บทที่ 4
ระบบนิเวศ
เรื่องที่ 1 ความเป็นอยู่ของสิ่งมีชีวิตในท้องถิ่น
ระบบนิเวศ (Ecosystem) หมายถึง ความสัมพันธ์ของกลุ่มสิ่งมีชีวิตในแหล่งที่อยู่ และมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ระบบนิเวศที่ใหญ่ที่สุดในโลกเรียกว่า โลกของสิ่งมีชีวิต
ระบบนิเวศจะประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐาน 2 อย่าง คือ
1. องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต (abiotic component) ได้แก่ สารประกอบอินทรีย์ และอนินทรีย์(abiotic substanc ) สารประกอบอินทรีย์ เช่น โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต วิตามิน ส่วนสารประกอบ อนินทรีย์ เช่น น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ ฯลฯ , สภาพแวดล้อมทางกายภาพ (abiotic environment) เช่น อุณหภูมิ แสงสว่าง ความกดดัน
2. องค์ประกอบทีมีชีวิต (biotic components) ได้แก่ ผู้ผลิต (producer) ผู้บริโภค (consumer) และผู้ย่อยสลาย(decomposer)
ประเภทของระบบนิเวศ. ระบบนิเวศบนบก ได้แก่ ระบบนิเวศทะเลทราย ระบบนิเวศแบบทุ่งหญ้า ระบบนิเวศป่าดิบชื้น ระบบนิเวศแบบป่าผลัดใบเขตอบอุ่น ระบบนิเวศแบบป่าสน ระบบนิเวศแบบทุนดรา
2. ระบบนิเวศในน้ำ ได้แก่ ระบบนิเวศแหล่งน้ำจืด ระบบนิเวศแหล่งน้ำเค็ม ระบบนิเวศแหล่งน้ำกร่อย
ความสัมพันธ์ระหว่างสิงมีชีวิต
ความสัมพันธ์ระหว่างสิงมีชีวิตในระบบนิเวศ มี 2 แบบ คือ
1. ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน ซึงก่อให้เกิดทั้งผลดี และผลเสีย
ผลดี คือ สร้างความเข้มแข็งและความปลอดภัยในกลุ่ม
ผลเสีย คือ แก่งแย่งอาหาร แย่งชิงการเป็นจ่าฝูง
2. ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกัน การอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิตตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป ในแหล่งทีอยู่เดียวกัน มีความสัมพันธ์หลายรูปแบบ ได้แก่
- ภาวะได้ประโยชน์ร่วมกัน (protocoopera) สิ่งมีชีวิตทั้ง 2 ฝ่ายต่างได้ประโยชน์ด้วยกันทั้งคู่ เช่น ผึ่งกับดอกไม้ เพลียกับมดดำ นกเอียงกับควาย
- ภาวะพึ่งพากัน (mutualism) สิ่งมีชีวิตทั้ง 2 ฝ่ายได้ประโยชน์ร่วมกัน แต่ต้องอยู่ร่วมกันตลอดเวลา หากแยกกันอยู่จะทำให้อีกฝ่าย ไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ เช่น ไลเคน โพรโทซัวในลําไส้ ปลวก แบคทีเรียในปมรากพืชตระกูลถัว
- ภาวะอิงอาศัย (commensalism) สิ่งมีชีวิตฝ่ายหนึ่งได้ประโยชน์อีกฝ่ายหนึ่งไม่ได้ และไม่เสียประโยชน์ แยกกันอยู่ได้ เช่น เถาวัลย์เกาะบนต้นไม้ใหญ่ กล้วยไม้กับต้นสัก นกทำรังบนต้นไม้เหาฉลามกับปลาฉลาม เพรียงทีเกาะบนตัวของสัตว์
ความสัมพันธ์ของสิงมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม
- แสงสว่าง
- อุณหภูมิ
- แร่ธาตุและก๊าซ
- ความเป็นกรด – เบสของดินและน้ำ
เรื่องที่ 2 ห่วงโซ่อาหาร (Food Chain) และ สายใยอาหาร (Food Web)
ห่วงโซ่อาหาร (Food Chain)
หมายถึง ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตในเรื่องของการกินต่อกันเป็นทอด ๆ จาก ผู้ผลิตสู่ผู้บริโภค ทำให้มีการถ่ายทอดพลังงานในอาหารต่อเนืองเป็นลำดับจากการกินต่อกัน
ตัวอย่าง เช่น
ข้าว ตั๊กแตน กบ เหยี่ยว
ในการเขียนโซ่อาหาร ให้เขียนเริ่มจากผู้ผลิต อยู่ทางด้านซ้าย และตามด้วยผู้บริโภคลำดับที่ 1 ผู้บริโภคลำดับที่ 2 ผู้บริโภคลำดับที่ 3 ต่อไปเรื่อย ๆ จนถึงผู้บริโภคลำดับสุดท้าย และเขียนลูกศรแทน การถ่ายทอดพลังงานจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งไปยังอีกสิ่งมีชีวิตหนึ่ง หรือเขียนให้หัวลูกศรชี้ไปทางผู้ล่า และ ปลายลูกศรหันไปทางเหยื่อนั่นเอง
สายใยอาหาร (Food Web)
หมายถึง ห่วงโซ่อาหารหลาย ๆ ห่วงโซ่ ที่มีความคาบเกี่ยว หรือสัมพันธ์กัน นั่นคือในธรรมชาติ การกินต่อกันเป็นทอด ๆ ในโซ่อาหาร จะมีความซับซ้อนกันมากขึ้น คือ มีการกินกันอย่างไม่เป็นระเบียบ
ตัวอย่าง เช่น
จากแผนภาพสายใยอาหารด้านบน จะสังเกตเห็นได้ว่า ต้นข้าวที่เป็นผู้ผลิตในระบบนิเวศนั่น สามารถถูกสัตว์หลายประเภทบริโภคได้ คือ มีทั้ง วัว ตั๊กแตน ไก่และผึ้ง สัตว์ที่เป็นผู้บริโภคลำดับที่ 1 เหล่านั้น ก็สามารถจะเป็นเหยื่อของสัตว์อื่นและยังเป็นผู้บริโภคสัตว์อื่นได้เช่นกัน อาทิเช่น ไก่สามารถ จะบริโภค ตั๊กแตนได้ และในขณะเดียวกันไก่ก็มีโอกาสที่จะถูกงูบริโภคได้ เช่นกัน
การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ
ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานสำหรับโลกของสิ่งมีชีวิต กลุ่มสิ่งมีชีวิตที่เป็นผู้ผลิตจะเปลี่ยน พลังงานแสงเป็นพลังงานที่สะสมไว้ในโมเลกุลของสารอาหาร โดยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ ผลผลิตเบื้องต้น คือ กลูโคส ในกระบวนการนี้มีแก๊สออกซิเจนปล่อยออกสู่บรรยากาศ พลังงานในโมเลกุลของสารอาหารจะถ่ายทอดจากผู้ผลิตสู่ผู้บริโภคลำดับต่าง ๆ จนถึงผู้ย่อยสลายอินทรีย์สาร ซึ่งพลังงานจะมีค่าลดลงตามลำดับ เพราะส่วนหนึ่งถูกใช้ในการผลิตพลังงานให้แก่ร่างกายโดย แผนภาพสายใยอาหาร กระบวนการหายใจ อีกส่วนหนึ่งสูญเสียไปในรูปของพลังงานความร้อน ดังนั้นลำดับการถ่ายทอด พลังงานในโซ่อาหารจึงมีความยาวจํากัด โดยปกติจะสิ้นสุดที่ผู้บริโภคลำดับ 4 - 5 เท่านั้น
จากแผนภาพสายใยอาหาร ผู้ที่ได้รับพลังงานจากพืชเป็นอันดับแรก คือ กระต่าย หนู นกกินพืช ตั๊กแตน จัดเป็นผู้บริโภคอันดับ 1 ส่วน นกกินแมลง แมงมุม แมลงปีกแข็ง จะได้รับการถ่ายทอดพลังงาน เป็นอันดับที่ 2 ส่วนเหยี่ยวจัดเป็นผู้บริโภคอันดับที่ 3
เรื่องที่ 3 ความสัมพันธ์ระหว่างสภาพแวดล้อมกับการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต
ความหมายของการปรับตัว
การปรับตัว (Adaptation) หมายถึง กระบวนการที่สิ่งมีชีวิตมีการเปลี่ยนแปลงหรือปรับลักษณะ บางประการให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่อาศัยอยู่ ซึ่งลักษณะที่เปลี่ยนแปลงไป ดังกล่าว จะอํานวยประโยชน์แก่ชีวิตในแง่ของการอยู่รอดและสามารถสืบพันธุ์ต่อไปได้
ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตมีหลายประการ ได้แก่ การแสวงหาอาหาร การสืบพันธุ์ การต่อสู้กับศัตรู และการหลบหลีกศัตรู หรือสิ่งแวดล้อม
สิ่งมีชีวิตมีการปรับตัว ดังนี้
- การเกิดและการคงรูปร่าง ท่าทาง ลักษณะ หรือหน้าที่ ของสิ่งมีชีวิตในประชากร ทำให้เหมาะสมและสามารถดำรงชีพอยู่ได้ในสภาวะแวดล้อมนั้น ๆ การปรับตัวชนิดนี้เกิดจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตที่แปรผันทำให้เกิดความแตกต่างกันทางพันธุกรรม
- ลักษณะทางสรีรวิทยา พฤติกรรมหรือสัณฐาน ซึ่งควบคุมโดยพันธุกรรม เอื้ออํานวยให้สิ่งมีชีวิตชนิดนั้นๆ อยู่ได้ในสภาวะแวดล้อมอย่างเหมาะสมจนกระทั่งสืบพันธุ์ได้
- เกิดการเปลี่ยนแปลงในช่วงชีวิตของสิ่งมีชีวิตชนิดใดชนิดหนึ่ง
การปรับตัวด้านต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต
การปรับตัวของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจึงมีลักษณะแตกต่างกันไป ซึ่งจะพอสรุปได้ดังนี้
การปรับตัวของจิ้งจก จิ้งจกจะปรับสีตามผนังหรือเพดานที่มันอาศัยอยู่ ถ้าเป็นตึกสีขาวจิ้งจกจะ ปรับตัวให้มีสีซีดเกือบขาว แต่ถ้าอยู่ตามบ้านไม้ ก็จะปรับสีเป็นสีน้ำตาล
การปรับตัวของนกเป็ดน้ำ นกเป็ดน้ำที่อาศัยและหากินอยู่ในน้ำจะปรับขนเป็นมัน ขามีพังผืด ระหว่างนิ้ว เพื่อใช้ในการว่ายน้ำและสะดวกในการจับปลากินเป็นอาหาร
การปรับตัวของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ เหล่านี้ มีจุดประสงค์เพื่ออำพรางตัวให้รอดพ้นจากการล่าของ ศัตรูหรืออำพรางเหยื่อที่หลงเข้ามาใกล้ตัว และเพื่อสะดวกในการหาอาหารกิน
การปรับตัวของพืช
การปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อม นอกจากจะพบในสัตว์แล้ว ยังพบในพืชอีกด้วย การปรับตัวของพืชขึ้นอยู่กับสิ่งแวดล้อมที่อาศัยอยู่ เช่น ผักตบชวา เป็นพืชน้ำ จะมีก้านใบที่พองออกเป็นกระเปาะ ภายในมีช่องว่างระหว่างเซลล์มาก น้ำหนักเบา ทำให้ สามารถลอยอยู่เหนือน้ำได้