لخّصلي

تخيل نفسك في قلب غابة كثيفة تحت أشعة الشمس الساطعة، كيف يمكن لهذه النباتات أن تستخدم هذه األشعة وتتحول إلى مصدر طاقة للحيوانات التي تعيش هنا؟ سوف نستكشف كيف تنتقل الطاقة من الشمس عبر النظم البيئية من خالل سالسل الغذاء، وكيف تؤثر هذه العملية على التوازن البيئي. سنستخدم مفاهيم من الفيزياء والكيمياء لفهم كيف يتم هذا االنتقال للطاقة وكيفية تأثيره على الحياة من حولنا. من طرق دراسة التفاعل بين المخلوقات الحية في األنظمة البيئية تتبع انتقال الطاقة خالل هذا النظام. عندما يصل ضوء الشمس إلى النبات، يقوم النبات بعملية تسمى البناء الضوئي. الضوئية إلى طاقة كيميائية تُخزن في جزيئات سكر الجلوكوز والمواد الغذائية األخرى داخل النبات. انتقال الطاقة عبر السالسل الغذائية عندما تتغذى حشرة على نبات، فإنها تحصل على الطاقة الكيميائية المخزنة في المواد الغذائية داخل النبات . تنتقل الطاقةمن الحشرة إلى الحيوان. لكن مع انتقال الطاقة من مستوى غذائي إلى مستوى غذائي آخر، ثعبان يحصل على غذائه طاقته( بافتراس فأر فطر يحصل على غذائه نبات يحصل على غذائه طاقته( بعملية البناء اااللل العلوم المتكاملة – الصف األول الثانوي – الفصل الدراسي الثاني 2024 / 2025 كل خطوة في السلسلة و تشكل الكائنات الحية الذاتية التغذية المستوى الغذائي األول في جميع األنظمة البيئية، نشاط علمي: 2( أي هذه الكائنات الحية تصل إليه أقل كمية من الطاقة التي أنتجها النبات؟ بقاء الطاقة ويظهر قانون بقاء الطاقة بوضوح في تبدأ إلى طاقة كيميائية تختزن في الغذاء الذي يتكون أثناء عملية يتغذى على النبات، الهضم والتنفس إلى طاقة حرارية وحركية، الطاقة في شكل حرارة . عند انتقال الطاقة إلى المستهلك الثاني الذي يتغذى على المستهلك األول، يحدث فقد إضافي للطاقة خالل عمليات التنفس مستهلك ثان جرادة مستهلك ثالث اااللل تستمر هذه التحوالت حتى تصل الطاقة إلى الكائنات المحللة التي تعيد الطاقة الكيميائية المتبقية من الكائنات الميتة إلى التربة على شكل أمالح. طوال السلسلة الغذائية، صورة حرارة أثناء العمليات الحيوية مثل التنفس . مثال: إفترض أن كمية الطاقة التى يحصل عليها أرنب من النباتات J . وجزء إلى طاقة حركة تساعد الحيوان على االنتقال، لتدفئة الجسم ، و يتبقى جزء مختزن في الطعام غير المهضوم ) طاقة كيميائية( باإلضافة إلى طاقة كيميائية في وعند جمع كل هذه الطاقات مع ا تجدها J 100 ، وبالتالى فالمقصود بالطاقة المفقودة هنا أنها الطاقة غير المنتقلة للمستوى الغذائي التالي . حساب الطاقة المفقودة بيئي. وتحديد كفاءة انتقال الطاقة بين مستويات الغذاء في النظام البيئي . ولتعيين النسبة المئوية لنتقال الطاقة بين مستويات الطاقة في المستوى الغذائي األعلى طاقة مفقودة أكالت عشب آكالت لحوم اااللل العلوم المتكاملة – الصف األول الثانوي – الفصل الدراسي الثاني 2024 / 2025 عادة ما تكون كفاءة عملية انتقال الطاقة بين مستويين في سلسلة غذائية حوالي ، الطاقة يُفقد خالل العمليات الحيوية مثل اإلخراج االنسان على غذائه مباشرة من النبات من أن يحصل فكر: • ما دور الكائنات المحللة في إعادة تدوير الطاقة الكيميائية إلى التربة، وكيف يؤثر ذلك على البيئة؟ لنفرض أن نبات ا يستقبل J 1000 من الطاقة الشمسية ويستخدم %2 فقط من هذه الطاقة في عملية البناء الضوئي، o كمية الطاقة التي يستخدمها النبات بالجول في البناء الضوئي . o كمية الطاقة المفقودة )لم تستخدم في البناء الضوئي( . كائنات مستهلكة أولية كائنات مستهلكة ثانوية مستهلكة ثالثة اااللل العلوم المتكاملة – الصف األول الثانوي – الفصل الدراسي الثاني 2024 / 2025 تبدأ رحلة ا نتقال الطاقة بين الكائنات الحية من النباتات الخضراء، ففي عملية البناء الضوئي التي تحدث داخل تحدث تفاعالت كيميائية معقدة حيث يبدأ التفاعل بامتصاص الضوء وهو الصبغة الخضراء في النباتات . الضوء ب تحفيز تفاعالت كيميائية تؤدي إلى تحويل غاز ثاني أكسيد الكربون والماء إلى جلوكوز وأكسجين،

تخيل نفسك في قلب غابة كثيفة تحت أشعة الشمس الساطعة، والنباتات من حولك تبدو بلون أخضر زاهي.
كيف يمكن لهذه النباتات أن تستخدم هذه األشعة وتتحول إلى مصدر طاقة للحيوانات التي تعيش هنا؟
في هذا الدرس، سوف نستكشف كيف تنتقل الطاقة من الشمس عبر النظم البيئية من خالل سالسل الغذاء،
وكيف تؤثر هذه العملية على التوازن البيئي. سنستخدم مفاهيم من الفيزياء والكيمياء لفهم كيف يتم هذا االنتقال
للطاقة وكيفية تأثيره على الحياة من حولنا.
تعلم:
مفهوم الطاقة في النظام البيئي:
من طرق دراسة التفاعل بين المخلوقات الحية في األنظمة البيئية تتبع انتقال الطاقة خالل هذا النظام.

انتقال الطاقة :
عندما يصل ضوء الشمس إلى النبات، يقوم النبات بعملية تسمى البناء الضوئي. في هذه العملية، تتحول الطاقة
الضوئية إلى طاقة كيميائية تُخزن في جزيئات سكر الجلوكوز والمواد الغذائية األخرى داخل النبات.

انتقال الطاقة عبر السالسل الغذائية
عندما تتغذى حشرة على نبات، فإنها تحصل على الطاقة الكيميائية المخزنة في المواد الغذائية داخل النبات . وعندما
يلتهم حيوان آخر تلك الحشرة، تنتقل الطاقةمن الحشرة إلى الحيوان. لكن مع انتقال الطاقة من مستوى غذائي إلى
مستوى غذائي آخر، تفقد كمية كبيرة منها.
4

ثعبان يحصل على غذائه
)طاقته( بافتراس فأر

فطر يحصل على غذائه
)طاقته( من جذع شجرة ميتة

نبات يحصل على غذائه
)طاقته( بعملية البناء
الضوئي

اااللل

العلوم المتكاملة – الصف األول الثانوي – الفصل الدراسي الثاني 2024 / 2025
يستخدم علماء البيئة السالسل والشبكات الغذائية لعمل نماذج النتقال الطاقة في نظام بيئي. كل خطوة في السلسلة
أو الشبكة الغذائية يطلق عليها مستوى غذائي. و تشكل الكائنات الحية الذاتية التغذية المستوى الغذائي األول في
جميع األنظمة البيئية، أما الكائنات الحية غير ذاتية التغذية فتشكل المستويات األخرى.
نشاط علمي:
انظر إلى السلسلة الغذائية التالية :

1( كم عدد المستويات الغذائية بها ؟
2( أي هذه الكائنات الحية تصل إليه أقل كمية من الطاقة التي أنتجها النبات؟
بقاء الطاقة
ينص قانون بقاء الطاقة على أن الطاقة ل تُفنى، بل تتحول من
صورة إلى أخرى . ويظهر قانون بقاء الطاقة بوضوح في
سالسل الغذاء من خالل تحول الطاقة بين صور مختلفة. تبدأ
السلسلة بالطاقة الضوئية من الشمس، التي تتحول داخل النبات
إلى طاقة كيميائية تختزن في الغذاء الذي يتكون أثناء عملية
البناء الضوئي . تنتقل هذه الطاقة إلى المستهلك األول عندما
يتغذى على النبات، حيث تتحول الطاقة الكيميائية خالل عملية
الهضم والتنفس إلى طاقة حرارية وحركية، مع فقدان جزء من
الطاقة في شكل حرارة .
عند انتقال الطاقة إلى المستهلك الثاني الذي يتغذى على
المستهلك األول، يحدث فقد إضافي للطاقة خالل عمليات التنفس
واإلخراج .

مستهلك ثان

ضفدع

جرادة

مستهلك ثالث
مستهلك أول

5

اااللل

العلوم المتكاملة – الصف األول الثانوي – الفصل الدراسي الثاني 2024 / 2025
تستمر هذه التحوالت حتى تصل الطاقة إلى الكائنات المحللة التي تعيد الطاقة الكيميائية المتبقية من الكائنات
الميتة إلى التربة على شكل أمالح. طوال السلسلة الغذائية، يتم فقد جزء من الطاقة في كل مستوى .
الطاقة المفقودة
تعبير الطاقة المفقودة ال يتنافى مع قانون بقاء الطاقة حيث يفقد الحيوان جزء من الطاقة بشكل رئيسي في
صورة حرارة أثناء العمليات الحيوية مثل التنفس .

مثال:
إفترض أن كمية الطاقة التى يحصل عليها أرنب من النباتات J .100 الجزء
األكبر من هذه الكمية يتحول أثناء عملية احتراق السكر في التنفس الخلوي إلى
غاز ثانى أكسيد الكربون ) طاقة كيميائية( يعود للطبيعة في عملية الزفير،
وجزء إلى طاقة حركة تساعد الحيوان على االنتقال، وجزء إلى طاقة حرارية
لتدفئة الجسم ، و يتبقى جزء مختزن في الطعام غير المهضوم ) طاقة كيميائية(
كفضالت تعود إلى التربة في عملية اإلخراج، باإلضافة إلى طاقة كيميائية في
المواد العضوية داخل أنسجته. وعند جمع كل هذه الطاقات مع ا تجدها J 100 ، وهذا ما يتفق مع قانون
بقاء الطاقة ، وبالتالى فالمقصود بالطاقة المفقودة هنا أنها الطاقة غير المنتقلة للمستوى الغذائي التالي .

حساب الطاقة المفقودة
يُستخدم هرم الطاقة كما بالشكل الموضح لبيان مسار
تدفق الطاقة عبر المستويات الغذائية المختلفة في نظام
بيئي. وتحديد كفاءة انتقال الطاقة بين مستويات الغذاء
في النظام البيئي .

ولتعيين النسبة المئوية لنتقال الطاقة بين مستويات
الغذاء، نستخدم العالقة:
x
الطاقة في المستوى الغذائي األعلى
كفاءة انتقال الطاقة = 100 الطاقة في المستوى الغذائي األدنى

هرم الطاقة

طاقة مفقودة

طاقة منتقلة

كائنات منتجة
أكالت عشب
آكالت لحوم
آكالت لحوم

6

اااللل

العلوم المتكاملة – الصف األول الثانوي – الفصل الدراسي الثاني 2024 / 2025
عادة ما تكون كفاءة عملية انتقال الطاقة بين مستويين في
سلسلة غذائية حوالي ،%10 بينما حوالي %90 من
الطاقة يُفقد خالل العمليات الحيوية مثل اإلخراج
والتنفس.
بسبب هذا الفقد فى الطاقة ناد را ما يحتوي هرم الطاقة
على أكثر من ستة مس تويات ، حيث أ ن الجزء المتبقي من
الطاقة يصبح قليل جد ا ال يصلح لالستخدام كغذاء لكائن
أخر. لذلك من األفضل من ناحية الطاقة ان يحصل
االنسان على غذائه مباشرة من النبات من أن يحصل
عليها من الحيوان الذي ي تغذى على النبات .

فكر:
• كيف يؤثر فقدان الطاقة في كل مستوى غذائي على الكائنات التي تأتي في نهاية السلسلة الغذائية؟
• ما دور الكائنات المحللة في إعادة تدوير الطاقة الكيميائية إلى التربة، وكيف يؤثر ذلك على البيئة؟

مثـــــــــــال :
لنفرض أن نبات ا يستقبل J 1000 من الطاقة الشمسية ويستخدم %2 فقط من هذه الطاقة في عملية
البناء الضوئي، والجزء األخر يفقد في صورة حرارة أو انعكاس أو تمتصه أجزاء أخرى، احسب :
o كمية الطاقة التي يستخدمها النبات بالجول في البناء الضوئي .
o كمية الطاقة المفقودة )لم تستخدم في البناء الضوئي( .

هرم الطاقة
كائنات مستهلكة أولية
كائنات مستهلكة ثانوية
كائنات
مستهلكة ثالثة

7

اااللل

العلوم المتكاملة – الصف األول الثانوي – الفصل الدراسي الثاني 2024 / 2025
الكيمياء ونقل الطاقة :
تبدأ رحلة ا نتقال الطاقة بين الكائنات الحية من النباتات
الخضراء، ففي عملية البناء الضوئي التي تحدث داخل
الكلوروبالست ) عضيات خلوية خاصة بالنبات (، تحدث
تفاعالت كيميائية معقدة حيث يبدأ التفاعل بامتصاص الضوء
بواسطة الكلوروفيل، وهو الصبغة الخضراء في النباتات . يقوم
الضوء ب تحفيز تفاعالت كيميائية تؤدي إلى تحويل غاز ثاني
أكسيد الكربون والماء إلى جلوكوز وأكسجين، كما توضحه
المعادلة التالية :

ا الطاقة الكيميائية ال ُمخزنة في الجلوكوز عندما تتغذى

تُستخدم الكائنات الحية األخرى في سلسلة الغذاء الحق
بصورة مباشرة أو غير مباشرة على النباتات . وعند احتراق الجلوكوز )الوقود الحيوي( باألكسجين داخل خاليا
الكائن الحي )في عملية التنفس الخلوي(، تتولد طاقة يتم تخزينها في جزيئات ATP - أدينوس ين ثالثي
الفوسفات - (Triphosphate Adenosine )وهذه الطاقة هي المسئولة عن حياة الكائن الحى.

وهكذا
تكون الطاقة قد تحولت من طاقة ضوئية إلى طاقة كيميائية مختزنة داخل الروابط الكيميائية في جزئ الجلوكوز،
ثم إلى طاقة مسئولة عن بقاء الكائن الحي .

تأثير البناء الضوئي والتنفس الخلوي على النظام البيئي:
.1 التوازن البيئي:
تساهم عمليتي البناء الضوئي والتنفس الخلوي في الحفاظ على توازن الغازات في الغالف الجوي
وتمثالن حلقة مهمة في دورة الكربون في الطبيعة حيث يُعاد تدوير ثاني أكسيد الكربون والماء بين
البيئة والكائنات الحية.. تقوم النباتات بامتصاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء الجوي وإطالق
األكسجين وتخزين الطاقة في الجلوكوز، بينما الكائنات الحية )مثل النبات الحيوانات واإلنسان( تقوم
باستهالك األكسجين في عملية التنفس الخلوي وإطالق غاز ثاني أكسيد الكربون إلى الهواء الجوي،

ضوء

أكسجين جلوكوز ماء ثاني أكسيد الكربون

8

طاقة

ماء ثاني أكسيد الكربون أكسجين