می سازند. رنگ آمیزی برخی از پروانه ها و شب پره ها به شکل بوف و یا مار است و شکارگران را از حمله به آنها باز می دارد. با این وصف هیچ کدام از سازش های ریخت شناسی به دقت سازش های مربوط به رنگ آمیزی استتاری حیرت انگیز نیستند.

 

1-    سازگاری فیزیولوژیکی با محیط

   یکی از مهمترین انواع سازگاری ها ی حیوانات مجموعه مکانیسم هایی است که به آنها اجازه انطباق با تغییرات درجه حرارت محیط را می دهند که انواع متعددی از آنها را می توان یافت نمود. تفاوت عمده حیوانات مختلف از نظر این مطلب در آن است که عده ای از حیوانات از جمله پرندگان و پستانداران دارای درجه حرارت ثابتی هستند(خونگرم ها). در صورتی که بقیه درجه حرارت بدنشان متناسب با درجه حرارت محیط تغییر می کند(خونسردها).

   درجه حرارت بدن سوسمارها، ماهیان، حشرات و بعضی دیگر از حیوانات تا حدود بسیار زیادی متناسب با تغییرات درجه حرارت خارج تغییر می کند. درجه حرارت پرندگان و پستانداران در حرارت های بسیار پایین خارجی فقط کمی افزایش می یابد. درجه حرارت بدن حیوانات خونگرم توسط تنظیم گرمای از دست رفته و گرمای تولید شده تا مین می گردد.

تنظیم حرارت با داشتن خز و پر، با سیخ نمودن این پوشش ها برای عایق بندی بیشتر، با انبساط و انقباض مویرگ های نزدیک به پوست برای افزایش و کاهش اتلاف حرارت خون، با له له زدن و انطباقهای رفتاری از طریق مخفی شدن در سایه برای جلوگیری از گرمازدگی، یا رفتن به سوراخ به منظور جلوگیری از اتلاف حرارت صورت می گیرد. تولید گرما در بدن می تواند منشا فیزیکی یا شیمیایی داشته باشد: گرمای حاصل از انقباض ماهیچه ای و لرزش بدن منشا فیزیکی داشته و آزاد شدن انرژی در اثر فعل و انفعالات شیمیایی، به خصوص در جگر و مغز منشا شیمیایی دارند. به طور کلی حیوانات در مناطقی که تغییرات درجه حرارت بسیار زیاد باشد نسبت به آن عکس العمل های متابولیکی کمتری نشان می دهند.

 

شکل 1- عکس العمل حیوانات خونگرم و خونسرد به تغییرات حرارت محیط خارج

 

    تحقیقات نشان می دهد که تنظیم درجه حرارت موجودات مناطق استوایی اساسا منشا شیمیایی دارد. به این ترتیب که عکس العمل حیوانات خونگرم در برابر سرد شدن درجه حرارت بیرونی تا حد زیادی توسط تولید گرمای داخلی بدن صورت می گیرد. در حالی که پاسخ حیوانات خونگرم مناطق قطبی به کاهش درجه حرارت خارج عمدتا از طریق کنترل فیزیکی اتلاف حرارت است(راست شدن موهای خز و انقباض مویرگ های سطحی). این کار امری منطقی است زیرا حیوانات قطبی از عهده صرف آنهمه انرژی که برای جبران سردی محیط میبایست از طریق افزایش میزان تولید گرمای شیمیایی صورت گیرد، بر نمی آمدند.

   حیوانات خونگرم مناطق استوایی به ندرت از این مکانیسم استفاده می کنند و لذا مخارج سنگین استفاده از آن در موارد لزوم، قابل تحمل است. از سوی دیگر پر و خز ضخیم مانع از بیرون ریختن گرما یعنی کاری می گردد که در استوا بسیار ضروری می باشد.

  توقف رشد یا بی حالی مکانیسم های دیگری هستند که در مناطق بسیار سرد قطبی و کویر های بسیار گرم ویا در هر دوره دیگری که انرژی لازم برای سود آوربودن فعالیت های زیستی وجود نداشته باشد، به کار می آیند.

 

شکل 2- تنظیم گرما و حساسیت پستانداران قطب، مناطق سرد و معتدل، گرم و معتدل و استوا به درجه حرارت

 

   این دو مکانیسم که اولی برای خونسرد ها و دومی مخصوص خونگرمها ست با یکدیگر قابل مقایسه می باشند. در هر کدام از این دو حالت واکنش موجود نسبت به تغییرات شدید و طولانی آب و هوا به صورت وارد شدن به مرحله ای از توقف رشد یا مرحله خواب است، که در طی آن فعالیت های ماهیچه ای هیچ یا بسیار ناچیز بوده و حیوان به صورت اغما به سر می برد. در این مرحله فعالیت های بیوشیمیایی، بجز آنچه برای حفظ اعمال حیاتی بدن لازم است، بسیار کاهش می یابد. در نتیجه گرمای از دست رفته بسیار کم می شود. سازگاری با هوای سرد در مورد حشرات به صورتی در آمده که آنها اصولا رشد را از سر نمی گیرند مگر آنکه یک دوره طولانی سرما شروع شده و سپری گردد.

   یکی از واکنش های حیوانات خونسرد در برابر تغییرات درجه حرارت آن است که مرزهای فوقانی و تحتانی حوزه های مرگ آور خود را تغییر می دهند. اگر درجه حرارت محیط زیست حیوان افزایش یابد، حوزه طاقت حیوان به طرف بالای مقیاس درجه حرارت حرکت میکند. شاید این موضوع را بتوان با چند ضلعی شبیه به شکل زیر نشان داد که در آن روابط بین درجه حرارت های بالا و پائین مرگ آور با درجه حرارتی که حیوان به آن عادت کرده ترسیم شده است.

 

2-   سازگاری تولید مثلی

 

   گروه مهم دیگری از سازگاری ها آنهایی هستند که با تنظیم میزان تولید مثل، رشد و بقا، ثبات جمعیت را حفظ می کنند. دلیل باقی ماندن هر گونه این است که به طور متوسط در دراز مدت میتواند وزن زنده خود را از نسلی به نسل دیگر حفظ نماید. مکانیسم های این گار بسیار متنوع بوده و میتوان گفت هر موجودی با روش مخصوص به خود به ابزی بقا در طبیعت سرگرم است. متغیرهایی که چگونگی این بازی را اندازه می گیرند به قرار زیر می باشند:

1-     تعداد متوسط نوزادان هر مادر-هر چه زنده ماندن نوزاد نامطمئن تر باشد این عدد بزرگتر خواهد بود.

2-     کاهش پذیری نرخ زادو ولد- این مکانیسمی است که در آن نرخ زادوولد می تواند توسط رقابت داخل گونه ای کاهش یابد.

 

3-     متوسط وزن نوزادان در زمان تولد در قایسه با وزن مادران

            این عدد همیشه کسری از یک است.

 

4-     کاهش پذیری این وزن

 

5-     کاهش پذیری در وسعت قلمرو لازم برای هر فرد

             در مورد بعضی از پرندگان که به طور گروهی زندگی میکنند، به نظر می رسد که قلمرو مورد نیاز هر پرنده با پرنده دیگر برابر بوده و وسعت آن در طی سالهای مختلف نیز ثابت باشد. ولی در بعضی از حیوانات مثل موش صحرایی، گستره خانگی با بالا رفتن تراکم، شدیدا کاهش می یابد. بنابر این به نظر می رسد که این حیوان در پاسخ به افزایش تراکم، از طریق کم کردن تعداد نوزادان و یا کاهش وسعت قلمرو و یا هردوی آنها میزان وزن قابل انتقال به نسل های بعدی را تنظیم نماید.

شکل3- رابطه بین درجه حرارت مرگ آور و درجه حرارت سازش یافته در ماهی قرمز

(اقتباس از مقاله فری، برت و کلاوسون 1942)

 

6-      میزان رشد و نمو از زمان تولد تا موقع بلوغ

 

7-     کاهش پذیری در میزان رشد

 

8-     میزان بقای نوزادانی که مادرانشان تحت تاثیر تنش های محیط قرار گرفته اند.

 

9-     بقای نوزادان به عنوان تابع تنشی که خود آنها تحت تاثیرش قرار می گیرند.

 

10- سن بلوغ

 

      نهنگ آبی از طریق حداکثر نمودن مورد 3و6و9 وزن زنده خود را از نسلی به نسل دیگر حفظ می نماید. موش صحرایی 1و2و4 را به حداکثر می رساند.

گونه ها جانب صرفه جویی را نیز رعایت می کنند. یعنی هر گونه فقط می تواند آن قسمت از لیست مذکور را حداکثر کند که ثباتش را تامین می نماید. زیرا بین بعضی از این ده متغیری که گونه ها از نظر آنها با یکدیگر مقایسه شدند، همبستگی معکوس وجود دارد. مثلا 1و3 به طور معکوس با یکدیگر همبستگی دارند. انتخاب طبیعی نه تنها استعداد همواستاتیک یا قابلیت جلوگیری از گونه را بر می گزیند بلکه اجازه نمی دهد که انرژی بیش از آنچه برای هومواستازی لازم است به مصرف برسد.

   ولخرجی آشکار در مصرف انرژی که در مواردی چون مرگ و میر بیش از حد نوزادان ساردین، هرینگ و کرم کبد گوسفند دیده می شود، چیزی است که چرخه زندگی شان ایجاب می کند و از طریق کالری کمی که در ساختن هر تخم به کار می گیرد جبران می گردد.

جیره بندی کالری مصرفی را تا حدودی به وسیله اصلی از مارگالف (1968) نیز می توان توجیه نمود:

تغییرات بزرگ و غیر قابل پیش بینی محیط باعث انتخاب گونه های پر زاد و ولد می شود.

 

3-  سازگاری صید و صیادی

 

این نوع مکانیسم های جبرانی را در فعالیت هایی نظیر شکار هم می توان مشاهده نمود. اگر گونه انرژی خود را در پهنه وسیعی برای شکار و به دست آوردن غذا مصرف می کند، احتمال انقراض محلی اش کاهش می یابد. به این طریق انرژی تنفسی مصرف شده در شکار جبران می شود. مصرف انرژی زیاد در جستجوی غذا و جفت به گونه اجازه می دهد که هومواستازی خود را در تراکم های جمعیت پایین حفظ نماید.

یک گروه مهم دیگر از سازگاری های محیطی آنهایی هستند که در گیاهان گزروفیت  (Xerophyte) یعنی گیاهان سازگار با خشکی شدید یافت می شوند. سلول های این گیاهان از سلول های غالب گیاهان کوچک ترند. آنها همچنین دارای دیواره سلولی ضخیم، شبکه  رگبرگ های فشرده و بسیاری سازگاری های مختلف دیگر می باشند. به طور کلی گیاهان کویری در مقایسه با گیاهان محیط های مرطوب قادرند درصد بسیار زیادتری از آب خود را قبل از پژمرده شدن از دست بدهند. همچنین از آنجا که انرژی زیستی مهیا در کویر ناچیز است، و یک برگ نیم خورده باعث اتلاف رطوبتی می شود که برای بقا مورد نیاز است، لذا گیاهان کویری غالبا دارای تیغ های سخت و تیزی هستند که بوسیله ی آنها برگ خواران را می رانند.

   سیستم ترشحات داخلی در حیوانات عالی به عنوان بخش مهمی از ماشین زیستی در سازگاری با تنش محسوب می شود. مثلا حیوان اگر با تنش مواجه شود، قسمت داخلی غدد فوق کلیوی آدرنالین ترشح می کند. این هورمون فشار خون و تپش قلب را افزایش می دهد تا بدن بتواند سریعتر کار کند. ولی اگر بدن به طور مکرر تحت تنش قرار بگیرد، این تنش بیش از حد باعث به وجود آمدن یک سری عوارض فیزیولوژیکی می شود:

   تورم و خالی شدن غدد فوق کلیوی، چروکیده شدن بافت های لنفاوی، زخم های معدی و روده ای، رفتار های خشونت آمیز، از دست رفتن رفتار مواظبت از فرزندان و برخی تغییرات دیگر. همه این عوارض بر روی هم "عارضه عمومی سازگاری" را به وجود می آورند که تحقیقات سلی (1956) آن را چنان مشهور کرده است. یکی از عواقب تنش بیش از حد یک حیوان مادر تغییر وضع هورمونی و ترشحات داخلی اوست. از آنجا که مادر و جنین گردش خون مشترکی دارند، تنشهای وارد بر مادر ممکن است باعث تغییراتی در بدن نوزادان شده و در نسل بعد خود را ظاهر سازد.

   سیستم پادتن-پادزهر نوع دیگری از سازگاری است. اگر یک پادتن یا پروتئین خارجی به عنوان قسمتی از یک عامل بیماری زا همچون ویروس یا باکتری وارد بدن شود، یک پادزهر یا پروتئین بدن با آن ترکیب می شود تا خطر آن را نسبت به بدن مرتفع نماید. مصون شدن در مقابل بیماری های عفونی شامل به وجود آمدن این چنین پادزهر هایی است.

کلیه ها نیز نوع دیگری از مکانیسم های هممواستاتیک هستند که در عین تغییرات احتمالی نمک یا سایر محتویات غذا یا مشرروبات مصرفی، ترکیب شیمیایی تنظیم خون را تنظیم می کنند.

 

4-   سازگاری های رفتاری در برابر محیط

    کلید درک مکانیسم های هومواستاتیک در همه موارد رفتار حیوانات یا واکنش گیاهان مفهوم سیستم کنترل پس خور است.

   این سیتم ها نحوه عمل بسیاری از پدیده ها را توجیه میکنند. ولی عامل اصلی در همهخ آنها همان است که در تصویر نشان داده شده است. نکته کانونی این سیستم عبارت است از پیامی که به یک خطایاب پس خور می شود تا انحراف نحوه عمل سیستم از حد تعیین شده را ردیابی نماید.

شکل 4- عوامل منطقی تشکیل دهنده یک سیستم کنترل پس خور

 

نکته کانونی این سیستم عبارتست از پیامی که به یک خطا یاب پس خور می شود تا انحراف نحوه عمل سیستم از حد تعیین شده را ردیابی کند. این ردیاب باعث تبدیل علائم محرک سیستم شده و از این طریق عمل سیستم تصحیح می شود. اصطلاح پس خور منفی از این واقعیت ناشی می شود که علامت به وسیله خطا یاب تغییر می کند. تصویر زیر نشان می دهد که چگونه می توان این مدل ذهنی را در جستجو و تعقیب یک بی مهره صید به وسیله یک بی مهره صیاد پیاده نمود. وقتی صیادی گرسنه نیست احتیاجی ندارد که انرژی خود را در کمین کردن و از پا درآوردن صید تلف نماید ولی چنانچه به هنگام گرسنگی هم کمین نکرده وصید را از پا در نیاورد، خود از گرسنگی خواهد مرد. واضح است که در این مورد نیز همچون اغلب پدیده های دیگر، احتیاج به نوعی مکانیسم کنترل کننده است تا رفتار صیاد را با نیازهای غذایی او تطبیق دهد.

 

شکل5 واکنش های رفتاری یک بی مهره صیاد نسبت به سطح گرسنگی و تراکم صید، به عنوان یک سیستم پس خور منفی

 

در نهایت با توجه به مطالب بیان شده روشن است که بایستی این گونه مکانیسم های عمومی که وجه اصلی همه آنها کنترل پس خور منفی است، نحوه عمل سیستم های هومواستاتیک (خود – نظم) متعددی را در زیست شناسی تحت کنترل داشته باشند.

 

نتیجه گیری

   تمام سازگاری ها را می توان به عنوان عکس العمل های خود نظم کننده یا متعادل کننده گونه ها در مقابل تغییرات محیط محسوب نمود. سازگارترین گونه ها همان جمعیت هایی هستند که خصوصیاتشان به تشکل و سازمان یابی جامعه بینجامد. بنابر این از نقطه نظر جمعیت آن دسته از سازگاری ها مفیدند که در نهایت به نفع کل جامعه باشند.

 

منابع

1-      وات،کنت،ترجمه،وهاب زاده،عبدالحسین،انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد

2-      اردکانی،محمد رضا،اکولوژی،انتشارات دانشگاه تهران

3-      سایت انجمن زیست شناسی

+ نوشته شده در  یکشنبه نهم اسفند 1388ساعت 13:8  توسط م.رجائی  |