ระบบนิเวศ

ระบบนิเวศ (ecosystem)       ระบบนิเวศ หมายถึง ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต ในแหล่ง ที่อยู่อาศัย ณ ที่ใดที่หนึ่ง ความสัมพันธ์มี 2 ลักษณะ คือ ความสัมพันธ์ระหว่าง สิ่งมีชีวิตกับสิ่งไม่มีชีวิต และระหว่าง สิ่งมีชีวิต กับสิ่งมีชีวิตด้วยกันเอง โดยมีการถ่ายทอดพลังงาน และสารอาหารในบริเวณนั้นๆ สู่สิ่งแวดล้อม       สิ่งแวดล้อมอาจแบ่งได้ออกเป็น 2 ประเภท 1. สิ่งแวดล้อมที่ไม่มีชีวิต (Abiotic Environment) หรือปัจจัยทางกายภาพ (Physical Factor) ได้แก่ แสงสว่าง อุณหภูมิ น้ำและความชื้น กระแสลม อากาศ ความเค็ม ความเป็นกรด-เบส แร่ธาตุ ไฟแก๊ส 2. สิ่งแวดล้อมที่มีชีวิต (Biotic Environment) หรือปัจจัยทางชีวภาพ (Biotic Factor)		ระบบนิเวศแบ่งออกเป็น 2 ประเภท 1. ระบบนิเวศบนบก (Terrestial Ecosystems) 2. ระบบนิเวศในน้ำ (Aquatic Ecosystems) ตัวอย่างระบบนิเวศชนิดต่างๆ

องค์ประกอบในระบบนิเวศ       องค์ประกอบในระบบนิเวศ ประกอบด้วย 2 ส่วน 1. องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต (Abiotic Component)       - อนินทรียสาร ได้แก่ ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ ออกซิเจน น้ำ และคาร์บอน       - อินทรียสาร ได้แก่ คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ไขมัน ฯลฯ       - สภาพแวดล้อมทางกายภาพ ได้แก่ อุณหภูมิ แสง ความเป็นกรด เป็นด่าง ความเค็มและ ความชื้น 2. ส่วนประกอบที่มีชีวิต (Biotic Component) ได้แก่       - ผู้ผลิต (producer)       - ผู้บริโภค (consumer)       - ผู้ย่อยสลาย (decompser) ผู้ผลิต (Producer) คือ       สิ่งมีชีวิต ที่สามารถนำพลังงานจากแสงอาทิตย์ มาสังเคราะห์อาหารขึ้นได้เอง ด้วยแร่ธาตุและสสาร ที่มีอยู่ตามธรรมชาติ ได้แก่ พืชสีเขียว แพลงค์ตอนพืช และแบคทีเรียบางชนิด		ผู้บริโภค (Consumer) คือ       สิ่งมีชีวิตที่กินสิ่งมีชีวิตอื่นๆเป็นอาหาร แบ่งได้เป็น - สิ่งมีชีวิตที่กินพืชเป็นอาหาร (Herbivore) เช่น วัว ควาย กระต่าย และปลาที่กินพืชเล็กๆ ฯลฯ - สิ่งมีชีวิตที่กินสัตว์อื่นเป็นอาหาร (Carnivore) เช่น เสือ สุนัข กบ สุนัขจิ้งจอก ฯลฯ - สิ่งมีชีวิตที่กินทั้งพืช และสัตว์ (Omnivore) ซึ่งเป็นลำดับ การกินสูงสุด เช่น มนุษย์ ผู้ย่อยสลาย (Decomposer) คือ       เป็นพวกที่ผลิตอาหารเองไม่ได้ ต้องอาศัยซากของ สิ่งมีชีวิต อื่นเป็นอาหาร โดยการย่อยสลาย ซากสิ่งมีชีวิต ให้เป็นสารอินทรีย์ได้

ความสัมพันธ์ภายในระบบนิเวศ       ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ แบ่งออก เป็น 2 ลักษณะคือ 1. ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน 2. ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกัน      ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตทั้ง 3 กลุ่ม (ผู้ผลิต - ผู้บริโภค  - ผู้ย่อยสลาย) ในระบบนิเวศ จะมีการถ่ายเท พลังงาน เป็นทอดจากผู้ผลิตสู่ผู้บริโภค การไหลเวียน การถ่ายทอดพลังงานเป็นทอดๆ นี้ เรียกว่า ห่วงโซ่อาหาร (food chain)		พลังงานทั้งหลายในระบบนิเวศ นี้เกิดจากแสงอาทิตย์ พลังงานแสงถูกถ่ายทอดโดยเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานศักย์ สะสมไว้ในสารอาหาร ซึ่งเกิดจากกระบวนการ สังเคราะห์ ด้วยแสง แล้วถูกถ่ายทอดไปสู่ผู้บริโภคลำดับต่างๆ ในระบบนิเวศ ซึ่งมีความสัมพันธ์กัน อย่างซับซ้อน ในรูปแบบที่เรียกว่า สายใยอาหาร (food web)

ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิต       ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศแบ่งได้เป็น 3 ประเภทใหญ่ คือ 1. การได้รับประโยชน์ร่วมกัน (Mutualism) 2. ภาวะอิงอาศัยหรือภาวะเกื้อกูล (Commensalism) 3. ฝ่ายหนึ่งได้ประโยชน์และอีกฝ่ายหนึ่งเสียประโยชน์ 1. การได้รับประโยชน์ร่วมกัน (Mutualism) • แมลงกับดอกไม้ แมลงดูดน้ำหวานจากดอกไม้เป็นอาหาร และดอกไม้ก็มีแมลงช่วยผสมเกสร		• นกเอี้ยงกับควาย นกเอี้ยงได้กินแมลงต่าง ๆ จากหลังควาย และควายก็ได้นกเอี้ยงช่วยกำจัดแมลงที่มาก่อความรำคาญ • มดดำกับเพลี้ย เพลี้ยได้รับประโยชน์ ในการที่มดดำ พาไปดูดน้ำเลี้ยงที่ต้นไม้ และมดดำก็จะได้รับน้ำหวาน • ปูเสฉวนกับดอกไม้ทะเล (Sea anemore) • ไลเคน (lichen) • แบคทีเรียไรโซเบียม (Rhizobium) • โปรโตซัวในลำไส้ปลวก • แบคทีเรียที่อาศัยอยู่ใน สำไส้ใหญ่ของคน

2. ภาวะอิงอาศัยหรือภาวะเกื้อกูล (Commensalism) เป็นการอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิตโดยที่ฝ่ายหนึ่งได้ประโยชน์ ส่วนอีกฝ่ายหนึ่งไม่ได้ประโยชน์แต่ก็ไม่เสียประโยชน์ • ปลาฉลามกับเหาฉลาม • พลูด่างกับต้นไม้ใหญ่ • กล้วยไม้กับต้นไม้ใหญ่ • เพรียงที่อาศัยเกาะบนผิวหนังของวาฬเพื่อหาอาหาร ปลาฉลามกับเหาฉลาม กล้วยไม้กับต้นไม้ใหญ่		3. ฝ่ายหนึ่งได้ประโยชน์และอีกฝ่ายหนึ่งเสียประโยชน์ ก. การล่าเหยื่อ (predation) เป็นความสัมพันธ์ โดยมี ฝ่ายหนึ่งเป็นผู้ล่า (predator) และอีกฝ่ายหนึ่งเป็นเหยื่อ (prey) หรือเป็นอาหารของอีกฝ่าย เช่น งูกับกบ ข. ภาวะปรสิต (parasitism) นอกจากนี้ยังมีความสัมพันธ์ แบบภาวะมีการย่อยสลาย (saprophytism)

ห่วงโซ่อาหาร (food chain)       ห่วงโซ่อาหารในระบบนิเวศ แบ่งออกเป็น 3 รูปแบบ 1. แบบล่าเหยื่อ (Predation) เป็นความสัมพันธ์ โดยมี ฝ่ายหนึ่ง เป็นผู้ล่า (predator) และอีกฝ่ายหนึ่ง เป็นเหยื่อ (prey) หรือเป็นอาหารของอีกฝ่าย เช่น แมลงกับกบ		2. แบบปรสิต (Parasitism) เป็นความสัมพันธ์ของ สิ่งมีชีวิตที่มีฝ่ายหนึ่งเป็นผู้เบียดเบียน 3. แบบภาวะมีการย่อยสลาย (saprophytism) เป็นการ ดำรงชีพของกลุ่มผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์ เช่น เห็ด รา แบคทีเรีย และจุลินทรีย์

การถ่ายทอดพลังงานในห่วงโซ่อาหาร        อาจแสดง ในลักษณะของ สามเหลี่ยมปิรามิด ของสิ่ง มีชีวิต (ecological pyramid)       ในระบบนิเวศ ทั้งสสารและแร่ธาตุต่างๆ จะถูกหมุนเวียน กันไปภายใต้เวลาที่เหมาะสม วนเวียนกันเป็นวัฏจักร ที่เรียกว่า วัฏจักรของสสาร (matter cycling)		วัฏจักรของสสาร (Matter Cycling)       ในระบบนิเวศทั้งบนบก และในน้ำ สสารต่างๆ จะถูก หมุนเวียนและก่อกำเนิดเป็นวัฏจักร (Matter cycling) โดยหมุนเวียนได้ใน 3 รูปแบบคือ ในดิน (Sedimentary cycling ) ในน้ำ (Hydrologic cycling) และในอากาศ (Gaseous cycling ) ผสมผสาน เชื่อมโยงเข้าด้วยกัน       วัฏจักรของสสาร ที่มีความสำคัญต่อสมดุลของ ระบบนิเวศ ได้แก่ - วัฎจักรของน้ำ - วัฎจักรของไนโตรเจน - วัฎจักรของคาร์บอน - วัฎจักรของฟอสฟอรัส

วัฎจักรของน้ำ (Water Cycle)       น้ำเป็นองค์ประกอบสำคัญในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต เป็นตัวกลาง ของกระบวนการต่างๆในสิ่งมีชีวิต อีกทั้ง ยังเป็น แหล่งที่อยู่ อาศัยของสิ่งมีชีวิต มากมาย เพราะโลก ของเรา ประกอบด้วยน้ำ 3 ใน 4 ส่วน วัฏจักรของน้ำจึงนับว่า มีความสำคัญต่อ สิ่งมีชีวิตเป็นอย่างมาก วัฎจักรของน้ำตามธรรมชาติแบ่งออกเป็น 4 ขั้นตอน 1. การระเหย (evaporation)       หมายถึง การที่น้ำในแหล่งน้ำ เช่น แม่น้ำ ทะเล และ มหาสมุทร ฯลฯ กลายเป็นไอ เมื่อได้รับความร้อนจาก แสงอาทิตย์ 2. การควบแน่น (condensation)       หมายถึง การที่ไอน้ำในบรรยากาศเปลี่ยนสถานะเป็น ของเหลวในรูปของเมฆเมื่อได้รับความเย็น 3. การเกิดฝนตก (precipitation)       หมายถึง ปรากฏการณ์ของการเกิดการรวมตัว ของน้ำ ในอากาศ เกิดเป็นฝนและหิมะตกสู่พื้นโลก ซึ่งส่วนใหญ่ ตกลงสู่พื้นที่มหาสมุทร นอกจากนั้น ตกลงมาในรูปของฝน หิมะ และบางส่วน ก็ซึมลงดินและ ไหลลงสู่แหล่งน้ำต่างๆ		4. การรวมตัวของน้ำ (collection)       หมายถึง การที่น้ำไหลรวมกันสู่แหล่งน้ำ เช่น แม่น้ำ ทะเล หรือ มหาสมุทร ที่เป็นแหล่งอุปโภคและ บริโภคของมนุษย์ และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ต่อไป

วัฎจักรของไนโตรเจน (Nitrogen Cycle)        ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบสำคัญ ของกรดอะมิโน ซึ่งเป็นองค์ประกอบ ของโปรตีนทุกชนิดในสิ่งมีชีวิต พืชใช้ไนโตรเจนได้ใน 2 รูป คือแอมโมเนียม และไนเตรต และแม้ว่าในบรรยากาศจะประกอบด้วยไนโตรเจนถึง 80% แต่อยู่ในรูป แก๊สไนโตรเจน ซึ่งพืชไม่สามารถนำมาใช้ได้ ไนโตรเจนสามารถเข้าสู่วัฏจักรไนโตรเจนของระบบนิเวศได้ 2 ทางคือ       1. ฝนชะล้างไนโตรเจนกลาย เป็นแอมโมเนียม และไนเตรต ไหลลงสู่ดิน และพืชใช้เป็นธาตุอาหาร เพื่อการเจริญเติบโต       2.การตรึงไนโตรเจน (nitrogen fixation) ซึ่งมีเพียง แบคทีเรียบางชนิดเท่านั้น ที่สามารถใช้แก๊สไนโตรเจน ในบรรยากาศ เปลี่ยนเป็นไนโตรเจนในรูปที่พืชสามารถ นำมาใช้ได้แบคทีเรียพวกนี้มีทั้งที่อยู่ในดิน และที่อยู่ใน สิ่งมีชีวิต เช่น ไรโซเบียมในปมรากถั่ว       ไนโตรเจนในสารอินทรีย์ สามารถเปลี่ยนกลับไปเป็น แก๊สไนโตรเจน โดยผ่าน 2 กระบวนการ คือ		1. ไนตริฟิเคชัน (nitrification) แบคทีเรียบางชนิด ใช้แอมโมเนียม ในดินเป็นแหล่งพลังงาน และทำให้เกิด ไนไตรต์ ( NO 2 - ) ซึ่งเปลี่ยนเป็นไนเตรต ซึ่งพืชใช้ได้ด้วย 2. ดีไนตริฟิเคชัน (denitrification) ในสภาพไร้ออกซิเจน แบคทีเรียบางชนิดสามารถสร้างออกซิเจนได้เองจากไนเตรต และได้ผลผลิตเป็นก๊าซไนโตรเจนกลับคืนสู่บรรยากาศ

วัฎจักรของคาร์บอน (Carbon Cycle)       การสังเคราะห์ด้วยแสงโดยพืช สาหร่าย แพลงก์ตอนพืช และแบคทีเรีย ใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และให้ผลผลิต เป็นคาร์โบไฮเดรตในรูปน้ำตาลและเมื่อมีการหายใจ ก๊าซคาร์บอน ไดออกไซด์ถูกปลดปล่อย ออกสู่บรรยากาศอีกครั้ง        คาร์บอนยังอยู่ในรูปของสารอินทรีย์ในสิ่งมีชีวิต เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ไขมัน กรดนิวคลีอิก ฯลฯ ปริมาณ คาร์บอน ส่วนนี้หมุนเวียนในระบบนิเวศผ่าน ห่วงโซ่อาหาร จากผู้ผลิตไปสู่ผู้บริโภคระดับต่างๆ เมื่อสิ่งมีชีวิตตายลง ผู้ย่อยสลาย เช่น ราและแบคทีเรีย จะย่อยสลายคาร์บอนเหล่านี้ ให้กลายเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์		วัฎจักรของคาร์บอน (Carbon Cycle)

วัฎจักรของฟอสฟอรัส       แตกต่างจากวัฎจักรอื่นๆ เช่น คาร์บอน ออกซิเจนและ ไนโตรเจน คือ จะไม่พบฟอสฟอรัส ในบรรยากาศทั่วไป ไม่เหมือนกับวัฏจักรที่กล่าวมา ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของ ของแข็ง ของสารประกอบฟอตเฟตเกือบทั้งหมด เช่น พบในชั้นหินฟอตเฟต      ฟอสฟอรัสเป็นสารที่เป็นองค์ประกอบ สำหรับสาร พันธุกรรม เช่น DNA (deoxyribonucleic acid) และ RNA (ribonucleic acid) ซึ่งทำหน้าที่ ควบคุม กระบวน การเมตาบอลิซึม และการถ่ายทอด พันธุกรรมของเซลล์

ทรัพยากรธรรมชาติ (Natural Resource)       ทรัพยากรธรรมชาติ หมายถึง สิ่งที่เกิดขึ้นเองตาม ธรรมชาติ และมนุษย์สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ เช่น ดิน น้ำ ป่าไม้ ทุ่งหญ้า สัตว์ป่า แร่ธาตุ อากาศ มนุษย์ เป็นต้น ทรัพยากรธรรมชาติแบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ 1. ทรัพยากรธรรมชาติใช้แล้วไม่หมดไป (Non-Exhausting Natural Resource) และยังคงอยู่ ในสภาพเดิม เช่น อากาศ พลังงานจากดวงอาทิตย์ บางอย่างใช้แล้ว สภาพเปลี่ยนแปลงไป เช่น ดิน น้ำ 2. ทรัพยากรที่ใช้แล้วหมดไป (Exhausting Natural Resource) ได้แก่ แร่ธาตุต่าง ๆ เช่น แร่เหล็ก น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ ทรัพยากรธรรมชาติ 3. ทรัพยากรที่ใช้แล้วหมดไป (Renewable Natural Resource) เป็นทรัพยากรที่ใช้แล้ว สามารถเกิดทดแทน ได้ เช่น ป่าไม้ สัตว์ป่า ทุ่งหญ้า มนุษย์ เป็นต้น มีการแบ่งทรัพยากรธรรมชาติ ออกเป็นหมวดหมู่ คือ 1. ทรัพยากรดิน (Soil) 2. ทรัพยากรน้ำ (Water)		3. ทรัพยากรแร่ธาตุ (Mineral) 4. ทรัพยากรป่าไม้ (Forest) 5. ทรัพยากรสัตว์ป่า (Wildlife) - ทรัพยากรดิน       ดินเป็นสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นเองโดยธรรมชาติ เกิดจาก การสลายตัวผุพังของหินชนิดต่าง ๆ โดยใช้เวลาที่นานมาก ดินที่มีความอุดมสมบูรณ์ ประกอบด้วย 1. แร่ธาตุ (อนินทรีย์วัตถุ) เป็นส่วนประกอบหลักของดิน ที่ให้ธาตุอาหารที่จำเป็นแก่พืช และจุลินทรีย์ที่ประกอบอยู่ใน เนื้อดินมากที่สุด 2. อินทรีย์วัตถุ เป็นส่วนของซากสิ่งมีชีวิตอันได้แก่ พืชและ สัตว์ซึ่งตายทับถมอยู่ที่พื้นดิน 3. น้ำ หรือความชื้นในดินเป็นส่วนประกอบที่อยู่รอบ ๆ อนุภาคดิน 4. อากาศ ประกอบด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และออกซิเจนซึ่งจะแทรกอยู่ในดิน ในช่องว่างระหว่าง อนุภาคดิน

- ทรัพยากรน้ำ (Water)       น้ำ เป็นทรัพยากรที่สำคัญที่สุด ต่อการดำรงชีวิต ของมนุษย์และเพื่อประกอบกิจกรรมต่างๆ       น้ำ เป็นสารประกอบที่ประกอบด้วยธาตุไฮโดรเจน (Hydrogen) และออกซิเจน (Oxygen) ในอัตราส่วน 1 ต่อ 8 โดยน้ำหนักพบ 3 สถานะ คือ ของเหลว ของแข็ง (น้ำแข็งขั้วโลก) และก๊าซ (น้ำในบรรยากาศ) สูตรทางเคมี คือ H2O น้ำที่บริสุทธิ์จะเป็นของเหลวใส ไหลเทได้ ไม่มีสีและไม่มีกลิ่น

- ทรัพยากรแร่ธาตุ (Mineral)       แร่ คือ ธาตุแท้และสารประกอบทางเคมี ที่เกิดขึ้นเอง ตามธรรมชาติ มีคุณสมบัติทางเคมีและ ฟิสิกส์ที่เฉพาะตัว เช่น สี ความวาว ความแข็ง หรือความเป็นแม่เหล็ก พวกสารประกอบ มักประกอบด้วยธาตุออกซิเจน กำมะถัน หรือซิลิคอน พบมากกว่า 2,000 ชนิด ทั้งในดิน หิน น้ำ และในอากาศ