สาระวิทยาศาสตร์ มัธยมศึกษาปีที่ 3

1. ระบบนิเวศ(ECOSYSTEM) วิทยาศาสตร์ ม.ต้น อ.จีรภา แก้ววงค์ โรงเรียนทองสวัสดิ์วิทยาคาร

2. ความหมายของระบบนิเวศ (Ecosystem) ระบบนิเวศเป็นหน่วยที่สำคัญที่สุดในการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิต และสิ่งแวดล้อม เพราะประกอบไปด้วยสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิด มีการแลกเปลี่ยนสสาร แร่ธาตุ และพลังงานกับสิ่งแวดล้อม โดยผ่านห่วงโซ่อาหาร (food chain) มีลำดับของการกินเป็นทอด ๆ ทำให้สสารและแร่ธาตุมีการหมุนเวียนไปใช้ในระบบจนเกิดเป็นวัฏจักร ทำให้มีการถ่ายทอดพลังงานไปตามลำดับขั้นเป็นช่วง ๆในห่วงโซ่อาหารได้

3. แบบจำลองระบบนิเวศขนาดเล็กแสดงให้เห็นถึงกระบวนการสำคัญ: การไหลของพลังงาน (energy)และ การหมุนเวียนสารเคมี (chemical cycling)

4. องค์ประกอบของระบบนิเวศ การจำแนกองค์ประกอบของระบบนิเวศแยกตามหน้าที่ในระบบ ได้แก่พวกที่สร้างอาหารได้เอง (autotroph) และสิ่งมีชีวิตได้รับอาหารจากสิ่งมีชีวิตอื่น (heterotroph) อย่างไรก็ตามการจำแนกองค์ประกอบของระบบนิเวศโดยทั่วไปมักประกอบไปด้วยองค์ประกอบที่มีชีวิต (biotic) และองค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต (abiotic)

5. องค์ประกอบที่มีชีวิต (biotic component) 1 . ผู้ผลิต (producer or autotrophic) ได้แก่สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองได้ จากสารอนินทรีย์ส่วนมากจะเป็นพืชที่มีคลอโรฟิลล์ 2 . ผู้บริโภค (consumer) ได้แก่สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารเองได้ (heterotroph) ส่วนใหญ่เป็นสัตว์ที่กินสิ่งมีชีวิตอื่นเป็นอาหาร เนื่องจากสัตว์เหล่านี้มีขนาดใหญ่จึงเรียกว่า แมโครคอนซูมเมอร์ (macroconsumer) 3. ผู้ย่อยสลายซาก (decomposer, saprotroph, osmotrophหรือ microconsumer) ได้แก่สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่สร้างอาหารเองไม่ได้ เช่น แบคทีเรีย เห็ด รา (fungi) และแอกทีโนมัยซีท (actinomycete) ทำหน้าที่ย่อยสลายซากสิ่งมีชีวิตที่ตายแล้วในรูปของสารประกอบโมเลกุลใหญ่ให้กลายเป็นสารประกอบโมเลกุลเล็กในรูปของสารอาหาร (nutrients) เพื่อให้ผู้ผลิตนำไปใช้ได้ใหม่อีก

7. องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต (abiotic component) 1. สารอนินทรีย์ (inorganic substances) ประกอบด้วยแร่ธาตุและสาร อนินทรีย์ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญในเซลล์สิ่งมีชีวิต เช่น คาร์บอน ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำเป็นต้น สารเหล่านี้มีการหมุนเวียนใช้ในระบบนิเวศ เรียกว่า วัฏจักรของสารเคมีธรณีชีวะ (biogeochemical cycle) 2. สารอินทรีย์ (organic compound) ได้แก่สารอินทรีย์ที่จำเป็นต่อชีวิต เช่นโปรตีน คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และซากสิ่งมีชีวิตเน่าเปื่อยทับถมกันในดิน (humus) เป็นต้น 3. สภาพภูมิอากาศ (climate regime) ได้แก่ปัจจัยทางกายภาพที่มีอิทธิพลต่อสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ แสง ความชื้น อากาศ และพื้นผิวที่อยู่อาศัย (substrate) ซึ่งรวมเรียกว่า ปัจจัยจำกัด (limiting factors)

8. ระดับการกินอาหาร (trophic levels) ความสัมพันธ์ของการกินอาหารเป็นตัวกำหนดเส้นทางของการไหลของพลังงานและวัฏจักรเคมีของระบบนิเวศ จากการวิเคราะห์การกินอาหารในระบบนิเวศทำให้นักนิเวศวิทยาสามารถ แบ่งชนิดของระบบนิเวศออกได้ตามแหล่งอาหารหลักของระดับการกิน(trophic level)

9. ห่วงโซ่อาหาร (food chain) หัวลูกศรแสดงเส้นทางการลำเลียงอาหารจากพืชผู้ผลิตผ่านไปสู่ผู้บริโภคแรกเริ่มที่กินพืช (herbivore) ผู้บริโภคลำดับสอง ผู้บริโภคลำดับสามไปจนถึงผู้บริโภคลำดับสี่ที่กินเนื้อ (carnivore)

10. ระดับการกินอาหาร และห่วงโซ่อาหาร (trophic level and food web) ลำดับการถ่ายทอดอาหารจากระดับหนึ่งไปสู่อีกระดับเรียกว่า ห่วงโซ่อาหาร (food chain) สัตว์พวก herbivore เป็นสัตว์กินพืช สาหร่ายและแบคทีเรีย จัดเป็นผู้บริโภคแรกเริ่ม (primary consumers) (carnivore) ซึ่งจะกินผู้บริโภค เรียกว่าผู้บริโภคลำดับสอง (secondary consumers) ได้แก่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ขนาดเล็ก สัตว์ฟันแทะ นก กบ และ แมงมุม สิงโตและสัตว์ใหญ่ที่กินพืช( herbivores) ในนิเวศแหล่งน้ำส่วนใหญ่เป็นปลาขนาดเล็กที่กินแพลงค์ตอนสัตว์ (zooplankton) รวมถึงสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังใต้ท้องน้ำ ระดับการกินที่สูงขึ้นมาอีกคือผู้บริโภคลำดับสาม(tertiary consumers) ได้แก่งู ที่กินหนู บางแห่งอาจมีผู้บริโภคลำดับสี่ (quaternary consumers) ได้แก่นกฮูกและปลาวาฬ ห่วงโซ่อาหารจะไม่สมบูรณ์ถ้าไม่มีผู้ย่อยสลาย(detritivoreหรือ decomposer)ได้แก่ จุลินทรีย์ (โพรแคริโอต และ ฟังไจ) ซึ่งจะเปลี่ยน อินทรียสารเป็นอนินทรียสาร ซึ่งพืชและผู้ผลิตอื่น ๆสามารถ นำกลับไปใช้ได้อีก พวก scavenger คือสัตว์ที่กินซาก เช่น ไส้เดือนดิน สัตว์ฟันแทะและแมลงที่กินซากใบไม้ สัตว์ที่กินซากอื่นๆได้แก่ ปูเสฉวน ปลาดุก และอีแร้ง

11. สายใยอาหาร (food web) ระบบ นิเวศจำนวนน้อยที่ประกอบไปด้วยห่วงโซ่อาหารเดี่ยวๆโดยไม่มีสาขาย่อยๆ ผู้บริโภคแรกเริ่มหลายรูปแบบมักจะกินพืชชนิดเดียวกันและผู้บริโภคแรกเริ่ม ชนิดเดียวอาจกินพืชหลายชนิดดังนั้นสาขาย่อยของห่วงโซ่อาหารจึงเกิดขึ้นใน ระดับการกินอื่นๆด้วย ตัวอย่างเช่น กบตัวเต็มวัยซึ่งเป็นผู้บริโภคลำดับสองกินแมลงหลายชนิดซึ่งอาจถูกกินโดยนก หลายชนิด นอกจากนี้แล้ว ผู้บริโภคบางชนิดยังกินอาหารในระดับการกินที่แตกต่างกัน นกฮูกกินหนูซึ่งเป็นผู้บริโภคแรกเริ่มที่กินสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังบางชนิด แต่นกฮูกอาจกินงูซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่กินเนื้ออีกด้วย สิ่งมีชีวิตที่กินทั้งพืชและสัตว์ รวมทั้งมนุษย์ด้วย(omnivore) จะกินทั้งผู้ผลิตและผู้บริโภคในระดับการกินต่างๆ ดังนั้นความสัมพันธ์เชิงการกินอาหารในระบบนิเวศจึงถูกถักทอให้มีความละเอียดซับซ้อนมากยิ่งขึ้นจนกลายเป็นสายใยอาหาร (food web)

12. สายใยอาหารแบบไม่ซับซ้อน ทิศทางหัวลูกศรหมายถึง ใครบริโภคใคร(ผู้ที่อยู่ตำแหน่งต้นของลูกศรจะถูกกินโดยผู้ที่อยู่ตำแหน่งปลายลูกศร)และทิศทางการ เคลื่อนย้ายของสารอาหารจะถูกส่งผ่านไปตามทิศทางของลูกศร

13. ภาพข้างบนควรมีชื่อเป็นภาษาไทยว่าอย่างไรดี ? Autotrophได้แก่………………… Carnivore ได้แก่…………………….. ใครเป็น Producer? ……………  Herbivore คือใครบ้าง?……………….

14. ปฏิสัมพันธ์ระหว่างประชากรต่างชนิดกัน 1. การแก่งแย่งระหว่าง สปีชีส์ (Competition between Species) เมื่อประชากรของสังคมมี สองสปีชีส์ หรือมากกว่าและ อาศัยแหล่งทรัพยากรจำกัดที่คล้ายกันเรียกว่ามี การแก่งแย่งระหว่างปีชีส์เกิดขึ้น 2 .การล่าเหยื่อ (predation) ในชีวิตประจำวัน คำว่า สังคม ดูจะมีความอ่อนโยนละมุนละม่อมเป็นการช่วยเหลือกันอย่างอบอุ่น เรียกว่า community spirit ในทางกลับกัน ความเป็นจริงแบบดาร์วิน (Darwinian Realities) ของการแก่งแย่งและผู้ล่า ซึ่งสิ่งมีชีวิตหนึ่งจะกินสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกัน เรียกว่า ผู้ล่า(predator)

15. ความสัมพันธ์แบบการอยู่ร่วมกัน (symbiotic relationships) ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสปีชีส์ซึ่งสปีชีส์หนึ่ง เรียกว่า symbiontอาศัยอยู่บนอีกสปีชีส์หนึ่ง ซึ่งเรียกว่า โฮสต์ (host) มี 2 แบบ คือ แบบปรสิต (parasitism) และแบบ ภาวะพึ่งพา (mutualism)

16. ไลเคนบนเปลือกไม้ เป็นการอยู่ร่วมกันของ รา กับ สาหร่าย โดยรา ให้ที่อยู่อาศัยและ ความชื้น ส่วน สาหร่าย ช่วยสังเคราะห์อาหาร

17. ภาวะปรสิต (parasitism) สิ่งมีชีวิตหนึ่งได้ประโยชน์ในขณะที่อีกฝ่ายหนึ่งได้รับอันตราย โดยปกติ สิ่งมีชีวิตที่มีขนาดเล็กกว่าจะได้รับสารอาหารจากโฮสต์ ซึ่งเป็นรูปแบบพิเศษแบบหนึ่งของการล่าเหยื่อ - พยาธิตัวตืด โพรโทซัวก่อโรคไข้มาเลเรีย เป็นตัวอย่างของปรสิตภายใน - ปรสิตภายนอก ได้แก่ยุงดูดเลือดของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม และ เพลี้ยต่างๆที่ดูดน้ำเลี้ยงจากพืช การคัดเลือกโดยธรรมชาติ เป็นผู้กลั่นกรองความสัมพันธ์ระหว่างปรสิตกับโฮสต์ ปรสิตจำนวนมาก โดยเฉพาะจุลินทรีย์ได้ปรับตัวเป็นตัวเบียฬจำเพาะ (specific host )

19. ภาวะพึ่งพา (mutualism) เป็นการอยู่ร่วมกันที่ต่างฝ่ายต่างได้ประโยชน์ร่วมกัน เช่น สาหร่าย ( algae) กับรา(fungi) ในพวกไลเคน (lichen) ปูเสฉวนและดอกไม้ทะเล ไมคอไรซาในรากพืช มดอาศัยบนต้นอะเคเซีย (Acacia sp.) และโพรโทซัวอาศัยอยู่ใน ลำไส้ปลวก เป็นต้น

20. -- ภาวะพึ่งพา ระหว่างต้นอะเคเซียซึ่งให้ที่อยู่และน้ำหวานที่ปลายใบ กับ มด คอยป้องกันศัตรู แมลง และเชื้อราที่อยู่ใกล้ๆกับต้นอะเคเซีย - ปูเสฉวน Eupagurusprideauxi ให้ดอกไม้ทะเลยึดเกาะและพาเคลื่อนที่ ส่วนดอกไม้ทะเลAdamsia palliate ช่วยพรางตาต่อศัตรูและช่วยล่อเหยื่อเนื่องจากมีเข็มพิษ

21. ภาวะอิงอาศัยหรือภาวะเกื้อกูล (commensalism) เป็นการอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด ที่ฝ่ายหนึ่งได้ประโยชน์ส่วน อีกฝ่ายไม่ได้และไม่เสียประโยชน์ เช่น พลูด่างกับต้นไม้ใหญ่ กล้วยไม้กับต้นไม้ ปลาฉลามกับเหาฉลาม (shark sucker)

24. - กาฝากกับต้นมะม่วงมีความสัมพันธ์กันแบบใด ?- เพราะเหตุใด?

25. บรรณานุกรรม คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏเพชรบุรี (http://wps.aw.com/bc_campbell_ essentials _2/ 0,7641,708230-,00.html) (http://wps.aw.com/bc_campbell_ essentials _2/ 0,7641,708230-,00.html) (http://wps.aw.com/bc_campbell_ essentials _2/ 0,7641,708230-,00.html) http://www.cals.ncsu.edu/course/ent425/images/tutorials/ecology/trophic_levels/foodweb.gif (http://wps.aw.com/bc_campbell_ essentials _2/ 0,7641,708230-,00.html) (http://wps.aw.com/bc_campbell_ essentials _2/ 0,7641,708230-,00.html) (http://cal.vet.upenn.edu/dxendopar/parasitepages/ cestodes/t_pisiformis.html) (http://www.seawater.no/fauna/ Nesledyr/ eremitt.htm) (http://www.milkmag.org/images/Burckhardt,% 20Lichen%20Tree%202.jpg) http://gotoknow.org/file/vicharnpanich/pic7.gif