נושא ליבה חובה על פי תוכנית הלימודים אקולוגיה נושא ליבה חובה על פי תוכנית הלימודים אסתר סבן

אקולוגיה מכלול יחסי הגומלין בין אורגניזמים לסביבתם ובין אורגניזמים לבין עצמם המשפיעים על שפע ותפוצה של האורגניזמים בבית גידול מסוים

גורמים המשפיעים על בית הגידול גורמים א – ביוטיים אור טמפרטורה מים , משקעים רוח קרקע ומבנה פני השטח מליחות אוויר CO2 , חמצן עננות גורמים ביוטיים צמחים בעלי חיים פטריות חיידקים וירוסים אקלים

שיטות לימוד של התחום על ידי תצפית באורגניזמים בסביבתם הטבעית מדידת הגורמים האביוטיים המשפיעים על שפע ותפוצה של האורגניזמים - ביוטופ עריכת מחקרים יזומים למעקב אחר שינויים החלים השפע ובתפוצה של האורגניזמים בתנאי מעבדה תוך בידוד המשתנה הבלתי תלוי – ביודע.

ממוצע משקעים שנתי

ממוצע שנתי של מספר ימי שמש

יערות באזורים אקולוגיים עיקריים

מדבריות בכדור הארץ

תכונות אקלים של בתי גידול שונים מקורם: בהשתנות זווית הקרינה של קרני השמש – זווית הנטייה של כדור הארץ ביחס לשמש וההקפה של כדור הארץ את השמש במשך השנה. מדינת ישראל נמצאת בקו רוחב 30 - 33 , לכן החורף קר וגשום יחסית והקיץ חם ויבש .

מגוון בתי גידול בעולם חוף פלמחים מדבר נמיביה גובי - מונגוליה יער גשם בדרום אמריקה

בעלי חיים ביערות הגשם נמלה צבת שמאלית תוכן בעלי חיים מדבריים דגים קרקל המדבר ירבוע מצוי

צמחיה מדברית בעונת החורף אורן ירושלים רותם המדבר אהל דודא רפואי מלוח קיפח

The Earth's Worst Polluted Cities גזים מרעילים : O3, CO , PO4 , NO2, SO2 : (אוזון , תחמוצת : גופרית , חנקן ,עופרת)

ריכוז CO2 אטמוספרי עולמי

פליטת CO2 עולמית

תנודות בתנאי האקלים בבית הגידול : במהלך היממה בעונות השנה

הגדלת מספר תאי הדם האדומים בעקבות עליה לגבהים התאמה הסתגלות הגדלת מספר תאי הדם האדומים בעקבות עליה לגבהים שינוי פיזיולוגי זמני הפיך המתרחש עקב מחסור בחמצן. תכונה משתנה בטווח חיי הפרט בתגובה לשינויים סביבתיים תכונה גנטית של הפרט המקנה לו עמידות ויכולת קיום בתנאי הסביבה של בית הגידול התאמת מבנה, פיזיולוגיה והתנהגות. ההתאמה היא תוצאה של התפתחות אבולוציונית בת מיליוני שנים

התאמה הישרדות ע"מ 52-53 : אילו תכונות מעידות על התאמה של אורגניזם לסביבתו ?

תחרות בהשגת מזון ואנרגיה עמידה בפני טריפה או כושר הימלטות מפני טורפים עמידות בתנאי סביבה קיצוניים – טמפרטורה , או עמידות בפני מזיקים מספר הצאצאים

מורפולוגית מבנה פיזיולוגית – ביוכימית התנהגותית מקור של ציפור או חדק של חרק הפרשת עודפי מלח מהעלים במדבר מכרסמים קטנים פעילי לילה גפי היונק הימי לוויתן הפרשת עודפי מים – סנדלית נדידת עופות בין יבשות בעונת הקור קרומי שחיה בין אצבעות עופות מים הצטברות רעל – חצב , חרקים זוחלים ופרוקי רגליים - התחפרות בחול חיקוי – mimicry תרדמת חורף

ברירה טבעית ואבולוציה סלקציה טבעית של פרטים באוכלוסיה העמידים לשינוי הסביבתי . כתוצאה מהסלקציה חל שינוי בהרכב האוכלוסייה השונות הגנטית נשמרת

מחזור המים בטבע

מים – H2O מולקולות המים קוטביות. המתח החשמלי יוצר כוחות קוהזיה – בין מולקולת מים אחת לשנייה , וכוחות אדהזיה- בין מולקולות מים למולקולות מסוג אחר

גופי המים שומרים על טמפרטורה חום סגולי של מים הוא – 4.20 ג'ול / גרם /c 1 חום סגולי של נפט הוא-2.25 ג'ול / גרם /c 1 חום התאדות – כדי להפוך 1 גרם של מים בטמפרטורה של c 100 לאדי מים – גז צריך להשקיע 536 קלוריות לכן טמפרטורת המים יחסית יציבה ג'ול= יחידת אנרגיה

ה-"אנומאליה " של המים יחידת מים במצב נוזלי בעלת נפח קטן יותר מאותה יחידת מים במצב מוצק – קרח . המסה הסגולית של הקרח קטנה יותר מאשר המסה הסגולית של המים במצב נוזלי . שכבת הקרח צפה על פני המים יוצרת בידוד המונע את קפיאת מי הימים והאגמים . מה היתרון האקולוגי? ע"מ 65

חשיבות המים לחיי האורגניזמים המים מהווים 80% - 90% מכלל מרכיבי התא. א. דיפוזיה ואוסמוזה של חומרים בתא, בין תאים ובין רקמות תתרחש רק במצב מומס. ב. הפריה מחייבת סביבה מימית ג. לחץ טורגור בתא שומר על יציבות הצמח .

יתרונות של בית גידול ימי אין סכנת התייבשות יציבות יחסית בטמפרטורת המים המים מכילים נוטריינטיים מומסים רבים . סביבה תומכת קיום חיים של אורגניזמים חסרי שלד פנימי או חיצוני – רכיכות זרמי המים מסייעים בהעברת גמטות

הפרשת עודפי מים- סנדלית הפרשת עודפי מלח התאמת מבנה לתפקוד : תנועה במים נשימה במים הפרשת עודפי מים- סנדלית הפרשת עודפי מלח

פיוניות מבנה בצמחים האחראי לשמירה על משק המים של הצמח. דרכו נעשים חילופי הגזים :O2 ו- CO2 מיקומו, כמותו , גודלו שונה בצמחים שונים בהתאם לתנאי בית הגידול מנגנון פתיחה וסגירה של הפיונית מופעל על ידי ההורמון חומצה אבסיסית המופרש בעלים ובשורשי צמחים בתגובה לשינויים בזמינות המים לצמח

דיות – טראנספירציה – איבוד מים מהצמח דרך הפיוניות . התאדות –אוופורציה – איבוד מים באופן ישיר מגוף מים שאלה ב1 – 4 ע"מ 75

שעון גשם ע"מ 77 השפעת זמן השרייה במים על פיצוץ פירות של ריסן נאכל שעון גשם ע"מ 77 השפעת זמן השרייה במים על פיצוץ פירות של ריסן נאכל זמן השרייה בדקות אחוז הפירות שהתפוצצו 5 10 2 20 8 40 36 60 52 180 מה הקשר בין שעון גשם לנביטה ?

צמחי CAM - Crassulaceae Acid Metabolism ע"מ 79 התאמה פיזיולוגית ביוכימית שלב האור של תהליך הפוטוסינתזה נעשה במשך היום – ביקוע של מולקולת מים והפקת ATP ו- NADPH קליטת CO2 דרך הפיוניות הפתוחות נעשה בלילה , כיון שהטמפרטורה נמוכה , רמת הדיות פוחתת , וסכנת ההתייבשות קטנה . CO2 נשמר במבנה ייחודי לצמחי מדבר . Crassulaceae – טבוריתיים –משפחת האהל הצבר הטבורית הצורית .

אסטרטגיות להקטנת איבוד מים במגוון אורגניזמים ע"מ 80 אסטרטגיות להקטנת איבוד מים במגוון אורגניזמים ע"מ 80 התאמה פיזיולוגית 1.ספיגה חוזרת של מים בנפרון 2. הפרשת פסולת חנקנית מוצקה - עופות , חרקים וזוחלים 3. מים מטבוליים התאמה מבנית התאמה התנהגותית להימנע מחשיפה לשמש חיים במקומות מוצלים ,לחים – בקרקע או בסבך צמחיה ליד מקווי מים עלים שעירים קוצים במקום עלים

סוגי קרקעות ע"מ 86 קומפוסט – תוצר תהליכי פירוק ורקב של חומר חי ליצירת חומרי דשן לחקלאות חולות ניצנים אדמת לס : בנגב טוף – סוג קרקע שנוצר מפעילות געשית מצוי ברמת הגולן משמש ליצירת מצעי גידול

גורמים המשפיעים על תכונות הקרקע מקור הקרקע – בליה ביוגנית אקלים טופוגרפיה (מבנה השטח) צמחיה זמן היווצרות הקרקע שאלה: הסבר את יחסי הגומלין בין מבנה הקרקע והרכב הקרקע לבין נוכחות צמחים

קריטריונים לקביעת תכונות קרקעות מרקם – גודל גרגרי הקרקע (טבלה ב2-1 ע"מ 87) הרכב כימי – תרכובות אנאורגאניות (תחמוצת צורן , ברזל, גפרית, סידן , אשלגן מגנזיום חמרן ועוד) , תרכובות אורגניות הומוס . באינטרנט : ויקיפדיה – קרקעות

מים בקרקע יחס שטח פנים לנפח של גרגרי הקרקע – ספיחת מים על פני שטח גרגרי הקרקע . מי כובד - מים המחלחלים לשכבות עמוקות של הקרקע ואינם זמינים לצמחים ששורשיהם נמצאים בשכבות קרקע עליונות קיבול שדה – כמות המים הזמינים לצמחים, המוחזקת בקרקע לאחר שמי הכובד חלחלו לעומק. נקודת כמישה - כמות המים המוחזקת בקרקע לאחר שמי הכובד חלחלו לעומק. מים אלה אינם זמינים לצמחים. שאלה : תאר והסבר את איור ב2-2 ע"מ 90

אוויר בקרקע הוא המקור לחמצן הנחוץ לנשימת שורשי צמחים ואורגניזמים אוויר בקרקע הוא המקור לחמצן הנחוץ לנשימת שורשי צמחים ואורגניזמים. CO2 מצוי בקרקע בריכוז גבוה יותר מאשר באוויר. קרקע חומצית בעלת pH נמוך מ – 5 . מחד חסר בה יוני סידן חיוניים ומאידך ריכוז יונים רעילים כגון ברזל ואלומיניום גבוה. מליחות קרקע נגרמת עקב משקעים מעטים והשקיה במים מליחים פעילות מיקרואורגניזמים משביחה את הקרקע . פטריות וחיידקים מפרקים רקב

פוטוסינתזה תהליך הפוטוסינתזה הוא תהליך כימי לסינתזה ( יצירה) של גלוקוזה – חד סוכר , תוך שימוש באנרגיית אור. חומרי המוצא של התהליך הם : מים ופחמן דו – חמצני . התוצרים הם : גלוקוזה וחמצן . התנאים להתרחשות התהליך : נוכחות כלורופסטים בתאי הצמח ואור .

תכונות האור האור הלבן הוא תערובת של אורכי גל,בעלי אנרגיה שונה ובעלי צבע שונה . חומרים כימיים שונים בעלי כושר בליעה של חלק מאורכי גל של האור . אורכי הגל שלא נבלעים מוחזרים ע"י העצמים ונקלטים בעינינו . זהו הצבע שאנו רואים .

תהליך הפוטוסינתזה מתרחש בשני שלבים : א. שלב האור . ב. שלב החושך תהליך הפוטוסינתזה מתרחש בשני שלבים : א.   שלב האור . ב.    שלב החושך בשלב האור אורכי הגל האדום והכחול נבלעים ע"י הכלורופיל .האנרגיה שלהם מושקעת בתהליך פירוק מולקולות המים ליוני מימן ,אלקטרונים וחמצן. האלקטרונים משמשים ליצירת תרכובות עתירות אנרגיה כגון:ATP ונוצרות תרכובות מחזרות – NADPH . בשלב החושך , ATP ו - NADPH מנוצלים לקשירת CO2 ליצירת סוכרים ,חומרים מהם ניתן להפיק אנרגיה ולבנות את החומר הצמחי .

ספקטרום הבליעה של הכלורופיל

העלה- איבר העיקרי המבצע פוטוסינתזה . שלב האור של תהליך הפוטוסינתזה מתרחש בטילקואידים ואילו שלב החושך מתרחש בגרנות

השפעות האור על אורגניזמים פוטו-טקסיס חיובי , שלילי נביטה, צמיחה , התפתחות , כלורופיל , פריחה , הזדקנות , נשירת עלים התבגרת מינית , הורמונים וחיזור ,נדידה

התאמות לאור העלה : צורה, יחס שטח פנים לנפח וסידור על הגבעול ארגון חברת הצמחים ביער – תחרות על האור : א. ניצול תקופת השלכת ב. עלים רחבים, דקים, הכלורופלסט בעמדה לקליטה מרבית של אור ג. צמחים מטפסים – אפיפיטים – epiphyte שונות בהרכב ובריכוז פיגמנטים באצות חד ורב תאיות ( גרף ע"מ 102 – איור ב3-3 – חוסר דיוק לגבי מיקום חיות )

חמצן – 21% מכלל הגזים באטמוספרה נשימה אירובית – חמצון גלוקוז במיטוכונדריה הפקת ATP ויצירת מים מטבוליים מקור החמצן בתהליך הפוטוסינתזה קליטת חמצן : א. בדיפוזיה מהאוויר ב. מומס במים – מקדם מסיסות של חמצן 0.023 מ"ל ב - 1 מ"ל מים, 1 אטמ',c 37 , בהשוואה ל – CO2 0.547 מ"ל המוגלובין – חלבון קושר ומוביל חמצן בדם

חמצן במים מה הקשר בין ריכוז החמצן במי שלולית בה גדלים אצות לבין שעות היממה ? איור ב4 - 2 ע"מ 108 מה הקשר בין מסיסות החמצן במים לבין טמפרטורת המים ? טבלה ב4 – 1 ע"מ 109 מה הקשר בין ריכוז החמצן בכנרת בעומקים שונים בחודשי השנה ? איור ב4 – 3 ע"מ 110

טמפרטורה טמפרטורה – גורם מגביל :פעילות אופטימאלית של חלבוני התא ויסות חום גוף – פויקילותרמיים , הומיאותרמיים מה הקשר בין צריכת חמצן לבין טמפרטורת סביבה בבעלי חיים פויקילותרמיים והומיאותרמיים? איור ב5 – 1 ע"מ 115 תאר והסבר את סוגי ההתאמות לשמירה על טמפרטורת הגוף . טבלה ב5 – 1 ע"מ 116