نظریه انفجار بزرگ (Big Bang)

نظریه‌های متداول در پیدایش جهان

نظریه انفجار بزرگ (Big Bang)

طبق این نظریه که مقبولترین نظریه در پیدایش جهان است، همه ماده و انرژی که هم اکنون در جهان وجود دارد، زمانی در گوی کوچک بی‌نهایت سوزان ولی فوق‌العاده چگال متمرکز بوده است. این آتشگوی کوچک حدود 15 میلیارد سال قبل منفجر شد و همه مواد در فضا پخش شدند. با گذشت زمان این گسترش و پراکندگی ادامه یافت. تراکم توده‌هایی از این مواد در نواحی مختلف باعث بوجود آمدن ستارگان و کهکشانها در فضا شد، ولی گسترش همچنان ادامه دارد.

نظریه جهان نوسان کننده

مطابق این نظریه ، انبساطی که با انفجار بزرگ آغاز شد، بر اثر نیروی گرانشی سرانجام متوقف شده و منقبض خواهد شد، تا مجددا همه جهان به آتشگوی اولیه باز گردد. سپس انفجار دوم روی خواهد داد و روند فوق در سیکلی دو برابر تکرار خواهد شد.

نظریه جهان پایدار

بنابر این نظریه ، جهان آغاز و انجام ندارد و همیشه به همان صورتی بوده و خواهد بود که اکنون به چشم ناظر می‌آید. در این نظریه ماده بطور مداوم در جهان تولید می‌شود تا چگالی جهان ثابت بماند.

پيش بينى احتمال زلزله در ۲۴ ساعت آينده

دكتر على عسگرى*

سازمان زمين شناسى آمريكا در روز چهارشنبه هجدهم مه خبر از انتشار وب سايتى داد كه احتمال زمين لرزه در ايالت لرزه خيز كاليفرنيا طى ۲۴ ساعت آينده را بر روى نقشه در اختيار عموم قرار مى دهد.
اين نقشه به طور ساعتى و بر اساس اطلاعات دريافتى از شبكه هاى لرزه نگارى به روز مى شود. دانشمندان «خدمات لرزه شناسى سوئيس» و «سيستم لرزه اى پيشرفته ملى» آمريكا به طور مشترك اين كار را براى كمى كردن احتمال رو به افزايش خطر زمين لرزه در كاليفرنيا انجام مى دهند.
در اين سيستم احتمال زمين لرزه بزرگتر از ۶ در مقياس مركالى در بيست و چهار ساعت آينده به صورت ساعتى محاسبه و ارايه مى شود (زمين لرزه با بزرگاى ۶ زمين لرزه اى است كه اشياء را جابه جا مى كند و به عنوان مثال اشياى موجود در قفسه ها را به پايين مى اندازد).
اين سيستم كليه زلزله هاى بزرگ و كوچك را كه توسط مراكز لرزه نگارى موجود در كاليفرنيا ثبت مى شوند، در نظر گرفته و سپس براى هر كدام از آنها احتمال آنكه پس از آن زلزله اى بزرگ با شدت تخريبى مشابه و يا بزرگتر رخ دهد را با استفاده از پس لرزه ها و زلزله هاى گذشته محاسبه مى كند.
مهندسان لرزه شناسى از دهه هاى قبل مى دانستند كه وقوع يك زمين لرزه وقوع زمين لرزه بعدى را محتمل تر مى كند. احتمال اينكه زمين لرزه اى منجر به زمين لرزه ديگر شود قابل كمى كردن است و چنين احتمالى به اندازه، فاصله و زمان رويداد زمين لرزه اوليه بستگى دارد. از اين روش در طول ۱۵ سال گذشته براى تعيين پس لرزه هاى احتمالى بعد از يك زمين لرزه بزرگ استفاده شده است. به گفته دكتر لوسى جونز (دانشمند مسئول برنامه خطرات زلزله در كاليفرنياى جنوبى) اين نقشه جديد در حقيقت برآيندى از مجموعه دانش موجود درباره زلزله در كاليفرنيا است، زيرا مجموعه دانش ما در باره گسل ها، زمين شناسى ايالت و ميزان موردانتظار پس لرزه ها را در كنار هم قرار مى دهد.
پيش بينى احتمال بر اساس فعاليت گسل هاى شناخته شده و همچنين زمين لرزه هاى قبلى صورت مى گيرد. تفاوت اين كار با كارهاى قبلى در آن است كه در آنها اين كار معمولاً براى ۵۰ سال آينده صورت مى گيرد ولى اين سيستم آن را براى بيست و چهار ساعت آينده ارايه مى دهد.
محاسبات اين سيستم بر اساس پس لرزه هاى شناسايى شده صورت مى گيرد. دانشمندان بر اين باورند كه قوانينى كه بر رفتار پس لرزه ها حاكم است در مورد پس لرزه هاى بزرگ تر از لرزه اصلى نيز حاكم است. به گفته دكتر جونز نتايج اين محاسبات از نظر آمارى با كاتالوگ زمين لرزه هاى كاليفرنيا از سال ۱۹۸۸ تا ۲۰۰۲ مورد ارزيابى قرار گرفته است. آزمايش هاى انجام شده بر روى نتايج به دست آمده نشان مى دهد كه اين نقشه ها نتايج بهترى در مقايسه با نقشه هاى بلندمدت خطر زمين لرزه در كاليفرنيا دارند.
اين محصول توسط شوراى ارزيابى پيش بينى زلزله كاليفرنيا از نظر علمى و به عنوان دستاوردى جديد در محاسبه احتمال پس لرزه ها مورد ارزيابى و تاييد قرار گرفته است. هدف از اين نقشه پيش بينى زلزله هاى آتى نيست، هر چند بر اساس زلزله هاى قبلى يك نوع افزايش در احتمال وقوع زلزله در بيش از نيمى از زلزله هاى بزرگ در كاليفرنيا مشاهده شده است.
اين نقشه ها هر يك ساعت به روز شده و در سايت http://pasadena.wr.usgs.gov/step/ در اختيار عموم قرار دارد.
مهمترين نوآورى هايى كه در اين نقشه وجود دارد اين است كه اين نقشه اولاً توزيع فضايى (مكانى) پس لرزه ها را ارايه مى كند كه درك آن براى مردم عادى بسيار آسان تر است. ثانياً نوسانات احتمالى را بسته به زمان و مكان نشان مى دهد كه هم براى لرزه شناسان و هم براى مهندسان سازه و هم براى مردم عادى مى تواند جالب باشد. لرزه شناسان از هم اكنون مى توانند از اين نقشه ها براى پيش بينى دقيق تر زلزله استفاده كنند.
مهمترين استفاده اى كه در حال حاضر مى توان از اين نقشه كرد استفاده هاى آموزشى و پژوهشى است. مشاهده نوسانات احتمال وقوع زمين لرزه هاى بزرگ به ما در فهم ماهيت خوشه اى و الگوى تغيير آنها در طول زمان كمك مى كند. همانطور كه انتظار مى رود در اغلب موارد احتمال ها بسيار كوچك هستند. در مجموع احتمال زلزله اى به بزرگاى ذكر شده در بيشتر نقاط كاليفرنيا بين يك به ده هزار و يك به صدهزار است. اين در حالى است كه به عنوان مثال احتمال اينكه يك فرد آمريكايى دچار يك سانحه رانندگى شود نزديك به ۱ به ۲هزار و ۵۰۰ است كه بسيار بيشتر از خطر زمين لرزه حتى در كاليفرنيا است.
بنابرين لازم نيست افراد نسبت به زياد شدن اندك احتمال وقوع زلزله نگران شده و برنامه هايشان را تغيير دهند. براى مردم عادى اين نقشه بيشترين فايده را زمانى خواهد داشت كه يك زلزله با بزرگاى ۶ رخ داده باشد و افراد بخواهند بدانند زلزله هاى بعدى ممكن با چه احتمالى و در كدام نواحى رخ خواهند داد.
استفاده از اين روش براى ساير نقاط جهان هم در صورت وجود شبكه لرزه نگارى قابل اعتماد به روز و انجام تحقيقات كافى براى تعيين نرخ متوسط پس لرزه ها امكان پذير خواهد بود.
اگر چه اين سيستم از اين هفته در معرض استفاده عموم قرار گرفته ولى در عمل از پانزدهم سپتامبر ۲۰۰۴ شروع به تهيه اين نقشه هاى روزانه كرده و علاقه مندان مى توانند آنها را در وب سايت ياد شده ملاحظه كنند.
BBC
*رئيس بخش مطالعات كاربردى بلاياى طبيعى دانشگاه برندون كانادا

با كشفيات اخير ماهواره اى WMAP

نظريه هاى فيزيك به چالش كشيده مى شوند

 

تابش هاى پراكنده شده حرارتى از اجسام به طور خلاصه «تابش جسم سياه» (Black Body Radiation) ناميده مى شود. پيش از اين، ۲ بار در جهت دهى دانش بشر از طبيعت و كيهان به كمك ما آمده بود. به تازگى به نظر مى رسد كه بررسى دوباره و دقيق طيف تابش زمينه كيهانى مى تواند يكى ديگر از راز هاى عالم را براى ما آشكار كند كه به درك عميق تر ما از كيهان مى انجامد.
• فاجعه فرابنفش
حدود ۱۲۰ سال پيش تمام جنبه هاى فيزيك كلاسيك شناخته شده بود. در قرن هفدهم «سر آيزاك نيوتون» مكانيك كلاسيك را صورت بندى كرده بود كه در قرن بعد با كارهاى گاووس، هاميلتون، لاگرانژ و ديگران قوام يافت. اوج قدرت مكانيك كلاسيك را مى توان كشف اورانوس و نپتون از روى آشفتگى هاى مدار زحل دانست كه عظمت اين شاخه از فيزيك را نشان مى دهد. در اواخر قرن نوزدهم «جيمز ماكسول» الكتروديناميك كلاسيك را به صورت امروزى آن تدوين كرد و با كارهاى گيبس و بولترمان در همان زمان ها، مكانيك آمارى به بالاترين حد توان خود در توصيف پديده ها رسيد. كار تا جايى پيش رفت كه لاپلاس رياضيدان فرانسوى در دهه هاى پايانى قرن نوزدهم ادعا كرد كه ديگر چيز مهمى براى كشف وجود ندارد و كار فيزيك تنها بهتر كردن تعريف ها است. در چنين زمانى بود كه توجه دانشمندان به يك پديده ساده جلب شده بود؛ تابش جسم سياه.
وقتى يك سوزن را روى آتش اجاق گاز مى گيريم،  در اثر حرارت ابتدا به رنگ قرمز تيره درمى آيد. اين رنگ به تدريج در اثر گرم شدن، روشن تر شده و به سمت نارنجى مى رود. اگر حرارت به حد كافى زياد باشد، به رنگ آبى روشن و سرانجام سفيد درمى آيد. به اين پديده ساده روزمره تابش جسم سياه مى گويند. البته سوزن يك جسم سياه ايده آل نيست زيرا گرما را به هدر مى دهد اما مى توان با به وجود آوردن يك محفظه از جنس كربن خالص و ايجاد يك سوراخ كوچك در آن يك جسم سياه تقريباً ايده آل داشت. در حقيقت سوزن در دماى معمولى هم اين تابش را دارد اما چون فركانس آن در محدوده زيرقرمز (IR) است با چشم معمولى قابل ديدن نيست.
نكته قابل توجه در اين پديده اين بود كه وقتى انرژى درونى اين جسم سياه با روش هاى مكانيك آمارى و الكتروديناميك كلاسيك محاسبه مى شد، مقدار بى نهايت به دست مى آمد. واضح است كه انرژى درونى يك تكه سوزن گرم شده بى نهايت نيست وگرنه مى توان از آن به عنوان منبع لايزال انرژى استفاده كرد. به اين وضعيت پيش آمده در آن زمان در فيزيك، فاجعه فرابنفش مى گويند.
پس از شكست تمام طرح هاى كلاسيك براى توجيه اين پديده، يكى از بزرگ ترين دانشمندان آن زمان و بنيانگذار مكتب نوين فيزيك آلمان «ماكس پلانك» در ،۱۹۰۰ از روى طيف به دست آمده از آزمايش معادله اى براى توجيه اين پديده به دست آورد. به چنين معادلاتى كه بدون پيش فرض خاص و از روى آزمايش به دست مى آيند، «پديده شناسى» (Phenomenlogg) مى گويند اما كمتر از ۲ ماه بعد خود پلانك توانست يك توصيه علمى اما غيرمتعارف به دست آورد و با در نظر گرفتن اينكه طيف انرژى پيوسته نيست بلكه از مقادير (كوانتاها) جداگانه كه ضريبى صحيح از يك عدد ثابت (ثابت پلانك h) و فركانس است،اين پديده را توضيح دهد.
كشفيات پلانك در ابتدا مورد موافقت عموم و حتى خود پلانك قرار نگرفت اما وقتى چند سال بعد در ،۱۹۰۵ آلبرت اينشتين فيزيكدان بزرگ يهودى براى توجيه پديده فتوالكتريك (گسيل الكترون از سطح فلزى كه تحت تابش نور است) از كوانتا هاى پلانك استفاده كرد، راه براى پذيرش اين كوانتوم ها آسان تر شد. اما ربع قرن طول كشيد تا سرانجام مكانيك كوانتومى نوين توسط هايزنبرگ و شرودينگر كشف شد. كوچك بودن فوق العاده ثابت پلانك باعث مى شود كه اثرات كوانتومى در زندگى روزمره به سادگى ديده نشوند.
• مدل كيهان و تابش جسم سياه
در دهه دوم قرن بيستم وقتى مكانيك كوانتومى در حال تدوين بود، در جبهه ديگرى از فيزيك، اينشتين در حال تدوين تئورى اى براى توجيه پديده هاى گرانشى بود كه نسبيت عام نام گرفت. اين كار در ۱۹۱۶ به پايان رسيد و در كسوف ۱۹۱۹ در قطب جنوب توسط دانشمندان انگليسى، نسبت عام تاييد شد.
اينشتين با توجه به پيش فرض هاى فلسفى و ذهنى خود مى خواست مدلى از جهان را ارائه دهد كه كيهان را در حالتى ايستا نشان دهد اما فيزيكدان روسى، الكساندر فريدمان مخالف نظر اينشتين بود. وى با كمك لمارتى، رابرتسون و واكر در چارچوب نسبيت عام مدلى براى عالم طراحى كردند كه در آن جهان در حال انبساط بود اگر جهان هميشه در حال انبساط باشد. پس از يك نقطه اوليه شروع كرده است. به همين دليل اسم اين مدل را انفجار بزرگ (Big Bang) گذاشتند؛ انفجار نقطه اى كه جرم و انرژى بسيار زيادى در آن متمركز شده بود. كشفيات ادوين هابل به تاييد اين نظر كمك شايانى كرد.
جرج گاهوا (كه به اشتباه گاموف خوانده مى شود) در ۱۹۴۰ با استفاده از مكانيك كوانتومى نشان داد كه اگر مدل Big Bang درست باشد، تابش ناشى از انفجار بزرگ همانند طيف جسم سياه خواهد بود در اين صورت پس از گذشت زمان حدود ۱۵ ميليارد سال از انفجار بزرگ (كه از كشفيات نجومى به دست آمده است) دماى اين تابش به حدود ۴ كلوين رسيده است.
در سال ،۱۹۶۵ نيزياس و ويلسون دو مهندس برق جوان آزمايشگاه بل كه آنتى راديويى براى رديابى فركانس هاى راديويى فرازمينى طراحى كرده بودند، ناخواسته تابشى را كشف كردند كه در تمام جهات دنيا در حال پخش بود و دمايى در حدود ۷/۲ كلوين داشت. با اعلام اين خبر و تاييد اينكه، اين همان تابش جسم سياه باقى مانده از انفجار آغازين است كه تقريباً هيچ شكى در درستى نظريه Big Bang وجود ندارد اين بار نيز تابش جسم سياه به كمك آمد تا درك ما از طبيعت را بيشتر كند.
• تابش زمينه كيهانى
طيف تابش جسم سياه ناشى از انفجار اوليه، به طور خاص «تابش ميكروموج زمينه كيهانى» (CMB) ناميده مى شود. تلاش براى شناخت بهتر اين طيف همچنان ادامه دارد. در نوامبر ،۱۹۸۹ ناسا ماهواره اى به نام «كاوشگر تابش زمينه» با نام اختصارى COBE به فضا فرستاد كه وظيفه آن ثبت دقيق اين تابش بود. فعاليت هاى COBE بسيار درخشان بودند. عمر دقيق ۷/۱۳ ميليارد سال براى كيهان به دست آمد. همچنين دماى تابش زمينه را ۷۲۵/۲ كلوين نشان داد. COBE نقشه اى از شدت تابش زمينه تهيه كرد كه تا حدودى عجيب به نظر مى رسيد.
• همگنى فضا
توصيف طبيعت براساس تقارن هاى موجود در آن انجام مى گيرد. يكى از اين تقارن ها همگنى فضا است كه منجر به اصل پايستگى اندازه حركت خطى مى شود. به نظر مى رسد كه بعد از انفجار بزرگ، جرم و انرژى به طور همگن در تمام فضا پخش شده اند. البته واضح است كه كاملاً اين طور نيست يعنى جايى مثل مركز ستارگان يا حتى سطح زمين، بسيار چگال تر از فضاى بين كهكشان ها است كه عملاً خالى است. اما اگر در مقياس بزرگ به جهان نگاه كنيم، آنگاه مى توان با تقريب خوبى، جهان را همگن فرض كرد. البته آشفتگى هاى كوانتومى در لحظات اوليه پس از Big Bang باعث تشكيل ستارگان و كهكشان ها شده است. اين آشفتگى هاى كوانتومى كه از روى طيف تابش زمينه توسط COBE ضبط شده بود، به دست آمد. اما چيز عجيبى كه توجه همه را جلب كرد اين بود كه پس از حذف اثرات ناشى از حركت زمين و منظومه شمسى و كهكشان راه شيرى، باز هم به نظر مى رسيد كه فركانس ماكزيمم شدت تابش، در يك جهت خاص با بقيه جهات متفاوت است. به عبارت بهتر يك جهت ارجحى مى توان در فضا داشت و دستگاه لختى كه در اين جهت حركت كند بر بقيه دستگاه هاى لخت مرجح است. چنين چيزى، تمام شالوده تئورى نسبيت خاص اينشتين كه پيش از اين بارها در شتاب دهنده ها و ذرات كيهانى تاييد شده بود را زير سئوال مى برد.
• كشفيات اخير
پس از نتيجه عجيب COBE، عده اى از كيهان شناسان اين نتيجه را به خطاى آزمايش و ايراد دستگاه مربوط دانستند. ناسا ماهواره اى جديد و به روز به نام (Wilkinson Microwave Anistropy probe) WMAP را در ژوئن ۲۰۰۱ به فضا فرستاد تا با دقت بيشترى اين قضيه را تحقيق كند. برخلاف COBE كه ماهواره اى زمين گرد بود، WMAP به دور خورشيد مى چرخيد. اين ماهواره در فوريه ۲۰۰۳ به مدار خود رسيد و WMAP هم كمك شايانى به علم كرد و مى كند. نتايج يك سال اخير دريافتى توسط آن نشان مى دهد كه جهان از ۴ درصد جرم و انرژى معمولى شناخته شده و ۲۳ درصد جرم نامعلوم (تاريك) و ۷۳ درصد انرژى نامعلوم (تاريك) تشكيل شده است.
اما در هفته گذشته ۲ اخترشناس آمريكايى «ديويد لارسن» و «بنيامين ونولت» از دانشگاه ايلينويز كه در حال بررسى داده هاى يك سال اول مخابره شده توسط WMAP بودند، ادعا كردند كه تفاوت هاى مشاهده شده در توزيع گاووسى ماده و انرژى در طيف تابش زمينه نشان از تاييد ادعاى COBE مى كند. چنين ادعايى بسيار تكان دهنده است. بنابراين پژوهشگران در گام اول، آن را به خطاى آزمايش و نقص در دستگاه مربوط مى كنند. اما اگر واقعاً طبيعت چهره اى جديد از خود به نمايش گذاشته باشد، هيچ كدام از قوى ترين تئورى هاى علمى در حال حاضر قادر به توضيح آن نخواهند بود. آنگاه بايد باز هم مثل سال هاى نخستين قرن بيستم منتظر باشيم تا تئورى جديدى ساخته شود و درك ما را از دنيا باز هم بيشتر از قبل كند. اين بار نيز «طيف جسم سياه» به كمك ما آمده است.

هموطن سلام
در حالی که هر روزه علت های مختلفی برای منقرض شدن حیوانات ارائه می شود، گروهی از دانشمندان به تازگی به این نتیجه رسیده اند که آتش، مهم ترین وسیله ای بوده است که انسان های اولیه ساکن استرالیا موفق شدند به وسیله آن جانوران غول پیکر و بزرگ را منقرض کنند.
با توجه اینکه برخی دانشمندان می گویند از ورود اولین انسان به کره زمین تا کنون نزدیک به 50 هزار سال می گذرد، بررسی ها نشان می دهد آتش بازی های ساکنین استرالیا در هزاران سال پیش موجب شده تا دایناسور ها و دیگر حیوانات عظیم الجثه در این منطقه از بین بروند.
اگر چه شاید این آتش ها خود دایناسور ها را نسوزانده، اما به هر حال چون آتش سوزی های بزرگ گل و گیاه فراوانی را از بین برد، به خاطر همین دایناسور ها دیگر چیزی برای خوردن نداشتند و پس از گذشت مدتی از بین رفتند.
گفته می شود از زمانی که انسان به قاره استرالیا هم راه پیدا کرد، توانست ظرف مدت کوتاهی رژیم غذایی دایناسور ها را هم تغییر دهد

 

یه لحظه چشمات رو ببند

ببین هنوز دوستت دارم

شبها که خوابت نمیاد

منم به یادت بیدارم

 

ستاره دریایی

علوم طبیعت > زیست شناسی > علوم جانوری > بی مهرگان

---

ستاره ماهیها یا ستاره دریایی (Asteroidea) جانوری ابتدائی است که جزء شاخه خارپوستان و رده ستاره سانان ، طبقه بندی می‌شود. این نام همچنین به ستاره‌های دریایی که رده Ophiuroidea را تشکیل می‌دهند، اشاره می‌کند.

اطلاعات اولیه

عمومی‌ترین صفات جانوران که طی مراحل رشد نیز قبل از همه ظاهر می‌شود، تراز ساختمانی آنهاست. همه جانوران زندگی را از یک سلول آغاز می‌کنند و برخی از تراز بافت بالاتر نمی‌روند، اما بقیه آنها از این تراز می‌گذرند و بدن پیچیده‌تری می‌یابند. بدین ترتیب جانوران (متازوآ) را صاحب دو شعبه رده بندی در نظر می‌گیرند. در شعبه پارازوآ ، بالاترین تراز ساختمانی را بافت تشکیل می‌دهد. این شعبه فقط شاخه اسفنجها را شامل می‌شود. همه جانوران دیگر که به شعبه یومتازوآ تعلق دارند، با داشتن اندام و دستگاه مشخص می‌شوند.

دومین صفت عمومی که بعد از تراز ساختمانی در حین رشد جانوران ظاهر می‌شود، نوع تقارن آنهاست. در ابتدا جنین همه جانوران دارای تقارن شعاعی یعنی به صورت کره‌ای توپر و یا توخالی و متشکل از تعدادی سلول است. بعضی از گروههای جانوری مانند عروس دریایی این تقارن شعاعی را تا مرحله بلوغ حفظ می‌کنند، اما در بقیه پس از مدتی جنین تقارن شعاعی ثانویه (مانند ستاره دریایی) و یا تقارن دو طرفی می‌یابد و لارو و جانور بالغ حاصل از آنها نیز معمولا همین نوع تقارن را نگه می‌دارند. بر همین اساس شعبه یومتازوآ را می‌توان به دو دسته دارای تقارن شعاعی (Radiata) و دارای تقارن دو طرفی (Bilateria) تقسیم بندی می‌کنند.

وضعیت سلوم یا حفره عمومی بدن در ستاره دریایی

هر گونه فضا یا حفره عمومی که کاملا توسط بافتهای مزودرمی و بویژه توسط پرده‌های صفاقی احاطه شده باشد، سلوم (Coelom) نام دارد. بنابراین جانوران دارای سلوم را متعلق به گروه سلوماتها ، می‌دانند. سلوم دارای اقسام مختلفی است که یکی از انواع آنها آنتروسلها هستند و در فوق شاخه‌ای که خارتنان و طنابداران را شامل می‌شود، دیده می‌شوند. در این حالت مزودرم به صورت یک کیسه جانبی درمی‌آید که از آندودرم منشا می‌گیرد.

این کیسه‌ها بعدا از آندودرم جدا و مستقل می‌شوند، اما بخش درونی آنها هنوز به دستگاه گوارش متصل است و بخش بیرونی آنها در امتداد دیواره بدن واقع می‌شود. از آنجا که مزودرم و سلوم از لوله گوارش بعدی (آنترون) مشتق می‌شود، حفره عمومی را آنتروسل و جانور صاحب چنین حفره‌ای را آنتروسلومات می‌نامند.

نوع تقارن در ستاره دریایی

بیشتر با داشتن دستگاه و تقارن دو طرفی بعد از طی مراحل جنینی ، مشخص می‌شوند. بیشتر جانوران دارای تقارن دو طرفی ، این نوع تقارن را حفظ می‌کنند، اما در چند گروه مانند ستاره دریایی ، در حین تغییر شکل و تبدیل شدن به به حالت بالغ ، صاحب تقارن شعاعی ثانویه می‌شوند. پنج یا بیش از پنج بازو که از بخش مرکزی بدن این ماهی بیرون زده‌اند، تقارنی شعاعی را در بدن را این جانور بوجود آورده‌اند. در حقیقت گفته می‌شود که بدن نیاکان ستاره ماهیها تقارن دو طرفه‌ای داشته‌اند که ستاره‌های دریایی امروز هم بقایایی از همان ساختار بدنی را حفظ کرده‌اند. چنین جانوران بالغی همانند جانوران دارای تقارن شعاعی ، کم تحرک ، ساکن و بدون سر می‌شوند.

شاخه خارپوستان

این جانوران دریازی هستند. لارو تقارن دو جانبی دارد. در مراحل نخستین رشد ، دارای پروتوسل ، مزوسل و متاسل هستند. جانور بالغ تقارن 5 شعاعی دارد. اسکلت داخلی آهکی و دستگاه گردش آب سلومی دارند. دارای 6000 گونه هستند. جزء دوتروستومها طبقه بندی می‌شوند. دوتروستومها ، جانورانی هستند که در آنها نخستین سوراخ حفره گوارشی جنینی ، مخرج را تشکیل می‌دهد و سوراخ دومی و بعدی دهان را می‌سازد.

در طی تکامل ، خارپوستان ، شکل ستاره مانند به خود گرفتند و دارای بازوهایی شدند که در گرفتن غذا به آنها کمک می‌کرد. گذشته از آن تمام بدن توسط صفحات اسکلت داخلی می‌توانست پوشانده شود و بدین ترتیب ، جانور چسبیده و آسیب پذیر مورد محافظت واقع می‌شد. این اسکلت داخلی ، قاعدتا تحرک و توانایی کسب غذای بازوها را محدود می‌کرد که این مساله با پدید آمدن دستگاه گردش آب ، حل شد.

بدن ستاره ماهی هیچگونه استخوان بندی ندارد ولی در عوض یک سیستم آوند آبی هیدرولیکی دارد. سیستم آوند آبی دارای تعداد زیادی برآمدگی در قسمت شکمی بازوهای ستاره دریایی می‌باشد که به آنها پاهای لوله‌ای می‌گویند و وظیفه آنها حرکت و غذا رسانی است. دستگاه گردش آب ، دارای بازوهای کوچک متحرک و کناری ، یا پاهای لوله‌ای است که روی بازوهای اصلی پوشیده از صفحات اسکلت داخلی قرار دارند. همچنین شیارهایی که در فاصله ردیف پاهای لوله‌ای در طول بازوهای اصلی قرار دارند و به شیارهای آمبولاکرال معروفند، می‌توانستند در انتقال دادن غذا از پاهای لوله‌ای به دهانی کمک کنند که در مرکز بدن ستاره‌ای شکل قرار دارد.

رده بندی خارپوستان

• رده لاله وشان مانند لاله‌های دریایی و ستارگان پری
• رده خیار سانان مانند خیارهای دریایی
• رده ستاره سانان مانند ستاره دریایی
• رده مارسانان مانند ستاره‌های شکننده
• رده خارداران مانند توتیای دریایی

رده ستاره سانان

از این رده ، ستاره دریایی را می‌توان به عنوان بهترین نمونه نام برد. بدن ، ستاره مانند است. شیارهای آمبولاکرال باز هستند، پاهای لوله‌ای وسیله حرکت بوده و از میان صفحات اسکلت داخلی بیرون می‌آیند. همه این موجودات بی مهره هستند پس در حقیقت ماهی نیستند، اکثر بیولوژیستهای دریایی تلاش می‌کنند که کلمه ستاره دریایی را کاملا جایگزین ستاره ماهی کنند.

ساختار بدن ستاره دریایی

صفات اساسی خارپوستان در ستاره دریایی به خوبی پدیدار است. بدن چنین جانوری شامل یک صفحه مرکزی و 5 بازو است، اما در این گروه تا 20 بازو و بیشتر نیز ممکن است، مشاهده شود. در زیر بشره ، یک اسکلت داخلی وجود دارد. صفحات آهکی دارای برآمدگیهای کوچک است. این صفحات توسط بافت پیوندی و عضله به هم متصل نگه داشته می‌شوند. دیواره بدن در نقاط مختلف به سمت بیرون تاخوردگی یافته و به صورت زایده‌های انگشت مانند یا آبششهای پوستی درآمده است. فضاهای میان اندامهای تنفسی ، دنباله حفره عمومی بدن است که از فاصله صفحات اسکلتی مجاور می‌گذرد.

دستگاه گردش آب

دستگاه گردش آب ، از طریق یک سری مجاری سلولی پر از آب دریا عمل می‌کند و در حرکت و تغذیه نقش دارد. این دستگاه توسط صفحه‌ای آبکش مانند که در سطح فوقانی بدن و نزدیک زاویه میان دو بازو واقع شده، با آب اطراف در ارتباط است. یک مجرای ویژه ، آب را از صفحه آبکشی به یک مجرای حلقوی در داخل بدن منتقل می‌کند و از این مجرا هم 5 مجرای شعاعی خارج می‌شوند که هر کدام به درون یک بازو می‌روند.

پاهای لوله‌ای با دریافت آب از طریق مجراها ، می‌توانند به عنوان پاهای حرکتی بکار آیند. همین پاها هنگامی که بر سطحی جامد فشرده شوند، مانند بادکش عمل می‌کنند که می‌تواند فشاری یکنواخت و مداوم بر صدف دو کفه‌ایها وارد آورد و پس از خسته شدن جانور ، دو کفه آن را از هم بگشاید. بدین سبب وجود ستاره دریایی در محلهای پرورش صدفهای خوراکی ، مضر است. پاهای لوله‌ای موجود در طول هر بازو ، طوری ردیف شده‌اند که حاشیه شیار آمبولاکرال را می‌گیرند. این شیارها به دهان که در مرکز سطح زیرین واقع است، منتهی می‌شوند.

دستگاه گوارش و دستگاه عصبی

دهان از طریق یک مری کوتاه ، به معده‌ای وسیع مرتبط است که می‌تواند از دهان خارج شود و به بافتهای نرم صدف برسد. ذرات غذایی و غذاهای مایع از مسیر روده‌ای کوتاه می‌گذرند و سپس به 5 جفت غدد بزرگ گوارشی می‌رسند که هر جفت آنها بیشتر فضای خالی درون یک بازو را اشغال می‌کند. گوارش ستاره ماهی در یک شکم کیسه مانند واقع در مرکز بدن این ماهی انجام می‌شود این شکم برگردانده می‌شود و از بدن ارگانیسم بیرون می‌رود و غذا را در بر می‌گیرد.

بعضی گونه‌ها از تحمل بالای سیستمهای آوندی آبی خود برای باز کردن صدف نرم تنان و تزریق شکم خود به داخل این صدفها استفاده می کنند. دستگاه گوارش به یک سوراخ دفعی کوچک در مرکز سطح فوقانی ختم می‌شود. یک حلقه عصبی هم دور مری را فرا می‌گیرد و به مجرای حلقوی نزدیک است. از این حلقه 5 عصب شعاعی منشعب می‌شوند و به درون بازوها می‌روند. این اعصاب در ته شیارهای آمبولاکرال قرار دارند و در نوک هر بازو ، به یک کله چشمی منتهی می‌شوند.

دستگاه گردش خون و عمل دفع

دستگاه گردش خون شامل یک سری مجاری خونی سلومیک است که بعضی از آنها خاصیت انقباض دارند. گذشته از آن مایعی که حفره عمومی را پر می‌کند، به مقدار قابل توجهی کار نقل و انتقال مواد را در درون بدن نیز بر عهده دارد. قسمتی از عمل دفع ، از طریق انتشار از سطح بدن و قسمتی توسط سلولهای آمیبی شکل صورت می‌گیرد که در مایع سلومیک قرار دارند. این سلولها مواد دفعی را جذب می‌کنند و آنها را از راه آبششهای پوستی به خارج از بدن می‌ریزند.

تولید مثل در ستاره دریایی

ستاره‌های دریایی دارای 5 جفت اندام جنسی هستند که هر جفت درون یک بازو واقع است. در بیشتر موارد ، عمل لقاح در درون آب دریا صورت می‌گیرد و حاصل رشد تخم ، ایجاد لاروی شناگر و آزاد به نام بی پیناریا است که تقارن دو طرفی دارد. این لارو سرانجام مراحل دگردیسی بسیار پیچیده‌ای را طی می‌کند و مبدل به موجود بالغ جوانی با تقارن شعاعی ثانویه می‌شود. چنین الگوی رشدی را عموما در سایر راسته‌های خارپوستان هم می‌توان دید، اما لارو آنها در ظاهر اندکی با یکدیگر تفاوت دارند و نامهای مختلفی را به خود می‌گیرند.

 

 

تکامل گیاهان

علوم طبیعت > زمین شناسی > تاریخ زمین شناسی علوم طبیعت > زیست شناسی > علوم گیاهی > رده بندی گیاهی علوم طبیعت > زیست شناسی > علوم گیاهی > مورفولوژی گیاهی

(cached)

---

مقدمه

در بین سیارات منظومه شمسی تنها زمین برای زندگی و حیات مناسب است. یکی از علل آن اندازه صحیح این سیاره است. در سیارات بزرگ نیروی جاذبه به قدری زیاد است که تراکم بیش از حد اطراف آنها شده و در نتیجه نور خورشید که منبع حیاتی است به سطح آنها نمی‌تابد. از طرف دیگر در سیارات کوچکتر از زمین نیروی جاذبه به قدری کم است که اکسیژن در اطراف آن باقی نمی‌ماند. درجه حرارت سیاره ونوس که همسایه زمین و به خورشید نزدیک است به قدری زیاد است که آب نمی‌تواند در سطح آن به صورت مایع باقی بماند.

حیات در پروتروزوئیک

اولین آثار جلبکهای آبی در بالتیک یافت شده است. شکل آن کیسه‌ای کوچک و کوتاه است. نام این فسیل ، کورسیوم انیگماتیکم بوده و سن آن را مربوط به 3000 سال قبل می‌دانند. اگر تیارکها که از فسیلهای میکروسکوپی گیاهی هستند که در این زمانه شناخته شده‌اند. این فسیلها در رسوبات دریایی یافت شده‌اند و جزء گیاهان اولی بوده است.

حیات در پالئوزوئیک

از گیاهان بی‌گل نهانزاوان آوندی در این دوران توسعه فراوان داشته‌اند. گیاهان گلدار نیز در اواخر دونین و اوائل کربونیفر ظاهر نموده‌اند. گیاهان خشکی از جمله نهانزاوان آوندی در دونین توسعه یافتند. به همین سبب دوران دیرینه ‌زیستی را به اسم دوران نهانزادان آوندی می‌نامند. میان گیاهان سه تیره دم اسبیان ، پنجه‌گرگیان و پته‌ریدوفیتها در دونین شناخته شده‌اند. رشد و توسعه گیاهان در دوره کربونیفر به حداکثر رسید. آثار توسعه زیادی در دوره کربونیفر بر جای مانده‌اند.

حیات در مزوزوئیک

نهانزاوان آوندی که در دوران پالئوزوئیک توسعه زیاد داشتند در این دوران رو به نقصان گذاشته ولی در عوض بازدانگان و نهاندانگان از گیاهان مهم این دوران به شمار می‌روند.

حیات در دوره تریاس

جلبکها از مهمترین گیاهان دریایی دوره تریاس می‌باشند که آثار آنها در رسوبات آهکی اروپا و اطراف مدیترانه وجود دارد. نهاتراوان آوندی بخصوص سرخسها در این دوره فراوان بوده‌اند. لازم به ذکر است که در تریاس به علت وجود آب و هوای خشک برای رشد و توسعه گیاهان مناسب نبوده است.

حیات در دوره ژوراسیک

رادیولرها و روزنه‌داران از میکروفسیلهای شاخص ژوراسیک هستند.

حیات در دوره کرتاسه

گیاهان نهاندانه در دوره کرتاسه ظهور و توسعه یافته‌اند. بنابر این تمام گروههای گیاهی از این دوره به بعد وجود دارند. آب و هوای دوره کرتاسه گرم و ملایم بوده است. وجود فسیلهای گیاهی شبیه انجیر در نواحی شمالی نشاندهنده آن است که در این دوره قسمتهای شمالی از یخ پوشیده نبوده است.

حیات در دوران سنوزوئیک

در میان گیاهان دوران سنوزوئیک جلبکهای آهکی از اهمیت خاصی برخوردار هستند که در بیشتر رسوبات دریایی به حالت فسیل دیده شده‌اند. از گیاهان تک لپه تیره نخلها و از گیاهان دولپه درختان بید ، مو ، تبریزی و انجیر به حالت فسیل شناخته شده‌اند. وجود انواع گیاهان گلدار نشاندهنده تغییرات درجه حرارت در 10میلیون سال گذشته است و تعداد این گیاهان با معدل درجه حرارت رابطه مستقیم دارد. وجود گیاهان مختلف در جنوب آلاسکا بیانگر اینست که معدل حرارت سالیانه در اثر سن میانی حدود 22 درجه سانتیگراد بوده است.

حیات در نئوژن

تغییرات آب و هوایی باعث پیدایش گروههای جدید گیاهی در خشکی شد. مثلا گیاهان علفی مثل کاهو و آفتابگردان که در آب و هوای سرد و خشک رشد می‌کنند، از اوائل نئوژن گسترش یافتند. از این گیاهان حدود 1300 گونه تاکنون شناخته شده است. در طول عمر دوره نئوژن مهمترین تغییرات حیاتی از قبیل گسترش چمنزارها ، علفهای هرز اتفاق افتاده است.

کوارترنری

بطور کلی گیاهان کوارترنری شبیه به گیاهان دوره نئوژن و گیاهان امروزی بوده‌اند. در موقعی که یخچالها توسعه یافته‌اند گیاهان مشخص سرد مانند بید و گیاهان علفی توسعه پیدا کردند. برعکس در مواقع ذوب یخچالها گیاهان نواحی گرم مانند ماگنولیا در آمریکا دیده شده‌اند.

تکامل جانوران

علوم طبیعت > زمین شناسی > دیرین شناسی علوم طبیعت > زیست شناسی > علوم جانوری > رده بندی جانوری

---

مقدمه

مسلما سنگواره‌های موجود در سنگها برای مطالعه حیاط و تکامل موجودات گذشته کامل و کافی نیستند. زیرا تعداد زیادی یاخته‌های موجودات زنده قبل از مدفون شدن و یا بعد از آن تحت تاثیر عوامل مختلف از بین می‌روند. ترکیبات شیمیایی نیز که بیانگر آثار حیاتی هستند در اثر عوامل مختلف به نحوی تغییر می‌کند که به راحتی قابل شناخت نمی‌باشد.

موجودات زنده اولیه از نوع تک یاخته‌ای بودند که از آنها آثار معدودی بر جای مانده است. استروماتولیت‌ها از نمونه‌های فسیلی هستند که به تعداد نسبتا زیاد در رسوبات پرکامبرین بر جای مانده‌اند، این فسیلها در مقطع به شکل لایه‌های چین خورده دیده می‌شوند. قدیمی ترین آثار استروماتولیتی به سن 3.4 تا 3.5 بیلیون سال در غرب استرالیا گزارش شده است.

حیات در پروتروزوئیک

آغاز پیدایش حیات را به 4600 میلیون سال قبل تخمین می‌زنند. به علت وسعت سنگهای دگرگونی در پروتروزوئیک آثار و بقایای موجودات کمتر باقی مانده است. در سال 1883 والوچ (Walcoh) به آثار فسیلهای آهکی با ساختمان دایره‌ای متحدالمرکز که از جلبکهای آهکی یا اسفنجها به حساب می‌آیند پی برد که بعدا به استروماتولیت معروف شدند. آثاری از مرجانها و باز و پایان مانند لینگوللا (Lingulella) و خاردارانی چون تری براکسیدیوم (Tribrachidium) متعلق به پروتروزوئیک جدید در بعضی نقاط یافت شده‌اند.

حیات در پالئوزوئیک

از نظر زیست چینه‌ای و گسترش و تنوع موجودات زنده ، اکثریت گروههای بی‌مهرگان در پالئوزوئیک پسین وجود داشته‌اند. مهره‌داران به جز پرندگان و پستانداران نیز در این دوران ظهور نموده‌اند. مهمترین گروههای بی‌مهرگان از جمله روزنه داران ، اسفنج‌ها، بازوپایان ، نرمتنان ، خارپوستان ، گراپتولیت‌ها ، بریوزوئرها در این دوران می‌زیسته‌اند.

کامبرین

بعضی از جانورانی که در تشکیلات کامبرین مشاهده شده‌اند، از این جانوران مرجانها را می‌توان نام برد، خارپوستان نیز در این دوره ظهور نموده‌اند، از نرمتنان وجود دوکفه‌ایها مشکوک است و از شکم پایان هم جز چند نمونه ساده آثار بیشتری باقی نمانده است. تریلوبیت‌ها سخت پوستان دریایی هستند که در اوایل دوران پالئوزوئیک ظاهر شده و در اواخر همین دوران از بین رفته‌اند.

اردوسین

گذر بین اردوسین و کامبرین معمولا بر اساس گراپتولیت و گونه‌های جدید کنودونتها تعیین شده است. گذر فوقانی این دوره با سیلورین نیز بر پایه فسیلهای گراپتولیت‌ها و کنودونتها استوار است. سه گروه از جانوران در کامبرین ظاهر شده‌اند اما تنوع و گسترش آنها مربوط به دوره اردوسین است.

این جانوران عبارتند از : بازوپایان لولادار ، گراپتولیتها و کنودونتها. فسیل مرجانهای شاخی شکل یا مرجانهای چین‌دار و مرجانهای تابولاتا و استروماتوپروئید‌ها از سازندگان ریفهای مرجانی این دوره بشمار می‌روند. کرینوئیدها ، بریوئیدها و بریوزوئرها نیز در این دوره ظهور نموده و گسترش یافته‌اند. فسیل ماهیهای زرده‌دار که از نخستین مهره‌داران بوده‌اند در رسوبات متعلق به اردوسین دیده شده‌اند.

سیلورین

گذر از این دوران با فسیل گراپتولیتی به نام گلیپتوگراپتوس مشخص شده است. علاوه بر گراپتولت‌ها ، براکیوپودها ، مرجانها و کنودونتها نیز در این دوره گسترش و توسعه فراوان داشته‌اند. تعدادی از ترلوبیت‌ها در این دوره می‌زیسته‌اند. ظهور ماهیهای حقیقی و همچنین ماهیهای زره‌دار نیز متعلق به این دوره بوده است. نخستین جانوران خشکی هم در سیلورین دیده شده‌اند.

دونین

پیشروی دریا در این دوره باعث افزایش مرجانهای روگوزا و تابولاتا که گاهی تا چندین متر بالاتر از سطح دریاوبه وسعت چند کیلومتر دیده می‌شوند گردید. بی‌مهرگان از جمله بازوپایان و دوکفه‌ایها در این دوره فراوان بوده‌اند. از براکیوپودها اسپریفریده ، رینکونلیده و استروفومنیده تنوع زیادی داشته‌اند.

در اوائل این دوره آمونوئیدها که نرمتنان با صدف پیچیده بودند به جای ناتیلوئیدها که صدف مستقیم داشتند فراوان شدند. گرچه دونین به نام دوره ماهیها مشهور شده است ولی تعداد گونه‌ها در این دوره بیشتر از دوره‌های بعد نبوده‌ است. اولین حشره در دونین ظهور می‌یابد. گراتپولیتها از بین ‌رفتند و تری‌لوبیتها رو به کاهش گذاردند.

کربونیفر

براکیوپودها ، کرینوئیدها و بریوزوئوها از فسیلهای مهم این دوره به شمار می‌روند. بعضی از موجودات از جمله مرجانهای تابولاتا و استروماتوپوروئیدها که دوره‌های قبلی قسمت مهمی از ردیفهای مرجانی را تشکیل می‌داده‌اند در کربونیفر ناپدید شدند.

پرمین

تریلوبیتها تقریبا در این دوره از بین رفته‌اند. در پرمین آثاری از خزندگان مشهور است. بطور کلی مهره‌داران پرمین با کربونیفر اختلاف زیادی نداشته‌اند.

حیات در مزوزوئیک

تریاس

بعضی از بی‌مهرگان تریاس مرجانهای چهار تیغه‌ای بوده‌اندکه تا اواسط دوره تریاس زندگی کرده و بعد از بین رفته‌اند. در دوره تریاس خزندگان تنوع و گسترش زیاد داشته‌اند. علاوه بر خزندگان خشکی ، خزندگانی هم در دریاها و کنار مردابها بسر می‌برده‌اند. ظهور اولین حشره با دگردیسی کامل و اولین پستاندار مربوط به این دوره است.

ژوراسیک

اولین پرندگان در ژوراسیک ظهور نموده‌اند. نخستین قورباغه شبیه به انواع امروزی در این دوره ظهور نموده است. گسترش دایناسورها در این دوره زیاد است.

کرتاسه

علاوه بر مهره‌داران قبلی در اواخر دوران میانه زیستی پستانداران کوچکی به ظهور می‌رسند. در اواخر دوره کرتاسه دایناسورها از بین می‌روند.

حیات در سنوزوئیک

دورانی است که پرندگان در هوا و پستانداران در روی زمین تنوع و گسترش یافتند و زمین خود را برای فرمانروایی انسان آماده کرد. در اواخر کرتاسه داینوسورها ، آمونوئیدها ، رودسیتها و خزندگان دریایی به کلی نابود شدند. فقط گروههایی از نرمتنان، ماهیهای استخوانی و گونه‌های دیگر که شبیه نمونه‌های عهد حاضرند باقی ماندند.

پستانداران که در ابتدای این دوره دارای جثه‌‌ای کوچک بودند کامل و گسترش یافتند و به وضع کنونی در آمدند. نهنگها در این دوران ظهور و تکامل یافتند. پنگوئنها ، خوکها و شیرهای دریایی در دوره پالئوژن حضور یافته‌اند. فسیل خفاشها را نیز مربوط به ائوسن دانسته‌اند. در دوره ائوسن جانوران سم‌دار ظهور یافتند.

حیات در نئوژن

تعداد نهنگها در این دوره افزایش یافت. جانوران خشکی از قبیل گوزنها ، گاو ، زرافه ، خرس ، خوک افزایش قابل ملاحظه‌ای یافتند. از مهمترین گونه‌هایی که در این دوره ظهور یافتند می‌توان گونه‌های جدید میمونها را نام برد. در طول عمر دوره نئوژن تکامل مهره‌دارن و پستانداران و افزایش گونه‌های دیگر جانوری مثل مارها ، مرغهای آوازخوان ، قورباغه‌ها ، خفاشها ، جوندگان ، ‌میمونها اتفاق افتاده است.

کواترنری

پیدایش انسان در دوره کواترنری صورت گرفته است. دوره کواترنری با توسعه فیلها ، شترها و دیگر پستانداران امروزی مشخص می‌گردد و بالاخره از موجودات خشکی نواحی سرد می‌توان فیل ماموت را نام برد.

دوره کربنیفر

علوم طبیعت > زمین شناسی > تاریخ زمین شناسی

---

کنی‌بیر (Conybear) در سال 1822 چینه های زغال‌دار انگلستان را به نام کربنیفر نامیده است.

مشخصات دوره کربنیفر

طول عمر این دوره از 365 تا 290 میلیون سال قبل است. رسوبات مربوط به این زمان در آمریکا به نام دوره‌های می‌سی‌سی‌پین و پنسیلوانین نامگذاری شده است. وجود لایه‌های زغال‌دار بیانگر آن است که آب و هوای این دوره گرم و مرطوب بوده است. در نتیجه آب و هوای مناسب جنگلهای انبوه بوجود آمد. بر اثر بارش فراوان و جاری شدن سیلابهای عظیم قطعات خرد شده درختان بوسیله جریان آب در مناطق مختلف تجمع پیدا کرده و سپس به صورت زغال در آمده است. چون گیاهان کربنیفر در آمریکای شمالی ، سپری ، اروپا و آسیا کاملا شبیه می‌باشند، لذا می‌توان نتیجه گرفت که اختلاف آب و هوایی در تمام سطح زمین وجود نداشته است.

تقسیمات کربنیفر

کربنیفر زیرین

کربنیفر زیرین شامل اشکوبهای تورنزین (Tournaisian) و ویزئن (Visean) می‌باشد.

• اشکوب تورنزین: نام آن از شیلهای ناحیه تورنی در بلژیک گرفته شده است.
• اشکوب ویزئن: شامل آهکهای االیتی براکیوپوددار و نامش از ناحیه ویزه (Vise) مشتق شده است.

کربنیفر بالایی

کربنیفر بالایی شامل اشکوبهای نامورین ، وستفالین و استفانین می‌باشد.

• اشکوب نامورین (Namurian): از رسوبات زغال‌دار حوضه نامور (Namar) در آردن بلژیک مشتق شده است و رخساره‌های آن شیلهای رسی و لایه‌های زغالی است.
• اشکوب وستفالین (Westfalian): این اشکوب در حوضه فرانسه - بلژیک شامل رسوبات گونتاتیت‌دار (Goniatite diadema) است.
• اشکوب استفانین (Stephanian) به زمینهای زغال‌دار ناحیه سنت اتین در فرانسه اطلاق گردیده است.

فسیلهای دوره کربنیفر

همانطور که اشاره شد رشد و توسعه گیاهان در دوره کربنیفر به حداکثر رسید. گیاهان بازدارنده و نهانزادان آوندی در رسوبات زغال سنگی کربنیفر بر جای مانده است. مهمترین گروههای نهانزادان آوندی عبارتند از:

پکوتپه ریس که از سرخسهای حقیقی هستند. در این گیاهان رگبرگ وسط به خوبی نمایان و رگبرگهای اطراف ساده بوده و یا دسته‌های سه تایی را تشکیل می‌دهند. نوروپتریس قد آن بزرگ و برگهای آن نیز ممکن است به چندین متر برسند. برگچه‌ها شبیه به قلب و رگبرگهای طرفین دو شاخه هستند. اسفنوپتریس ، برگهای آن مضرس و گل آذین نیز دارای کیسه‌های گرده است. لیپید و داندرونها و سی ژیلاریا از گیاهان تنومند دیگری هستند که در کربنیفر ظاهر شدند. کوردائیتها ، از بازدانگانی هستند که در کربنیفر شناخته شده‌اند، ارتفاع این درخت تا 40 متر می‌رسیده است.

علاوه بر فسیلهای گیاهی ، براکیوپودها ، کرینوئیدها و بریوزوئرها نیز از فسیلهای مهم این دوره به شمار می‌روند. فوزولینها یکی از میکروفسیلهای شاخص این دوره هستند. بعضی از موجودات از جمله مرجانهای تابولاتا و استرماتوپوروئیدها که در دوره‌های قبلی قسمت مهمی از ریفهای مرجانی را تشکیل می‌داده‌اند در کربنیفر ناپدید شدند. از تعداد تریلوبیتها نیز در این دوره کاسته شده است.

حدود دوره کربنیفر

حد زیرین سیستم کربنیفر با رسوبات دومین بطور ممتد توسط رسوبات دریایی مشخص است و از نظر بیوستراتی گرافی به نامه تصمیم کنگره بین المللی چینه شناسی کربنیفر (سال 1935) ظهور گونیاتیتی به نام Gattendorfa Sabinvoluta مشخص قاعده کربنیفر است، ولی به نظر می‌رسد که بهترین مقطع معرف مرز دونین - کربنیفر در حوضه رسوبی دینان در اروپای غربی واقع است. حدود دونین - کربنیفر با مطالعه میکروفسیلهای شاخص از قبیل فرامنیفرا و مخصوصا کنودونت‌ها نیز امکان پذیر است. حد فوقانی این دوره نیز با میکروفسیلهای شواژرین و دو کفه‌ای پالئودونتا شناخته شده است.

کوهزاییهای مهم از کربنیفر

در این دوره جنبشهای کوهزایی مهمی بوقوع پیوسته و در نتیجه آن رشته کوههای هرسی‌نین تشکیل گردیده است. این رشته کوهها از آمریکای شمالی تا نواحی اورال کشیده شده است. این کوهزایی باعث تغییرات مهمی در موجودات زنده گردیده است. چرخه کوهزایی فوق دارای دو جهت است، یکی در جهت شمال غرب - جنوب شرق به نام آرموریکن (Armorican) و دیگری جنوب غربی - شمال شرقی به نام وارسیک (Varisque) و هر دو روی هم به نام آرموواریسک معروفند.

 

هیدروژئولوژی یا آب شناسی (Hydrologoy)

هیدرولوژی یا آب شناسی از دو کلمه Hydro به معنی آب و Logos به معنی شناسایی گرفته شده است.

دید کلی

هیدرولوژی علمی است که در مورد پیدایش خصوصیات و نحوه توزیع آب در طبیعت بحث می‌کند ولی عملا واژه هیدرولوژی به شاخه‌ای از جغرافیای فیزیکی اطلاق می‌شود که گردش آب در طبیعت را مورد بررسی قرار می‌دهد. انجمن علوم و فنون ایالات متحده تعریف زیر را برای هیدرولوژی برگزیده است:


هیدرولوژی علم مطالعه آب کره زمین است و در مورد پیدایش ، چرخش و توزیع آب در طبیعت خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب ، واکنش‌های آب در محیط و ارتباط آن با موجودات زنده بحث می‌کند بنابراین ملاحظه می‌شود که هیدرولوژی در برگیرنده تمامی داستان آب است.

تاریخچه و تکامل آب شناسی

تا جایی که تاریخ نشان می‌دهد اولین تجارب آب شناسی مربوط به سومریها و مصریها در منطقه خاورمیانه است بطوری که قدمت سد سازی روی رودخانه نیل به 4000 سال قبل از میلاد مسیح می‌رسد در همین زمان فعالیتهای مشابهی در چین نیز وجود داشته است. از بدو تاریخ تا حدود 1400 سال بعد ازمیلاد مسیح فلاسفه و دانشمندان مختلفی از جمله هومر طالس ، افلاطون ، ارسطو و پلنی در مورد سیکل هیدرولوژی اندیشه‌های گوناگونی ارائه کرده‌اند و کم کم مفاهیم فلسفی هیدرولوژی جای خود را به مشاهدات علمی دادند.

سیر تحولی و رشد

• شاید بتوان گفت هیدرولوژی جدید از قرن 17 با اندازه گیریهای مختلف آغاز شد در این دوره پرالت ترانست مقدار بارندگی تبخیر و صعود موئینه‌ای را در حوضه آبریز رودخانه سن اندازه گیری کند ماریوت با اندازه گیری سرعت و سطح مقطع جریان دبی رودخانه سن را در پاریس اندازه گیری کرد.
  
  
• در قرن 18 مطالعات تجربی در زمینه‌های هیدرولوژی شکوفایی خاصی را پیدا کرد. بر اساس این مطالعات بود که بسیاری از اصول هیدرولیکی پایه گذاری گردید. از آن جمله می‌توان وسایلی مانند پیزو ستروبرنولی ، لوله پیتر ، جریان سنج ولت من ، لوله بوردا ، و نظریه‌هایی مانند نظریه برنولی ، (فرمول شزی و قوانین دالامبرت را نام برد. از آن زمان به بعد هیدرولوژی از جنبه کیفی به کمی سوق داده شده و اندازه گیری بسیاری از پدیده‌های هیدرولوژی امکان پذیر گردید.
  
  
• قرن 19 را می‌توان دوره طلایی هیدرولوژی دانست در این زمان زمین شناسی نیز به عنوان یک علم تکمیل کننده در آبهای زیرزمینی وارد گردید. قانون دارسی و فرمولهای دو پوئی- تیم (Dmpmit-Thiem) نمونه‌ای از پیشرفت‌های آبهای زیرزمینی همراه با هیدرولوژی می‌باشد. در زمینه هیدرولوژی آبهای سطحی نیز بخصوص به هیدرومتری توجه فراوانی مبذول گردید. فرمولهای فرانسیس در مورد سرریزها ، گانگیه (Gangmillet) کوته (kmtter) و مانینگ (Manning) درباره جریان آب در کانالهای روباز از جمله این مواردند.
  
  
• فعالیتهای دالتون در زمینه تبخیر نیز بسیار حائز نیز بسیار حائز اهمیت بود. گرچه قسمت اعظم هیدرولوژی جدید در قرن 19 پایه گذاری شد. ولی تا امروز هنوز هیدرولوژی علمی از تکامل زیادی برخوردار نبود.
  
  
• در اواخر قرن 19 و بخصوص در 30 سال اول قرن 20 صدها فرمول تجربی پیشنهاد گردید که می‌بایست ضرایب و پارامترهای آنها بر اساس قضاوت و تجربه بدست می‌آمده و برای حل این مشکل در بسیاری از کشورها موسسات و انیستیتو‌های تحقیقی در زمینه هیدرولوژی تاسیس گردید. در این دوره دانشمندان زیادی ظهور کردند از جمله می‌توان در سال 1932 شرمن (Sherman) نظریه روش هیدروگراف واحد برای تخمین رواناب پیشنهاد کرد.
  
  
• نظریه تیس (Thies) در حل مسائل مربوط به هیدرولوژی چاهها و روش پیشنهادی گامبل (Gammble) در سال 1941 برای تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها و روشهای انیشتین (Einstein) را در مطالعات رسوب رودخانه‌ها نام برد. و از سال 1650 به بعد روشهای نظری در هیدرولوژی بسیار معمولی گردید بطوری که اکثر فرمولها و روشهای تجربی در قالب ریاضی در رد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

زیرشاخه‌های هیدرولوژی

هیدرومتئورولوژی (Hydrometeorology) یا آب و هواشناسی

کاربرد هواشناسی را در مسائل هیدرولوژی مورد بررسی قرار می‌دهد. به عبارت دیگر هیدرومتئورولوژی را می‌توان علمی دانست که درباره مسائل مشترک بین هواشناسی و هیدرولوژی بحث می‌کند.

لیمنولوژی

علم مطالعه آبهای داخل خشکی (دریاچه‌ها و برکه‌ها و ...) را لیمنولوژی (Limnology) گویند. در این رابطه خصوصیات فیزیکی ، شیمیایی ، و بیولوژیکی آب توده‌های آب موجود در داخل خشکیها مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

کرایولوژی

یخ شناسی یا کرایولوژی (Cryology) علمی است که در آن خصوصیات مختلف آب در حالت جامد (برف یا یخ) بررسی می‌شود. به زبان دیگر کرایولوژی علم یخ شناسی و بررسی یخچالهاست هرچند یخچال شناسی نیز امروزه خود علم جداگانه‌ای را تشکیل می‌دهد.

ژئوهیدرولوژی (geohydrology)

به معنی هیدرولوژی آبهای زیرزمینی یا علم مطالعه آبها در زیر زمین است که در مقابل آن علم مطالعه آب در سطح زمین که هیدرولوژی آبهای سطحی گفته می‌شود قرار دارد. غالبا دو واژه ژئوهیدرولوژی و هیدروژئولوژی باهم اشتباه می‌شوند. اما در اولی تکیه بر هیدرولوژی و در دومی تکیه بر زمین شناسی می‌باشد. در فارسی برای مطالعه آب در زیر زمین از واژه هیدروژئولوژی استفاده می‌شود.

پوتامولوژی

رودخانه شناسی یا پوتامولوژی (Potamology) مسائل مربوط به جریان آب در رودخانه را مورد بررسی قرار می‌دهد در این رابطه تاکید بر جنبه‌های فیزیکی موضوع است تا بیولوژیکی آن.

هیدروگرافی

علم مطالعه وضعیت و خصوصیات فیزیکی آب بخصوص در رابطه با مسائل کشتیرانی را هیدروگرافی (Hydrography ) گویند. مطالعه جزر و مد در دریاهای آزاد و نوسانات سطح آب و نیز موج شناسی در قلمرو این علم قرار دارد.

هیدرومتری

آب سنجی که به آن هیدرومتری (Hydrometry) نیز گفته می‌شود. علم اندازه گیری آب و مسائل مربوط به آن می‌باشد، در واقع این علم سنجشهای مختلف مرکز آب ، مقادیر جریان و موارد مشابه به آن را در برمی‌گیرد.

اقیانوس سنجی

در علم اقیانوس سنجی (Oceanolography) خصوصیات فیزیکی ، شیمیایی ، بیولوژیکی و دیگر ویژگیهای اقیانوس و دریاهای آزاد مورد مطالعه قرار می‌گیرد. این علم خود بخشی از دانش وسیع اقیانوس شناسی (Oceanology) به شمار می‌آید.

کاربردهای هیدرولوژی

• امروزه این علم در طراحی و طرز عمل سازه‌های هیدرولیکی نظیر سدهای ذخیره‌ای و انحرافی ، کانالهای آبیاری و زهکشی و پل ، مهندسی رودخانه و کنترل سیلاب ، آبخیزداری ، جاده سازی ، طراحی تفرجگاه مسائل بهداشتی و فاضلاب شهری و صنعتی و زمینه‌های زیست محیطی بطور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ضرورت این علم (هیدرولوژی)

هر سال به سطح خشکیهای کره زمین حدود 110000 کیلومتر مکعب آب بصورت نزولات جوی فرو می‌ریزد در عوض 70000 کیلومتر مکعب آن بصورت تبخیر خارج می‌شود. تفاوت این دو رقم 40000 کیلومتر مکعب است که منابع تجدید شونده آب را تشکیل می‌دهند. مقدار سرانه آب تجدید شونده در سطح دنیا رقمی حدود 7400 متر مکعب در سال برای هر نفر است. اما این مقدار بطور یکنواخت تقسیم نشده است.


متخصصان هیدرولوژی رقم 1000 متر مکعب در سال برای هر نفر را مرز کم آبی یک کشور تعیین کرده‌اند. این رقم در مصر 30 در قطر 40 در لیبی 160 در عربستان 140 متر مکعب در سال برای هر نفر برآورد شده است. همگی جز کشورهای کم آب محسوب می‌شوند. در ایران این سرانه 1500 متر مکعب در سال تخمین زده شده است. با این حساب نمی‌توان ایران را یک کشور کم آب تلقی کرد. یکی از راههای سازگاری با خشکی استفاده بهینه از منابع آب است. باید سعی کرد که تا حد امکان از ریزشهای جوی ، جریان آبهای سطحی و منابع زیرزمینی به نحو مطلوب استفاده شود و این کار عملی نخواهد بود مگر با شناخت پدیده‌های هیدرولیکی.