کتاب بهرام

مغناطیس (Magnetism) یکی از پدیده‌های فیزیکی است که در طبیعت به‌طور گسترده‌ای یافت می‌شود و به ویژگی‌های خاصی از مواد اشاره دارد که باعث ایجاد نیروهای جذب یا دفع در اجسام می‌شود. این پدیده در درجه اول به دلیل حرکت بارهای الکتریکی و ویژگی‌های خاصی از ذرات بنیادی مانند الکترون‌ها و پروتون‌ها به وجود می‌آید. در ادامه، توضیحات کامل‌تری در مورد مغناطیس آورده شده است.

تعریف مغناطیس

مغناطیس به ویژگی‌هایی اطلاق می‌شود که موجب جذب یا دفع مواد می‌شود. این ویژگی به‌طور عمده به دلیل حرکت ذرات بار دار مانند الکترون‌ها به‌وجود می‌آید. در واقع، همه ذرات بنیادی که بار الکتریکی دارند، میدان‌های مغناطیسی تولید می‌کنند.

انواع مغناطیس

قطب‌نما (compass) یک ابزار جهت‌یابی است که برای تعیین شمال جغرافیایی یا مغناطیسی استفاده می‌شود. این ابزار معمولاً از یک سوزن مغناطیسی ساخته می‌شود که به طور آزادانه روی یک محور می‌چرخد و همیشه به سمت قطب شمال مغناطیسی زمین اشاره می‌کند. قطب‌نماها به طور گسترده‌ای در ناوبری، کوهنوردی، جنگ، و حتی در علوم مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ساختار قطب‌نما:

قطب‌نما از چندین قسمت اصلی تشکیل شده است:

1. سوزن مغناطیسی: این سوزن یک قطعه فلزی مغناطیسی است که به طور آزادانه می‌چرخد. سوزن به طور خودکار به سمت قطب شمال مغناطیسی زمین قرار می‌گیرد.
2. صفحه مدرج: صفحه‌ای که روی آن مقیاس‌های درجه‌بندی وجود دارد. این صفحه برای خواندن جهت‌ها و اندازه‌گیری زاویه‌های مختلف استفاده می‌شود.

نانومتر (Nanometer) یک واحد اندازه‌گیری بسیار کوچک است که در علم فیزیک، شیمی، و مهندسی به کار می‌رود. معادل یک نانومتر، یک میلیاردم متر است (1 نانومتر = 10^-9 متر). به عبارت دیگر، نانومتر یک واحد طول است که برای اندازه‌گیری چیزهایی استفاده می‌شود که ابعاد بسیار کوچکی دارند، نظیر مولکول‌ها، اتم‌ها و ساختارهای میکروسکوپی.

ابعاد نانومتر: برای تصور بهتر اندازه یک نانومتر، می‌توان به مثال‌هایی اشاره کرد:

• قطر یک موی انسان معمولاً حدود 80,000 تا 100,000 نانومتر است.
• یک مولکول آب تقریباً 0.3 نانومتر طول دارد.
• ابعاد اتم‌ها در حدود 0.1 نانومتر است.

کاربردهای نانومتر:

هزارپایان (Myriapoda) یکی از زیرشاخه‌های جذاب و متنوع گروه بندپایان هستند که عمدتاً در محیط‌های خاکی و مرطوب زندگی می‌کنند. این جانوران با بیش از ۱۳ هزار گونه شناخته شده، جزء یکی از بزرگ‌ترین گروه‌های بندپایان به شمار می‌آیند. هزارپایان دارای ویژگی‌های خاصی هستند که آن‌ها را از دیگر بندپایان متمایز می‌کند، از جمله ساختار بدن و نحوه حرکت.

ویژگی‌های ساختاری

هزارپایان دارای بدنی کشیده و تقسیم‌شده به قطعات متعدد هستند که هر قطعه به‌طور معمول یک یا دو جفت پای مفصلی دارد. تعداد قطعات و جفت‌های پا در گونه‌های مختلف هزارپایان متغیر است، ولی ویژگی اصلی این جانوران داشتن تعداد زیادی پا است که باعث می‌شود نام "هزارپا" به این گروه اختصاص یابد. تعداد دقیق پاهای هزارپایان در گونه‌های مختلف می‌تواند از چندین جفت تا بیش از ۲۰۰ جفت نیز برسد. این پاها به آن‌ها کمک می‌کنند تا در زیر خاک یا در بین برگ‌ها و گیاهان حرکت کنند.

بَندپایان (Arthropoda) یکی از بزرگ‌ترین و متنوع‌ترین شاخه‌های جانوران بی‌مهره و پریاخته هستند که در محیط‌های زیستی مختلف پراکنده‌اند. این شاخه شامل جانورانی چون حشرات، عنکبوتیان، هزارپایان و سخت‌پوستان است. بندپایان به دلیل ویژگی‌های خاص ساختاری و عملکردی خود، به عنوان یکی از موفق‌ترین گروه‌های جانوری شناخته می‌شوند. فرهنگستان زبان فارسی به منظور استانداردسازی نام‌گذاری‌ها، بندپایان را به «بندپاتباران» تغییر داده است که در واقع همان مفهوم قبلی را دارد.

یکی از ویژگی‌های برجسته بندپایان، کالبد بیرونی سخت و بندبند آن‌ها است. در این جانوران، حفره عمومی بدن بسیار کوچک است و فاقد گُرده‌چه (نفریدیوم) و مژه هستند. پوستک‌های سخت‌شده و اسکلت بیرونی بندبایان به صورت بندبند در بدن آن‌ها قرار دارد. این اسکلت بیرونی که عمدتاً از کیتین آلفا ساخته شده است، به عنوان پوشش حفاظتی عمل می‌کند و نقش مهمی در محافظت از جانور دارد. در سخت‌پوستان، پوستک علاوه بر کیتین آلفا، حاوی کلسیم کربنات نیز می‌باشد.

چشم مرکب (Compound eye) یک اندام بینایی است که در بندپایانی مانند حشرات و سخت‌پوستان یافت می‌شود. این چشم ممکن است از هزاران واحد عکاسی مستقل به نام "اوماتیدیا" تشکیل شده باشد. هر اوماتیدیا یک واحد فتوحسی است که شامل یک قرنیه، لنز و سلول‌های فتوگیرنده می‌باشد که قادرند روشنایی و رنگ را تشخیص دهند. تصویری که توسط چشم بندپایان مشاهده می‌شود ترکیبی از ورودی‌های مختلف از اوماتیدیاهای متعدد است که هرکدام به صورت مستقل و با زاویه‌های کمی متفاوت از یکدیگر جهت‌گیری شده‌اند.

چشم‌های مرکب در مقایسه با چشم‌های تک‌روزنه (چشم‌های با سوراخ واحد) دارای وضوح تصویری پایین‌تری هستند؛ با این حال، آن‌ها دارای زاویه دید بسیار وسیع‌تری هستند و توانایی تشخیص حرکت سریع و در برخی موارد توانایی تشخیص قطبش نور را دارند.

انرژی شیمیایی (Chemical Energy) نوعی انرژی است که در پیوندهای شیمیایی میان اتم‌ها و مولکول‌ها ذخیره می‌شود. این انرژی در واکنش‌های شیمیایی آزاد یا جذب می‌شود. به عبارت دیگر، انرژی شیمیایی مقدار انرژی است که در ساختار شیمیایی مواد وجود دارد و می‌تواند در هنگام تغییرات شیمیایی، مانند سوختن یا واکنش‌های دیگر، آزاد یا مصرف شود.

1. منابع انرژی شیمیایی

انرژی شیمیایی در منابع مختلفی وجود دارد. برخی از این منابع شامل:

• سوخت‌های فسیلی: مانند نفت، گاز طبیعی و زغال سنگ که در آنها انرژی شیمیایی در پیوندهای کربن-هیدروژن ذخیره شده است.
• سوخت‌های بیولوژیکی: مانند غذاهایی که انسان و حیوانات مصرف می‌کنند. انرژی شیمیایی در مولکول‌های مختلف مانند گلوکز و چربی‌ها ذخیره می‌شود.

کلروفیل یا سبزینه (Chlorophyll) یک ترکیب شیمیایی سبز رنگ است که در گیاهان، جلبک‌ها و برخی باکتری‌ها یافت می‌شود. این ترکیب نقش اساسی در فرایند فتوسنتز ایفا می‌کند و انرژی نورانی را به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کند. فتوسنتز فرایندی است که گیاهان از طریق آن، نور خورشید، آب و دی‌اکسید کربن را به گلوکز و اکسیژن تبدیل می‌کنند. در اینجا به توضیح جزئیات بیشتری درباره کلروفیل پرداخته شده است.

1. ساختار و انواع کلروفیل

کلروفیل‌ها ترکیبات پورفیرینی هستند که ساختار اصلی آن‌ها حلقه‌ای به نام پورفیرین است که به‌وسیله اتم‌های منیزیم در مرکز خود تثبیت می‌شود. بر اساس تفاوت در ساختارهای مولکولی، انواع مختلفی از کلروفیل وجود دارد. اصلی‌ترین انواع کلروفیل عبارتند از:

فیتوپلانکتون‌ها (Phytoplankton) موجوداتی ریز و میکروسکوپی هستند که نقش اساسی در اکوسیستم‌های آبی ایفا می‌کنند. این موجودات از نظر زیستی، مشابه به گیاهان عمل می‌کنند زیرا انرژی مورد نیاز خود را از طریق فتوسنتز به‌دست می‌آورند. آنها معمولاً در لایه‌های سطحی آب‌های اقیانوس‌ها و دریاچه‌ها زندگی می‌کنند که در معرض نور خورشید قرار دارند و قادر به تولید ترکیبات آلی از کربن دی‌اکسید محلول در آب هستند.

نام فیتوپلانکتون از واژه‌های یونانی «φυτόν» به معنای گیاه و «πλαγκτός» به معنای سیار یا سرگردان گرفته شده است. این موجودات میکروسکوپی اغلب به‌خاطر وجود کلروفیل در بدنشان به آغازیان گیاه‌مانند نیز معروفند. فیتوپلانکتون‌ها به عنوان تولیدکننده‌های اولیه در زنجیره غذایی آبی عمل می‌کنند و از این رو پایه‌گذار اصلی بسیاری از اکوسیستم‌های دریایی و آب شیرین به شمار می‌آیند.

کریل جنوبگان (Euphausia superba) یکی از موجودات دریایی برجسته است که در آب‌های سرد و یخ‌زده اقیانوس منجمد جنوبی زندگی می‌کند. این سخت‌پوست کوچک و مهم به عنوان یکی از مهم‌ترین جانوران زیست‌بوم جنوبگان شناخته می‌شود و نقش حیاتی در تعادل اکولوژیکی این منطقه دارد.

ویژگی‌های فیزیکی و زیستی

کریل جنوبگان به طور متوسط حدود ۶ سانتی‌متر طول دارد و وزنی حدود ۲ گرم می‌رسد. با وجود اندازه کوچک، این جانور قادر است تا شش سال عمر کند. کریل‌ها در دسته‌هایی با چگالی بالا زندگی می‌کنند؛ برخی از این دسته‌ها شامل ۱۰۰۰۰۰ تا ۳۰۰۰۰۰ کریل در هر متر مکعب از آب هستند. این تعداد زیاد، کریل‌ها را به یکی از پرشمارترین موجودات زیستی در سطح سیاره تبدیل می‌کند و در واقع، این گونه از جانوران به لحاظ جرم زیستی، نخستین جانور پرتعداد جهان محسوب می‌شود، چرا که وزن کل جمعیت آن‌ها به ۵۰۰ میلیون تن می‌رسد.

تغذیه و نقش در زنجیره غذایی