معلومة

المجموعات الوظيفية # - علم الأحياء

المجموعات الوظيفية # - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

المجموعات الوظيفية

المجموعة الوظيفية هي مجموعة معينة من الذرات داخل الجزيء مسؤولة عن خاصية ذلك الجزيء. وتشمل هذه ما يلي: الهيدروكسيل والميثيل والكربونيل والكربوكسيل والأمينو والفوسفات (انظر الشكل 1).

شكل 1. تم العثور على المجموعات الوظيفية الموضحة هنا في العديد من الجزيئات البيولوجية المختلفة. يمثل "R" أي ذرة أخرى أو امتداد للجزيء.
الإسناد: Marc T. Facciotti (عمل خاص مقتبس من صورة سابقة لمصدر غير معروف)

قد تشارك مجموعة وظيفية في مجموعة متنوعة من التفاعلات الكيميائية. بعض المجموعات الوظيفية المهمة في الجزيئات البيولوجية موضحة أعلاه: الهيدروكسيل والميثيل والكربونيل والكربوكسيل والأمينو والفوسفات والسلفهيدريل (غير موضح). تلعب هذه المجموعات دورًا مهمًا في تكوين الجزيئات مثل الحمض النووي والبروتينات والكربوهيدرات والدهون. يمكن تصنيف المجموعات الوظيفية في بعض الأحيان على أنها ذات خصائص قطبية أو غير قطبية اعتمادًا على تكوينها الذري وتنظيمها. يصف المصطلح Polar شيئًا له خاصية غير متماثلة بشأنه - يمكن أن يكون له أقطاب مختلفة (أكثر أو أقل من شيء في أماكن مختلفة). في حالة الروابط والجزيئات ، عادة ما تكون الخاصية التي نهتم بها هي توزيع الإلكترونات وبالتالي الشحنة الكهربائية بين الذرات. في رابطة أو جزيء غير قطبي ، سيتم توزيع الإلكترونات والشحنة بالتساوي نسبيًا. في الرابطة القطبية أو الجزيء ، تميل الإلكترونات إلى أن تكون أكثر تركيزًا في بعض المناطق من غيرها. مثال على مجموعة غير قطبية هو جزيء الميثان (انظر المناقشة في فصل أنواع السندات لمزيد من التفاصيل). من بين المجموعات الوظيفية القطبية مجموعة الكربوكسيل الموجودة في الأحماض الأمينية ، وبعض السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية ، والأحماض الدهنية التي تشكل الدهون الثلاثية والفوسفوليبيدات.

المجموعات الوظيفية غير القطبية

ميثيل R-CH3

مجموعة الميثيل هي المجموعة الوظيفية الوحيدة غير القطبية في قائمة فصولنا أعلاه. تتكون مجموعة الميثيل من ذرة كربون مرتبطة بثلاث ذرات هيدروجين. في هذا الفصل ، سوف نتعامل مع روابط C-H على أنها روابط تساهمية غير قطبية فعالة (المزيد حول هذا في فصل أنواع Bond). هذا يعني أن مجموعات الميثيل غير قادرة على تكوين روابط هيدروجينية ولن تتفاعل مع المركبات القطبية مثل الماء.

الشكل 2. يوجد الأحماض الأمينية آيسولوسين على اليسار ، والكوليسترول على اليمين. لكل منها مجموعة ميثيل محاطة بدائرة باللون الأحمر. الإسناد: تم إنشاؤه بواسطة Marc T. Facciotti (عمل خاص مقتبس من Erin Easlon)

توجد مجموعات الميثيل الموضحة أعلاه في مجموعة متنوعة من المركبات ذات الصلة بيولوجيًا. في بعض الحالات ، يمكن أن يحتوي المركب على مجموعة ميثيل ولكنه لا يزال مركبًا قطبيًا بشكل عام بسبب وجود مجموعات وظيفية أخرى ذات خصائص قطبية (انظر المناقشة حول المجموعات الوظيفية القطبية أدناه).

عندما نتعلم المزيد عن المجموعات الوظيفية الأخرى ، سنضيف إلى قائمة المجموعات الوظيفية غير القطبية. البقاء في حالة تأهب!

المجموعات الوظيفية القطبية

هيدروكسيل R-OH

الهيدروكسيل (مجموعة الكحول) هو مجموعة -OH مرتبطة تساهميًا بذرة كربون. تعتبر ذرة الأكسجين كهرسلبية أكثر بكثير من الهيدروجين أو الكربون ، مما يتسبب في قضاء الإلكترونات في الروابط التساهمية حول الأكسجين أكثر من تلك الموجودة حول C أو H. لذلك ، فإن روابط OH و OC في مجموعة الهيدروكسيل سوف تكون روابط تساهمية قطبية. الشكل 3 يصور الشحنات الجزئية ، δ+ و δ-، المرتبطة بمجموعة الهيدروكسيل.

الشكل 3. تتكون مجموعة الهيدروكسيل الوظيفية الموضحة هنا من ذرة أكسجين مرتبطة بذرة كربون وذرة هيدروجين. هذه الروابط تساهمية قطبية ، مما يعني أن الإلكترون المتورط في تكوين الروابط لا يتم تقاسمه بالتساوي بين روابط C-O و O-H. Facciotti (العمل الخاص)

الشكل 4. يمكن أن تشكل مجموعات الهيدروكسيل الوظيفية روابط هيدروجينية ، كما هو موضح في شكل خط منقط. سوف تتشكل رابطة الهيدروجين بين δ - من ذرة الأكسجين و δ + من ذرة الهيدروجين. تظهر ثنائيات الأقطاب في الأسهم الزرقاء. الإسناد: Marc T. Facciotti (العمل الأصلي)

مجموعات الهيدروكسيل شائعة جدًا في الجزيئات البيولوجية. تظهر مجموعات الهيدروكسيل على الكربوهيدرات (أ) ، وعلى بعض الأحماض الأمينية (ب) ، وعلى الأحماض النووية (ج). هل يمكنك العثور على أي مجموعات هيدروكسيل في الفسفوليبيد في (D)؟

الشكل 5. تظهر مجموعات الهيدروكسيل على الكربوهيدرات (أ ، الجلوكوز) ، وعلى بعض الأحماض الأمينية (ب ، سيرين) ، وعلى النيوكليوتيدات (ج ، أدينوزين ثلاثي الفوسفات). D هو فوسفوليبيد.

كربوكسيل R-COOH

حمض الكربوكسيل هو مزيج من مجموعة كربونيل ومجموعة هيدروكسيل مرتبطة بنفس الكربون ، مما ينتج عنه خصائص جديدة. يمكن لمجموعة الكربوكسيل أن تتأين ، مما يعني أنها يمكن أن تعمل كحامض وتحرر ذرة الهيدروجين من مجموعة الهيدروكسيل كبروتون حر (H+). ينتج عن هذا شحنة سالبة غير محددة على ذرات الأكسجين المتبقية. يمكن لمجموعات الكربوكسيل التبديل ذهابًا وإيابًا بين البروتونات (R-COOH) والمنزوعة (R-COO-) الدول اعتمادًا على الرقم الهيدروجيني للمحلول.

مجموعة الكربوكسيل متعددة الاستخدامات للغاية. في حالته البروتونية ، يمكنه تكوين روابط هيدروجينية مع مركبات قطبية أخرى. في حالته المنبثقة ، يمكنه تكوين روابط أيونية مع مركبات أخرى موجبة الشحنة. سيكون لهذا العديد من النتائج البيولوجية التي سيتم استكشافها أكثر عندما نناقش الإنزيمات.

هل يمكنك تحديد جميع مجموعات الكربوكسيل على الجزيئات الكبيرة الموضحة أعلاه في الشكل 5؟

أمينو R-NH3

تتكون المجموعة الأمينية من ذرة نيتروجين مرتبطة بذرات الهيدروجين بواسطة روابط مفردة. مركب عضوي يحتوي على مجموعة أمينية يسمى أمين. مثل الأكسجين ، فإن النيتروجين أيضًا أكثر كهربيًا من الكربون والهيدروجين ، مما ينتج عنه المجموعة الأمينية التي تظهر بعض السمات القطبية.

يمكن أن تعمل المجموعات الأمينية أيضًا كقواعد ، مما يعني أن ذرة النيتروجين يمكن أن ترتبط بذرة هيدروجين رابعة ، كما هو موضح في الشكل 6. بمجرد حدوث ذلك ، تكتسب ذرة النيتروجين شحنة موجبة ويمكنها الآن المشاركة في الروابط الأيونية.

الشكل 6. يمكن أن توجد المجموعة الوظيفية الأمينية في حالة منقولة أو بروتونية. عندما يتم البروتونات ، ترتبط ذرة النيتروجين بثلاث ذرات هيدروجين ولها شحنة موجبة. الشكل المنقول لهذه المجموعة محايد. الإسناد: تم إنشاؤه بواسطة Erin Easlon (عمل خاص)

فوسفات R-PO4-

مجموعة الفوسفات هي ذرة فوسفور مرتبطة تساهميًا بأربع ذرات أكسجين وتحتوي على رابطة P = O وثلاث P-O سندات. تكون ذرات الأكسجين كهرسلبية أكثر من ذرة الفوسفور ، مما يؤدي إلى روابط تساهمية قطبية. لذلك ، فإن ذرات الأكسجين هذه قادرة على تكوين روابط هيدروجينية مع ذرات الهيدروجين القريبة التي تحتوي أيضًا على δ+(ذرات الهيدروجين مرتبطة بذرة كهربية أخرى). تحتوي مجموعات الفوسفات أيضًا على شحنة سالبة ويمكن أن تشارك في الروابط الأيونية.

مجموعات الفوسفات شائعة في الأحماض النووية وعلى الدهون الفوسفاتية (مصطلح "الفوسفو" يشير إلى مجموعة الفوسفات على الدهون). في الشكل 7 توجد صور للنيوكليوتيدات وديوكسيادينوسين أحادي الفوسفات (يسار) وفوسفوسرين (يمين).

الشكل 7. يوجد نيوكليوتيد ، ديوكسيادينوسين أحادي الفوسفات ، على اليسار ، والفوسفوسرين على اليمين. يحتوي كل منها على مجموعة فوسفاتية محاطة بدائرة باللون الأحمر.
الإسناد: تم إنشاؤه بواسطة Marc T. Facciotti (عمل خاص)


علم الأحياء MCAT: المجموعات الوظيفية والخصائص

الموضح أعلاه هو التركيب الكيميائي للبنسلين. أي من الأسهم يشير إلى مجموعة أميد؟

الإجابة الصحيحة هي السهم ب. مجموعة الأميد هي مجموعة كربونيل بها نيتروجين في وضع ألفا (متصل مباشرة بكربون الكربونيل). يحتوي البنسلين على مجموعتين مختلفتين من الأميدات في تركيبته الكيميائية ، لكن واحدة فقط بها سهم يشير إليها في الرسم التخطيطي. يشير السهم B إلى أميد ثانوي أولي ، يرتبط بهيدروجين واحد وكربونين. الأميد الآخر في الجزيء هو أميد ثلاثي ، يرتبط بثلاثة ذرات كربون ولا هيدروجين.

مثال السؤال رقم 1: المجموعات الوظيفية والخصائص

أي من العبارات التالية حول سندات الأميد غير صحيحة؟

تتكون الأميدات من مزيج من حمض الكربوكسيل وأمين ، مما يؤدي إلى فقدان الماء

الأميدات حمضية بشكل معتدل ، حيث تحتوي الأميدات الأولية على pKأ حوالي خمسة عشر

يتم تهجين النيتروجين ، بينما يتم تهجين الكربون والأكسجين

أميد ثانوي له الهيكل التالي.

يتم تهجين النيتروجين ، بينما يتم تهجين الكربون والأكسجين

تمتلك الأميدات هيكل مجموعة كيتون مجاورة لمجموعة أمين.

في رابطة أميد ، يتم تهجين جميع الذرات (النيتروجين ، وأكسجين الكربونيل ، وكربونيل الكربون) بسبب صدى يمكن للزوج الوحيد على النيتروجين أن ينتقل إلى رابطة كربونيل باي. رابطة الأميد قطبية ، حمضية بشكل معتدل ، مع أميد ثانوي له الهيكل الموضح. أخيرًا ، غالبًا ما تتشكل الأميدات عن طريق تفاعل تكثيف بين حمض الكربوكسيل والأمين ، والذي ينتج الماء كمنتج ثانوي.

مثال السؤال رقم 3: المجموعات الوظيفية والخصائص

منظفات الصرف هي عنصر أساسي شائع في المنزل ، وتستخدم لفتح المصارف المسدودة في أحواض الاستحمام والأحواض. يعتبر شعر الإنسان من الأسباب الشائعة التي تسد الأنابيب ، ويتكون الشعر في الغالب من البروتين. تعتبر منظفات الصرف فعالة في تكسير البروتينات المتراكمة في السباكة. يمكن أن تكون منظفات الصرف إما حمضية أو أساسية ، كما أنها فعالة في تكسير الدهون المتراكمة مع البروتينات.

سيكون التفاعل النموذجي - التفاعل 1 - المتوقع لمنظف الصرف عند ملامسته لشعر الإنسان ، على النحو التالي في محلول مائي:

تفاعل آخر قد يحدث ، التفاعل 2 ، يحدث على النحو التالي في محلول مائي:

يجب أن يحتوي جزيء NH4 الناتج في التفاعل 2 على __________.

شحنة موجبة بسبب وجود هيدروجين إضافي

شحنة سالبة ، حيث تم إنشاء إحداها أيضًا على المنتج الآخر

بدون شحنة ، حيث أن N لديها زوج وحيد من الإلكترونات متاح للربط

ثماني بتات موسعة للذرة N.

طبيعة أساسية لوجود ذرة النيتروجين

شحنة موجبة بسبب وجود هيدروجين إضافي

يوجد H الإضافي في الأمونيا (NH3) يتطلب توليد شحنة موجبة على الجزيء. يجب أيضًا إنشاء هذا لموازنة الشحنة السالبة التي تم إنشاؤها على منتج الأنيون المرتبط.

مثال السؤال رقم 1: المجموعات الوظيفية والخصائص

أي من الأمينات التالية هو أقوى قاعدة؟

أمين ثانوي مع مجموعات وظيفية تسحب الإلكترون

أمين أساسي مع مجموعة وظيفية متبرعة بالإلكترون

أمين ثانوي مع مجموعات وظيفية متبرعة بالإلكترون

أمين ثانوي مع مجموعات وظيفية متبرعة بالإلكترون

تعمل الأمينات كقواعد بسبب الزوج الوحيد على النيتروجين. يمكن زيادة قاعدية الأمين أو إنقاصها من خلال المجموعات الوظيفية المرتبطة بالنيتروجين. تقلل مجموعات سحب الإلكترون من أساسيات الأمين عن طريق تقليل تأثير الزوج الوحيد ، بينما تزيد المجموعات المتبرعة بالإلكترون الأساسيات عن طريق تضخيم تأثير الزوج الوحيد. نتيجة لذلك ، سيكون الأمين الثانوي مع المجموعات الوظيفية المتبرعة بالإلكترون هو الأمين الأساسي.

مثال السؤال رقم 31: المجموعات الوظيفية العضوية والجزيئات

الايفيدرين (كما هو موضح أدناه) يحتوي على أي نوع من الأمين؟

الأمين الثانوي هو أمين (ذرة نيتروجين) مرتبط بمجموعتين تحتويان على الكربون (مجموعات ألكيل أو مجموعات أريل). يرتبط النيتروجين الموجود في الايفيدرين بمجموعتين من الألكيل ، مما يجعله أمينًا ثانويًا.

يتم كتابة الأمينات الأولية بشكل عام. يتم كتابة الأمينات الثانوية بشكل عام. سيرتبط أمين ثلاثي بثلاث مجموعات R مختلفة. تتطلب الأمينات الرباعية شحنة موجبة على ذرة النيتروجين لاستيعاب مجموعة R رابعة.

مثال السؤال رقم 2: المجموعات الوظيفية والخصائص

يعزل مختبرك مركبًا باستخدام الصيغة. بعد إجراء مزيد من التحليل ، تحدد أن الهيكل الأساسي عبارة عن حلقة بنزين ذات مكون واحد. أي مما يلي يمكن أن يكون هوية المركب؟

تحتوي كل من مجموعات النيترو ومجموعات الأميد على مكونات أكسجين ، ولا يمكن العثور عليها في المركب الموصوف. نعلم أيضًا أن حلقة البنزين لها مكون واحد فقط ، مما يعني أنه لا يمكن أن يكون ميثيل أمين. يجب أن يكون المركب من مادة benzylamine ، وهو عبارة عن حلقة بنزين تحتوي على A -CH2نيو هامبشاير2 بديل.

مثال السؤال رقم 1: المجموعات الوظيفية والخصائص

ما اسم المجموعة الوظيفية التي تحتوي على مجموعة هيدروكسيل فينيليك؟

تحتوي مجموعات Enol الوظيفية على مجموعة هيدروكسيل مرتبطة بكربون متورط في رابطة مزدوجة مع كربون آخر (كربون فينيل). سيخضع enol عادة إلى التواء ليصبح كيتو أكثر استقرارًا.

مثال السؤال رقم 71: الخصائص الجزيئية

يستخدم الايفيدرين ، الذي يظهر هيكله أدناه ، بشكل شائع كمنشط ومزيل للاحتقان.

يحتوي الايفيدرين على جميع المجموعات الوظيفية التالية باستثناء __________.

يحتوي الايفيدرين على أرين (حلقة البنزين العطرية) ، وكحول (مجموعة -OH) ، وأمين (المجموعة القائمة على النيتروجين) ، ومجموعة N-methyl (-CH3 تعلق بالنيتروجين). لا يحتوي على كيتون (C = O) ، أو أي مجموعات كربوكسيل أخرى.

مثال السؤال رقم 1: المجموعات الوظيفية والخصائص

أي من المركبات التالية تتوقع أن تخضع لتفاعل إضافة محبة للنيوكليوفيليا؟

عند التعامل مع مركبات الكربونيل ، تذكر أن حامض الكربوكسيل وجميع مشتقاته سيخضع لاستبدال محب للنيوكليوفيليك. ستخضع الألدهيدات والكيتونات إلى إضافة محبة للنووية. البروبانال هو ألدهيد ثلاثي الكربون ، وبالتالي سيخضع لإضافة محبة النواة.

حمض الخليك عبارة عن حمض كربوكسيلي ، وميثيل إيثانوات هو إيثر ، والإيثاناميد عبارة عن أميد ، كل منها سيخضع لاستبدال نيوكليوفيليك.

مثال السؤال رقم 1: المجموعات الوظيفية والخصائص

يحتوي المركب A ، الموضح أدناه ، على مثال على نوع المجموعة الوظيفية؟

الإسترات لها الصيغة الجزيئية العامة لمجموعات الكربون وأين توجد بها. تُظهر المنطقة الموجودة في أقصى اليمين من المركب A إستر.

الكيتونات لها الصيغة ، مع الرابطة المزدوجة بين الكربون والأكسجين. تحتوي الإيثرات على صيغة ، مع أكسجين مرتبط بروابط مفردة داخل سلسلة كربون. يشبه الإستر مجموعات الكيتون والأثير المجاورة. الأحماض الكربوكسيلية لها الصيغة التي تشبه الإستر مع الهيدروجين بدلاً من سلسلة الكربون الثانية. أخيرًا ، تحتوي مجموعة النتريل على صيغة ، مع رابطة ثلاثية بين النيتروجين والكربون.

يحتوي المركب A أيضًا على مجموعة وظيفية عطرية (حلقة البنزين) ومجموعة نيترو ، في أقصى الجانب الأيسر.

جميع موارد الأحياء MCAT

الإبلاغ عن مشكلة مع هذا السؤال

إذا وجدت مشكلة تتعلق بهذا السؤال ، فيرجى إخبارنا بذلك. بمساعدة المجتمع يمكننا الاستمرار في تحسين مواردنا التعليمية.


محتويات

بدلاً من فكرة هذا المفهوم القائمة على مجموعة من النظريات ، يتم ملاحظة المجموعات الوظيفية وتحديدها بشكل مباشر من قبل المتخصصين في البحث. من المهم أن يتم مشاهدة هذه المعلومات مباشرة من أجل ذكرها كدليل قابل للاستخدام. يعتبر السلوك والمساهمة العامة للآخرين من النقاط الرئيسية الشائعة التي يجب البحث عنها. يستخدم الأفراد الصفات المتصورة المقابلة لزيادة ربط الملامح الجينية ببعضها البعض. على الرغم من اختلاف أشكال الحياة نفسها ، إلا أن المتغيرات القائمة على الوظيفة والأداء العامين قابلة للتبادل. تشترك هذه المجموعات في جزء لا يمكن تمييزه في تدفق الطاقة الخاصة بهم ، مما يوفر موقعًا رئيسيًا داخل سلاسل الغذاء والعلاقات داخل البيئة (البيئات). [2]

ما هو النظام البيئي ولماذا هذا مهم؟ النظام البيئي هو التنظيم البيولوجي الذي يحدد ويتوسع في عوامل بيئية مختلفة - غير حيوية وأحيائية ، تتعلق بالتفاعل المتزامن. [3] سواء أكان منتجًا أم مستهلكًا نسبيًا ، تحتفظ كل قطعة من الحياة بمكانة حاسمة في معدلات البقاء المستمرة لمحيطها. فيما يتعلق بذلك ، تشترك المجموعات الوظيفية في دور محدد للغاية داخل أي نظام بيئي معين وعملية حيوية ركوب الدراجات.

يوجد بشكل عام نوعان من المجموعات الوظيفية التي تتراوح بين النباتات ومجموعات حيوانات معينة. تُعرف المجموعات التي تتعلق بعلوم الغطاء النباتي ، أو النباتات ، باسم الأنواع الوظيفية للنبات. يشار إليها أيضًا باسم PFT باختصار ، وغالبًا ما تشترك تلك العمليات في عمليات التمثيل الضوئي نفسها وتتطلب مغذيات مماثلة. على سبيل المثال ، تشترك النباتات التي تخضع لعملية التمثيل الضوئي في نفس الغرض في إنتاج الطاقة الكيميائية للآخرين. [4] على النقيض من ذلك ، يُطلق على هؤلاء في نطاق علم الحيوان النقابات ، وعادة ما يتشاركون أنواع التغذية. يمكن تبسيط هذا بسهولة عند عرض المستويات الغذائية. تشمل الأمثلة المستهلكين الأساسيين والمستهلكين الثانويين والمستهلكين من الدرجة الثالثة والمستهلكين الرباعي. [5]

غالبًا ما يُشار إلى التنوع الوظيفي على أنه "قيمة ونطاق تلك الأنواع والسمات العضوية التي تؤثر على أداء النظام البيئي". [6] سمات الكائن الحي التي تجعله فريدًا ، على سبيل المثال ، الطريقة التي يتحرك بها ، أو يجمع الموارد ، أو يتكاثر ، أو الوقت من العام الذي يكون فيه نشطًا [7] يضيف إلى التنوع العام للنظام البيئي بأكمله ، وبالتالي يعزز الوظيفة العامة ، أو الإنتاجية ، لذلك النظام البيئي. [8] يزيد التنوع الوظيفي من الإنتاجية الإجمالية للنظام البيئي من خلال السماح زيادة في المهن المتخصصة. تطورت الأنواع لتكون أكثر تنوعًا خلال كل حقبة زمنية ، [9] مع النباتات والحشرات التي اكتشفت بعضًا من أكثر العائلات تنوعًا حتى الآن. [10] السمات الفريدة للكائن الحي يمكن أن تسمح بمكانة جديدة أن تكون مشغولة ، وتسمح بدفاع أفضل ضد الحيوانات المفترسة ، وربما تؤدي إلى التخصص.التنوع الوظيفي على مستوى الكائن ، الذي يضيف إلى التنوع الوظيفي العام للنظام البيئي ، مهم للحفظ e الخواص ، خاصة في الأنظمة المستخدمة للاستهلاك البشري. [11] قد يكون من الصعب قياس التنوع الوظيفي بدقة ، ولكن عند القيام به بشكل صحيح ، فإنه يوفر نظرة ثاقبة مفيدة للوظيفة الشاملة واستقرار النظام البيئي. [12]

يشير التكرار الوظيفي إلى ظاهرة أن الأنواع في نفس النظام البيئي تقوم بأدوار متشابهة ، مما يؤدي إلى نوع من "التأمين" في النظام البيئي. يمكن للأنواع الزائدة عن الحاجة القيام بعمل أنواع مماثلة بسهولة من نفس المكانة الوظيفية. [13] هذا ممكن لأن الأنواع المماثلة تكيفت لملء نفس المكانة الإضافية. يختلف التكرار الوظيفي عبر النظم الإيكولوجية ويمكن أن يختلف من سنة إلى أخرى اعتمادًا على عوامل متعددة بما في ذلك توافر الموائل ، والتنوع العام للأنواع ، والتنافس بين الأنواع على الموارد ، والتأثير البشري المنشأ. [14] يمكن أن يؤدي هذا الاختلاف إلى تذبذب في إجمالي إنتاج النظام البيئي. ليس من المعروف دائمًا عدد الأنواع التي تشغل مكانًا وظيفيًا ، ومقدار التكرار ، إن وجد ، الذي يحدث في كل مكان في نظام بيئي. من المفترض أن كل مكانة وظيفية مهمة مليئة بأنواع متعددة. على غرار التنوع الوظيفي ، لا توجد طريقة واحدة واضحة لحساب التكرار الوظيفي بدقة ، والتي يمكن أن تكون مشكلة. تتمثل إحدى الطرق في حساب عدد الأنواع التي تحتل مكانًا وظيفيًا ، بالإضافة إلى وفرة كل نوع. يمكن أن يشير هذا إلى عدد الأفراد الإجمالي في نظام بيئي يؤدون وظيفة واحدة. [15]

تحدث الدراسات المتعلقة بالتنوع الوظيفي والتكرار في نسبة كبيرة من أبحاث الحفظ والبيئة. مع زيادة عدد السكان ، تزداد الحاجة إلى وظيفة النظام البيئي لاحقًا. بالإضافة إلى ذلك ، يستمر تدمير الموائل وتعديلها في الزيادة ، ويستمر انخفاض الموائل المناسبة للعديد من الأنواع ، ويصبح هذا البحث أكثر أهمية. مع استمرار توسع السكان ، والتوسع الحضري في الارتفاع ، تختفي المناظر الطبيعية المحلية والطبيعية ، ويتم استبدالها بأرض معدلة ومدارة للاستهلاك البشري. غالبًا ما تكون التغييرات في المناظر الطبيعية مصحوبة بآثار جانبية سلبية بما في ذلك التجزئة ، وفقدان الأنواع ، وجريان المغذيات ، والتي يمكن أن تؤثر على استقرار النظام البيئي ، وإنتاجية النظام البيئي ، والتنوع الوظيفي والتكرار الوظيفي عن طريق تقليل تنوع الأنواع.

لقد ثبت أن الاستخدام المكثف للأراضي يؤثر على تنوع الأنواع والتداخل الوظيفي ، مما يجعل النظام البيئي والكائنات الحية فيه عرضة للخطر. [16] على وجه التحديد ، أنواع النحل ، التي نعتمد عليها في خدمات التلقيح ، لديها تنوع وظيفي أقل وتنوع الأنواع في المناظر الطبيعية المدارة عند مقارنتها بالموائل الطبيعية ، مما يشير إلى أن التغيير البشري يمكن أن يكون ضارًا بالتنوع الوظيفي للكائن الحي ، وبالتالي يعمل النظام البيئي بشكل عام تنوع. [17] أظهر بحث إضافي أن التكرار الوظيفي للحشرات العشبية في الجداول يختلف بسبب سرعة التيار ، مما يدل على أن العوامل البيئية يمكن أن تغير التداخل الوظيفي. [18] عندما تبدأ جهود الحفظ ، لا يزال الأمر مطروحًا للنقاش حول ما إذا كان الحفاظ على أنواع معينة ، أو سمات وظيفية هو نهج أكثر فائدة للحفاظ على وظيفة النظام البيئي. الأنواع الأعلى ، يمكن أن يؤدي التنوع إلى زيادة في إنتاجية النظام الإيكولوجي الإجمالية ، ولكن لا يضمن بالضرورة أمن التداخل الوظيفي. في النظم البيئية ذات التكرار العالي ، لن يؤدي فقدان أحد الأنواع (مما يقلل من التنوع الوظيفي الكلي) دائمًا إلى خفض وظيفة النظام الإيكولوجي الكلية بسبب التداخل الوظيفي العالي ، وبالتالي في هذه الحالة ، من المهم للغاية الحفاظ على مجموعة ، وليس فردًا. في الأنظمة البيئية ذات الأنواع السائدة ، والتي تساهم في غالبية ناتج الكتلة الحيوية ، قد يكون من الأفضل الحفاظ على هذا النوع الفردي ، بدلاً من مجموعة وظيفية. [19] تم إعادة تعريف المفهوم البيئي للأنواع الأساسية بناءً على وجود الأنواع ذات الديناميات الغذائية غير الزائدة عن الحاجة مع هيمنة الكتلة الحيوية المقاسة ضمن المجموعات الوظيفية ، مما يسلط الضوء على فوائد الحفظ لحماية كلا النوعين والمجموعات الوظيفية الخاصة بهما. [20]

تحرير التحدي

غالبًا ما يكون من الصعب فهم التنوع الوظيفي والتكرار ، والأدوار التي يلعبها كل منهما في جهود الحفظ لأن الأدوات التي نقيس بها التنوع والتكرار لا يمكن استخدامها بالتبادل. ونتيجة لذلك ، فإن العمل التجريبي الأخير غالبًا ما يحلل تأثيرات التنوع الوظيفي أو التكرار الوظيفي ، ولكن ليس كلاهما. هذا لا يخلق صورة كاملة للعوامل التي تؤثر على إنتاج النظام الإيكولوجي. في النظم الإيكولوجية ذات الغطاء النباتي المتشابه والمتنوع ، يكون التنوع الوظيفي أكثر أهمية لاستقرار النظام البيئي وإنتاجيته بشكل عام. [21] ومع ذلك ، وعلى النقيض من ذلك ، فإن التنوع الوظيفي لأنواع النحل المحلية في المناظر الطبيعية المدارة بشكل كبير قدم دليلاً على زيادة التكرار الوظيفي مما يؤدي إلى زيادة إنتاج الفاكهة ، وهو أمر يعتمد عليه البشر بشدة لاستهلاك الغذاء. [22] ذكرت ورقة بحثية حديثة أنه حتى يتم استخدام تقنية قياس أكثر دقة عالميًا ، فمن السابق لأوانه تحديد الأنواع ، أو المجموعات الوظيفية ، الأكثر عرضة للخطر والمعرضة للانقراض. [23] بشكل عام ، فإن فهم كيفية تأثير الانقراض على النظم البيئية ، وما هي السمات الأكثر عرضة للخطر يمكن أن يحمي النظم البيئية ككل. [24]


شاهد الفيديو: المجموعات الوظيفية (قد 2022).