ชีวิฅกับสิ่งแวดล้อม

ความสัมพันธ์ในสิ่งแวดล้อม

ความหมายของสิ่งแวดล้อม

สิ่งแวดล้อม ( Environment ) หมายถึง  ทุกสิ่งทุกอย่างที่อยู่รอบตัวมนุษย์ทั้งที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต รวมทั้งที่เป็นรูปธรรม (สามารถจับต้องและมองเห็นได้) และนามธรรม (ตัวอย่างเช่นวัฒนธรรมแบบแผน ประเพณี ความเชื่อ) มีอิทธิพลเกี่ยวโยงถึงกัน เป็นปัจจัยในการเกื้อหนุนซึ่งกันและกัน ผลกระทบจากปัจจัยหนึ่งจะมีส่วนเสริมสร้างหรือทำลายอีกส่วนหนึ่ง อย่างหลีกเลี่ยงมิได้ สิ่งแวดล้อมเป็นวงจรและวัฏจักรที่เกี่ยวข้องกันไปทั้งระบบ

ประเภทของสิ่งแวดล้อม

แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ

1. สิ่งแวดล้อมทางธรรมชาติ ได้แก่ สิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ มี 2 ประเภท คือ

      1.1 สิ่งแวดล้อมทางกายภาพ เป็นสิ่งแวดล้อมที่ไม่มีชีวิต เช่น อากาศ ดิน ภูเขา ห้วย หนอง คลอง บึง ทะเลสาบ มหาสมุทร เป็นต้น

น้ำตก

ภาพประกอบ น้ำ ตกที่ประเทศไอร์แลนด์

ทะเล

ภาพประกอบ ทะเลที่รัฐแคลิฟอร์เนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา

เทือกเขา

ภาพประกอบ เทือกเขาแอลป์

        1.2     สิ่งแวดล้อมทางชีวภาพ เป็นสิ่งแวดล้อมที่มีชีวิต เช่น มนุษย์ สัตว์ ป่าไม้ พืชพรรณต่าง ๆ เป็นต้น

สัตว์

ภาพประกอบ สุนัขจิ้งจอก

ป่าไม้

ภาพประกอบ ป่าไม้

มนุษย์

ภาพประกอบ มนุษย์

2.  สิ่งแวดล้อมที่มนุษย์สร้างขึ้น มี 2 ประเภท คือ

            2.1   สิ่งแวดล้อมทางกายภาพ เป็นสิ่งที่มนุษย์สร้างสามารถจับต้องมองเห็นได้ เช่น เครื่องนุ่งห่ม อาคาร บ้านเรือน ถนน  หนทาง โบราณสถาน เป็นต้น

เครื่องแต่งกาย

ภาพประกอบ เครื่องแต่งกาย

ตึก

ภาพประกอบ ตึกแฝดที่ประเทศมาเลเซีย

 วัด

ภาพประกอบ วัดพระแก้ว

            2.2สิ่งแวดล้อมทางสังคม เป็นสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้นเพื่อความเป็นระเบียบเรียบร้อยของการอยู่ร่วมกันในสังคม เช่น วัฒนธรรม ประเพณี ศาสนา  ความเชื่อ กฎหมาย เป็นต้น

ประเพณีลอยกระทง

ภาพประกอบ กระทงในประเพณีลอยกระทง

ศาสนาพุธ

ภาพประกอบ บิณฑบาตของพระภิกษุในศาสนาพุธ

ความหมายของคำต่าง ๆ ในระบบนิเวศ

ระบบนิเวศ (ecosystem) หมายถึง ระบบความสัมพันธ์ระหว่างกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ร่วมกันในบริเวณนั้น และความสัมพันธ์ระหว่างกลุ่มสิ่งมีชีวิตกับสภาพแวดล้อมของแหล่งที่อยู่ ได้แก่ ดิน น้ำ แสง ในระบบนิเวศจะมีการถ่ายทอดพลังงานระหว่างกลุ่มสิ่งมีชีวิตกลุ่มต่าง ๆ และมีการหมุนเวียนสารต่าง ๆจากสิ่งแวดล้อมสู่สิ่งมีชีวิตและจากสิ่งมีชีวิตสู่สิ่งแวดล้อม

ภาพประกอบ ระบบนิเวศบนบก

สิ่งมีชีวิต (Organism) หมายถึง สิ่งที่ต้องใช้พลังงานในการดำรงชีวิต ซึ่งมีลักษณะที่สำคัญดังนี้

           1. ต้องมีการเจริญเติบโต

           2. เคลื่อนไหวได้ด้วยพลังงานที่เกิดขึ้นในร่างกาย

           3. สืบพันธุ์ได้

           4. ประกอบไปด้วยเซลล์

           5. มีการหายใจ

           6. มีการขับถ่ายของเสียต่าง ๆ

           7. ต้องกินอาหาร หรือแร่ธาตุต่าง ๆ

ประชากร (Population) หมายถึง สิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่เป็นชนิดเดียวกัน อาศัยอยู่ในแหล่งที่อยู่เดียวกัน ณ ช่วงเวลาเดียวกัน

กลุ่มสิ่งมีชีวิต (Community) หมายถึง สิ่งมีชีวิตตั้งแต่สองชนิดมาอยู่ในแหล่งที่อยู่เดียวกันในเวลาเดียวกัน สมาชิกแต่ละหน่วยมีความสัมพันธ์กันโดยตรงหรือโดยทางออมและต่างมีความสำคัญตอกลุ่มสิ่งมีชีวิต ตามบทบาทหน้าที่ของตนเอง

เช่น กลุ่มสิ่งมีชีวิตในสระน้ำ จะประกอบด้วยประชากรปลา หอย กบ ลูกอ๊อด  สาหร่าย พืชน้ำ เป็นต้น

ภาพประกอบ   กลุ่มสิ่งมีชีวิตบริเวณสระน้ำ

โลกของสิ่งมีชีวิต (Biosphere) หมายถึง ระบบนิเวศหลายๆ ระบบนิเวศมารวมกัน

 สิ่งแวดล้อม (Environment) หมายถึง

1. สิ่งที่มีผลต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต ทำให้สิ่งมีชีวิตเจริญเติบโตหรือ ดำรงชีวิตได้ดีหรือไม่

2. สิ่งที่อยู่รอบ ๆ ตัวเรา ทั้งที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต

แหล่งที่อยู่ (Habitat) หมายถึง สถานที่ที่สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่กระจัดกระจายอยู่ตามที่ต่าง ๆ ทั่วไปเพื่อใช้เป็นแหล่งที่อยู่อาศัยหาอาหาร หลบภัยจากศัตรู ผสมพันธุ์ วางไข่ เป็นต้น แหล่งที่อยู่อาศัยนี้มีขอบเขตที่แน่นอน  แต่อาจมีขนาดแตกต่างกัน

โพรงไม้เป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของกระรอก

ตัวอย่างเช่น

แหล่งที่อยู่อาศัยบนบก (Terrestrial habitat)

เป็นระบบนิเวศที่ปรากฏอยู่บนพื้นดินซึ่งแตกต่างกันไปโดยใช้ลักษณะเด่นของพืชเป็นหลักแบ่ง  ซึ่งขึ้นกับปัจจัยสำคัญ  2  ประการ คือ อุณหภูมิและปริมาณน้ำฝน  ทำให้พืชพรรณต่าง ๆ แตกต่างกัน

แหล่งที่อยู่อาศัยในน้ำ (Aquatic  habitat)

-   แหล่งที่อยู่อาศัยในทะเลหรือมหาสมุทร (Marine Ecosystem)

เป็นระบบนิเวศที่มีน้ำเป็นน้ำเค็ม  มีทั้งที่เป็นทะเลปิดและทะเลเปิด   เนื่องจากเป็นห้วงน้ำขนาดใหญ่  จึงนิยมแบ่งออกเป็นระบบนิเวศย่อยตามความลึกของน้ำอีกด้วย

-   แหล่งที่อยู่ที่เป็นน้ำจืด (Fresh water Ecosystem)

เป็นระบบที่น้ำเป็นน้ำจืด และเป็นสถานที่ ๆสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ ต้องมีการปรับตัวในด้านต่าง ๆเช่น มีร่างกายแข็งแรงพอที่จะต้านกระแสน้ำได้ หรือ มีพฤติกรรมว่ายทวนน้ำฯลฯ

-  ระบบนิเวศน้ำกร่อย  (Estuarine Ecosystem)  เป็นระบบนิเวศที่เกิดขึ้นตรงรอยต่อระหว่างน้ำจืดกับน้ำเค็ม  มักเป็นบริเวณที่เป็นปากแม่น้ำต่าง ๆ   จะมีตะกอนมากจึงมีป่าไม้กลุ่มป่าชายเลนขึ้นจึงเรียกว่า ระบบนิเวศป่าชายเลน    แต่บางพื้นที่อาจเป็นแอ่งน้ำขนาดใหญ่

ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตและแหล่งที่อยู่

กลุ่มมีชีวิตในแหล่งที่อยู่เดียวกัน มีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันและยังมีความสัมพันธ์กับสิ่งไม่มีชีวิตในแหล่งที่อยู่นั้น

กลุ่มสิ่งมีชีวิตมีความสัมพันธ์กับแหล่งที่อยู่หลายด้านเพื่อการดำเนินชีวิตอย่างเหมาะสม เช่น ป่าชายเลน เป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์ต่าง ๆ

  ภาพประกอบ ป่าชายเลน

แม่น้ำ ลำธารเป็นแหล่งอาหารของหมีป่า และสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ

    ภาพประกอบ หมีป่าจับปลาแซลม่อนที่ลำธาร

ดอกไม้ทะเลและปะการังแหล่งที่อยู่อาศัยและเป็นแหล่งหลบภัยของสิ่งมีชีวิตในท้องทะเล

ภาพประกอบ  ดอกไม้ทะเล ปลาและปะการัง

หาดทรายเป็นแหล่งวางไข่ที่ปลอดภัยของเต่าทะเล เพื่อให้เต่าทะเลได้สืบพันธุ์และดำรงเผ่าพันธุ์ต่อไป

ภาพประกอบ  เต่าทะเลและหาดทราย

โครงสร้างของระบบนิเวศ

ระบบนิเวศ (Ecosystem) เป็นระบบที่แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม ความสัมพันธ์ต่างจะเป็นไปอย่างมีระบบ จึงเรียกว่า ระบบนิเวศ โครงสร้างของระบบนิเวศ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

1. โครงสร้างทางชีวภาพ

โครงสร้างทางชีวภาพ (Biological Structure) ประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตที่มีบทบาทหน้าที่ต่าง ๆ กัน ในระบบนิเวศ ได้แก่

ผู้ผลิต (Producer) ได้แก่ สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารได้เอง ปล่อยออกซิเจนให้กับสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นที่อาศัยอยู่ร่วมกัน ผู้ผลิตที่พบเสมอในบริเวณสระน้ำ ได้แก่ ต้นหญ้า สาหร่ายห่างกระรอก สาหร่ายพุงชะโด บัว จอก ผักตบชวา แหน รวมทั้งผู้ผลิตขนาดเล็กๆที่ลอยไปตามผิวน้ำที่เรียกว่า แพลงก์ตอนพืช ซึ่งมีบทบาทสำคัญที่ทำหน้าที่เป็นผู้ผลิตอาหารชั้นต้นในระบบนิเวศ

ผู้บริโภค (Consumer) ได้แก่ สิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ ซึ่งเป็นกลุ่มสิ่งมีชีวิตประเภทที่สร้างอาหารเองไม่ได้ต้องอาศัยการกินพืชและสัตว์อื่น ๆ เช่น ไรน้ำ หนอนจักร หนอนแดง ตัวอ่อนของแมลงชนิดต่าง ๆ กุ้ง หอย ปู ปลา เป็นต้น

ผู้ย่อยสลาย (Decomposer) หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองไม่ได้แต่จะได้อาหารจากการย่อยสลายซากพืชซากสัตว์ เช่น เห็ด รา และจุลินทรีย์ต่าง ๆ

รูปประกอบ ราบนชีส

2. โครงสร้างทางกายภาพ                 

โครงสร้างทางกายภาพ (Physiological Structure) ประกอบด้วยสิ่งไม่มีชีวิตแต่มีบทบาทต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต ได้แก่

อนินทรียสาร (Inorganic Substance)  ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน น้ำ ไฮโดรเจน ฟอสฟอรัส ซัลเฟอร์ โซเดียม โพแทสเซียม แคลเซียม แมกนีเซียม ฯลฯ

อินทรียสาร (Organic Substance) ได้แก่ โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ไขมัน ฯลฯ ซึ่งพืชและสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กทั้งหลาย ทำการสังเคราะห์ขึ้นมาจากสารอนินทรีย์

สภาพแวดล้อมทางกายภาพ (Physical Environment) ได้แก่ แสง อุณหภูมิความชื้น น้ำฝน

ประเภทของระบบนิเวศ

ระบบนิเวศ แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ

1. ระบบนิเวศบนบก (Terrestrial Ecosystems) 

เป็นระบบนิเวศที่ปรากฏอยู่บนพื้นดินซึ่งแตกต่างกันไปโดยใช้ลักษณะเด่นของพืชเป็นหลักแบ่ง  ซึ่งขึ้นกับปัจจัยสำคัญ  2  ประการ คือ อุณหภูมิและปริมาณน้ำฝน ทำให้พืชพรรณต่าง ๆ แตกต่างกัน ระบบนิเวศบนบกนั้นพอแบ่งออกได้ ดังนี้

1.1 ระบบนิเวศป่าไม้  (Forest Ecosystem) เป็นระบบนิเวศที่พื้นที่ส่วนใหญ่ปกคลุมไปด้วยป่าไม้  สามารถแบ่งย่อยออกไปได้ ดังนี้

1) ระบบนิเวศป่าไม้เขตร้อน  ได้แก่ ระบบนิเวศป่าเบญจพรรณ  ป่าเต็งรัง ป่าดิบชื้น ป่าดิบแล้ง ป่าดิบเขา  เป็นต้น

2) ระบบนิเวศป่าไม้เขตอบอุ่น  ได้แก่ ระบบนิเวศป่าผลัดใบเขตอบอุ่น ป่าเมดิเตอร์เรเนียน

3) ระบบนิเวศป่าไม้เขตหนาว ได้แก่ ระบบนิเวศป่าสน

4)  ระบบนิเวศป่าชายฝั่ง (ป่าชายเลน  ป่าชายหาด  ป่าโขดหิน)

ภาพประกอบ ป่าเต็งรัง

ภาพประกอบ ป่าสน

1.2 ระบบนิเวศน์ทุ่งหญ้า (Grassland Ecosystem)  เป็นระบบนิเวศที่มีพืชตระกูลหญ้าเป็นพืชเด่น  แบ่งได้ดังนี้

1) ระบบนิเวศน์ทุ่งหญ้าเขตร้อน  ได้แก่ ระบบนิเวศทุ่งหญ้าสะวันนา  โดยมีทุ่งหญ้าที่กว้างใหญ่ที่สุดในโลกที่รูจักกันในนามทุ่งหญ้าซาฟารี
2) ระบบนิเวศน์ทุ่งหญ้าเขตอบอุ่น  ได้แก่ ระบบนิเวศทุ่งหญ้าแพรรี่, ทุ่งหญ้าสเตปป์

3) ระบบนิเวศน์ทุ่งหญ้าเขตหนาว  ทุ่งหญ้าทุนดรา

ภาพประกอบ ทุ่งหญ้าทุนดรา

ภาพประกอบ ทุ่งหญ้าสะวันนา

1.3 ระบบนิเวศทะเลทราย (Desert Ecosystem)  เป็นพื้นที่ที่มีปริมาณฝนตกน้อยกว่าปริมาณการระเหยน้ำ  แต่บางพื้นที่อาจมีฝนตกบ้างเล็กน้อยก็จะมีหญ้าเขตแห้งแล้งงอกงามได้  ได้แก่

1) ระบบนิเวศน์ทะเลทรายเขตร้อน ทะเลทรายเขตอบอุ่น

2) ระบบนิเวศน์ทุ่งหญ้ากึ่งทะเลทรายเขตร้อน ทุ่งหญ้ากึ่งทะเลทรายเขตร้อน

ภาพประกอบ ทะเลทรายซาฮารา

2. ระบบนิเวศทางน้ำ (Aquatic Ecosystems) 

เป็นระบบนิเวศในแหล่งน้ำต่าง ๆ ของโลก  ซึ่งโครงสร้างหลัก คือ น้ำนั่นเอง  แบ่งออกได้ ดังนี้

2.1  ระบบนิเวศน้ำจืด  (Fresh water Ecosystem)  เป็นระบบที่น้ำเป็นน้ำจืด อาจแบ่งย่อยเป็น

2.1.1   ระบบนิเวศน้ำนิ่ง เช่น หนอง บึง ทะเลสาบ เป็นต้น

2.1.2   ระบบนิเวศน้ำไหล เช่น ลำธาร ห้วย แม่น้ำ เป็นต้น

ภาพประกอบ แม่น้ำโขง

2.2  ระบบนิเวศน้ำกร่อย  (Estuarine Ecosystem)  เป็นระบบนิเวศที่เกิดขึ้นตรงรอยต่อระหว่างน้ำจืดกับน้ำเค็ม  มักเป็นบริเวณที่เป็นปากแม่น้ำต่าง ๆ   จะมีตะกอนมากจึงมีป่าไม้กลุ่มป่าชายเลนขึ้นจึงเรียกว่า  ระบบนิเวศป่าชายเลน    แต่บางพื้นที่อาจเป็นแอ่งน้ำขนาดใหญ่  เช่น ทะเลสงขลาตอนกลางก็จะมีลักษณะเป็นทะเลสาบน้ำกร่อยมีพืชน้ำสลับกับป่าโกงกาง

ภาพประกอบ ทะเลสาบสงขลา

2.3 ระบบนิเวศน้ำเค็ม (Marine Ecosystem)  เป็นระบบนิเวศที่มีน้ำเป็นน้ำเค็ม  โดยปกติจะมีความเค็มประมาณพันละ 35  มีทั้งที่เป็นทะเลปิดและทะเลเปิด   เนื่องจากเป็นห้วงน้ำขนาดใหญ่ 

ภาพประกอบ ทะเล

โซ่อาหารและสายใยอาหาร

ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ

สิ่งมีชีวิตหลายชนิดอาศัยอยู่รวมกันเป็นกลุ่มของสิ่งมีชีวิตและมีความสัมพันธ์เกี่ยวข้องกัน ทั้งในลักษณะพึ่งพาอาศัยกันในรูปแบบต่าง ๆ เช่น การเอื้อประโยชน์ต่อกัน การแก่งแย่งแข่งขันกัน เป็นศัตรูต่อกันและที่สำคัญที่สุด คือเป็นอาหารซึ่งกันและกัน ทำให้เกิดการถ่ายทอดพลังงานแก่กันในระบบนิเวศ โดยผ่านการกินกันเป็นทอดๆ ตามลำดับเรียกว่า โซ่อาหาร (food chain) โซ่อาหารอาจจะสัมพันธ์กันอย่างสลับซับซ้อนในรูปของสายใยอาหาร (food web)

สายใยอาหาร หรือวัฏจักรอาหารนั้นจะบรรยายความสัมพันธ์แบบการกินกันในชุมชนนิเวศวิทยา นักนิเวศวิทยาสามารถรวบรวมรูปแบบชีวิตทุกชนิดอย่างกว้างขวางเป็นหนึ่งในสองหมวดหมู่ที่เรียกว่า ระดับหรือลำดับขั้นการกินอาหาร ได้แก่ 

1) ออโตทรอพ (Autotroph) คือ สิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างอาหารเองได้ โดยทำการผลิตอาหารขึ้นมาจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นแหล่งคาร์บอน และแสงหรือสารอนินทรีย์อื่น ๆ เป็นแหล่งพลังงาน สิ่งมีชีวิตประเภทออโตทรอพถูกจัดให้เป็น “ผู้ผลิต” ในห่วงโซ่อาหาร

สีเขียวจากต้นเฟิร์นบ่งบอกว่าต้นเฟิร์นมีคลอโรฟิลล์ซึ่งเป็นตัวที่ใช้ในการสังเคราะห์แสง จึงทำให้มันเป็นออโตทรอพ

ภาพประกอบ ต้นเฟิร์น

2) เฮเทโรทรอพ (Heterotroph) คือ สิ่งมีชีวิตที่ต้องการอินทรียสารจากสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ เป็นแหล่งคาร์บอนเพื่อใช้ในการเจริญเติบโตและการซ่อมแซมส่วนที่สึกหรอ เฮเทโรทรอพ หรือเรียกกันว่า “ผู้บริโภค” ในห่วงโซ่อาหาร เป็นสิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารเองได้

สิ่งมีชีวิตจำพวกเฮเทโรทรอพนั้นไม่สามารถสร้างอาหารเองได้ ดังที่กล่าวข้างต้น นั่นคือ ความไม่สามารถในการสังเคราะห์อินทรียสารที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลักจากแหล่งอนินทรียสารในสิ่งแวดล้อมได้ (ดังเช่นการที่สัตว์ไม่สามารถสังเคราะห์แสงได้ ต่างจากพืชที่สามารถทำได้) และจึงต้องอาศัยแหล่งอาหารที่มาจากสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ทั้งออโตทรอพ และเฮเทโรทรอพ

โดยสรุปคือ เฮเทโรทรอพคือบรรดาสิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองไม่ได้ จึงต้องหาอาหารเอง ไม่ว่าจะเป็นจากการบริโภคสิ่งมีชีวิตอื่น (ซึ่งยังแบ่งได้อีกเป็นสิ่งมีชีวิตกินพืช และสิ่งมีชีวิตกินเนื้อ) หรือจากการดูดสารอาหารจากสิ่งมีชีวิตอื่น (เช่นพยาธิ และพืชกาฝาก ซึ่งถือเป็นสิ่งมีชีวิตจำพวกปรสิต) นั่นเอง

ซึ่งเราสามารถแบ่งอย่างง่ายได้ ดังนี้

ออโตทรอพ (Autotroph)

1.ผู้ผลิต (producer) 

เป็นสิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างอาหารได้ จำพวกพืชที่มีสารสีในการสังเคราะห์แสง เช่น แพลงตอนพืช แบคทีเรียบางชนิดที่สังเคราะห์แสงได้ พืชทุกชนิด สิ่งมีชีวิตเหล่านี้โดยเฉพาะพืชใบเขียว สร้างอาหาร โดยกลไกจากการสังเคราะห์แสง ผลผลิตที่ได้จากกระบวนการสังเคราะห์แสงนี้ คือ คาร์โบไฮเดรต จะเป็นสารอาหารที่ให้พลังงานแก่สิ่งมีชีวิตอื่นที่ได้รับเข้าไปในรูปของอาหาร และก๊าซออกซิเจนจากปฏิกิริยานี้จะเป็นก๊าซที่คายออกทางปากใบของพืชแล้วแพร่ไปในบรรยากาศ ซึ่งมีประโยชน์ทั้งต่อมนุษย์และระบบนิเวศในหลายกรณี

ภาพประกอบ ต้นแอปเปิ้ล

เฮเทโรทรอพ (Heterotroph)

1. ผู้บริโภค (consumer)

เป็นสิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารได้เอง ต้องได้รับอาหารโดยกินผู้ผลิต เช่น แพลงตอนสัตว์ สัตว์ต่าง ๆ ทั้งช้าง ม้า วัว ควาย หมี นก ผีเสื้อ ฯลฯ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตที่เป็นผู้บริโภคนี้มีจำนวนมากและแต่ละชนิดก็มีลักษณะการบริโภคที่แตกต่างกัน ดังนั้นเราจึงสามารถแบ่งผู้บริโภคออกเป็นกลุ่ม ๆ โดยยึดชนิดของอาหารที่กินเป็นเกณฑ์ ซึ่งจำแนกผู้บริโภคได้เป็น 4 กลุ่ม คือ 

         1.1 ผู้บริโภคพืช (herbivore) เช่น ช้าง ม้า วัว ควาย

ภาพประกอบ ลูกวัว

1.2 ผู้บริโภคสัตว์ (carnivore) เช่น เสือ สิงโต งู เหยี่ยว

ภาพประกอบ งู

1.3 ผู้บริโภคทั้งพืชและสัตว์(Omnivore) เช่น นกบางชนิดที่กินทั้งแมลงและเมล็ดพืชได้แก่ นกหัวขวาน นกกระทาทุ่ง

ภาพประกอบ นกหัวขวาน

1.4 ผู้บริโภคซากพืชซากสัตว์ (scavenger) เช่น ไส้เดือนดิน กิ้งกือ ปลวก นกแร้ง

ภาพประกอบ ไส้เดือน

2. ผู้ย่อยสลาย (decomposer)

เป็นสิ่งมีชีวิตที่ดำรงชีวิตและได้พลังงานมาใช้ด้วยการย่อยสลายซากพืชซากสัตว์สารแล้วดูดซึมเข้าสู่ร่างกาย ได้แก่ เห็ด รา และ แบคทีเรียชนิดต่าง ๆ ซึ่งมีอยู่ทั่วไปทั้งในน้ำ อากาศและ ดิน ผู้ย่อยสลายจะทำให้พืชและสัตว์ที่ตายแล้วเกิดการเน่าเปื่อยสลายเป็นสารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืช ดังนั้นถ้าไม่มีผู้ย่อยสลาย พืชและสัตว์ที่ตายแล้วจะไม่มีการเน่าเปื่อย แต่จะทับถมดินก็จะเสื่อมสภาพลงไปเรื่อย ๆเพราะไม่มีแร่ธาตุเพิ่มจากเดิม

ภาพประกอบ ขนมปังขึ้นรา

โซ่อาหาร

ห่วงโซ่อาหาร (Food Chain)

หมายถึง ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตในเรื่องของการกินต่อกันเป็นทอด ๆจากผู้ผลิตสู่ผู้บริโภค ทำให้มีการถ่ายทอดพลังงานในอาหารต่อเนื่องเป็นลำดับจากการกินต่อกัน

ถ้าการกินกันเป็นทอดๆ มาเขียนแผนภาพเริ่มต้นจาก ต้นข้าวโพด ซึ่งเป็นพืชสีเขียวสามารถสร้างอาหารเองได้โดยใช้พลังงานแสง จึงจัดให้ต้นข้าวโพดซึ่งเป็นพืชสีเขียวเป็น ผู้ผลิต ตั๊กแตนและกบเป็นสัตว์ไม่สามารถสร้างอาหารเองได้ จึงกินพืชหรือสัตว์อื่นเป็นอาหาร เรียกว่า ผู้บริโภค เมื่อตั๊กแตนกินข้าวโพดพลังงานในข้าวโพดจะถูกถ่ายทอดไปยังตั๊กแตน และจะถูกถ่ายทอดต่อไปยังกบ งู จนถึงตะกวด

พืชจึงเป็น ผู้ผลิต และเป็นสิ่งมีชีวิตอันดับแรกในการถ่ายทอดพลังงานแบบโซ่อาหาร สำหรับสัตว์เป็นสิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารเองได้ จำเป็นต้องได้รับพลังงานจากการบริโภคสิ่งมีชีวิตอื่นเป็นอาหารสัตว์จึงถือว่าเป็น ผู้บริโภค

ซึ่งแบ่งออกได้เป็น

ผู้บริโภคลำดับที่หนึ่ง หมายถึง สัตว์ที่กินผู้ผลิต

ผู้บริโภคลำดับที่สอง หมายถึง สัตว์ที่กินผู้บริโภคลำดับที่หนึ่ง

ผู้บริโภคลำดับสูงสุด หมายถึง สัตว์ที่อยู่ปลายสุดของโซ่อาหาร ซึ่งไม่มีสิ่งมีชีวิตใดมากินต่อเรียกว่า ผู้บริโภคลำดับสุดท้าย

ตัวอย่าง เช่น

จากแผนภาพ จะสังเกตเห็นว่า การกินต่อกันเป็นทอด ๆ ในห่วงโซ่อาหารนี้ เริ่มต้นที่ ต้นข้าว ตามด้วยตั๊กแตนมากินใบของต้นข้าว กบมากินตั๊กแตน และ เหยี่ยวมากินกบ ซึ่งจากลำดับขั้นในการกินต่อกันนี้ สามารถอธิบายได้ว่า

ต้นข้าว นับเป็นผู้ผลิตในห่วงโซ่อาหารนี้ เนื่องจากต้นข้าว เป็นพืชซึ่งสามารถสร้างอาหารได้เองโดยใช้กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

ตั๊กแตน นับเป็นผู้บริโภคลำดับที่ 1 เนื่องจาก ตั๊กแตนเป็นสัตว์ลำดับแรกที่บริโภคข้าวซึ่งเป็นผู้ผลิต

กบ นับเป็นผู้บริโภคลำดับที่ 2 เนื่องจาก กบจับตั๊กแตนกินเป็นอาหาร หลังจากที่ตั๊กแตนกินต้นข้าวไปแล้ว

เหยี่ยว เป็นผู้บริโภคลำดับสุดท้าย เนื่องจาก เหยี่ยวจับกบกินเป็นอาหาร และในโซ่อาหารนี้ไม่มีสัตว์อื่นมาจับเหยี่ยวกินอีกทอดหนึ่ง

สายใยอาหาร

         สายใยอาหาร (Food Web)

        ในแหล่งที่อยู่หนึ่งอาจมีโซ่อาหารหลายโซ่ สิ่งมีชีวิตบางชนิดอาจเป็นอาหารของสิ่งมีชีวิตหลายชนิดและบางชนิดกินสิ่งมีชีวิตอื่นเป็นอาหารได้หลายชนิด จึงเกิดความสัมพันธ์ของโซ่อาหารที่ซับซ้อนกันหลาย ๆ โซ่ เรียกว่า สายใยอาหาร

แผนภาพสายใยอาหาร

สายใยอาหารของกลุ่มมีชีวิตใดที่มีความซับซ้อนมาก แสดงว่าผู้บริโภคลำดับที่ 2 และลำดับที่ 3 มีทางเลือกในการกินอาหารได้หลากหลาย มีผลทำให้กลุ่มสิ่งมีชีวิตนั้นมีความมั่นคงในการดำรงชีวิตมากตามไปด้วย

สายใยอาหารเป็นตัวแทนระบบนิเวศจริงที่จำกัด เพราะจำเป็นต้องจัดรวบรวมสปีชีส์ทั้งหลายเข้าเป็นสปีชีส์ตามลำดับการกิน ซึ่งเป็นหมู่ทำหน้าที่ของสปีชีส์ซึ่งมีผู้ล่าและเหยื่ออย่างเดียวกันในสายใยอาหาร นักนิเวศวิทยาใช้การทำให้เข้าใจง่ายนี้ในแบบจำลองเชิงปริมาณ หรือเชิงคณิตศาสตร์ ของไดมานิกส์ระดับการกิน ด้วยการใช้แบบจำลองเหล่านี้ นักนิเวศวิทยาสามารถวัดและทดสอบรูปแบบทั่วไปในโครงสร้างของเครือข่ายสายใยอาหารแท้จริงได้ นักนิเวศวิทยาได้ระบุคุณสมบัติไม่สุ่มในโครงสร้างภูมิลักษณ์ของสายใยอาหาร ตัวอย่างที่ตีพิมพ์ซึ่งใช้ในการวิเคราะห์อภิมานมีคุณภาพกับการละเลยหลากหลาย อย่างไรก็ดี จำนวนการศึกษาเชิงประจักษ์เกี่ยวกับสายใยชุมชนนั้นกำลังปรากฏขึ้น และการกระทำทางคณิตศาสตร์ต่อสายใยอาหารโดยใช้ทฤษฎีเครือข่ายมีรูปแบบพิสูจน์ได้ร่วมกันทั้งหมด ตัวอย่างเช่น กฎสเกลลิง ทำนายความสัมพันธ์ระหว่างทอพอโลยีของความเชื่อมโยงผู้ล่า-เหยื่อในสายใยอาหารและความอุดมของสปีชีส์

การถ่ายทอดพลังงานในห่วงโซ่อาหาร

การถ่ายทอดพลังงาน

         การถ่ายทอดพลังงานในห่วงโซ่อาหารอาจแสดงในในลักษณะของสามเหลี่ยมพีระมิดของสิ่งมีชีวิต (ecological pyramid) แบ่งได้ 3 ประเภทตามหน่วยที่ใช้วัดปริมาณของลำดับขั้นในการกิน

1. พีระมิดจำนวนของสิ่งมีชีวิต (pyramid of number)

แสดงจำนวนสิ่งมีชีวิตเป็นหน่วยตัวต่อพื้นที่ โดยทั่วไปพีระมิดจะมีฐานกว้างซึ่งหมายถึง มีจำนวนผู้ผลิตมากที่สุด และจำนวนผู้บริโภคลำดับต่าง ๆ ลดลงมา 

ภาพแสดง พีระมิดจำนวนสิ่งมีชีวิต

         แต่การวัดปริมาณพลังงานโดยวิธีนี้อาจมีความคลาดเคลื่อนได้เนื่องจากสิ่งมีชีวิตไม่ว่าจะเป็นเซลล์เดียวหรือหลายเซลล์ ขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่ เช่น ไส้เดือน จะนับเป็นหนึ่งเหมือนกันหมด แต่ความเป็นจริงนั้นในแง่ปริมาณพลังงานที่ได้รับหรืออาหารที่ผู้บริโภคได้รับจะมากกว่าหลายเท่า ดังนั้นจึงมีการพัฒนารูปแบบในรูปของปิรามิดมวลของสิ่งมีชีวิต

2.พีระมิดมวลของสิ่งมีชีวิต (pyramid of mass)

         โดยพีระมิดนี้แสดงปริมาณของสิ่งมีชีวิตในแต่ละลำดับขั้นของการกินโดยใช้มวลรวมของน้ำหนักแห้ง (dry weight) ของสิ่งมีชีวิตต่อพื้นที่แทนการนับจำนวน พีระมิดแบบนี้มีความแม่นยำมากกว่าแบบที่ 1 แต่ในความเป็นจริงจำนวนหรือมวลของสิ่งมีชีวิตมีการเปลี่ยนแปลงตามช่วงเวลา เช่น ตามฤดูกาลหรือ ตามอัตราการเจริญเติบโต ปัจจัยเหล่านี้ จึงเป็นตัวแปรที่สำคัญ 

ภาพแสดง พีระมิดมวลของสิ่งมีชีวิต

อย่างไรก็ดีถึงแม้มวลที่มากขึ้นเช่นต้นไม้ใหญ่ จะผลิตเป็นสารอาหารของผู้บริโภคได้มาก แต่ก็ยังน้อยกว่าที่ผู้บริโภคได้จากสิ่งมีชีวิตเล็ก ๆ เช่น สาหร่ายหรือแพลงก์ตอน ทั้ง ๆที่มวล หรือปริมาณของสาหร่ายหรือแพลงก์ตอนน้อยกว่ามาก ดังนั้นจึงมีการพัฒนาแนวความคิดในการแก้ปัญหานี้ โดยในการเสนอรูปของพีระมิดพลังงาน (pyramid of energy)

3. พีระมิดพลังงาน (pyramid of energy)

         เป็นพีระมิดแสดงปริมาณพลังงานของแต่ละลำดับชั้นของการกินซึ่งจะมีค่าลดลงตามลำดับขั้นของการโภค จากลำดับที่ 1 ไป 2 ไป 3 และ 4 ดังแสดงในรูป

ภาพแสดง พีระมิดพลังงาน

ในระบบนิเวศ ทั้งสสารและแร่ธาตุต่าง ๆ จะถูกหมุนเวียนกันไปภายใต้เวลาที่เหมาะสม และมีความสมดุล ซึ่งกันและกันวนเวียนกันเป็นวัฏจักรที่เรียกว่า วัฏจักรของสสาร (matter cycling) ซึ่งเปรียบเสมือนกลไกสำคัญ ที่เชื่อมโยงระหว่างสสารและพลังงานจากธรรมชาติสู่สิ่งมีชีวิตแล้วถ่ายทอดพลังงานในรูปแบบของการกินต่อกันเป็นทอดๆ ผลสุดท้ายวัฎจักรจะสลายในขั้นตอนท้ายสุดโดยผู้ย่อยสลายกลับคืนสู่ธรรมชาติ วัฏจักรของสสารที่มีความสำคัญต่อสมดุลของระบบนิเวศ ได้แก่ วัฎจักรของน้ำ วัฎจักรของไนโตรเจน วัฎจักรของคาร์บอนและ วัฎจักรของฟอสฟอรัส