1. ระบบนิเวศ

2. ความหมาย ระบบนิเวศ หมายถึง โครงสร้างระบบความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งต่าง ๆ ในบริเวณพื้นที่หนึ่ง ๆ หน่วยพื้นที่หนึ่ง ๆ ที่ประกอบด้วยสังคมของสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมซึ่งต่างมีกิจกรรมและหน้าที่ร่วมกันอย่างเป็นระบบ

3. ระบบนิเวศ ( Ecosystem) หมายถึง ระบบของความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิตที่อยู่ร่วมกันในพื้นที่แห่งใดแห่งหนึ่ง โดยมีความสัมพันธ์กัน มีการถ่ายโยงพลังงานและสารอาหารให้แก่กันและกันในระบบ ซึ่งแต่ละระบบนิเวศจะมีความสัมพันธ์ร่วมกันคือ ความหมาย

4. ประเภทของระบบนิเวศ ระบบนิเวศอิสระ เป็นระบบนิเวศที่พลังงานและสารอาหารเคลื่อนย้ายและหมุนเวียนอยู่เฉพาะภายในระบบ ไม่มีการเคลื่อนย้ายและหมุนเวียนกับระบบอื่นภายนอก ระบบนิเวศปิด เป็นระบบนิเวศที่มีการเคลื่อนย้ายและหมุนเวียนเฉพาะพลังงานระหว่างภายในและภายนอกระบบ เช่น กรณีของอ่างหรือตู้เลี้ยงปลา ระบบนิเวศเปิด เป็นระบบนิเวศที่ปรากฏในธรรมชาติทั่วไป โดยเคลื่อนย้ายและหมุนเวียนของพลังงานและสารอาหารระหว่างภายในและภายนอก

5. ระบบนิเวศธรรมชาติ มี 2 ระบบย่อยคือ 1.1 ระบบนิเวศภาคพื้นดิน เป็นระบบนิเวศที่ส่วนประกอบต่าง ๆ และกระบวนการทำงานของระบบเกิดขึ้นบนพื้นดิน จะมีลักษณะแตกต่างกันไปตามสภาพแวดล้อมกายภาพ เช่น ภูมิอากาศ ความสูงของพื้นที่ จะมีลักษณะแตกต่างกัน โดยจะพิจารณาได้จากพืชพันธ์ธรรมชาติ ประเภทของระบบนิเวศในระบบเปิด 2 ประเภท

6. ระบบนิเวศป่าไม้ ได้แก่ บริเวณที่มีปริมาณความชื้นสูงจะมีพันธุ์ไม้ขึ้นหนาแน่นไม้ยืนต้นจะเป็นต้นไม้สำคัญ จะเป็นระบบนิเวศแบบดิบชื้น ถ้าเป็นระยะฤดูแล้งชัดเจน จะมีระบบนิเวศป่าโปร่ง ระบบนิเวศทุ่งหญ้า ได้แก่ ระบบที่มีความชื้นปานกลางถึงค่อนข้างน้อย จะเป็นไม้ยืนต้นมีน้อย พืชล้มลุกจำพวกหญ้า

7. ระบบนิเวศทะเลทราย เป็นเขตแห้งแล้งที่สุดมีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างกลางวันกับกลางคืน ระหว่างฤดูร้อนกับฤดูหนาว ประมาณน้ำฝนเฉลี่ยต่ำกว่า 10 นิ้ว ทำให้ปริมาณความชื้นที่ได้รับไม่เพียงพอต่อการเจริญเติบโตของพืช

8. ระบบนิเวศภาคพื้นน้ำ เป็นระบบนิเวศที่ส่วนประกอบต่าง ๆ และกระบวนการทำงานของระบบเกิดขึ้นในบริเวณแหล่งน้ำธรรมชาติต่าง ๆ ซึ่งมีสภาพแวดล้อมทางกายภาพที่แตกต่างกัน แบ่งเป็น ระบบนิเวศน้ำจืด เป็นระบบนิเวศที่ปรากฏในแหล่งน้ำธรรมชาติ เช่น หนองน้ำ ทะเลสาบ แม่น้ำ ระบบนิเวศน้ำกร่อย เป็นระบบนิเวศที่ปรากฏอยู่ในแนวบริเวณที่เชื่อมต่อระหว่างระบบนิเวศน้ำจืดและน้ำเค็ม

9. ระบบนิเวศน้ำเค็ม เป็นระบบนิเวศที่ปรากฏอยู่ในบริเวณเป็นทะเลและมหาสมุทรต่าง ๆ ของโลก เช่น บริเวณเขตทะเลน้ำตื้น เขตมหาสมุทร

10. ระบบนิเวศสร้างเสริม ระบบนิเวศกึ่งธรรมชาติหรือระบบนิเวศชนบท – เกษตรกรรม เป็นระบบนิเวศที่มนุษย์เข้าไปมีส่วนร่วมในกระบวนการผลิตและเคลื่อนย้ายหมุนเวียนพลังงานและสารอาหารโดยปัจจัยพื้นฐานต่าง ๆ ในธรรมชาติ เช่น ดิน น้ำธรรมชาติ และพลังงานแสงอาทิตย์

11. ระบบนิเวศเมืองและอุตสาหกรรม เป็นระบบที่มนุษย์เข้าไปมีส่วนร่วมและหรือทดแทน ตลอดจนดำเนินการนอกเหนือไปจากกระบวนการและกลไกลของธรรมชาติอีกลักษณะหนึ่งโดยนำเอาวัตถุดิบจากธรรมชาติและระบบนิเวศกึ่งธรรมชาติมาแปรสภาพให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

14. องค์ประกอบของระบบนิเวศ องค์ประกอบที่มีชีวิต องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต ผู้ผลิต ผู้บริโภค ผู้ย่อยสลาย - ประเภทที่มีลักษณะทางกายภาพ ( อุณหภูมิ แสงแดด น้ำ อากาศ ) - ประเภทที่มีลักษณะทางเคมี ( ธาตุต่างๆ ) องค์ประกอบของระบบนิเวศ (Ecosystem components)

15. องค์ประกอบที่มีชีวิต 1. ผู้ผลิต (Producer หรือ Autotroph) หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่สามารถสังเคราะห์อาหารได้ มี 2 ประเภท คือ 1.1 สังเคราะห์อาหารเองได้ ได้แก่ พืชสีเขียว แพลงค์ตอนพืช (Phytoplankton) โดยใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์

16. ผู้ผลิต ( ต่อ ) 1.2 ไม่สามารถสังเคราะห์อาหารเองได้ ผู้ผลิตบางพวก สามารถกินสัตว์ได้เพราะต้องการนำธาตุไนโตรเจน ไป สร้างเนื้อเยื่อ พืชพวกนี้ได้แก่ ต้นหม้อข้าวหม้อแกงลิง กาบหอยแครง

17. 2. ผู้บริโภค (Consumer) หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารเองได้ จำเป็นต้องบริโภคผู้ผลิต หรือผู้บริโภคด้วยกันเองเป็นอาหาร แบ่งเป็นกลุ่มย่อยได้ดังนี้ 2.1 ผู้บริโภคที่กินพืชเป็นอาหาร (Herbivore) 2.2 ผู้บริโภคที่กินสัตว์เป็นอาหาร (Carnivore) 2.3 ผู้บริโภคที่กินทั้งพืชและสัตว์ (Omnivore) 2.4 ผู้บริโภคที่กินซากพืชซากสัตว์ (Detritivore or Scarvenger) องค์ประกอบที่มีชีวิต ( ต่อ )

18. 3. ผู้ย่อยสลาย (Decomposers or Saprotrops) หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารเองได้ ดำรงชีวิตโดยการปล่อยเอนไซม์ออกมาย่อยอินทรีย์สารที่อยู่ในซากพืชซากสัตว์ได้แก่ รา (Fungi) กับ แบคทีเรีย (Bacteria) องค์ประกอบที่มีชีวิต ( ต่อ )

19. 1. อนินทรียสาร (Inorganic substance) เช่น คาร์บอน คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ ออกซิเจน เป็นต้น 2. อินทรียสาร (Organic substance) เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ไขมัน เป็นต้น 3. สภาพแวดล้อมทางกายภาพ (Physical environment) เช่น แสง อุณหภูมิ อากาศ ความเป็นกรด - ด่าง เป็นต้น องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต

20. ปัจจัยที่มีผลต่อความสัมพันธ์ในระบบนิเวศ 1. ปัจจัยทางกายภาพ ได้แก่ สภาพแวดล้อมที่ไร้ชีวิต 1.1 แสง 1.2 อุณหภูมิ 1.3 แร่ธาตุ 1.4 ความชื้น

21. 2. ปัจจัยทางชีวภาพ ได้แก่ ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตด้วยกัน 2.1 ภาวะพึ่งพากัน (Mutualism) ทั้งสองฝ่ายเมื่ออยู่ร่วมกัน แล้วต่างก็ให้ประโยชน์แก่กัน 2.2 ภาวะได้ประโยชน์ร่วมกัน (Protocooperation) คล้าย ภาวะพึ่งพากัน แต่ตั้งคู่ไม่ได้อยู่ด้วยกันตลอดเวลา 2.3 ภาวะเกื้อกูลกัน (Commensalism) ฝ่ายหนึ่งได้ ประโยชน์ อีกฝ่ายหนึ่งไม่ได้และไม่เสีย ปัจจัยที่มีผลต่อความสัมพันธ์ในระบบนิเวศ ( ต่อ )

22. ปัจจัยทางชีวภาพ ( ต่อ ) 2.4 ภาวะล่าเหยื่อ (Predation) ฝ่ายได้ประโยชน์คือผู้ล่า (Predator) ฝ่ายเสียประโยชน์คือเหยื่อ (Prey) 2.5 ภาวะมีปรสิต (Parasitism) ฝ่ายได้ประโยชน์คือปรสิต (Parasite) ฝ่ายเสียประโยชน์คือ ผู้ให้อาศัย (Host) 2.6 ภาวะการณ์แข่งขันกัน (Competition ) ต่างแก่งแย่งอาหารและที่ อยู่ จึงทำให้เสียประโยชน์ทั้งคู่ อาจรุนแรงจนกระทั่งอยู่ฝ่ายหนึ่ง ตายฝ่ายหนึ่ง หรืออยู่ทั้งคู่ก็ได้ 2.7 ภาวะเป็นกลาง (Neutralism) อาศัยอยู่ในแหล่งเดียวกัน แต่ต่างฝ่าย ต่างอยู่

25. ความสัมพันธ์เชิงอาหารของสิ่งมีชีวิต (Food relationship) 1. ห่วงโซ่อาหาร (Food chain) คือ การกินต่อกันเป็นทอดๆ มีลักษณะเป็นเส้นตรง สิ่งมีชีวิตหนึ่งมีการกินอาหารเพียงชนิดเดียว ซึ่งเขียนเป็นลูกศรต่อกัน แบ่งออกเป็น 3 แบบ 1.1 ห่วงโซ่อาหารแบบจับกิน (Predator chain) เป็นห่วง โซ่อาหารที่เริ่มต้นจากพืชไปยังสัตว์กินพืช สัตว์กินสัตว์ ตามลำดับ เช่น ข้าวโพด -> ตั๊กแตน -> นก

26. ห่วงโซ่อาหาร ( ต่อ ) 1.2 ห่วงโซ่อาหารแบบย่อยสลาย หรือแบบเศษอินทรีย์ (Saprophytic chain or Detritus chain) เป็นห่วงโซ่ อาหารที่เริ่มต้นจากซากอินทรีย์ถูกสลายโดยจุลินทรีย์ แล้ว จึงถูกกินต่อไปโดยสัตว์ที่กินเศษอินทรีย์และผู้ล่าต่อไป ตามลำดับ เช่น ซากกวาง -> นกแร้ง -> เสือโคร่ง

27. 1.3 ห่วงโซ่อาหารแบบพาราสิต (Parasitic chain) เป็นห่วง โซ่อาหารที่เริ่มจากผู้ถูกอาศัยไปยังผู้อาศัยอันดับหนึ่ง แล้ว ไปยังผู้อาศัยลำดับต่อๆ ไป เช่น เหยี่ยว -> ไร -> แบคทีเรีย ห่วงโซ่อาหาร ( ต่อ )

28. 2. สายใยอาหาร ( Food Web ) คือการถ่ายทอดพลังงานเคมีในรูปอาหารระหว่างสิ่งมีชีวิตหลายๆ ชนิดมารวมกัน ทำให้เกิดการถ่ายทอดพลังงานที่ซับซ้อน การถ่ายทอดพลังงานจะไหลไปในทิศทางเดียว เริ่มจากผู้ผลิตไปยังผู้บริโภคลำดับต่างๆ มีการสูญเสียพลังงานในแต่ละลำดับขั้นของการบริโภค ไม่มีการเคลื่อนกลับเป็นวัฏจักร ความสัมพันธ์เชิงอาหารของสิ่งมีชีวิต ( ต่อ )

30. หน้าที่ของระบบนิเวศ (Ecosystem function) หน้าที่ที่สำคัญของระบบนิเวศประกอบด้วย 2 ส่วน คือการถ่ายทอดพลังงาน และการหมุนเวียนของธาตุอาหารในระบบนิเวศ

31. 1. การถ่ายทอดพลังงาน ( Energy Flow ) การเคลื่อนย้ายพลังงานจากระดับการส่งถ่ายพลังงานหนึ่ง ไป ยังอีกระดับหนึ่ง เช่น การเคลื่อนย้ายพลังงานจากพืชไปสู่สัตว์ - ห่วงโซ่อาหาร - สายใยอาหาร

32. การถ่ายทอดพลังงาน ( ต่อ ) ในการถ่ายทอดพลังงานจะมีการสูญเสียพลังงานไปเป็นช่วงๆ เนื่องจากการหายใจ และการคายความร้อน “ Ten Percent Law ”

33. 2. การหมุนเวียนธาตุอาหาร (Nutrient cycle in ecosystem) คือ การเคลื่อนย้ายธาตุอาหารที่สะสมอยู่ในดินไปสู่ส่วนต่างๆ ของพืช แล้วเคลื่อนย้ายผ่านสัตว์ และผู้ย่อยสลายอินทรียสารกลับไปสะสมอยู่ในดิน เพื่อให้พืชได้ใช้ประโยชน์ต่อไป *** การหมุนเวียนธาตุอาหารมีลักษณะเป็นวัฏจักร จากธรรมชาติเข้าสู่สิ่งมีชีวิต และจากสิ่งมีชีวิตกลับคืนสู่ธรรมชาติ *** หน้าที่ของระบบนิเวศ ( ต่อ )

34. ภาพแสดงวัฏจักรของน้ำ

35. น้ำเป็นตัวกลางของกระบวนการต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิตรวมทั้งเป็นแหล่งต่าง ๆ ทั้งน้ำจืด น้ำเค็ม น้ำในดิน ในรูปแบบของไอน้ำและน้ำแข็งที่ปกคลุมขั้วโลก

36. ภาพแสดงวัฏจักรของไนโตรเจน

37. วัฏจักรของไนโตรเจน ธาตุไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบของคลอโรฟิลและโปรตีน จึงเป็นธาตุที่มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิต ไนโตรเจน มีอยู่ประใน 78 % ของปริมาณอากาศทั้งหมด แต่สิ่งมีชีวิตสามารถนำไปใช้ในรูปของสารประกอบอื่นๆ เช่น แอมโมเนีย ไนเตรท ยูเรีย กรดอะมิโนหรือโปรตีน และจาการที่แร่ธาตุไนโตรเจนมีความจำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืชมนุษย์จะนำธาตุไนโตรเจนมาผลิตปุ๋ย โดยใช้ไนโตรเจนจากในอากาศเป็นวัตถุดิบและนำปุ๋ยที่ได้ในรูปของแอมโมเนียไปใช้ในการเกษตร ไนโตรเจนที่ถูกนำไปใช้จะถูกส่งต่อไปตามข่ายใยอาหาร ( Food Web )

38. วัฏจักรของฟอสฟอรัส ฟอสฟอรัสไม่มีในบรรยากาศ ดั้งนั้นวงจรฟอสฟอรัสจึงจำกัดอยู่ในดินและน้ำ โดยเป็นกระบวนการที่ ฟอสฟอรัสถูกหมุนเวียงจากดินสู่ทะเล และจากทะเลกลับสู่ดิน กระบวนการตกตะกอน ออกซิเจนมีบทบาทสำคัญต่อวงจรของฟอสฟอรัส ถ้ามีออกซิเจนมาก ฟอสฟอรัสที่เกิดขึ้นจะเป็นประเภทที่ไม่ละลายน้ำและจะตกตะผนึก ซึ่งพืชไม่สามารถนำไปใช้ได้ถ้าอยู่ในสภาพนั้นนานๆ เกลือฟอสฟอรัสจะสะสมเป็นหินฟอสเฟส ซึ่งจะค่อยๆกลับสู่ระบบนิเวศโดยกระบวนการสลายตัวของหน้าดิน ( Erosion )

39. ฟอสฟอรัสเป็นธาตุที่มีอยู่ในธรรมชาติน้อยมาก และเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา ฟอสฟอรัสจึงถูกใช้หมุนเวียนในระบบในปริมาณที่จำกัด ฟอสฟอรัสในหินถูกกัดกร่อนชะล้างไหลลงสู่แม่น้ำและทะเลตกตะกอนในทะเล ฟอสฟอรัสในดินพืชนำไปใช้ แล้วสงไปยังสัตว์ที่กินพืช เมื่อสัตว์ตายลงฟอสฟอรัสจะถูกส่งต่อไปอยู่ในดินเป็นอาหารของพืชต่อไป ฟอสฟอรัสที่ตกตะกอนในทะเลจะถูกสิ่งมีชีวิตในท้องทะเลนำไปใช้แล้วเข้าสู่โซ่อาหาร โดยสัตว์น้ำกินสัตว์ที่ได้รับฟอสฟอรัสต่อๆกันไป ในที่สุดฟอสฟอรัสจะถูกนำกลับมาใช้ในดินเป็นอาหารของพืชแล้วหมุนเวียนในระบบนิเวศ

40. วัฏจักรกำมะถัน วัฏจักรกำมะถัน สิ่งมีชีวิตไม่ต้องการกำมะถันมากนัก แต่วงจรกำมะถันมีความสำคัญ เพราะเกี่ยวข้องกับผลผลิต และการย่อยสลายตัวของสารอินทรีย์ในระบบนิเวศ วงจรของกำมะถันจะถูกนำไปสู่โซ่อาหาร โดยพืชนำไปใช้ก่อน แล้วกำมะถันถูกส่งต่อไปยังสัตว์ โดยเป็นทาสที่เป็นองค์ประกอบของโปรตีนในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด กำมะถันที่อยู่ในรูปของโปรตีนจะถูกเปลี่ยนเป็นซัลเฟต ( sulphates ) โดยแบคทีเรียและรา ( fungi ) พืชจะนำกำมะถันกลับไปใช้อีกโดยตรง กำมะถันที่ปนเปื้อนอยู่ในเชื่อเพลิงจะถูกเผาไหม้เป็นซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ( SO 2 ) และซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ ( SO 3 ) ซึ่งเป็นต้นเหตุของอากาศเสีย

41. ภาพแสดงหน้าที่ของระบบนิเวศ

42. ความหลากหลายทางชีวภาพ ความหลากหลายทางชีวภาพ (Biodiversity) หมายถึง ความหลากหลายของสรรพสิ่งมีชีวิตทั้งหลาย การมีสิ่งมีชีวิตหลายๆ ชนิด หลายสายพันธุ์

43. ประเภทของความหลากหลายทางชีวภาพ 1. ความหลากหลายทางพันธุกรรม หมายถึง ความหลากหลายของยีนส์ที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันมียีนส์แตกต่างกันไปตามสายพันธุ์ เช่น ข้าวมีสายพันธ์นับพันชนิด สุนัขมีหลายสายพันธุ์ เป็นต้น

44. 2. ความหลากหลายของชนิดพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต หมายถึง ความหลากหลายของชนิดของสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในพื้นที่หนึ่ง มีสิ่งมีชีวิตจำนวนมากหลายล้านชนิด ซึ่งมีความแตกต่างกันทางด้านลักษณะเฉพาะ รูปร่าง การดำรงชีวิต ประเภทของความหลากหลายทางชีวภาพ ( ต่อ )

45. 3. ความหลากหลายของระบบนิเวศ หมายถึง ความซับซ้อนของลักษณะพื้นที่ที่แตกต่างกันในแต่ละภูมิภาคของโลก เมื่อประกอบกับสภาพภูมิอากาศ ภูมิประเทศทำให้เกิดระบบนิเวศ ถิ่นที่อยู่ของสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกัน ประเภทของความหลากหลายทางชีวภาพ ( ต่อ )

46. การอนุรักษ์ความหลากหลายทางชีวภาพ จัดหาข้อมูลและจัดระบบจัดเก็บข้อมูลสปีชีส์ของสิ่งมีชีวิตที่กระจัดกระจาย พิทักษ์รักษาพื้นที่บริเวณที่มีระดับความอุดมสมบูรณ์

47. การอนุรักษ์ระบบนิเวศอย่างยั่งยืน ได้ศึกษาหาความรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับระบบนิเวศตามสภาพธรรมชาติดั้งเดิมและระบบนิเวศที่ได้รับการจัดการอยู่ และจะมีวิธีการใดบ้างที่ช่วยรื้อฟื้นระบบนิเวศที่ได้รับความเสียหายนั้นให้กลับคืนสภาพ

48. การอนุรักษ์ความหลากหลายทางพันธุกรรม โดยการแสวงหาแหล่งพันธุกรรมที่มีอยู่ตามธรรมชาติอันเป็นผลพวงมาจากการเปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ที่อาจนำมาประยุกต์ใช้ให้เกิดประโยชน์ในการปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์

49. คำถามท้ายบท การศึกษาระบบนิเวศจำเป็นหรือไม่เพราะเหตุใด ระบบนิเวศต่าง ๆ บนพื้นโลก มีลักษณะเป็นระบบนิเวศชนิดใด จงเปรียบเทียบคุณลักษณะของระบบนิเวศธรรมชาติ ระบบนิเวศกึ่งธรรมชาติ และระบบนิเวศเมือง ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสภาพแวดล้อมที่มีต่อระบบนิเวศ ความหลากหลายทางชีวภาพมีความสำคัญต่อระบบนิเวศอย่างไร