หน่วยที่  2  หลักนิเวศวิทยา  Principle of Ecology
นิเวศวิทยา Ecology   มีรากศัพท์มาจากภาษากรีก คำว่า  Eco = Oikos   หมายถึง บ้าน  ( House ) Logy = logos   หมายถึง การศึกษา  ( Study ) นิเวศวิทยา  หมายถึง การศึกษาที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิต  โดยศึกษาถึงชนิดของสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิต บทบาทและความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตด้วยกันเอง รวมทั้งศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิต
ศัพท์ทางนิเวศวิทยา Biosphere  หมายถึง อาณาบริเวณที่มีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ ซึ่งประกอบด้วย  3  ส่วน ได้แก่ ดิน  ( Geosphere )   น้ำ   ( Hydrosphere ) อากาศ  ( Atmosphere )
 
 
Population  หมายถึง สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันที่เกิดขึ้นและดำรงชีพอยู่ในระบบนิเวศหนึ่งๆ  Community  หมายถึง ประชากรต่างชนิดกันที่อาศัยอยู่ในระบบนิเวศหนึ่ง Habitats  หมายถึง บริเวณที่เป็นที่อยู่อาศัยเฉพาะของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด ซึ่งสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะดำรงชีวิตอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เป็นถิ่นที่อยู่ของตนเอง ในสภาพแวดล้อมหนึ่งๆ จะมีสิ่งมีชีวิตที่มีชนิดและลักษณะต่างกันออกไป
 
ระบบนิเวศ  ( Ecosystem ) หมายถึง ระบบที่ประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตหลายชนิด และสิ่งไม่มีชีวิตที่อาศัยในบริเวณเดียวกัน  มีความสัมพันธ์ต่อกัน เพื่อถ่ายทอดสารอาหารและพลังงานให้กัน Community  +  Habitat  +  Relation
การเปลี่ยนแปลงของระบบนิเวศ  ( Ecological succession ) ระบบนิเวศหนึ่งๆ จะมีการเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ  การเปลี่ยนแปลงอาจเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วหรือช้าต่างๆกัน เมื่อองค์ประกอบในระบบนิเวศเปลี่ยน จะทำให้เกิด การเปลี่ยนแปลงการถ่ายทอดสารอาหารและพลังงาน ซึ่งจะทำให้ลักษณะของระบบนิเวศนั้นเปลี่ยนแปลงไป
ตัวอย่างการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในระบบนิเวศ
ทำไมต้องศึกษาระบบนิเวศ  ? เพื่อให้องค์ประกอบในระบบนิเวศมีอยู่ครบถ้วน และทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ
องค์ประกอบในระบบนิเวศ   ( Component of Ecosystem ) แบ่งเป็น  2  ประเภท คือ 1.  องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต  ( Abiotic component )  ได้แก่ -  สารอินทรีย์  ( Organic compound) -  สารอนินทรีย์  ( Inorganic cpd ) -  สภาพแวดล้อมทางกายภาพ  ( Physical factor )
2.  องค์ประกอบที่มีชีวิต  ( Biotic component )  แบ่งเป็น 2.1  ผู้ผลิต  ( Producer )  จัดเป็น  Autotroph
ผู้บริโภค  ( Consumer )  heterotroph บริโภคพืช  ( Herbivore ) Primary  Consumer
บริโภคสัตว์  ( Carnivore )  secondary
บริโภคทั้งพืชและสัตว์  ( Omnivore ) Tertiary
บริโภคซาก  ( Scavenger )  Detritivore
2.3  ผู้ย่อยสลาย  Decomposer
สารอินทรีย์  ( Organic substance ) สารอนินทรีย์  ( Inorganic substance )
ความสัมพันธ์ในระบบนิเวศ 1.  แบบพึ่งพา  ( mutualism ) + , + ไลเคนส์  ( lichens )  คือ การดำรงชีวิตร่วมกันของรากับสาหร่าย  แบคทีเรียไรโซเบียม    ( Rhizobium )    ในปมรากพืชวงศ์ถั่ว   โปรโตซัวในลำไส้ปลวก
2.  การได้ประโยชน์ร่วมกัน Protocooperation  + , + •  แมลงกับดอกไม้  •  นกเอี้ยงกับควาย                 •  มดดำกับเพลี้ย                 •  ปูเสฉวนกับดอกไม้ทะเล   ( sea  anemone )
3.  แบบเกื้อกูล  ( Commensalism ) + ,0 ปลาฉลามกับเหาฉลาม  กล้วยไม้กับต้นไม้ใหญ่  นกทำรังบนต้นไม้
4.  การล่าเหยื่อ  ( Predation ) + ,- เสือกับกวาง กบกับแมลง ผู้ล่า เรียกว่า  Predator เหยื่อ เรียกว่า  Prey
5.  ภาวะปรสิต  ( Parasitism ) + ,- ฝ่ายได้ประโยชน์ คือ ปรสิต  ( Parasite ) ฝ่ายเสียประโยชน์ คือ ผู้ถูกอาศัย  ( Host ) - Ectoparasite - Endoparasite
6.  ภาวะเป็นกลาง  ( Nutralism )  0,0 คนกับแมว เสือกับต้นหญ้า
7.  ภาวะแข่งขัน  ( Competition )  -,- ต้นหญ้าในนาข้าว มีการแย่งชิงที่อยู่อาศัย อากาศ น้ำ แสงแดด แร่ธาตุ สิ่งมีชีวิตทั้งสองชนิดจะเจริญได้ไม่ดี เนื่องจากมีการยับยั้งการเจริญซึ่งกันและกัน
การถ่ายทอดสารอาหารในระบบนิเวศ การถ่ายทอดสารอาหารในระบบนิเวศเกิดขึ้นอย่าง เป็นวัฏจักร  ( Cycle )   ผ่านทางสายโซ่อาหารและสายใยอาหาร สายโซ่อาหาร  ( Food chain )  คือ การกินต่อกันเป็นทอด ทำให้เกิดการเคลื่อนย้ายพลังงาน และวัตถุธาตุในระบบนิเวศผ่านผู้ผลิตไปยังผู้บริโภคในระดับ ต่าง ๆ
 
ประเภทของห่วงโซ่อาหาร Predator food chain   หรือ  Grazing food chain Detritous food chain Parasite food chain
Detritous food chain ซากใบไม้  เชื้อรา  แบคทีเรีย Parasitic food chain  ต้นไม้  ไวรัส  1   ไวรัส  2
การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ ในระบบนิเวศจะเกิดในทิศทางเดียว  ไม่หมุนกลับเป็นวัฎจักร  ( Non cycle ) การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ จะเป็นไปตาม  กฎ  10  % (  Ten percent law )   ในระบบนิเวศบนบกทั่วไป ประมาณร้อยละ  90   ของผลผลิตสุทธิ จะไม่ผ่านไปสู่สัตว์ พลังงานจะตกค้างอยู่ในส่วนของพืช กลายเป็นเนื้อเยื่อและกิ่งก้าน พลังงานจะถ่ายทอดในระบบนิเวศตามกฎเทอร์โมไดนามิกส์ข้อแรกที่ว่า  พลังงานจะสร้างขึ้นมาใหม่หรือทำลายให้สูญไปไม่ได้ แต่พลังงานสามารถเปลี่ยนจากสภาพหนึ่งไปเป็นอีกสภาพหนึ่งได้
พลังงานจากดวงอาทิตย์จะเข้าสู่ระบบนิเวศในรูปของแสง จากนั้นพืชใบเขียวจะตรึงพลังงานจากแสงบางส่วนแปรสภาพมาเป็นพลังงานทางชีวเคมี อยู่ในรูปมวลชีวภาพ  ( Biomass )  ของพืช ข้อที่สองที่ว่า  ทุกครั้งที่มีการถ่ายทอดพลังงานจะเกิดการหมุนเวียนพลังงาน  พลังงานนั้นไม่สามารถถ่ายทอดได้ร้อยเปอร์เซ็นต์ พลังงานบางส่วนจะสูญเสียไปในการหายใจ ของสัตว์และจุลินทรีย์ ในที่สุดพลังงานจะถูกปล่อยออกจากระบบนิเวศในรูปความร้อน ร้อยละ  90 การถ่ายทอดพลังงานผ่านสายโซ่อาหารทำให้เสียพลังงานไปตามลำดับ ดังนั้น ลำดับขั้นของการบริโภคจะไม่ยาวเกินห้าลำดับขั้น
ผัก หนอน นก   คน   เชื้อรา 690 Kcal 69 Kcal 6.9 Kcal 0.69 Kcal 0.069 Kcal ผู้ผลิตมีพลังงาน  100  ส่วน ผู้บริโภคได้รับ  10  ส่วน ถ้า ผู้ผลิตมีพลังงาน  690  ส่วน ผู้บริโภคได้รับ  10 x 690/100  =69  ส่วน 90 % 90 %
คือ สหสัมพันธ์ของสายโซ่อาหารในแต่ละระดับ  เกิดจากการที่สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งกินอาหารมากกว่า หนึ่งชนิด เช่น คนกินทั้งพืชและสัตว์ นกกินทั้งแมลงและพืช ทำให้เกิดการส่งถ่ายธาตุอาหารและพลังงานในระบบนิเวศหนึ่งๆ อย่างสลับซับซ้อน สายใยอาหาร  ( Food web )
ตัวอย่างสายใยอาหาร  ( Food web )
ข้าว หนูนา นกเหยี่ยว ตั๊กแตน งู คน เชื้อรา
 
การถ่ายทอดสารพิษในระบบนิเวศ สารพิษที่ปนเปื้อนในระบบนิเวศเช่น สาร  DDT  ที่ใช้กำจัดแมลงศัตรูพืช  การถ่ายทอดสารพิษผ่านสายโซ่และสายใยอาหารจะเกิดขึ้น แบบทวีคูณ
ระบบนิเวศภาคพื้นทวีป ป่าดิบชื้น  เป็นป่าเขียวชอุ่มร่มรื่นที่พบบริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตรของโลก ทวีปแอฟริกากลาง เอเชียใต้และตะวันออกเฉียงใต้ อากาศบริเวณนี้มีการเปลี่ยนไม่มากนัก ที่สำคัญคือมีฝนตกชุกทำให้มีความชุ่มชื้น มีอินทรียสารอุดมสมบูรณ์มาก และมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่เป็นจำนวนมากมาย ที่พบในประเทศไทย มีทั้งป่าดิบเขา ป่าดิบแล้ง ป่าพรุ ฯลฯ ไม้ที่พบ เช่น ยาง ตะเคียน เฟิร์น หวาย  สัตว์ที่พบ เช่น ช้างป่า หมูป่า
รูปป่าอะเมซอน ในทวีปอเมริกาใต้
ป่าผลัดใบ  ( Deciduous forest)  ป่าผลัดใบได้รับน้ำฝนน้อยกว่าป่าดิบชื้น พบทั้งในเขตอบอุ่น และเขตร้อนของโลก เช่น ในทวีปอเมริกา  ยุโรป ตอนเหนือของออสเตรเลีย ประเทศจีน และในประเทศไทย  พรรณไม้หลักเป็นไม้ต้นใบกว้างซึ่งทิ้งใบในช่วงฤดูแล้งหรือฤดูหนาว  และผลิใบอีกครั้งเมื่อมีฝนตก เช่น ต้นก่อ  ต้นเต็ง ต้นรัง  สัตว์ที่พบ เช่น กวาง และสุนัขจิ้งจอก
      ทุ่งหญ้าอบอุ่น  (  Temperate grassland )  มักมีฝนตกในช่วงฤดูร้อน และแห้งแล้งในฤดูหนาว  พบทางตอนเหนือของบราซิล ทุ่งหญ้าในเขตอบอุ่นในทวีปอเมริกาเหนือ เรียกว่า แพรรี่   ( prairie )  ในเขตยูเรเชีย เรียก สเต็ปป์  ( steppe)  ในทวีปอเมริกาใต้เรียก แพมพาส   (pampas)  ในประเทศฮังการี เรียก พัสซ์ทา  ( Puszta ) พืชที่พบ คือ ทานตะวัน ถั่ว  สัตว์ที่พบ คือ ม้าลาย กระรอกและวัวไบสัน
ระบบนิเวศทุ่งหญ้าเขตร้อน  ( Tropical Grassland ) ทุ่งหญ้าในเขตร้อนเช่นที่พบในทวีปอัฟริกา และออสเตรเลีย ประเทศอินเดีย และในประเทศไทย เรียกว่า สะวันนา  ( savanna)  มีฤดูแล้งยาวนาน มีไม้พุ่มที่มีหนาม มีไม้ต้นทนแล้ง และไม้ล้มลุก  พบ  Acacia  และ  Cactus สัตว์ที่พบมีหลากหลาย เช่น ช้าง ม้าลาย สิงโตในอัฟริกา  หมีโคลา จิงโจ้ และนกอีมูในออสเตรเลีย   ฝูงช้างในทุ่งหญ้าสะวันนา ทวีปอัฟริกา
    ทะเลทราย  (  Desert )     คือบริเวณที่มีปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยไม่เกิน 10  นิ้วต่อปี มีอากาศร้อนจัด เช่น ทะเลทรายซาฮาราในอัฟริกา ทะเลทรายโซโนรันในเม็กซิโก มีฤดูหนาวสั้นๆ ที่ไม่หนาวมากนัก แต่ทะเลทรายบางแห่ง เช่น ทะเลทรายโกบีในมองโกเลียอาจมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งยาวนานในฤดูหนาว พืชที่พบในทะเลทรายเป็นพวกไม้พุ่มทนแล้ง พืชอวบน้ำ และพืชปีเดียว ในทะเลทรายมีสัตว์เลื้อยคลาน พวกงูและกิ้งก่า และสัตว์ใช้ฟันกัดแทะ เช่น พวกหนูและแมลงชุกชุม    สัตว์ส่วนใหญ่หากินกลางคืนเพื่อหลีกเลี่ยงอากาศร้อนในตอนกลางวัน   ตะกวดทะเลทราย  ( desert monitor )   ทะเลทรายธาร์บริเวณรอยต่อของประเทศอินเดียและปากีสถาน
     ทุนดรา  (  Tundra )    เป็นบริเวณหนาวเย็นที่มีหิมะปกคลุมเกือบตลอดปี แม้ในช่วงฤดูร้อนสั้นๆ ใต้พื้นดินก็ยังเป็นน้ำแข็ง ทำให้เป็นบริเวณที่ไม่พบไม้ต้นใดๆ มีแต่พืชล้มลุก และไม้พุ่ม เขตทุนดรา ได้แก่ พื้นที่ของรัฐอะลาสก้า และ  ไซบีเรีย สัตว์ที่พบในเขตทุนดรามีไม่มากชนิดนัก เช่น นก ซึ่งจะอพยพหนีหนาวไปเมื่อฤดูร้อนสิ้นสุดลง ดอกไม้หลากชนิดที่บานในช่วงฤดูร้อนในแถบอาร์กติก
ป่าสน หรือไทก้า  (  taiga ) สภาพอากาศหนาวเย็นและแห้ง แต่มีฝนตกมากกว่าเขตทุนดรา และมีฤดูร้อนยาวนานกว่าเขตทุนดราเล็กน้อย มีสนเป็นพรรณไม้หลัก คือ สนสองใบ สนสามใบ พบในแคนาดา จีน ฟินแลนด์ ฯลฯ สัตว์ที่พบในป่าสน เช่นกวางมูส แมวป่า กระต่ายป่า สุนัขป่า
การหมุนเวียนของธาตุ   การหมุนเวียนของธาตุเกิดขึ้นแบบหมุนเวียน เป็นวัฏจักร  ( Cycle)   วัฏจักรคาร์บอน  ( Carbon Cycle ) แหล่งคาร์บอนจากธรรมชาติ คือ คาร์บอนไดออกไซด์  นอกจากนี้ยังมีหินปูน ซึ่งมีคาร์บอเนตเป็นส่วนประกอบ และคาร์บอนในรูปน้ำมันและถ่านหิน ซึ่งเกิดจากการทับถม ของซากพืชซากสัตว์นานนับล้านปี วัฏจักรคาร์บอนเกิดขึ้นจากการที่ พืชสีเขียว เปลี่ยนก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์โดยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง  ( Photosynthesis )   ได้ผลผลิต คือ  น้ำตาลกลูโคสและก๊าซออกซิเจน ดังสมการ 6CO 2  +  6H 2 O   C 6 H 12 O 6   +  6O 2 light
มนุษย์ สัตว์และจุลินทรีย์จะใช้ออกซิเจนในกระบวนการหายใจ  ( Respiration )  เพื่อย่อยสลายสารอินทรีย์ให้โมเลกุลมีขนาดเล็กลงโดยอาศัยเอนไซม์ช่วยในการย่อยสลาย เพื่อให้ได้พลังงานมาใช้สำหรับการทำงานของเซลล์ ซึ่งผลที่ได้ คือ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำกลับสู่บรรยากาศ จากนั้นคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกนำไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชต่อไป การหมุนเวียนของวัฏจักรคาร์บอนจึงเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลา
ตัวอย่างวัฏจักรคาร์บอนในแหล่งน้ำ
O 2
ผลกระทบจากการหมุนเวียนคาร์บอนไม่เป็นวัฏจักร หากในบรรยากาศมีปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากเกินไป จะทำให้ สิ่งมีชีวิตขาดออกซิเจนในการหายใจ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นจะดูดซับความร้อนจากรังสียูวีที่แผ่มาจากดวงอาทิตย์ไว้ในบรรยากาศของโลก ทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก  อุณหภูมิของโลกจะสูงขึ้น  สิ่งมีชีวิตบนดินและในน้ำอาจตาย มนุษย์อาจเกิดมะเร็งผิวหนัง  หากผิวหนังได้รับความร้อนเป็นเวลานานอาจเกิดการไหม้  ( Sun burn )  หรืออาจ เกิดโรคต้อกระจก จากรังสียูวี ความร้อนที่เกิดขึ้นบนโลกส่งผลให้น้ำแข็งขั้วโลกเกิดการละลาย  เกิดภาวะน้ำท่วม ในพื้นที่ที่เคยเป็นที่ดิน
2.  วัฏจักรไนโตรเจน  ( Nitrogen cycle )   วัฏจักรไนโตรเจน ประกอบด้วย การย่อยสลายโปรตีน  ( Proteolysis )   คือ การย่อยสารอินทรีย์ ที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก ในซากพืชซากสัตว์ด้วยเอนไซม์ ผลที่ได้จากการย่อย ในสภาพที่มีออกซิเจนจะได้ กรดอะมิโน   ( Amino acid ) แอมโมนิฟิเคชัน  ( Ammonification )  เป็นกระบวนการดึงหมู่ อะมิโนออกจากโครงสร้างของกรดอะมิโน  โดยวิธีดีอะมิเนชัน ได้ แอมโมเนีย  ( สารอนินทรีย์ไนโตรเจน )  NH 4 - โดยการกระทำของจุลินทรีย์ในธรรมชาติ เช่น เชื้อรา แบคทีเรีย
ไนตริฟิเคชัน  ( Nitrification ) เป็นการออกซิไดซ์ แอมโมเนีย ไปเป็น ไนไตรท์ และ ไนเตรท 2NH 3   +  3O 2   Nitrosomonas  sp.  2HNO 2   +  2H 2 O HNO 2   +  ½ O 2   Nitrobacter  sp.  HNO 3 ดีไนตริฟิเคชัน  ( Denitrification ) เป็นการรีดิวซ์ ไนเตรท ไปเป็น ก๊าซไนโตรเจน   2NO 3   2NO 2   2NO  N 2 O  N 2
การตรึงไนโตรเจน  ( Nitrogen fixation ) เป็นการตรึง ก๊าซไนโตรเจน ในบรรยากาศเปลี่ยนไปเป็น ไนเตรท ในดินหรือน้ำ โดยจุลินทรีย์ในดิน เช่น  Azotobacter  sp.  และ  Rhizobium  เพื่อนำไปเป็นธาตุอาหารแก่พืช
ภาพการเกิดวัฎจักรไนโตรเจน
 
ผลกระทบจากการหมุนเวียนไนโตรเจน ไม่เป็นวัฏจักร พืช เจริญเติบโตช้าเนื่องจากดินขาดแร่ธาตุไนโตรเจน เกิดโรคขาดสารอาหารโปรตีนในสิ่งมีชีวิต เช่น  โรคตาลขโมย ทำให้เด็กแคระแกน แหล่งน้ำเน่าเสียจากสารประกอบไนโตรเจน เช่น แอมโมเนียและไนไตรท์ ซึ่งเป็นพิษต่อสัตว์น้ำ
วัฏจักรฟอสฟอรัส  ( Phosphorus cycle ) ฟอสฟอรัส เป็นธาตุที่จำเป็นต่อการดำรงชีพของสิ่งมีชีวิต เพราะเป็นองค์ประกอบของ  DNA ,  RNA   และ รวมทั้งในการเจริญเติบโตของ พืช   การหมุนเวียนของฟอสฟอรัสต่างจากธาตุอื่นที่ไม่มีการหมุนเวียนผ่านรูปที่เป็นก๊าซ  ฟอสฟอรัส เป็นธาตุที่อยู่ในธรรมชาติน้อยมาก และเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา เช่น แผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด ด้วยเหตุนี้ฟอสฟอรัสจึงถูกใช้หมุนเวียนอยู่ระหว่างสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิตในปริมาณที่จำกัด
ฟอสฟอรัสส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของ หินฟอสเฟต   ( PO 4 2- ) หรือแร่ฟอสเฟต เมื่อถูกกัดกร่อนโดยน้ำ การชะล้างโดย ฝน  และกระแสลมปะปนอยู่ในดิน จะกลายเป็นรูปที่ละลายน้ำได้  ( Soluble Phosphate )  ซึ่งพืชสามารถนำไปใช้ และ จะถูกถ่ายทอดไปในระบบนิเวศตาม ห่วงโซ่อาหาร เมื่อพืชและสัตว์ตายลงก็ฟอสเฟตในซากสิ่งมีชีวิตจะถูกย่อยสลายโดยแบคทีเรียกลุ่ม  Phosphate reducing Bacteria  ในดินให้อยู่ในรูปที่ละลายน้ำได้ และกลับเข้าสู่พืช สัตว์และมนุษย์ผ่านห่วงโซ่อาหารอีกครั้ง ในกรณีที่ธาตุฟอสฟอรัสที่สลายตัวยาก อยู่ในรูปที่ไม่ละลายน้ำ ได้เรียกว่า หินกัวโน  ( Guano   rock )
Phosphorus cycle
ผลกระทบจากการหมุนเวียนฟอสฟอรัส ไม่เป็นวัฏจักร หากในดินขาดแร่ธาตุฟอสฟอรัส หรือเมื่อฟอสฟอรัสอยู่ในรูปที่ไม่ละลายน้ำ ทำให้พืชดูดซึมไปใช้ไม่ได้ พืชจะเจริญเติบโตได้ไม่ดี  คนเกิดโรคกระดูกผุและฟันผุ ร่างกายไม่แข็งแรง หากในแหล่งน้ำมีการปล่อยสารประกอบฟอสเฟต ซึ่งพบในสารซักล้าง เช่น ผงซักฟอก ลงในแหล่งน้ำจะทำให้เกิดการเจริญอย่างรวดเร็วของสาหร่าย  ( Algae bloom )
ในการเกษตรกรรมจะใช้ ปุ๋ยฟอสเฟต ในรูปของ สารประกอบอ นินท รีย์  แต่ถ้าปุ๋ยเหล่านี้ถูกชะล้างลงสู่แหล่งน้ำมาก จะเกิดการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วของพืชน้ำ เกิด ปรากฏการณ์ยูโทร ฟิเคชั่น   ( Eutrophication )  ตามมา
วัฏจักรกำมะถัน  ( Sulphur cycle ) กำมะถันในธรรมชาติพบทั้งที่เป็นอิสระ และสารประกอบ  นอกจากนี้ยังพบมากบริเวณภูเขาไฟ เมื่อสิ่งมีชีวิตตายจะถูกย่อยสลายและปล่อยกำมะถันออกมา ในรูปซัลเฟต  ( SO 4 2- )  สารประกอบซัลเฟตจะถูกพืชนำไปใช้ กลายเป็นกรดอะมิโน ที่มีกำมะถัน รวมเข้าเป็นโปรตีน เมื่อสัตว์กินพืช  กำมะถันจึงไปอยู่ในเนื้อเยื่อสัตว์ด้วย  ซัลเฟตอาจถูกรีดิวซ์ไปเป็นก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์  ( H 2 S )  โดย  Sulphur reducing bacteria
ไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เกิดขึ้นจากการรีดิวซ์ซัลเฟตและจากการย่อยสลายกรดอะมิโนจะถูกออกซิไดซ์ไปเป็น ธาตุกำมะถัน การทับถมของซากสิ่งมีชีวิตในดินเป็นเวลานานจะทำให้เกิดถ่านหินและน้ำมันซึ่งมีธาตุ กำมะถัน เป็นองค์ประกอบ เมื่อนำเชื้อเพลิงมาเผาไหม้จะเกิด ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์  ( SO 2 )   ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ที่เกิดจากการเผาไหม้จะ รวมตัวกับน้ำ ในบรรยากาศเกิดเป็น กรดซัลฟูริค   ( Sulfuric acid/H 2 SO 4 )  เรียกว่า  ฝนกรด   ( Acid rain )  ในบรรยากาศและตกลงในดิน 2S  +  2H 2 O  +  3O 2   2H 2 SO 4
ภาพแสดงการเกิดวัฏจักรซัลเฟอร์
ผลกระทบจากการหมุนเวียนซัลเฟอร์ไม่เป็นวัฏจักร ฝนกรดที่เกิดขึ้นในบรรยากาศสามารถกัดกร่อนโลหะให้เกิดสนิมหรือทำให้ใบพืชเป็นจุดด่าง เนื่องจากกรดจะทำลายคลอโรฟิลล์ที่ใบพืช ทำให้พืชสังเคราะห์แสงได้น้อยลง จึงเจริญเติบโตช้า ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในบรรยากาศยังไปปิดปากใบพืช ทำให้ความสามารถในการสังเคราะห์แสงลดลง  ความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นของน้ำทำให้สัตว์น้ำไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้  ความเป็นกรดในดินเพิ่มมากขึ้น
วัฏจักรของน้ำ เริ่มต้นจากการระเหย   (Evaporation)  ของน้ำที่อยู่ตามแหล่งน้ำต่างๆ ตั้งแต่ มหาสมุทร ทะเล แม่น้ำ คลองต่างๆ รวมทั้งจากพื้นดินด้วย จากการคายน้ำของพืช (Transpiration)  กลายเป็นไอน้ำ (WaterVapor)  ซึ่งอุณหภูมิของไอน้ำจะสูงกว่าจุดเดือด และเมื่ออากาศมีอุณหภูมิต่ำ ไอน้ำจะรวมตัวกัน   (Condensation)   ตกสู่ผิวโลก น้ำในมหาสมุทรมีพื้นที่ประมาณ  70%  ของพื้นที่ทั้งโลก และมีการตกสู่พื้นโลกประมาณ   10 %  ในรูปของฝนและหิมะ บางส่วนก็จะซึมลงดินและลงสู่แหล่งน้ำต่างๆ และเกิดการระเหยอีกครั้งหนึ่ง
Hydrological cycle

หน่วยที่ 2 ระบบนิเวศ

  • 1.
    หน่วยที่ 2 หลักนิเวศวิทยา Principle of Ecology
  • 2.
    นิเวศวิทยา Ecology มีรากศัพท์มาจากภาษากรีก คำว่า Eco = Oikos หมายถึง บ้าน ( House ) Logy = logos หมายถึง การศึกษา ( Study ) นิเวศวิทยา หมายถึง การศึกษาที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิต โดยศึกษาถึงชนิดของสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิต บทบาทและความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตด้วยกันเอง รวมทั้งศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิต
  • 3.
    ศัพท์ทางนิเวศวิทยา Biosphere หมายถึง อาณาบริเวณที่มีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ ซึ่งประกอบด้วย 3 ส่วน ได้แก่ ดิน ( Geosphere ) น้ำ ( Hydrosphere ) อากาศ ( Atmosphere )
  • 4.
  • 5.
  • 6.
    Population หมายถึงสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันที่เกิดขึ้นและดำรงชีพอยู่ในระบบนิเวศหนึ่งๆ Community หมายถึง ประชากรต่างชนิดกันที่อาศัยอยู่ในระบบนิเวศหนึ่ง Habitats หมายถึง บริเวณที่เป็นที่อยู่อาศัยเฉพาะของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด ซึ่งสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะดำรงชีวิตอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เป็นถิ่นที่อยู่ของตนเอง ในสภาพแวดล้อมหนึ่งๆ จะมีสิ่งมีชีวิตที่มีชนิดและลักษณะต่างกันออกไป
  • 7.
  • 8.
    ระบบนิเวศ (Ecosystem ) หมายถึง ระบบที่ประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตหลายชนิด และสิ่งไม่มีชีวิตที่อาศัยในบริเวณเดียวกัน มีความสัมพันธ์ต่อกัน เพื่อถ่ายทอดสารอาหารและพลังงานให้กัน Community + Habitat + Relation
  • 9.
    การเปลี่ยนแปลงของระบบนิเวศ (Ecological succession ) ระบบนิเวศหนึ่งๆ จะมีการเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ การเปลี่ยนแปลงอาจเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วหรือช้าต่างๆกัน เมื่อองค์ประกอบในระบบนิเวศเปลี่ยน จะทำให้เกิด การเปลี่ยนแปลงการถ่ายทอดสารอาหารและพลังงาน ซึ่งจะทำให้ลักษณะของระบบนิเวศนั้นเปลี่ยนแปลงไป
  • 10.
  • 11.
    ทำไมต้องศึกษาระบบนิเวศ ?เพื่อให้องค์ประกอบในระบบนิเวศมีอยู่ครบถ้วน และทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ
  • 12.
    องค์ประกอบในระบบนิเวศ ( Component of Ecosystem ) แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ 1. องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต ( Abiotic component ) ได้แก่ - สารอินทรีย์ ( Organic compound) - สารอนินทรีย์ ( Inorganic cpd ) - สภาพแวดล้อมทางกายภาพ ( Physical factor )
  • 13.
    2. องค์ประกอบที่มีชีวิต ( Biotic component ) แบ่งเป็น 2.1 ผู้ผลิต ( Producer ) จัดเป็น Autotroph
  • 14.
    ผู้บริโภค (Consumer ) heterotroph บริโภคพืช ( Herbivore ) Primary Consumer
  • 15.
  • 16.
  • 17.
    บริโภคซาก (Scavenger ) Detritivore
  • 18.
  • 19.
    สารอินทรีย์ (Organic substance ) สารอนินทรีย์ ( Inorganic substance )
  • 20.
    ความสัมพันธ์ในระบบนิเวศ 1. แบบพึ่งพา ( mutualism ) + , + ไลเคนส์ ( lichens ) คือ การดำรงชีวิตร่วมกันของรากับสาหร่าย แบคทีเรียไรโซเบียม    ( Rhizobium )    ในปมรากพืชวงศ์ถั่ว โปรโตซัวในลำไส้ปลวก
  • 21.
    2. การได้ประโยชน์ร่วมกันProtocooperation + , + • แมลงกับดอกไม้ • นกเอี้ยงกับควาย                • มดดำกับเพลี้ย                • ปูเสฉวนกับดอกไม้ทะเล   ( sea  anemone )
  • 22.
    3. แบบเกื้อกูล ( Commensalism ) + ,0 ปลาฉลามกับเหาฉลาม กล้วยไม้กับต้นไม้ใหญ่ นกทำรังบนต้นไม้
  • 23.
    4. การล่าเหยื่อ ( Predation ) + ,- เสือกับกวาง กบกับแมลง ผู้ล่า เรียกว่า Predator เหยื่อ เรียกว่า Prey
  • 24.
    5. ภาวะปรสิต ( Parasitism ) + ,- ฝ่ายได้ประโยชน์ คือ ปรสิต ( Parasite ) ฝ่ายเสียประโยชน์ คือ ผู้ถูกอาศัย ( Host ) - Ectoparasite - Endoparasite
  • 25.
    6. ภาวะเป็นกลาง ( Nutralism ) 0,0 คนกับแมว เสือกับต้นหญ้า
  • 26.
    7. ภาวะแข่งขัน ( Competition ) -,- ต้นหญ้าในนาข้าว มีการแย่งชิงที่อยู่อาศัย อากาศ น้ำ แสงแดด แร่ธาตุ สิ่งมีชีวิตทั้งสองชนิดจะเจริญได้ไม่ดี เนื่องจากมีการยับยั้งการเจริญซึ่งกันและกัน
  • 27.
    การถ่ายทอดสารอาหารในระบบนิเวศ การถ่ายทอดสารอาหารในระบบนิเวศเกิดขึ้นอย่าง เป็นวัฏจักร ( Cycle ) ผ่านทางสายโซ่อาหารและสายใยอาหาร สายโซ่อาหาร ( Food chain ) คือ การกินต่อกันเป็นทอด ทำให้เกิดการเคลื่อนย้ายพลังงาน และวัตถุธาตุในระบบนิเวศผ่านผู้ผลิตไปยังผู้บริโภคในระดับ ต่าง ๆ
  • 28.
  • 29.
    ประเภทของห่วงโซ่อาหาร Predator foodchain หรือ Grazing food chain Detritous food chain Parasite food chain
  • 30.
    Detritous food chainซากใบไม้ เชื้อรา แบคทีเรีย Parasitic food chain ต้นไม้ ไวรัส 1 ไวรัส 2
  • 31.
    การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ ในระบบนิเวศจะเกิดในทิศทางเดียว ไม่หมุนกลับเป็นวัฎจักร ( Non cycle ) การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ จะเป็นไปตาม กฎ 10 % ( Ten percent law ) ในระบบนิเวศบนบกทั่วไป ประมาณร้อยละ 90 ของผลผลิตสุทธิ จะไม่ผ่านไปสู่สัตว์ พลังงานจะตกค้างอยู่ในส่วนของพืช กลายเป็นเนื้อเยื่อและกิ่งก้าน พลังงานจะถ่ายทอดในระบบนิเวศตามกฎเทอร์โมไดนามิกส์ข้อแรกที่ว่า พลังงานจะสร้างขึ้นมาใหม่หรือทำลายให้สูญไปไม่ได้ แต่พลังงานสามารถเปลี่ยนจากสภาพหนึ่งไปเป็นอีกสภาพหนึ่งได้
  • 32.
    พลังงานจากดวงอาทิตย์จะเข้าสู่ระบบนิเวศในรูปของแสง จากนั้นพืชใบเขียวจะตรึงพลังงานจากแสงบางส่วนแปรสภาพมาเป็นพลังงานทางชีวเคมี อยู่ในรูปมวลชีวภาพ ( Biomass ) ของพืช ข้อที่สองที่ว่า ทุกครั้งที่มีการถ่ายทอดพลังงานจะเกิดการหมุนเวียนพลังงาน พลังงานนั้นไม่สามารถถ่ายทอดได้ร้อยเปอร์เซ็นต์ พลังงานบางส่วนจะสูญเสียไปในการหายใจ ของสัตว์และจุลินทรีย์ ในที่สุดพลังงานจะถูกปล่อยออกจากระบบนิเวศในรูปความร้อน ร้อยละ 90 การถ่ายทอดพลังงานผ่านสายโซ่อาหารทำให้เสียพลังงานไปตามลำดับ ดังนั้น ลำดับขั้นของการบริโภคจะไม่ยาวเกินห้าลำดับขั้น
  • 33.
    ผัก หนอน นก คน เชื้อรา 690 Kcal 69 Kcal 6.9 Kcal 0.69 Kcal 0.069 Kcal ผู้ผลิตมีพลังงาน 100 ส่วน ผู้บริโภคได้รับ 10 ส่วน ถ้า ผู้ผลิตมีพลังงาน 690 ส่วน ผู้บริโภคได้รับ 10 x 690/100 =69 ส่วน 90 % 90 %
  • 34.
    คือ สหสัมพันธ์ของสายโซ่อาหารในแต่ละระดับ เกิดจากการที่สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งกินอาหารมากกว่า หนึ่งชนิด เช่น คนกินทั้งพืชและสัตว์ นกกินทั้งแมลงและพืช ทำให้เกิดการส่งถ่ายธาตุอาหารและพลังงานในระบบนิเวศหนึ่งๆ อย่างสลับซับซ้อน สายใยอาหาร ( Food web )
  • 35.
  • 36.
    ข้าว หนูนา นกเหยี่ยวตั๊กแตน งู คน เชื้อรา
  • 37.
  • 38.
    การถ่ายทอดสารพิษในระบบนิเวศ สารพิษที่ปนเปื้อนในระบบนิเวศเช่น สาร DDT ที่ใช้กำจัดแมลงศัตรูพืช การถ่ายทอดสารพิษผ่านสายโซ่และสายใยอาหารจะเกิดขึ้น แบบทวีคูณ
  • 39.
    ระบบนิเวศภาคพื้นทวีป ป่าดิบชื้น เป็นป่าเขียวชอุ่มร่มรื่นที่พบบริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตรของโลก ทวีปแอฟริกากลาง เอเชียใต้และตะวันออกเฉียงใต้ อากาศบริเวณนี้มีการเปลี่ยนไม่มากนัก ที่สำคัญคือมีฝนตกชุกทำให้มีความชุ่มชื้น มีอินทรียสารอุดมสมบูรณ์มาก และมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่เป็นจำนวนมากมาย ที่พบในประเทศไทย มีทั้งป่าดิบเขา ป่าดิบแล้ง ป่าพรุ ฯลฯ ไม้ที่พบ เช่น ยาง ตะเคียน เฟิร์น หวาย สัตว์ที่พบ เช่น ช้างป่า หมูป่า
  • 40.
  • 41.
    ป่าผลัดใบ (Deciduous forest) ป่าผลัดใบได้รับน้ำฝนน้อยกว่าป่าดิบชื้น พบทั้งในเขตอบอุ่น และเขตร้อนของโลก เช่น ในทวีปอเมริกา ยุโรป ตอนเหนือของออสเตรเลีย ประเทศจีน และในประเทศไทย พรรณไม้หลักเป็นไม้ต้นใบกว้างซึ่งทิ้งใบในช่วงฤดูแล้งหรือฤดูหนาว และผลิใบอีกครั้งเมื่อมีฝนตก เช่น ต้นก่อ ต้นเต็ง ต้นรัง สัตว์ที่พบ เช่น กวาง และสุนัขจิ้งจอก
  • 42.
          ทุ่งหญ้าอบอุ่น ( Temperate grassland ) มักมีฝนตกในช่วงฤดูร้อน และแห้งแล้งในฤดูหนาว พบทางตอนเหนือของบราซิล ทุ่งหญ้าในเขตอบอุ่นในทวีปอเมริกาเหนือ เรียกว่า แพรรี่ ( prairie ) ในเขตยูเรเชีย เรียก สเต็ปป์ ( steppe) ในทวีปอเมริกาใต้เรียก แพมพาส (pampas) ในประเทศฮังการี เรียก พัสซ์ทา ( Puszta ) พืชที่พบ คือ ทานตะวัน ถั่ว สัตว์ที่พบ คือ ม้าลาย กระรอกและวัวไบสัน
  • 43.
    ระบบนิเวศทุ่งหญ้าเขตร้อน (Tropical Grassland ) ทุ่งหญ้าในเขตร้อนเช่นที่พบในทวีปอัฟริกา และออสเตรเลีย ประเทศอินเดีย และในประเทศไทย เรียกว่า สะวันนา ( savanna) มีฤดูแล้งยาวนาน มีไม้พุ่มที่มีหนาม มีไม้ต้นทนแล้ง และไม้ล้มลุก พบ Acacia และ Cactus สัตว์ที่พบมีหลากหลาย เช่น ช้าง ม้าลาย สิงโตในอัฟริกา หมีโคลา จิงโจ้ และนกอีมูในออสเตรเลีย ฝูงช้างในทุ่งหญ้าสะวันนา ทวีปอัฟริกา
  • 44.
        ทะเลทราย ( Desert )    คือบริเวณที่มีปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยไม่เกิน 10 นิ้วต่อปี มีอากาศร้อนจัด เช่น ทะเลทรายซาฮาราในอัฟริกา ทะเลทรายโซโนรันในเม็กซิโก มีฤดูหนาวสั้นๆ ที่ไม่หนาวมากนัก แต่ทะเลทรายบางแห่ง เช่น ทะเลทรายโกบีในมองโกเลียอาจมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งยาวนานในฤดูหนาว พืชที่พบในทะเลทรายเป็นพวกไม้พุ่มทนแล้ง พืชอวบน้ำ และพืชปีเดียว ในทะเลทรายมีสัตว์เลื้อยคลาน พวกงูและกิ้งก่า และสัตว์ใช้ฟันกัดแทะ เช่น พวกหนูและแมลงชุกชุม    สัตว์ส่วนใหญ่หากินกลางคืนเพื่อหลีกเลี่ยงอากาศร้อนในตอนกลางวัน ตะกวดทะเลทราย ( desert monitor ) ทะเลทรายธาร์บริเวณรอยต่อของประเทศอินเดียและปากีสถาน
  • 45.
         ทุนดรา ( Tundra )   เป็นบริเวณหนาวเย็นที่มีหิมะปกคลุมเกือบตลอดปี แม้ในช่วงฤดูร้อนสั้นๆ ใต้พื้นดินก็ยังเป็นน้ำแข็ง ทำให้เป็นบริเวณที่ไม่พบไม้ต้นใดๆ มีแต่พืชล้มลุก และไม้พุ่ม เขตทุนดรา ได้แก่ พื้นที่ของรัฐอะลาสก้า และ ไซบีเรีย สัตว์ที่พบในเขตทุนดรามีไม่มากชนิดนัก เช่น นก ซึ่งจะอพยพหนีหนาวไปเมื่อฤดูร้อนสิ้นสุดลง ดอกไม้หลากชนิดที่บานในช่วงฤดูร้อนในแถบอาร์กติก
  • 46.
    ป่าสน หรือไทก้า ( taiga ) สภาพอากาศหนาวเย็นและแห้ง แต่มีฝนตกมากกว่าเขตทุนดรา และมีฤดูร้อนยาวนานกว่าเขตทุนดราเล็กน้อย มีสนเป็นพรรณไม้หลัก คือ สนสองใบ สนสามใบ พบในแคนาดา จีน ฟินแลนด์ ฯลฯ สัตว์ที่พบในป่าสน เช่นกวางมูส แมวป่า กระต่ายป่า สุนัขป่า
  • 47.
    การหมุนเวียนของธาตุ การหมุนเวียนของธาตุเกิดขึ้นแบบหมุนเวียน เป็นวัฏจักร ( Cycle) วัฏจักรคาร์บอน ( Carbon Cycle ) แหล่งคาร์บอนจากธรรมชาติ คือ คาร์บอนไดออกไซด์ นอกจากนี้ยังมีหินปูน ซึ่งมีคาร์บอเนตเป็นส่วนประกอบ และคาร์บอนในรูปน้ำมันและถ่านหิน ซึ่งเกิดจากการทับถม ของซากพืชซากสัตว์นานนับล้านปี วัฏจักรคาร์บอนเกิดขึ้นจากการที่ พืชสีเขียว เปลี่ยนก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์โดยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ( Photosynthesis ) ได้ผลผลิต คือ น้ำตาลกลูโคสและก๊าซออกซิเจน ดังสมการ 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 light
  • 48.
    มนุษย์ สัตว์และจุลินทรีย์จะใช้ออกซิเจนในกระบวนการหายใจ ( Respiration ) เพื่อย่อยสลายสารอินทรีย์ให้โมเลกุลมีขนาดเล็กลงโดยอาศัยเอนไซม์ช่วยในการย่อยสลาย เพื่อให้ได้พลังงานมาใช้สำหรับการทำงานของเซลล์ ซึ่งผลที่ได้ คือ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำกลับสู่บรรยากาศ จากนั้นคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกนำไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชต่อไป การหมุนเวียนของวัฏจักรคาร์บอนจึงเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลา
  • 49.
  • 50.
  • 51.
    ผลกระทบจากการหมุนเวียนคาร์บอนไม่เป็นวัฏจักร หากในบรรยากาศมีปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากเกินไป จะทำให้สิ่งมีชีวิตขาดออกซิเจนในการหายใจ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นจะดูดซับความร้อนจากรังสียูวีที่แผ่มาจากดวงอาทิตย์ไว้ในบรรยากาศของโลก ทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก อุณหภูมิของโลกจะสูงขึ้น สิ่งมีชีวิตบนดินและในน้ำอาจตาย มนุษย์อาจเกิดมะเร็งผิวหนัง หากผิวหนังได้รับความร้อนเป็นเวลานานอาจเกิดการไหม้ ( Sun burn ) หรืออาจ เกิดโรคต้อกระจก จากรังสียูวี ความร้อนที่เกิดขึ้นบนโลกส่งผลให้น้ำแข็งขั้วโลกเกิดการละลาย เกิดภาวะน้ำท่วม ในพื้นที่ที่เคยเป็นที่ดิน
  • 52.
    2. วัฏจักรไนโตรเจน ( Nitrogen cycle ) วัฏจักรไนโตรเจน ประกอบด้วย การย่อยสลายโปรตีน ( Proteolysis ) คือ การย่อยสารอินทรีย์ ที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก ในซากพืชซากสัตว์ด้วยเอนไซม์ ผลที่ได้จากการย่อย ในสภาพที่มีออกซิเจนจะได้ กรดอะมิโน ( Amino acid ) แอมโมนิฟิเคชัน ( Ammonification ) เป็นกระบวนการดึงหมู่ อะมิโนออกจากโครงสร้างของกรดอะมิโน โดยวิธีดีอะมิเนชัน ได้ แอมโมเนีย ( สารอนินทรีย์ไนโตรเจน ) NH 4 - โดยการกระทำของจุลินทรีย์ในธรรมชาติ เช่น เชื้อรา แบคทีเรีย
  • 53.
    ไนตริฟิเคชัน (Nitrification ) เป็นการออกซิไดซ์ แอมโมเนีย ไปเป็น ไนไตรท์ และ ไนเตรท 2NH 3 + 3O 2 Nitrosomonas sp. 2HNO 2 + 2H 2 O HNO 2 + ½ O 2 Nitrobacter sp. HNO 3 ดีไนตริฟิเคชัน ( Denitrification ) เป็นการรีดิวซ์ ไนเตรท ไปเป็น ก๊าซไนโตรเจน 2NO 3 2NO 2 2NO N 2 O N 2
  • 54.
    การตรึงไนโตรเจน (Nitrogen fixation ) เป็นการตรึง ก๊าซไนโตรเจน ในบรรยากาศเปลี่ยนไปเป็น ไนเตรท ในดินหรือน้ำ โดยจุลินทรีย์ในดิน เช่น Azotobacter sp. และ Rhizobium เพื่อนำไปเป็นธาตุอาหารแก่พืช
  • 55.
  • 56.
  • 57.
    ผลกระทบจากการหมุนเวียนไนโตรเจน ไม่เป็นวัฏจักร พืชเจริญเติบโตช้าเนื่องจากดินขาดแร่ธาตุไนโตรเจน เกิดโรคขาดสารอาหารโปรตีนในสิ่งมีชีวิต เช่น โรคตาลขโมย ทำให้เด็กแคระแกน แหล่งน้ำเน่าเสียจากสารประกอบไนโตรเจน เช่น แอมโมเนียและไนไตรท์ ซึ่งเป็นพิษต่อสัตว์น้ำ
  • 58.
    วัฏจักรฟอสฟอรัส (Phosphorus cycle ) ฟอสฟอรัส เป็นธาตุที่จำเป็นต่อการดำรงชีพของสิ่งมีชีวิต เพราะเป็นองค์ประกอบของ DNA , RNA และ รวมทั้งในการเจริญเติบโตของ พืช การหมุนเวียนของฟอสฟอรัสต่างจากธาตุอื่นที่ไม่มีการหมุนเวียนผ่านรูปที่เป็นก๊าซ ฟอสฟอรัส เป็นธาตุที่อยู่ในธรรมชาติน้อยมาก และเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา เช่น แผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด ด้วยเหตุนี้ฟอสฟอรัสจึงถูกใช้หมุนเวียนอยู่ระหว่างสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิตในปริมาณที่จำกัด
  • 59.
    ฟอสฟอรัสส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของ หินฟอสเฟต ( PO 4 2- ) หรือแร่ฟอสเฟต เมื่อถูกกัดกร่อนโดยน้ำ การชะล้างโดย ฝน และกระแสลมปะปนอยู่ในดิน จะกลายเป็นรูปที่ละลายน้ำได้ ( Soluble Phosphate ) ซึ่งพืชสามารถนำไปใช้ และ จะถูกถ่ายทอดไปในระบบนิเวศตาม ห่วงโซ่อาหาร เมื่อพืชและสัตว์ตายลงก็ฟอสเฟตในซากสิ่งมีชีวิตจะถูกย่อยสลายโดยแบคทีเรียกลุ่ม Phosphate reducing Bacteria ในดินให้อยู่ในรูปที่ละลายน้ำได้ และกลับเข้าสู่พืช สัตว์และมนุษย์ผ่านห่วงโซ่อาหารอีกครั้ง ในกรณีที่ธาตุฟอสฟอรัสที่สลายตัวยาก อยู่ในรูปที่ไม่ละลายน้ำ ได้เรียกว่า หินกัวโน ( Guano rock )
  • 60.
  • 61.
    ผลกระทบจากการหมุนเวียนฟอสฟอรัส ไม่เป็นวัฏจักร หากในดินขาดแร่ธาตุฟอสฟอรัสหรือเมื่อฟอสฟอรัสอยู่ในรูปที่ไม่ละลายน้ำ ทำให้พืชดูดซึมไปใช้ไม่ได้ พืชจะเจริญเติบโตได้ไม่ดี คนเกิดโรคกระดูกผุและฟันผุ ร่างกายไม่แข็งแรง หากในแหล่งน้ำมีการปล่อยสารประกอบฟอสเฟต ซึ่งพบในสารซักล้าง เช่น ผงซักฟอก ลงในแหล่งน้ำจะทำให้เกิดการเจริญอย่างรวดเร็วของสาหร่าย ( Algae bloom )
  • 62.
    ในการเกษตรกรรมจะใช้ ปุ๋ยฟอสเฟต ในรูปของสารประกอบอ นินท รีย์ แต่ถ้าปุ๋ยเหล่านี้ถูกชะล้างลงสู่แหล่งน้ำมาก จะเกิดการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วของพืชน้ำ เกิด ปรากฏการณ์ยูโทร ฟิเคชั่น ( Eutrophication ) ตามมา
  • 63.
    วัฏจักรกำมะถัน (Sulphur cycle ) กำมะถันในธรรมชาติพบทั้งที่เป็นอิสระ และสารประกอบ นอกจากนี้ยังพบมากบริเวณภูเขาไฟ เมื่อสิ่งมีชีวิตตายจะถูกย่อยสลายและปล่อยกำมะถันออกมา ในรูปซัลเฟต ( SO 4 2- ) สารประกอบซัลเฟตจะถูกพืชนำไปใช้ กลายเป็นกรดอะมิโน ที่มีกำมะถัน รวมเข้าเป็นโปรตีน เมื่อสัตว์กินพืช กำมะถันจึงไปอยู่ในเนื้อเยื่อสัตว์ด้วย ซัลเฟตอาจถูกรีดิวซ์ไปเป็นก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ ( H 2 S ) โดย Sulphur reducing bacteria
  • 64.
    ไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เกิดขึ้นจากการรีดิวซ์ซัลเฟตและจากการย่อยสลายกรดอะมิโนจะถูกออกซิไดซ์ไปเป็น ธาตุกำมะถัน การทับถมของซากสิ่งมีชีวิตในดินเป็นเวลานานจะทำให้เกิดถ่านหินและน้ำมันซึ่งมีธาตุกำมะถัน เป็นองค์ประกอบ เมื่อนำเชื้อเพลิงมาเผาไหม้จะเกิด ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ( SO 2 ) ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ที่เกิดจากการเผาไหม้จะ รวมตัวกับน้ำ ในบรรยากาศเกิดเป็น กรดซัลฟูริค ( Sulfuric acid/H 2 SO 4 ) เรียกว่า ฝนกรด ( Acid rain ) ในบรรยากาศและตกลงในดิน 2S + 2H 2 O + 3O 2 2H 2 SO 4
  • 65.
  • 66.
    ผลกระทบจากการหมุนเวียนซัลเฟอร์ไม่เป็นวัฏจักร ฝนกรดที่เกิดขึ้นในบรรยากาศสามารถกัดกร่อนโลหะให้เกิดสนิมหรือทำให้ใบพืชเป็นจุดด่าง เนื่องจากกรดจะทำลายคลอโรฟิลล์ที่ใบพืชทำให้พืชสังเคราะห์แสงได้น้อยลง จึงเจริญเติบโตช้า ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในบรรยากาศยังไปปิดปากใบพืช ทำให้ความสามารถในการสังเคราะห์แสงลดลง ความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นของน้ำทำให้สัตว์น้ำไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ ความเป็นกรดในดินเพิ่มมากขึ้น
  • 67.
    วัฏจักรของน้ำ เริ่มต้นจากการระเหย (Evaporation) ของน้ำที่อยู่ตามแหล่งน้ำต่างๆ ตั้งแต่ มหาสมุทร ทะเล แม่น้ำ คลองต่างๆ รวมทั้งจากพื้นดินด้วย จากการคายน้ำของพืช (Transpiration) กลายเป็นไอน้ำ (WaterVapor) ซึ่งอุณหภูมิของไอน้ำจะสูงกว่าจุดเดือด และเมื่ออากาศมีอุณหภูมิต่ำ ไอน้ำจะรวมตัวกัน (Condensation) ตกสู่ผิวโลก น้ำในมหาสมุทรมีพื้นที่ประมาณ 70% ของพื้นที่ทั้งโลก และมีการตกสู่พื้นโลกประมาณ 10 % ในรูปของฝนและหิมะ บางส่วนก็จะซึมลงดินและลงสู่แหล่งน้ำต่างๆ และเกิดการระเหยอีกครั้งหนึ่ง
  • 68.