Downloaded 181 times
สิ่งแวดล้อม
- 1. บทที่ 1 สิ่ งแวดล้ อม ทรัพยากรธรรมชาติ และนิเวศวิทยา ความหมายของสิ่ งแวดล้ อม สิ่ งแวดล้อม (Environment) รากศัพท์เคมีจากภาษาฝรั่งเศส Environ แปลว่า around ฉะนั้น Environment จึงหมายถึง Totality of man’s surroundings ในภาษาไทยหมายถึง ทุกสิ่ งทุกอย่างที่อยู่ รอบตัวมนุษย์ ทั้งที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติและสิ่ งที่มนุษย์สร้างขึ้น ทั้งที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต ทั้งที่เป็ น รู ปธรรมและนามธรรม จากความหมายนี้ สามารถกล่ า วอี กนัยหนึ่ งได้ว่า สิ่ งแวดล้อมหมายถึ ง ่ “สิ่ งต่างๆ ที่อยูรอบตัวเรา” เป็ นคํานิยามสั้นๆ ง่ายต่อการเข้าใจและชี้ให้เป็ นว่าสิ่ งแวดล้อมในโลกนี้ เป็ นทุกสิ่ งทุกอย่าง ไม่ว่าจะเป็ นสิ่ งของหรื อบ้านเรื อน ถนน ดิน นํ้า ป่ าไม้ วัฒนธรรม ประเพณี ฯลฯ ความหมายของสิ่ งแวดล้อมคําหลังนี้ จึงสะท้อนความหมายของความหมายแรกอย่างชัดเจนและถูก ใช้ในทุกวงการ (เกษม, 2536) สิ่ งแวดล้อมหรื อสรรพสิ่ งที่อยูรอบตัวเรานั้น ไม่ว่าจะเป็ นอะไรก็ตาม ่ ต่างมีสมบัติเฉพาะตัว 7 ประการ ดังนี้ 1. สิ่ ง แวดล้อ มทุ ก ชนิ ด มี เ อกลัก ษณ์ ที่ เ ด่ น ชัด เฉพาะตัว (Unique) จะอยู่ ที่ ใ ดก็ ต าม เอกลักษณ์ดงกล่าวจะบ่งบอกอย่างชัดเจน เช่น ต้นไม้ มนุษย์ นํ้า บ้าน ถนน ฯลฯ ั 2. สิ่ งแวดล้อมไม่อยูโดดเดี่ยวในธรรมชาติ แต่จะมีสิ่งแวดล้อมอื่นอยูเ่ สมอ เช่น ต้นไม้อยู่ ่ ั กับดิน ปลากับนํ้า มนุษย์กบสังคม ฯลฯ 3. สิ่ งแวดล้อมประเภทหนึ่ งต้องการสิ่ งแวดล้อมอื่นอยู่เสมอ เช่น ป่ าต้องการดินและนํ้า ่ ปลาต้องการนํ้า มนุษย์ตองการที่อยูอาศัย ฯลฯ ้ 4. สิ่ งแวดล้อมจะอยูรวมกันเป็ นกลุ่มหรื อเป็ นระบบ ที่เรี ยกว่าระบบนิเวศ เช่นระบบนิเวศ ่ ป่ าไม้ ระบบนิเวศนํ้า ฯลฯ 5. สิ่ งแวดล้อมทั้งหลายมักมีความเกี่ยวข้องและสัมพันธ์ต่อกันและกันเป็ นลูกโซ่ ดังนั้น เมื่อทําลายสิ่ งแวดล้อมหนึ่ งแล้วจะส่ งผลกระทบต่อสิ่ งแวดล้อมอื่นๆ เป็ นลูกโซ่ เสมอ และเกิดขึ้น หลายๆ ขั้นตอน เช่น การทําลายป่ าจนเสื่ อมโทรม จะส่ งผลให้เกิดการพังทลายของดิน ดินขาดความ ่ อุดมสมบูรณ์ อ่างนํ้า ลําธารตื้นเขิน สัตว์ป่าไม่มีที่อยูอาศัย ฯลฯ 6. สิ่ งแวดล้อมแต่ ละประเภทจะมี ความเปราะบาง แข็งแกร่ ง และทนทานแตกต่ างกัน บางชนิดบางประเภทจะมีความคงทนได้ดี บางชนิดเปราะง่าย เช่นดินมักถูกซะล้างได้ง่าย
- 2. 2 7. สิ่ งแวดล้อมมีการเปลี่ยนแปลงตามเวลาที่เปลี่ยนไป การเปลี่ยนแปลงนั้นอาจเป็ นการ เปลี่ ยนแปลงชั่ว คราวหรื อ ถาวรก็ไ ด้ เช่ น เมื องทุ กเมื อ งจะค่ อยๆ เติ บโต การทํา ลายป่ าแล้ว เผา จะค่อยๆ มีพืชขึ้นมาทดแทน ฯลฯ สําหรับประเภทสิ่ งแวดล้อมนั้นหากแบ่งตามการเกิด สามารถออกเป็ นประเภทใหญ่ๆ ได้ 2 ประเภทดังนี้ 1. สิ่ งแวดล้อม ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ (Natural Environment) อาจแบ่งออกได้เป็ น 2 ประเภท คือ ก. สิ่ งมีชีวิต (Biotic Environment) เช่น พืชหรื อป่ าไม้ สัตว์และมนุษย์ เป็ นต้น ข. สิ่ งไม่มีชีวิต (Abiotic Environment) เช่น ดิน นํ้า อากาศ ควัน เมฆ เสี ยง เป็ นต้น 2. สิ่ งแวดล้อมที่มนุษย์สร้างขึ้น (Man – Made Environment) เช่น บ้าน ถนน สะพาน โต๊ะ เก้าอี้ วัตถุมีพิษ เสี ยง อารมณ์ วัฒนธรรม ประเพณี ศาสนา การศึกษา ฯลฯ ซึ่ งสิ่ งแวดล้อมที่ มนุษย์สร้างขึ้นอาจแยกเป็ น 2 ประเภทคือ ก. สิ่ งแวดล้อมทางกายภาพ (Physical Environment) เป็ นสิ่ งที่มนุษย์สร้างขึ้น และสามารถมองเห็นได้ เช่น ถนน บ้านเรื อน เมือง สะพาน รถ เครื่ องบิน เรื อ เจดีย ์ วัด สิ่ งก่อสร้าง หรื อ สถาปั ตยกรรม เป็ นต้น ข. สิ่ งแวดล้อมทางสังคม (Social Environment) อาจสร้างขึ้นโดยตั้งใจและไม่ต้ งใจ ั หรื อสร้ า งเพื่อความเป็ นระเบี ยบเรี ยบร้ อยของการอยู่ร่ว มกัน เช่ น วัฒนธรรม ประเพณี ศาสนา กฎหมาย ระเบียบ ข้อบังคับ กฎเกณฑ์ รวมไปถึง การทะเลาะวิวาท การส่ งเสี ยงด่าทอ พฤติกรรม ลักษณะท่าทางนักเลง เป็ นต้น ความหมายของทรัพยากรธรรมชาติ ทรัพยากรธรรมชาติ (Natural Resources) หมายถึงสิ่ งที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติซ่ ึ งมนุษย์ สามารถนํามาใช้ประโยชน์ในการดํารงชีพและสนองความต้องการของมนุ ษย์ได้ ได้แก่ นํ้า ป่ าไม้ สัตว์ป่า อากาศ แร่ ธาตุ แสงอาทิตย์ มนุษยชาติ เป็ นต้น ดังนั้น ในแง่เศรษฐกิจ ทรัพยากรธรรมชาติ เป็ นปั จจัยที่สาคัญยิ่งอย่างหนึ่ งซึ่ งก่อให้เกิดการผลิต ซึ่ งจะมีประโยชน์ได้ก็ต่อเมื่อได้นามาใช้เพื่อ ํ ํ การเศรษฐกิ จ การใช้จึ ง ต้อ งใช้ด้ว ยความประหยัด และไม่ ใ ห้ สิ้ น เปลื อ งโดยเปล่ า ประโยชน์ การนํามาใช้ตองคํานึงถึงหลักการอนุรักษ์พร้อมกันไปด้วย ้ ทรัพยากรธรรมชาติสามารถแบ่งตามลักษณะของการนํามาใช้ 3 ประเภท ดังนี้ 1. ทรัพยากรธรรมชาติที่ใช้แล้วไม่รู้จกหมดสิ้ น (Non – Exhausting Natural Resources) ั เป็ นทรั พยากรธรรมชาติ ที่ ก่อ กํา เนิ ด มาพร้ อ มกับ มนุ ษ ย์ มี ป ริ ม าณมากเกิ น กว่ า ความต้อ งการที่
- 3. 3 จะนํ า มาใช้ป ระโยชน์ แ ต่ ถ ้ า นํ า มาใช้ ผิ ด วิ ธี หรื อขาดการบํ า รุ งรั ก ษาแล้ ว คุ ณ ภาพของ ทรั พ ยากรธรรมชาติ น้ ัน อาจจะเปลี่ ย นไป ทํา ให้ คุ ณ สมบัติ ไ ม่ เ หมาะสมที่ จ ะนํา มาใช้อี ก เช่ น แสงอาทิตย์ อากาศ ดิน นํ้าซึ่ งอยู่ในอุทกวัฏจักร ซึ่ งมีการหมุนเวียนเปลี่ยนสภาพไปโดยไม่สิ้นสุ ด และหากทรัพยากรเหล่านี้หมดเมื่อใด มนุษย์เราก็ตองตายและหมดไปจากโลกนี้ดวย และด้วยเหตุที่ ้ ้ ทรั พ ยากรเหล่ า นี้ ไม่ มี ร าคาในท้อ งตลาด เป็ นสิ น ค้า สาธารณะ เป็ นของฟรี ใ นการที่ จ ะจัด ใช้ ประโยชน์อย่างไรก็ได้ คุณค่าและคุณภาพของทรัพยากรเหล่านี้จึงลดน้อยลง เมื่อถูกใช้มากๆ เข้าจน เกินขีดความสามารถที่ธรรมชาติจะรองรับไว้ได้ ก็จะปรากฏเป็ นปั ญหาขึ้น 2. ทรั พยากรธรรมชาติ ที่ใช้แล้วหมดไป (Exhausting Natural Resources) เป็ น ทรัพยากรธรรมชาติที่นามาใช้แล้วจะสิ้ นเปลืองและหมดไปในที่ สุด เมื่อหมดไปแล้วไม่สามารถ ํ ทดแทนได้ ยางชนิ ด อาจดัด แปลงหรื อ บู ร ณะใหม่ ห รื อ นํา กลับ มาใช้ใ หม่ ไ ด้บ้า ง เช่ น แร่ ธ าตุ ทรัพยากรธรรมชาติที่ใช้แล้วสิ้ นเปลืองมีประโยชน์ต่อมนุษย์ในแง่ความสะดวกสบาย การเป็ นเครื่ อง ทุ่นแรง การใช้ทรัพยากรประเภทนี้จึงต้องใช้อย่างประหยัดและระมัดระวัง 3. ทรั พ ยากรธรรมชาติ ที่ ใ ช้แ ล้ว เกิ ด ขึ้ น ทดแทนหรื อ รั ก ษาให้ ค งอยู่ ไ ด้ (Renewable Resources) เช่น นํ้าที่อยู่ ณ ที่ใดที่หนึ่ ง ป่ าไม้ ดิน สัตว์ป่า ทุ่งหญ้า กําลังงานของมนุ ษย์ เหล่านี้เป็ น ่ ทรัพยากรที่เกิดขึ้นใหม่ได้ตลอดเวลา หากมีการรักษาหรื อจัดการให้อยูในระดับที่มีความสมดุลกัน ตามธรรมชาติ หรื อหากทําลายลงก็สามารถปรับปรุ งให้คืนสภาพปกติได้ แต่ตองใช้ระยะเวลานาน ้ มาก ทรัพยากรธรรมชาติประเภทนี้ เกี่ยวข้องกับตัวมนุษย์ มีความสําคัญยิ่งต่อการมีชีวิตของมนุ ษย์ เป็ นทรั พยากรที่ สามารถใช้เป็ นปั จจัยสี่ ท้ งทางตรงและทางอ้อม ถ้าขาดทรั พยากรเหล่ านี้ มนุ ษย์ ั อาจจะมีชีวิตอยู่ไม่ได้ หรื อถ้าส่ วนหนึ่ งส่ วนใดขาดหายไปหรื อไม่สมบูรณ์แล้ว ก็อาจมีผลกระทบ ่ ต่อการมีชีวิตอยูของมนุษย์ไม่ทางตรงก็ทางอ้อม ดังนั้นจะเห็นได้ว่าในบรรดาทรัพยากรธรรมชาติท้ งสามประเภทนั้น ประเภทที่ 1 และ 3 ั เท่านั้นที่มีความจําเป็ นต่อการดํารงชีพของมนุษย์ ประเภทที่ 2 นั้นเป็ นทรัพยากรที่เกินความจําเป็ น นอกจากนี้ ทรัพยากรธรรมชาติหากแบ่งโดยพิจารณาในด้านของทรั พยากรธรรมชาติที่เป็ นปั จจัย สําคัญโดยตรงต่อความเป็ นอยู่ของมนุ ษย์น้ ันมี 7 ประเภท คือ ดิน (Soil Resources) นํ้า (Water Resources) ป่ าไม้ (Forest Resources) สัตว์ป่า (Wildlife Resources) แร่ ธาตุ (Mineral Resources) สถานที่พกผ่อนหย่อนใจ (Recreation Resources) และมนุษย์ (Men Resources) ั จากคําจํากัดความ จะเห็นได้ว่าสิ่ งแวดล้อมและทรัพยากรธรรมชาติน้ นมีความคล้ายกันและ ั ต่างกันดังนี้ ก. ความคล้ายกัน เนื่ องจากทรัพยากรธรรมชาติและสิ่ งแวดล้อมเป็ นสิ่ งที่เกิดขึ้นบนพื้น พิภพนี้ ดวยกัน ที่สาคัญคือต่างก็เกิดขึ้นโดยธรรมชาติ สิ่ งที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติถาให้ประโยชน์ต่อ ้ ํ ้
- 4. 4 มนุษย์แล้วเป็ นทรัพยากรธรรมชาติ ขณะเดียวกันสิ่งที่เกิดขึ้นบนพื้นพิภพก็เป็ นสิ่ งแวดล้อมที่เกิดขึ้น เองโดยธรรมชาติ จึงพออนุมานได้ว่าสิ่ งแวดล้อมและทรัพยากรธรรมชาติน้ นก็คือสิ่ งที่คล้ายกัน ั ข. ความแตกต่ า งกัน จากคํา นิ ย ามสรุ ป ได้ว่ า ทรั พ ยากรธรรมชาติ เ ป็ นส่ ว นหนึ่ ง ของ สิ่ ง แวดล้อ มและเป็ นกลุ่ มสิ่ ง แวดล้อ มที่ ย อมรั บ กันว่ า เป็ นสิ่ ง ที่ สํา คัญ มาก ทรั พ ยากรธรรมชาติ ทุกชนิ ดทุกประเภทเป็ นสิ่ งแวดล้อม แต่สิ่งแวดล้อมบางประเภทอาจไม่ใช่ทรัพยากรตามธรรมชาติ ก็ได้เพราะโดยความหมายของทรั พยากรตามธรรมชาติ น้ น จะเป็ นสิ่ งที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติและ ั มีประโยชน์ต่อมนุษย์ แต่สิ่งแวดล้อมนั้นอาจเป็ นอะไรก็ได้ที่เกิดโดยธรรมชาติที่ให้ประโยชน์หรื อ ไม่ให้ประโยชน์ต่อมนุษย์กได้ ็ ความหมายของนิเวศวิทยา “นิ เวศวิทยา” หรื อตรงกับภาษาอังกฤษว่า “Ecology” เป็ นศัพท์ที่ค่อนข้างใหม่สําหรับบ้าน เรา แต่ความจริ งแล้วคํานี้เริ่ มนํามาใช้เป็ นศัพท์ในการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ ในปี ค.ศ. 1865 โดยมี ผูนามาใช้เป็ นครั้งแรกคือ Reither และ Haeckle (Kormondy, 1965) คําว่า “Ecology” เป็ นการรวมคํา ้ ํ ่ จากภาษากรี กเข้าด้วยกันสองคําคือ Okios ซึ่ งแปลว่า ที่อยูหรื อบ้าน (Home) กับ Logos ซึ่ งแปลว่า การศึกษา (the study of) ดังนั้นความหมายรวม หมายถึงการศึกษาเกี่ยวกับสิ่ งต่างๆ ในบริ เวณที่อยู่ หรื อบ้านนันเอง่ กล่ า วโดยสรุ ป หมายถึ ง การศึ ก ษาที่ ว่ า ด้ว ยความสั มพัน ธ์ ที่ มี ต่ อ กัน (Interrelationship) ระหว่างสิ่ งมีชีวิต (Organisms) กับสิ่ งแวดล้อม (Environment) ความสัมพันธ์ที่มีต่อกันนี้ หมายถึง เป็ นการศึกษาถึงอิทธิ พลของสิ่ งแวดล้อมที่มีต่อสิ่ งมีชีวิตและในขณะเดียวกันก็ศึกษาว่าสิ่ งมีชีวิตมี อิทธิ พลต่อสิ่ งแวดล้อมในขณะนั้นอย่างไรด้วย สิ่ งที่มีชีวิตในที่น้ ีหมายถึงสิ่ งที่มีชีวิตทุกชนิ ดรวมทั้ง พืชและสัตว์ จากเซลล์เดียว เช่น สาหร่ ายจนถึงไม้ยนต้น จากไวรัสและอมีบาจนถึงมนุษย์ ื ปั จจุบนถึงแม้ว่ายังมีนกนิเวศวิทยาหลายท่านมุ่งศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสิ่ งที่มีชีวิตแต่ ั ั ละชนิ ดกับสิ่ งแวดล้อม แต่ก็ยงมีนกนิ เวศวิทยาอีกหลายท่านเช่นกันที่มุ่งศึกษาเรื่ องของสังคมของ ั ั สิ่ งมีชีวิตทั้งหมด (Community) ซึ่งก็คือ การศึกษาเรื่ องทั้งหมดหรื อทั้งระบบของบ้านนันเอง ่ เนื่ องจากในความเป็ นจริ งสิ่ งที่ มีชีวิตทั้งหลายมิ สามารถจะอยู่อย่างโดดเดี่ ยวได้จา เป็ น ํ ่ ้ จะต้องอาศัยร่ วมอยูดวยกัน โดยพึ่งพาปั จจัยสิ่ งแวดล้อมทั้งกายภาพและชีวภาพในพื้นที่หนึ่งพื้นที่ใด อย่างมีระบบ ดังนั้น คําว่า “ระบบนิเวศ” หรื อตรงกับภาษาอังกฤษว่า “Ecosystem” จึงได้เกิดขึ้น
- 5. 5 ระดับต่ างๆ ของสาร (Organization of Matter in nature) ที่มา: Miller, 2002 : 72 ั และเริ่ มนํามาใช้กนประมาณปี ค.ศ. 1935 โดยนักนิเวศวิทยาชาวอังกฤษ แต่ในปั จจุบนนี้คาว่าระบบ ั ํ ั นิเวศ หรื อ Ecosystem ได้นามาใช้กนแพร่ หลายในเกือบทุกสาขาวิชา เช่น ระบบนิเวศป่ าไม้ (Forest ํ Ecosystem) ระบบนิ เวศทุ่งหญ้า (Grassland Ecosystem) และระบบนิ เวศเอสทูรีน หรื อปากอ่าว (Estuarine Ecosystem) เป็ นต้น ความหมายของระบบนิ เ วศนั้น หมายถึ ง ระบบที่ มี ค วาม สลับซับซ้อนของสิ่ งมี ชีวิตที่ อยู่ร่วมกันและการกระทําร่ วมกัน ไม่ ว่า จะเป็ นระหว่างสิ่ งที่ มีชีวิต ด้วยกันหรื อกับสิ่ งที่ไม่มีชีวิตในพื้นที่หรื ออาณาเขตหนึ่ งอาณาเขตใด และจะเป็ นระบบเปิ ด ทั้งนี้ เพราะในระบบนิ เวศหนึ่ งจะมี กิจกรรมเกิ ดขึ้นหลายอย่างและมี ความเกี่ ยวเนื่ องซึ่ งกันและกันทั้ง
- 6. 6 ภายในและภายนอกระบบ เป็ นต้นว่ามีการถ่ายทอดพลังงานและแร่ ธาตุไปสู่ หรื อได้จากระบบอื่นๆ ที่ อยู่ใกล้เคียงหรื อห่ างไกลอีกด้วยอย่างไรก็ดี ระบบนิ เวศ ความหมายที่เข้าใจได้ค่อนข้างง่ายคื อ เป็ นระบบที่แสดงถึงความเป็ นอยู่ร่วมกันของสิ่ งทั้งหลาย ทั้งไม่มีชีวิตและมี ชีวิตในถิ่นที่อยู่อาศัย หรื อเป็ นระบบของบ้านนันเอง ระบบนิเวศ หรื อ Ecosystem มีอีกคําหนึ่งที่มีความหมายเช่นเดียวกัน ่ ั คือ Biogeocoenose ซึ่ งนิ ยมใช้กนมากระหว่างนักนิ เวศวิทยาในประเทศแถบยุโรป เช่ น ประเทศ เยอรมันและรัสเซีย เป็ นต้น ประเภทของระบบนิเวศ ชี วมณฑล (Biosphere) เป็ นแหล่งที่ อยู่ของสิ่ ง มี ชีวิตของโลกอันกว้า งใหญ่ สิ่ ง มี ชีวิ ตใน ชีวมณฑลมีความหลากหลายอย่างมาก เช่นเดียวกับถิ่นที่อยู่ (Habitats) ความสัมพันธ์ของสิ่ งมีชีวิต กับสิ่ งแวดล้อมในพื้นที่หนึ่งๆ ย่อมมีความแตกต่างกัน ความสัมพันธ์ของสิ่ งมีชีวิตกับสิ่ งแวดล้อมใน พื้นที่หนึ่ งบางครั้งใช้คาภาษาอังกฤษว่า Ecosphere (Cole,1958) ดังนั้นจะเห็นได้ว่าความสัมพันธ์ ํ ของสิ่ งที่มีชีวิตกับสิ่ งแวดล้อมจะมีสถานะภาพที่แตกต่างกันตามแต่ลกษณะของสิ่ งแวดล้อมและ ั สภาพพื้ น ที่ ห รื อ แหล่ ง ที่ อ ยู่ที่ ต่ า งกัน เพื่ อ เป็ นการศึ ก ษาให้ เ ข้า ใจระบบนิ เ วศพื้ น พิ ภ พหรื อ ใน ชี ว มณฑลให้ เ ข้า ใจอย่ า งถ่ อ งแท้ แ ละชั ด เจนและยัง สามารถจั ด การและใช้ ป ระโยชน์ ข อง ทรั พยากรธรรมชาติ เหล่ านี้ ให้เกิ ดผลอย่างยังยืนโดยปราศจากการทําลายระบบนิ เวศได้อีกด้วย ่ นักนิเวศวิทยาจึงได้แบ่งระบบนิเวศจากภูเขาไปสู่ ทะเลเป็ น 2 ระบบนิเวศใหญ่ คือ ระบบนิเวศบนบก (Terrestrial Ecosystems) และระบบนิเวศในนํ้า (Aquatic Ecosystems) (1) ระบบนิ เ วศบนบก (Terrestrial Ecosystems) ระบบนิ เ วศบนบกมี ค วาม หลากหลาย จากการจําแนกโดยใช้พนธุ์พชลักษณะเด่น (Dominant Species) เป็ นตัวกําหนดประเภท ั ื ระบบนิเวศ (Odum, 1971) พันธุ์พืชลักษณะเด่นในแง่ของนิเวศวิทยา หมายถึง พันธุ์พืชหรื อกลุ่มพืช ที่มีบทบาทสําคัญต่อหน้าที่และกิจกรรมต่างๆ ที่ เกิดขึ้นในระบบนิ เวศนั้น หากพันธุ์พืชชนิ ดนี้ ถูก ทําลาย ระบบนิ เวศประเภทนี้ จะเปลี่ ยนสภาพเป็ นระบบนิ เวศประเภทอื่นได้ ระบบนิ เวศบนบก สามารถจําแนกได้หลายระบบนิ เวศตามลักษณะเด่นของพันธุ์พืชดังกล่าวแล้วข้างต้น เช่ น ระบบ นิเวศป่ าไม้ ซึ่งสามารถแบ่งเป็ นระบบนิเวศย่อยอีกได้ เช่น ระบบนิเวศป่ าดงดิบ ระบบนิเวศป่ าเต็งรัง เป็ นต้น นอกจากนี้ระบบนิเวศบนบกยังรวมไปถึงระบบนิเวศลุ่มนํ้า ระบบนิเวศทุ่งหญ้า ระบบนิเวศ ทุนดร้า ระบบนิเวศทะเลทราย และระบบนิเวศการเกษตร เหล่านี้เป็ นต้น (2) ระบบนิเวศในนํ้า (Aquatic Ecosystems) ระบบนิเวศในนํ้า ได้จาแนกบนพื้นฐาน ํ ความเค็มหรื อความเข้มข้นของเกลือ (Salt Content) ละลายในนํ้า (Kormondy,1969) สามารถแบ่งได้ เป็ น 3 ประเภทใหญ่ คือ ระบบนิเวศนํ้าจืด (Freshwater Ecosystems) ระบบนิเวศนํ้ากร่ อย (Brackish
- 7. 7 Water Ecosystems) และระบบนิเวศนํ้าเค็ม(Marine หรื อ Saline Water Ecosystems) โดยระบบ นิเวศนํ้าจืดรวมถึงระบบนิเวศย่อยอีกหลายระบบ เช่นระบบนิเวศบึงนํ้าจืด ระบบนิ เวศทะเลสาบนํ้า จืด ระบบนิ เวศพรุ น้ าจืด และระบบนิเวศลําธาร เป็ นต้น เช่นเดียวกับระบบนิเวศนํ้ากร่ อยซึ่ งรวมถึง ํ ระบบนิเวศย่อยอีกหลายระบบ เช่น ระบบนิเวศป่ าชายเลน ระบบนิเวศพรุ น้ ากร่ อย เป็ นต้น สําหรับ ํ ระบบนิเวศทางทะเลหรื อนํ้าเค็มรวมถึงระบบนิ เวศที่สาคัญ คือ ระบบนิ เวศหญ้าทะเล และปะการัง ํ เป็ นต้น พฤติกรรมของสิ่ งแวดล้ อมในระบบนิเวศ ่ ่ ในธรรมชาติ ระบบนิเวศจะอยูในภาวะสมดุล กล่าวคือ สิ่ งต่างๆ ที่อยูในระบบนิ เวศนั้นจะ ควบคุมตัวเอง (Self Regulation) และรักษาสภาพตัวเอง (Self Maintenance) ได้ การที่ระบบนิเวศ สามารถคงสภาพสมดุลตามธรรมชาติ เพราะตัวควบคุ มองค์ประกอบภายในระบบจะพยายาม ต่อต้านและปรับปรุ งให้เกิดสภาพดังกล่าวตลอดเวลา ซึ่ งเรี ยกการต่อต้านและปรับปรุ งนี้ ว่า การคง สภาพ หรื อ Homeostasis ทําให้ระบบนิเวศหนึ่ งๆ ไม่มีประชากรหรื อสิ่ งมีชีวิตมากเกินสมรรถนะ การยอมมีได้ (Carrying Capacity) ได้ ทั้งนี้เป็ นเพราะว่ามี ปั จจัยจํากัด (Limiting Factor) ซึ่ งเป็ น องค์ประกอบที่มีนอยหรื อมากเกินไป ในทํานองเดียวกันอาจมีปัจจัยชดเชย (Compensation Factor) ้ ภายในระบบช่วยให้สิ่งแวดล้อมหนึ่ งที่มีนอยหรื อมากเกินไปถูกจํากัด โดยปั จจัยอื่นๆ ทําให้ปัจจัย ้ จํากัดไม่เกิดผลได้ เช่น กรณี ก๊าซพิษปนเปื้ อนในอากาศ แต่กมีฝนที่จะช่วยให้ความเป็ นพิษสลายตัว ็ ไปได้ ทําให้ระบบนิ เวศอยู่ได้อย่างสมบูรณ์และมีประสิ ทธิ ภาพ โดยธรรมชาติแล้ว ภายในระบบ นิ เวศหนึ่ งๆ จะมีปัจจัยการชดเชยซึ่ งกันและกัน เรี ยกว่าพฤติกรรมของสิ่ งแวดล้อมในระบบนิ เวศ ซึ่งประกอบด้วยพฤติกรรมต่างๆ ดังต่อไปนี้ 1. ปั จจัยจํากัดความสามารถ (Limiting Factors) และ สมรรถนะการยอมมีได้ (Carrying Capacity) หมายถึง ในระบบนิเวศหนึ่งๆ ถ้าหากมีปัจจัยใดก็ตามที่มีความจําเป็ นสําหรับ สิ่ งมีชีวิต แต่กลายมาเป็ นปั จจัยที่ขาดแคลนมากที่สุด ปั จจัยนี้ ก็จะกลายเป็ นตัวกําหนดการปรากฎ ของพืชและสัตว์เฉพาะสกุลในระบบนิเวศนั้น เรี ยกปั จจัยดังกล่าวว่า “ปั จจัยจํากัดความสามารถ” (1: 46) และในระบบนิ เวศที่แตกต่างกัน อาจมีสมรรถนะการยอมมีได้ของสิ่ งแวดล้อมแตกต่างกันได้ อันเนื่องมาจากปั จจัยจํากัด 2. ขีดจํากัดความอดทน (Tolerance Limits) คือ ระดับสู งสุ ดของปั จจัยจํากัดความสามารถ กล่าวคือหากความสมดุลของระบบนิ เวศอยู่เกินกว่าขี ดดังกล่าวแล้วก็ยากที่ สิ่งมี ชีวิตบางสกุลจะ ดํา รงชี วิตอยู่ได้ อย่า งไรก็ตามมี ขอที่ ค วรสังเกตอย่า งหนึ่ ง คื อ สิ่ งมี ชีวิ ตแต่ ละชนิ ดนั้นจะมี ช่ว ง ้ ระหว่างขีดจํากัดความอดทนตํ่าสุ ดและสู งสุ ดต่อปั จจัยเดียวกันที่ไม่เท่ากัน
- 8. 8 ในการดํารงชี วิตของมนุ ษย์เรานั้น มีปัจจัยจํากัดความสามารถและมีขีดจํากัดความอดทน มากมายหลายประเภทและหลายระดับ ในที่น้ ี จะขอยกตัวอย่างในเรื่ องของการบริ โภคอาหารเพียง ลักษณะเดี ยว กล่ าวคื อ โดยปกติ แล้วร่ างกายของมนุ ษย์จาเป็ นต้องอาศัยอาหารประเภทวิตามิ น ํ ั (Vitamins) ต่ า งๆ จํา นวนหนึ่ งเพื่อ เสริ มสร้ า งความแข็งแรงให้กบร่ างกาย การได้รับธาตุ อาหาร ประเภทนี้เข้าไปในปริ มาณมากเกินไปหรื อน้อยเกินไป อาจเกินขีดจํากัดความสามารถของร่ างกาย มนุ ษย์ที่จะอดทนได้ และนั่นหมายถึง ปั ญหาสุ ขภาพอาจจะเกิดตามมา กรณี ตวอย่างของการทาง ั วิตามินเอ หากร่ างกายได้รับวิตามินเอในปริ มาณที่มากจนเกินไปอาจทําให้เกิดความผิดปกติใน ระบบการย่อยอาหาร เกิดแผลพุพองตามผิวหนัง ผมร่ วง และปวดตามข้อและกระดูก เป็ นต้น ใน ทํานองเดียวกันถ้าร่ างกายขาดวิตามินเอ อาจทําให้ผิวหนังแห้ง เกิดอาการผิดปกติในโครงกระดูก และตาฟาง เป็ นต้น กรณี เช่นนี้ช้ ีให้เห็นว่าการได้รับธาตุอาหารที่จาเป็ นสําหรับร่ างกายมากหรื อน้อย ํ จนเกินไป ก็เป็ นความเสี่ ยงต่อสุ ขภาพและคุณภาพชีวิตของมนุษย์ได้เช่นกัน 3. การสื บลําดับทางนิเวศวิทยา (Ecological Succession) หรื อการแทนที่ทางนิเวศวิทยา เป็ นการแทนที่ ข องกลุ่ ม สิ่ ง มี ชี วิ ต ในสั ง คม ซึ่ งในที่ สุ ด จะได้ก ลุ่ ม สิ่ ง มี ชี วิ ต ขั้น สุ ด ท้า ย (Climax Community) ที่เหมาะสมที่สุดและไม่เปลี่ยนแปลงไปอีกเป็ นเวลานาน โดยการสื บลําดับมีอยูดวยกัน ่ ้ 2 แบบได้แก่ การสื บลําดับขันต้ น (Primary Succession) เป็ นการเปลี่ยนแปลงสังคมของสิ่ งมีชีวิตที่ ้ เกิดขึ้นในบริ เวณที่ยงไม่เคยมีสิ่งมีชีวิตใดๆ ปรากฎขึ้นมาเลย เช่น เกาะที่เกิดใหม่จากภูเขาระเบิด ใน ั ระยะแรกจะมีหญ้าขึ้น เมื่อเวลาผ่านไปจะถูกแทนที่โดยไม้พุ่มและในที่สุดจะกลายเป็ นไม้ยนต้น ซึ่ ง ื ื ่ ั ไม้ยนต้นจะเป็ นสังคมสุ ดท้ายที่มีความอยูตว ส่ วนการสื บลําดับขันที่ สอง (Secondary Succession) ้ จะเป็ นการเปลี่ยนแปลงของสังคมสิ่ งมีชีวิตที่เกิดขึ้นในบริ เวณที่เคยมีสังคมของสิ่ งมีชีวิตอาศัยอยู่ ก่อนแล้ว แต่เกิดการทําลายสังคมของสิ่ งมีชีวิตเดิม แล้วมีการแทนที่ข้ ึนมาใหม่ในบริ เวณเดิม เช่น สภาพป่ าไม้ที่ถูกมนุษย์ทาลาย เมื่อเวลาผ่านไปก็จะเกิดการแทนที่ข้ ึนอีก คือ พื้นดิน หญ้า ไม้พม ไม้ ํ ุ่ ยืนต้น ซึ่งเรี ยกว่า “กลุ่มสิ่ งมีชีวิตขั้นสุ ดท้าย” (Climax Community) นันเอง ่ 4. การปรั บตัว (Adaptation) สิ่ ง มี ชีวิตบางชนิ ดสามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพ สิ่ งแวดล้อ มที่ เปลี่ ยนแปลงไปได้ ในขณะที่ บางชนิ ดไม่ ส ามารถกระทํา ได้ การทํา ตัว ให้เ ข้า กับ ธรรมชาติเพือการอยูรอดของสิ่ งมีชีวิตนี้เรี ยกว่า “การปรับตัว” มีอยู่ 3 ประเภทด้วยกันคือ (10) ่ ่ - การปรับตัวด้านรู ปร่ าง หรื อ สัณฐาน (Morphological Adaptation) เช่น ปาก ของนก สําหรับนกที่กินแมลงเป็ นอาหาร จะงอยปากจะเรี ยวบาง ขณะที่นกกินเมล็ดพืช จะมีจะงอย ปากที่ใหญ่และแข็งแรง ส่ วนนกที่กินปลาเป็ นอาหาร จะมีจะงอยปากที่เรี ยวยาว มีขาที่ยาว เพื่อที่จะ ใช้ก้าวย่างในนํ้าได้อย่างรวดเร็ ว สิ่ งมี ชีวิตบางชนิ ดจะเลี ยนแบบสี สัน และรู ปร่ างให้เหมือนกับ สิ่ งแวดล้อมที่อาศัยอยูเ่ พื่อพรางตาจากศัตรู และเหยือ เรี ยกว่า Concealing Coloration เช่น ตักแตน ่ ๊
- 9. 9 กิ่ งไม้ ตักแตนใบไม้จิ้ งจกและกิ้ งก่า เป็ นต้น สัตว์บางชนิ ดจะมี สีสันเลียนแบบสัตว์ที่ดุร้าย เพื่อ ๊ หลอกมิให้ศตรู เข้าใกล้ เรี ยกว่า Warning Coloration เช่นผีเสื้ อที่มีปีกคู่ หลังเป็ นจุดดําเหมือนตานก ั ฮูก หรื อแมลงวันที่เลียนแบบสี สันเหมือนผึ้ง หรื อว่าจะเป็ นการปรับตัวของผีเสื้ อ Viceroy Butterfly ให้เหมือนกับ Monarch Butterfly ซึ่งถือเป็ นการปรับตัวเพื่อหลีกเลี่ยงการถูกบริ โภคอีกลักษณะหนึ่ง โดยธรรมชาติของ Monarch Butterfly เมื่อนกตัวใดกินเข้าไป ก็จะสํารอกออกมาหมด ลักษณะเช่นนี้ จะทําให้นกที่เคยจิกกิน Monarch Butterfly ไม่กล้าจิกกิน Viceroy Butterfly เพราะกลัวว่าจะมี อาการอย่างที่เคยเกิดขึ้นมา เป็ นต้น - การปรับตัวด้านสรี ระ (Physiological Adaptation) เช่น Thermoregulation คือ กระบวนการที่สตว์พยายามปรับอุณหภูมิของร่ างกายให้คงที่ และ Osmoregulation คือ กระบวนการ ั ที่ปลาหรื อสัตว์น้ าบางชนิด พยายามปรับปริ มาณความเข้มของสารละลายในร่ างกายให้เป็ นปกติ ํ - การปรับตัวด้านพฤติกรรม (Behavior Adaptation) การที่สัตว์มีการแสดงออก หรื อมีปฏิกริ ยาตอบสนองต่อสิ่ งเร้ าภายนอก ทําให้เกิ ดพฤติกรรมต่างๆ ขึ้น เช่ น การพักตัวในฤดู ร้อน (Estivation) ตัวอย่างเช่น ปลาช่อน , การพักตัวในฤดูหนาว (Hibernation) ตัวอย่างเช่น กบ , การอพยพย้ายถิ่น (Migration) ตัวอย่างเช่น นกนางแอ่น นกนางนวล หรื อนกเป็ ดนํ้าซึ่ งมีการอพยพ หนีความหนาวเย็นมาอาศัยอยูในพื้นที่เขตอบอุ่น เป็ นต้น ่ 5. มลพิษ (Pollution) พระราชบัญญัติส่งเสริ มและรักษาคุณภาพสิ่ งแวดล้อมแห่ งชาติ พ.ศ. 2535 ซึ่งมีผลบังคับเมื่อวันที่ 3 มิถุนายน 2535 ได้ให้คาจํากัดความของคําว่า “มลพิษ” และ “ภาวะ ํ มลพิษ” ไว้ดงนี้ ั “มลพิษ” หมายความว่า ของเสี ย วัตถุอนตรายและมลสารอื่ นๆ รวมทั้งกาก ั ตะกอนหรื อ สิ่ ง ตกค้า งจากสิ่ ง เหล่ า นั้น ที่ ถู ก ปล่ อ ยทิ้ ง จากแหล่ ง กํา เนิ ด มลพิ ษ หรื อ ที่ มี อ ยู่ ใ น สิ่ งแวดล้อมตามธรรมชาติ ซึ่ งก่อให้เกิดหรื ออาจก่อให้เกิดผลกระทบต่อคุณภาพสิ่ งแวดล้อม หรื อ ภาวะที่เป็ นพิษภัยอันตรายต่อสุ ขภาพอนามัยของประชาชนได้ และให้หมายความรวมถึง รังสี ความ ร้ อ น แสง เสี ย ง กลิ่ น ความสั่ น สะเทื อ น หรื อเหตุ รํ า คาญอื่ น ๆ ที่ เ กิ ด หรื อ ถู ก ปล่ อ ยออกจาก แหล่งกําเนิดมลพิษด้วย “ภาวะมลพิษ หรื อ มลภาวะ” หมายความว่า สภาวะที่สิ่งแวดล้อมเปลี่ยนแปลง หรื อปนเปื้ อนโดยมลพิษ ซึ่ งทําให้คุณภาพของสิ่ งแวดล้อมเสื่ อมโทรมลง เช่น มลพิษทางนํ้า มลพิษ ทางอากาศ และมลพิษในดิน เป็ นต้น มลพิ ษ ก่ อ ให้ เ กิ ด ปั ญ หาหลายประการ ไม่ ว่ า จะเป็ นในเรื่ อ งของปั ญ หาความ ปลอดภัยของประชาชนและทรัพย์สิน, ปั ญหาสังคมที่ทาให้เกิดการอพยพหรื อเข้าไปบุกรุ กเขตป่ า ํ สงวน เพื่อหาที่ทากินใหม่ที่ปลอดมลพิษ, ปั ญหาสุ ขภาพอนามัยของประชาชนและสิ่ งมีชีวิตอื่นๆ ํ
- 10. 10 รวมถึ งการสร้ างความรําคาญให้แก่ประชาชนที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ ที่มีสถานการณ์ ทางด้านมลพิษ รุ นแรง, ปั ญหาต่อระบบนิเวศน์ตามธรรมชาติ, ปั ญหาต่อทรัพยากรธรรมชาติ แหล่งนํ้า ป่ าไม้ ซึ่ง สุ ดท้ายก็อาจจะส่ งผลกระทบจนนําไปสู่ ความสู ญเสี ยทางเศรษฐกิจ การลงทุนและภาพพจน์ของ ประเทศในที่สุด โดยตัวอย่างมลพิษที่เกิดขึ้นในประเทศไทย ได้แก่ มลพิษทางอากาศ, ความร้อน และความแห้งแล้ง, กัมมันตรังสี , ภัยธรรมชาติ, การสู ญเสี ยป่ าชายเลน, การเสื่ อมคุณภาพของดิน, การขาดแคลนนํ้า ดิ บ และปั ญ หานํ้า เสี ย , ขยะมู ล ฝอยและกากของเสี ย , การทํา ลาย ทรัพยากรธรรมชาติ, มลพิษทางเสี ยงและการสันสะเทือน และการใช้สารเคมีที่เป็ นพิษ เป็ นต้น ่ 6. ความยืดหยุ่นทางชีวภาพ (Biological Magnification) หมายถึง สิ่ งมีชีวิต จะมีความ ความยืดหยุ่นทางชี วภาพที่ แตกต่างกัน เช่ น ความสามารถในการสะสมสารพิษที่ แตกต่างกัน ซึ่ ง ่ ั อาจจะขึ้นอยูกบนํ้าหนักและความแข็งแรง 7. ความต้ านทานทางสิ่ งแวดล้ อม (Environmental Resistance) เป็ นความสามารถ ่ ่ ของสิ่ งมีชีวิตที่สามารถอยูในสภาพที่สิ่งแวดล้อมเป็ นพิษหรื อไม่เอื้ออํานวยให้อยูได้ เช่น สิ่ งมีชีวิต ่ บางชนิดสามารถอยูในนํ้าเสี ยในคลองของกรุ งเทพมหานครได้ เป็ นต้น ปัจจัยกําหนดลักษณะของระบบนิเวศ ปั จจัยที่จะเป็ นสิ่ งกําหนดลักษณะของระบบนิเวศมีหลายอย่างคือ 1. อุณหภูมิ ภูมิอากาศของภูมิประเทศแต่ละแห่งจะเป็ นเครื่ องกําหนดว่าจะมีสัตว์ หรื อพืช ชนิดใดดํารงชีวิตอยู่บาง เช่น ในบริ เวณที่อากาศร้อนแถบทะเลทราย จะมีอูฐที่เป็ นสัตว์มีความทน ้ ่ ต่ออากาศร้อนแห้งแล้ง และมีพืชพวกกระบองเพชรที่สามารถดํารงชีวิตอยูได้ เป็ นต้น 2. ความชื้น ทั้งพืชและสัตว์จะมีการถ่ายเทไอนํ้าให้กบอากาศอยูเ่ สมอ ในบริ เวณอากาศที่ ั มีความชื้ นตํ่า จะทําให้รู้สึกหายใจไม่สะดวก ดังนั้นจึงมักพบว่าในระบบนิ เวศใดที่มีความชื้นมาก ่ มักจะมีพืชและสัตว์อาศัยอยูอย่างหนาแน่น 3. แสง แสงจากดวงอาทิตย์มีความสําคัญต่อระบบนิ เวศเป็ นอย่างยิ่ง เพราะทําให้เกิดการ ถ่ายเทธาตุต่างๆ ในระบบนิ เวศได้ พืชที่ข้ ึนอยู่ใต้เงาไม้ในป่ าย่อมแตกต่างกันกับพืชที่ข้ ึนในที่โล่ง แจ้ง นอกจากนี้ ในบริ เวณที่ช่วงกลางคืนแตกต่างกันในแต่ละระยะเวลาของปี นั้น ยังทําให้พืชและ สัตว์สนองตอบต่อความสว่าง หรื อความมืดแตกต่างออกไปด้วย 4. ดิน เมื่อสิ่ งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ตายจะถูกย่อยสลายธาตุต่างๆ กลายเป็ นฮิวมัส ดังนั้น ดินจึงเป็ นที่รวมของธาตุอาหารต่างๆ ดินที่มีความอุดมสมบูรณ์หรื อมีธาตุอาหารที่แตกต่างกัน ย่อม ่ ทําให้พืชและสัตว์ที่อาศัยดินนั้นๆ ดํารงชีวิตอยูมีความแตกต่างกัน
- 11. 11 5. ไฟป่ า การเกิดไฟป่ าแต่ละครั้ง ทําให้ชีวิตของพืชและสัตว์เปลี่ยนไป เช่นสัตว์ตองหนี ้ ไฟไปอยู่ที่อื่น พืชถูกเผาตายลงแต่ขณะเดียวกันก็ทาให้พืชแต่ละชนิ ดสามารถแตกขึ้นมาใหม่และ ํ เจริ ญงอกงามได้อย่างรวดเร็ วเพราะไม่มีพชอื่นเข้ามาบดบังและแย่งอาหาร ื 6. มลภาวะ เป็ นปั จจัยที่ เข้า มามี บทบาทในการเปลี่ ยนแปลงหรื อ กําหนดลักษณะของ สิ่ ง มี ชี วิ ต ในระบบนิ เ วศ เมื่ อ ประมาณ 30 ปี มานี้ เอง มลภาวะอาจทํา ให้ สิ่ ง มี ชี วิ ต ตาย หรื อ เจริ ญเติบโตแบบไม่สมบูรณ์ 7. การแย่ งชิง การแย่งชิ งกันนี้ ทาให้สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถแสวงหาทรัพยากรได้ตองล้ม ํ ้ ตายไป เช่น ในบริ เวณป่ าที่ตนไม้ใหญ่ถูกทําลายลง ย่อมเป็ นการยากอย่างยิงที่จะให้ป่าชนิดเจริ ญนั้น ้ ่ ่ ขึ้นมาเองได้อีก เพราะเมื่อต้นไม้ใหญ่ถูกทําลายลงทําให้พืชที่ข้ ึนอยูบริ เวณนั้น ได้รับอาหารจากดิน มากขึ้นจึงเจริ ญเติบโตขึ้นมาทดแทน 8. การกินซึ่งกันและกัน ในระบบนิเวศที่ขาดสมดุลในเรื่ องการกินซึ่ งกันและกัน จะทําให้ เกิดปั ญหาขึ้น เช่น ในทุ่งที่ปลูกข้าวโพด จะมีแมลงมากินและทําลายข้าวโพดเสี ยหาย เพราะไม่มี สัตว์อื่นมาจับตักแตนกินเป็ นอาหาร ซึ่งทําให้ตกแตนแพร่ พนธ์ได้อย่างรวดเร็ วนันเอง ๊ ั๊ ั ่ 9. ปรสิ ต พวกปริ สิตอาจถือเป็ นพวกที่กินซึ่ งกันและกันก็ได้ แต่มีขอแตกต่างที่ว่าพวก ้ ปรสิ ตจะดูดกินพืชและสัตว์อื่นๆ เป็ นอาหารโดยที่พชและสัตว์น้ นจะไม่ตายโดยทันที ื ั ระบบนิ เวศแต่ละประเภทดังกล่าวแล้วข้างต้นจะมีลกษณะองค์ประกอบที่ สําคัญ 2 ส่ วน ั ใหญ่ๆ คือ ลักษณะโครงสร้าง (Structure) และหน้าที่หรื อกิจกรรม (Function) ในระบบนิเวศทุก ประเภทย่อ มมี พ้ื น ฐานลัก ษณะขององค์ป ระกอบทั้ง สองประการนี้ แต่ จ ะต่ า งกัน ตรงที่ ค วาม หลากหลายและความสลับซับซ้อนของลักษณะโครงสร้างและหน้าที่หรื อกิจกรรมของสังคมในแต่ ละระบบนิเวศมากน้อยเพียงใดเท่านั้น ลักษณะโครงสร้ างของระบบนิเวศ (Ecosystem Structure) ลักษณะโครงสร้างหรื ออีกนัยหนึ่งก็คือ องค์ประกอบของระบบนิเวศนันเอง ระบบนิเวศทุก ่ ประเภทย่อมมีพ้ืนฐานองค์ประกอบที่คล้ายคลึงกัน กล่าวคือลักษณะโครงสร้างหรื อองค์ประกอบ ของระบบนิ เวศนั้นมีส่วนประกอบสําคัญ ซึ่ งพอจะแบ่งออกได้เป็ น 2 ส่ วนใหญ่ คือ ส่ วนประกอบ อชี วนหรื อสิ่ งที่ ไม่ มีชีวิต (Abiotic Component) และส่ วนประกอบชี วนหรื อสิ่ งมี ชีวิต (Biotic ั ั Component) และรายละเอียดแต่ละส่ วน พอที่จะกล่าวสรุ ปได้ดงนี้ ั 1. ส่ วนประกอบอชีวนหรื อสิ่ งที่ไม่มีชีวิต (Abiotic Component) ั
- 12. 12 ส่ วนประกอบอชีวนหรื อสิ่ งที่ไม่มีชีวิตในระบบนิ เวศรวมถึง อนินทรี ยวัตถุ (Inorganic ั Substances) อันได้แก่ พวกธาตุ อาหาร (Nutrient) เกลือแร่ นํ้า และพวกอินทรี ยวัตถุ (Organic Substances) เช่น พวกซากพืชซากสัตว์ ซึ่ งจะถูกพวกจุลชีวนย่อยสลายไปในที่สุด ซึ่ งพวกสารต่างๆ ั ดัง กล่ า วนี้ จะมี ป ระมาณมากน้ อ ยเปลี่ ย นแปรไปตามแต่ ล ะพื้ น ที่ นอกจากนี้ สภาพภู มิ อ ากาศ (Climatic Condition) ก็เป็ นส่ วนที่สาคัญอันหนึ่ งในองค์ประกอบอชีวนอีกด้วย เช่น อุณหภูมิ แสง ํ ั ฝน ความชื้น เหล่านี้ เป็ นต้น ในทํานองเดียวกันสภาพสิ่ งแวดล้อมเหล่านี้ ก็แปรเปลี่ยนไปตามแต่ละ สภาพพื้นที่เช่นเดียวกัน ระบบนิเวศหนองนําและองค์ ประกอบของระบบนิเวศ ้ ที่มา: Miller, 2002 : 78 2. ส่ วนประกอบชีวนหรื อสิ่ งที่มีชีวิต (biotic component) ั องค์ประกอบชี วนหรื อสิ่ งที่มีชีวิตในระบบนิ เวศ สามารถจําแนกออกเป็ น 3 ประเภท ั ใหญ่ๆ คือ (1) ผูผลิต (Producer Organisms) หมายถึงพวกที่สร้างอินทรี ยสารโดยใช้พลังงาน ้ แสงอาทิตย์และอนินทรี ยสารจากสิ่ งแวดล้อมขึ้นใช้เองได้ ผูผลิตนี้ส่วนใหญ่เป็ นพืชที่มีคลอโรฟิ ลด์ ์ ้ เป็ นองค์ประกอบที่ สํา คัญอาจจะมี ขนาดเล็กหรื อใหญ่ ก็ได้ เช่ น พวกขนาดเล็กซึ่ ง ต้องใช้กล้อง
- 13. 13 จุลทรรศน์ส่องดู ได้แก่ พวกไดอะตอมพวกแพลงตอนพืชชนิดต่างๆ และพวกมีขนาดใหญ่ข้ ึนมา เช่น พวกสาหร่ ายและพวกสุ ดท้ายที่มองเห็นได้อย่างชัดแจ้ง เช่น ต้นหญ้า ต้นไม้ เป็ นต้น (2) ผูบริ โภค (Consumer Organisms) ซึ่ งหมายถึง พวกที่ตองพึ่งพาอาศัยสิ่ งที่มีชีวิต ้ ้ พวกอื่นในการสังเคราะห์อาหารเพราะตัวเองไม่สามารถสร้างอินทรี ยสารได้ ซึ่งแบ่งเป็ น 3 กลุ่ม คือ กลุ่มแรก ได้แก่ ผูบริ โภคขั้นปฐมภูมิ (Primary Consumers) หรื ออีกนัยหนึ่งก็คือ พวกที่กินพืชเป็ น ้ อาหาร (Herbivores) เช่น พวกกวาง เก้ง ฯลฯ และกลุ่มที่สอง คือ ผูบริ โภคขั้นทุติยภูมิ (Secondary ้ Consumers) หรื ออีกนัยหนึ่งก็คือ พวกที่กินสัตว์เป็ นอาหาร (Carnivores) เช่น พวกเสื อ นกบางชนิด ฯลฯ ส่ วนกลุ่มสุ ดท้ายเป็ นพวกอยูนอกเหนื อจากทั้งสองประเภทที่กล่าวมาแล้วคือ เป็ นพวกกินได้ ่ ทั้งพืชและสัตว์ หรื อที่เรี ยกว่าพวก Omnivores ได้แก่ มนุษย์ เป็ นต้น ระบบนิเวศทุ่งหญ้ าและองค์ ประกอบของระบบนิเวศ ที่มา: Miller, 2002 : 78 ้่ (3) ผูยอยสลาย (Decomposer Organisms) พวกนี้ หมายถึงพวกจุลชีวนทั้งหลายที่จะั ช่วยในการทําลายหรื อย่อยสลายซากพืชและซากสัตว์ให้เน่ าเปื่ อยผุพง จนในที่สุดจะสลายตัวเป็ น ั ธาตุอาหารและปุ๋ ยซึ่งสะสมเป็ นแหล่งธาตุอาหาร (Nutrient Pool) ในดินเพื่อเป็ นประโยชน์ต่อผูผลิต้ คือพวกพืชสี เขียวต่อไป จากที่ได้กล่าวมาแล้วข้างต้น ซึ่งเป็ นเรื่ องของลักษณะโครงสร้างหรื ออีกนัยหนึ่งคือ องค์ประกอบของระบบนิเวศ ในระบบนิเวศประเภทใดๆ ก็ตามจะต้องมีองค์ประกอบที่เหมือนกัน
- 14. 14 หรื อ คล้ายคลึ ง กัน แต่ จ ะแตกต่ า งกันไปก็ต รงประมาณหรื อ คุ ณ ภาพในส่ ว นประกอบของและ ประเภทองค์ประกอบเท่านั้น ทั้งนี้อาจจะกล่าวได้คือในกรณี ส่วนประกอบอชีวนในระบบนิเวศหนึ่ง ั อาจจะมี ประมาณแร่ ธาตุอาหาร ปริ มาณนํ้าต่ างกันกับอีกระบบนิ เวศหนึ่ งหรื อมีสภาพภูมิอากาศ แตกต่างกัน เช่น อุณหภูมิ แสง ความชื้ น เป็ นต้น สําหรับในส่ วนประกอบชีวนหรื อสิ่ งที่มีชีวิตนั้น ั ในระบบนิ เวศหนึ่ งไม่ว่าจะเป็ นผูผลิต ผูบริ โภค หรื อผูสลายตัวก็ตาม อาจจะแตกต่างกันในเรื่ อง ้ ้ ้ ความหลากหลายเกี่ยวกับชนิด (Species) ปริ มาณ รู ปชีวิต (Life Form) และมวลชีวภาพ (Biomass) เป็ นต้น และลักษณะต่างๆ ดังกล่ าวนี้ ในระบบนิ เวศหนึ่ งๆ อาจจะมี การเปลี่ยนแปลงทั้งในด้าน ปริ มาณและคุณภาพเป็ นไปตามสภาพของสิ่ งแวดล้อมของแต่ละระบบนิเวศนั้น หน้ าทีและกิจกรรมของระบบนิเวศ (Ecosystem functions) ่ ในระบบนิเวศที่มีอยู่ทุกแห่ งบนพื้นโลกนี้ ไม่ว่าจะเป็ นระบบนิ เวศบนบก เช่น ระบบ นิ เ วศป่ าไม้ หรื อ ระบบนิ เ วศในนํ้า เช่ น ระบบนิ เ วศนํ้า กร่ อ ยหรื อ ระบบนิ เ วศนํ้า จื ดก็ต ามจะมี กิจกรรมหรื อหน้าที่เกิดขึ้นภายในระบบทั้งสิ้ น เช่น มีการถ่ายทอดพลังงานกันระหว่างสมาชิ กใน โครงสร้าง (Structure Members) และ มีการแลกเปลี่ยนหมุนเวียนสาร แร่ ธาตุอาหารในแต่ละส่ วน ของระบบนิเวศ การถ่ายทอดพลังงาน (Energy Flow) และ การหมุนเวียนของสารและแร่ ธาตุอาหาร (Mineral or Nutrient Cycling) ถือว่าเป็ นหน้าที่หรื อกิจกรรม (Functions) หลักที่สาคัญซึ่ งเกิดขึ้นใน ํ ระบบนิ เวศ และเป็ นเรื่ องที่นกนิ เวศวิทยาจะต้องเข้าใจว่ามีกลไกหรื อขบวนการอย่างไร ความรู ้ใน ั เรื่ องทั้งสองนี้จะเป็ นแนวทางที่สาคัญในการที่จะปรับปรุ งระบบนิเวศ โดยพยายามจัดการอย่างชาญ ํ ฉลาดเพื่อให้องค์ประกอบที่สาคัญต่างๆ ดังกล่าวข้างต้นแล้วให้อยู่ในระดับที่สมดุลซึ่ งกันและกัน ํ และในขั้นสุ ดท้ายจะทําให้ระบบนิ เวศอยู่ในภาวะสมดุลอย่างสมํ่าเสมอโดยให้มีการเปลี่ยนแปลง หรื อผิดแผกไปจากสภาวะปกติตามธรรมชาติให้นอยที่สุด ้ การถ่ ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ (Energy Flow in Ecosystem) ดวงอาทิตย์นบว่าเป็ นแหล่งพลังงานที่ใหญ่ที่สุดของระบบนิ เวศของโลก โดยให้พลังงาน ั ในรู ปของแสงสว่างและการแผ่รังสี ชนิ ดต่างๆ ผ่านจากอวกาศ บรรยากาศเข้าสู่ บรรดาระบบนิ เวศ ธรรมชาติ เช่น ป่ า ทะเล ทุ่งหญ้า นา บ่อ บึง ฯลฯ จากการศึกษาพบว่าดวงอาทิตย์มีสภาพคล้ายเตา ปฏิกรณ์ปรมาณู มีอุณหภูมิที่ผิวสู งประมาณ 5,700 องศาเซลเซี ยส มีองค์ประกอบที่เหมาะสมที่จะ ทําให้ธาตุไฮโดรเจนรวมตัวเข้าด้วยกันเป็ นธาตุฮีเลี่ยม พร้อมกับการปลดปล่อยพลังงานจํานวนมาก ในรู ปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า มีการแผ่รังสี ท้ งหมดของแสงตั้งแต่ช่วงคลื่นยาวที่สุดหรื อมีพลังงาน ั
- 15. 15 ตํ่าสุ ดถึงช่วงคลื่นสั้นสุ ดหรือพลังงานสู งสุ ด รังสี เหล่านี้เรี ยงตามลําดับพลังงานตํ่าสุ ดถึงสู งสุ ดได้แก่ คลื่นวิทยุ (Radio wave) อินฟราเรด (Infrared) รังสี มองเห็นได้ (Visible Light) รังสี อลตราไวโอเลต ั (Ultraviolet ray) รังสี X (X-ray) และรังสี แกมม่า (R-ray) สําหรั บรังสี อลตราไวโอเลต จะอยู่ใน ั ระหว่างแสงที่มองเห็นได้กบรังสี X ช่วงคลื่นของรังสี เหล่านี้ และพลังงานจากดวงอาทิ ตย์ที่เข้าสู่ ั ระบบนิ เวศนั้นจะเป็ นพลังงานชุดใหม่เสมอไม่มีการหมุนเวียน จึงเป็ นลักษณะของ Renewable energy ไม่ใช่ Recycled energy ปริ มาณพลังงานที่ผิวโลกได้รับในวันที่ทองฟ้ าแจ่มใสประกอบด้วยพลังงานที่มีช่วงคลื่น ้ ระหว่าง Ultraviolet ถึ งช่ วงคลื่น Infrared ดังนี้ อัลตราไวโอเลต 15 เปอร์ เซ็ นต์ แสงที่ เห็ นได้ 45 เปอร์เซ็นต์ และอินฟราเรด 35 เปอร์เซนต์ ปริ มาณพลังงานจากดวงอาทิตย์ (Solar Energy) ห้าสิ บ ในล้านส่ วนเท่ านั้นที่ มาถึ งผิวด้านนอกของบรรยากาศของโลกด้วยอัตราที่ คงที่ ซึ่ งในจํานวนนี้ ประมาณกว่า 30 เปอร์ เซนต์จะสะท้อนหายไปในอวกาศเนื่ องจากองค์ประกอบของบรรยากาศ เมฆและผิวโลก อีก 20 เปอร์ เซนต์ของการแผ่รังสี จะสู ญหายไปเนื่ องจากสาเหตุต่างๆ โดยที่ส่วน หนึ่ งถู ก จับ ด้ ว ยโมเลกุ ล ของออกซิ เ จนและโอโซน (O3) ในชั้ น บรรยากาศสตราโตสเฟี ยร์ (Stratosphere) โดยเฉพาะช่วงแสงของอุลตราไวโอเลต (UV) โอโซนในชั้นนี้จึงทําหน้าที่กรองแสง หรื อดูดแสง UV ทําให้แสง UV เข้าสู่ โทรโปสเฟี ยร์ (Troposphere) ซึ่ งเป็ นชั้นบรรยากาศที่อยูใกล้ ่ ผิวโลกมากที่สุดได้นอยลง จึงเป็ นการป้ องกันสิ่ งมีชีวิตไม่ให้ถูกแสงมากเกินไปซึ่งอาจเป็ นอันตราย ้ ได้ เมื่อถึงชั้นโทรโปสเฟี ยร์จะมีอากาศและละอองนํ้าดูดกลืนแสงไว้ได้มากที่สุด เป็ นเหตุให้บริ เวณ ใกล้ผิวโลกอุ่นที่สุดและจะค่อยๆ เย็นลงเมื่อสู งขึ้นไป พลังงานจากดวงอาทิตย์ที่เข้าสู่ บรรยากาศชั้น นี้ประมาณ 9 เปอร์เซ็นต์ จะสะท้อนกลับเนื่องจากฝุ่ นละออง ในที่สุดที่เหลืออีก 50 เปอร์ เซนต์ของ พลังงานจากดวงอาทิตย์ที่จะมาถึงโลก ส่ วนใหญ่เป็ นรังสี อินฟราเรดเท่านั้นที่ผ่านและถูกดูดจับใน รู ป ของพลังงานความร้ อนโดยแผ่นดิ นและมหาสมุ ท ร และพลังงานที่ ผิว โลกได้รับนั้นมี อตรา ั ลดหลันและเปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาล ่
- 16. 16 การถ่ ายทอดและการถ่ ายเทพลังงานของโลก ที่มา: Miller, 2002 : 75 จากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์ พบว่า สารพิษบางชนิด เช่น ไนโตรเจนไดออกไซด์ และ สารจําพวกฟรี ออน (Freon) จากการใช้น้ ายาเคมีฉีดพ่น (Spray) ทั้งหลาย ทําให้ปริ มาณโอโซน (O3) ํ ในชั้นสตราโตสเฟี ยร์ลดลง (ชั้ นโอโซนอยูห่างจากผิวโลกประมาณ 15 ถึง 45 กิโลเมตร) นอกจากนี้ ่ คลื่นเสี ยงของเครื่ องบินในระดับสู งก็เป็ นที่เข้าใจกันว่า เป็ นตัวการหนึ่ งที่ทาลายโอโซนซึ่ งหากชั้น ํ โอโซนถูกทําลาย ปริ มาณรังสี จากดวงอาทิตย์จะมาถึงโลกมากขึ้น ทําให้เกิดผลเสี ยคือมนุ ษย์และ สัตว์จะเกิดผิวหนังไหม้เกรี ยมและเกิดมะเร็ งที่ผวหนัง ิ พลังงานการแผ่รังสี จากดวงอาทิตย์ท้ งหมดที่ชีวาลัยได้รับประมาณ 1.3 x 1023 กิโลคาลอรี่ ั ต่อปี จะถูกนํามาใช้ในระบบนิ เวศเพื่อการสังเคราะห์ แสงประมาณ 1 เปอร์ เซนต์เท่านั้น ดังนั้น ่ ั พลังงานของโลกทางชีวภาพขึ้นอยูกบขบวนการสังเคราะห์แสงของพืชและจุลินทรี ยที่สังเคราะห์ ์ แสงได้ ซึ่ งหมายถึ งผูผ ลิ ตนั้นเอง ผูผลิ ตในระบบนิ เ วศเป็ นพวกแรกที่ มีคลอโรฟิ ลล์สํา หรั บ จับ ้ ้ พลังงานจากแสงอาทิ ตย์ไว้ใช้ในขบวนการสังเคราะห์ ด้วยแสง แล้วทําการเปลี่ ยนสารโมเลกุล ง่ายๆ เช่น คาร์ บอนไดออกไซด์ (CO3) และนํ้า (H2O) ให้เป็ นสารประกอบที่มีโครงสร้างซับซ้อน และมีพลังงานสู ง คือ คาร์ โบไฮเดรต (CH2O)n ได้แก่ นํ้าตาลกลูโคส (C6H12O6) นอกเหนือจากที่เป็ น องค์ประกอบที่สาคัญโดยตรง คือ คาร์บอนไดออกไซด์และนํ้าแล้ว พืชสี เขียวยังต้องการแร่ ธาตุและ ํ สารประกอบอนินทรี ยอื่นๆ อีกหลายชนิดมาเกี่ยวข้องในขบวนการเจริ ญเติบโตอีกด้วย ์
- 17. 17 การถ่ ายเทและการสู ญเสี ยพลังงาน ที่มา: Miller, 2002 : 66 พลังงานที่ ผูผลิตรับไว้จากดวงอาทิ ตย์ และเปลี่ยนไปอยู่ในรู ปของสารอาหารนี้ จะมีการ ้ ถ่ายทอดไปตามลําดับขั้นของการกินอาหารภายในระบบนิ เวศ คือ ผูบริ โภคจะได้รับพลังงานจาก ้ ผูผลิตโดยการกินต่อกันเป็ นทอดๆ ในแต่ละลําดับขั้นของการถ่ายทอดพลังงานนี้ พลังงานจะค่อยๆ ้ ลดลงไปในแต่ละลําดับเรื่ อยๆ ไป เนื่องจากได้สูญเสี ยออกไปในรู ปของความร้อน การสู ญเสียพลังงานในห่ วงโซ่ อาหาร ที่มา: Miller, 2002 : 66
- 18. 18 กระบวนการเคลื่อนย้ายหรื อถ่ายทอดพลังงานในรู ปสารอาหารจากผูผลิตสู่ ผูบริ โภคและ ้ ้ จากผูบริ โภคไปสู่ ผูบริ โภค โดยการกินต่อกันเป็ นทอดๆ เรี ยกว่า “ห่ วงโซ่ อาหาร” (Food Chain) ้ ้ และทุกๆ จุดที่มีการถ่ายทอดพลังงาน จะมีการสู ญเสี ยพลังงานสะสมไปถึงร้อยละ 80-90 ซึ่ งส่ วน ใหญ่สูญเสี ยไปในสภาพของความร้อน ดังนั้น ช่วงการถ่ายทอดพลังงานจึงต้องจํากัดลงแค่ 4 หรื อ 5 ่ ่ ิ่ ่ ขั้นเท่านั้น ห่วงโซ่อาหารยิงสั้นเท่าไรหรื อยิงใกล้ผผลิตเท่าไรก็ยงมีพลังงานเหลืออยูมากเนื่องจากไม่ ู้ ต้องมี การสู ญเสี ยพลังงานในระหว่างที่ มีการกิ นอาหารในขั้นต่ างๆ ห่ วงโซ่ อาหารแบ่ งออกเป็ น 2 แบบ คือ 1. ห่วงโซ่อาหารแบบจับกิน (Grazing Food Chain) เป็ นห่ วงโซ่อาหารที่เริ่ มต้นจากพืช ผ่านไปยังสัตว์กินพืชและสัตว์กินสัตว์ตามลําดับ ตัวอย่างนี้พบได้ในชุมชนมหาสมุทรหรื อชุมชนป่ า 2. ห่วงโซ่อาหารแบบกินเศษอินทรี ย ์ (Detritus Food Chain) เป็ นห่วงโซ่อาหารที่เริ่ มจาก สารอินทรี ยจากซากของสิ่ งมีชีวิต ถูกย่อยสลายด้วยผูย่อยสลายซึ่ งส่ วนใหญ่เป็ นพวกจุลินทรี ยและ ์ ้ ์ จะถูกกินโดยสัตว์และต่อไปยังผูล่าอื่นๆ ตัวอย่างของ Detritus Food Chain พบได้ในระบบนิเวศของ ้ ่ ่ สัตว์และพืชที่อยูในดิน โดยเฉพาะพื้นดินในป่ าที่มีใบไม้ทบถมมาก สิ่ งมีชีวิตที่อยูในห่วงโซ่อาหาร ั แบบนี้ได้แก่ แบคทีเรี ย ราเมือก เห็ด รา โปรโตซัว แมลง ไร หอยทาก ไส้เดือนดิน สัตว์มีกระดูกสัน หลังบางชนิด เป็ นต้น สําหรับห่วงโซ่อาหารแบบ Detritus Food Chain อีกชนิดที่สาคัญ คือ ระบบ ํ นิ เวศของป่ าชายเลน หรื อบริ เวณปากแม่น้ าซึ่ งมีการทับถมของใบไม้ในบริ เวณที่ต้ืนตลอดจนการ ํ สะสมของแร่ ธาตุสารอาหารจากต้นนํ้า โดยห่วงโซ่อาหารจะเริ่ มจากซากและใบไม้ที่ร่วงทับถมหรื อ ถูกพัดพามากับนํ้าและมีการกินเป็ นทอดๆ นอกจากนี้อาหารที่ผบริ โภคไม่สามาถนําไปใช้ได้ ได้แก่ อุจจาระ เศษผัก จะถูกนําเข้าสู่ ห่วง ู้ โซ่ อาหารแบบกินเศษอินทรี ย ์ ดังนั้นในห่วงโซ่อาหารแบบนี้ จะมีการปลดปล่อยพลังงานออกมาใน รู ปก๊าซชี วภาพอีกด้วย จะเห็ นได้ว่าห่ วงโซ่ อาหารแบบกิ นเศษอิ นทรี ยจะมี ลกษณะคล้ายห่ วงโซ่ ์ ั อาหารแบบจับกิน แต่งจะต่างกันตรงจุดเริ่ มต้นเท่านั้น ในธรรมชาติทวไปห่ วงโซ่ อาหารอาจไม่ได้เป็ นไปตามลําดับการกินที่แน่นอนตามที่กล่าว ั่ มาข้างต้น เพราะผูกินชนิดหนึ่งๆ อาจจะกินเหยือได้หลายชนิด และขณะเดียวกันอาจจะตกเป็ นเหยือ ้ ่ ่ ของผูกิน (ผูล่า) ชนิดอื่นๆ อีกหลายชนิ ด ห่ วงโซ่อาหารของแต่ละระบบนิเวศจึงมีความสัมพันธ์กน ้ ้ ั โดยมีการกินข้ามห่ วงโซ่ อาหาร การถ่ายทอดพลังงานจึ งมีความซับซ้อนมากขึ้นและสัมพันธ์เกี่ยว โยงกันไปมาหลายโซ่อาหารในลักษณะความสัมพันธ์ในแง่ของการกินอาหารแบบ “ข่ายใยอาหาร” หรื อ “สายใยอาหาร” (Food Web) ซึ่ งประกอบด้วยหลายโซ่อาหาร ตัวอย่างของห่วงโซ่อาหารและ ข่ายใยอาหารที่พบในเขตร้อนเช่นประเทศไทย จะมีสปี ชีส์ของสิ่ งมีชีวิตมากขึ้น หากเป็ นระบบนิเวศ ในป่ าชื้นอาจพบแมลงเป็ นหมื่นชนิด
- 19. 19 ในแต่ละระดับขั้นการกินในระบบนิ เวศหรื อแต่ละระดับของห่ วงโซ่ อาหารเรี ยกว่า ระดับ โทรฟิ ค (Trophic level) ได้แก่ระดับ Oligotrophic เป็ นระดับโทรฟิ คตํ่าสุ ด จะมีชนิดของสิ่ งมีชีวิต น้อยที่สุด ในระดับ Mesotrophic จะมีชนิดของสิ่ งมีชีวิตที่มากกว่า และระดับ Eutrophic จะมีชนิด ของสิ่ งมีชีวิตมากที่ สุด ทําให้ผูบริ โภคในระดับโทรฟิ คที่สูงกว่าสามารถเลือกกิ นอาหารได้หลาย ้ ชนิดในบริ เวณเดียวกัน การถ่ายทอดและการเปลี่ยนรู ปของพลังงานในแต่ละระดับโทรฟิ ค จะเป็ นไปตามกฎของ เทอร์ โมไดนามิกส์ (The Law of Thermodynamics) ที่ว่า พลังงานไม่สามารถจะถูกสร้างขึ้นใหม่ หรื อถู ก ทํา ลายลงได้ ใ นจัก รวาลนี้ แต่ ก ารเปลี่ ย นรู ปจากพลัง งานรู ปหนึ่ งไปสู่ อี ก รู ปหนึ่ ง (Transfermation) จะต้องมีการสู ญเสี ยพลังงานในรู ปของความร้อน (Heat) เสมอไป การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ (Energy Flow in Ecosystem) เป็ นการการถ่ายทอด พลังงานแบบที่ไม่เป็ นเป็ นวงจร (Non-Cycle) ซึ่งต่างจากการหมุนเวียนของสารและแร่ ธาตุในระบบ นิเวศ ทั้งนี้เพราะว่าในการถ่ายทอดพลังงานจากกลุ่มสิ่ งมีชีวิตกลุ่มหนึ่งไปสู่ กลุ่มมีชีวิตอีกกลุ่มหนึ่ง หรื อที่เรี ยกว่าการถ่ายทอดไปตามระดับของอาหาร (Trophic Levels) หรื อห่ วงโซ่ อาหาร (Food Chain) หรื อสายใยอาหาร (Food Webs) และในที่สุด มีการเปลี่ยนไปในรู ปของพลังงานความร้อน (Heat) หรื อพลังงานรู ปอื่น และพลังงานพวกนี้ พืชสี เขียว ก็ไม่สามารถนําไปใช้ในขบวนการ สังเคราะห์ดวยแสงได้อีกต่อไป อย่างไรก็ดี การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิ เวศนั้นมีกลไกพอจะ ้ กล่าวรายละเอียดได้ คือ จากดวงอาทิตย์ซ่ ึ งเป็ นแหล่งพลังงานเบื้ องต้นได้ส่องแสงมาสู่ โลก พืชสี เขี ย วหรื อ ที่ เ รี ย กว่ า ผู ้ผ ลิ ต จะใช้พ ลัง งานจากแสงอาทิ ต ย์น้ ี ทํา ปฏิ กิ ริ ย ากับ อนิ น ทรี ย สารจาก สิ่ ง แวดล้อ ม เช่ น นํ้า และคาร์ บ อนไดออกไซด์ หรื อ ที่ เ รี ย กว่ า ขบวนการสั ง เคราะห์ ด้ว ยแสง (Photosynthesis) และผลสุ ดท้ายได้อินทรี ยสารขึ้นและมีการสะสมพลังงานไว้ในเบื้องต้น พลังงาน จะถูกถ่ายทอดไปสู่ สัตว์ที่กินพืชเป็ นอาหาร (Herbivores) เช่นเดียวกันพลังงานที่สะสมอยูในพวกนี้ ่ ก็จะถูกนําไปใช้เพื่อการเจริ ญเติบโตและเปลี่ยนสภาพไปเป็ นพลังงานรู ปอื่นจากกิจกรรมต่างๆ และ การหายใจ และส่ วนที่เหลือจะถูกถ่ายทอดไปสู่ สัตว์กินสัตว์ (Carnivores) และไปจนถึงพวกมนุษย์ ซึ่ งเป็ นผูบริ โภคขั้นสู งสุ ด (Top Carnivores) หรื อถือว่าเป็ นระดับสุ ดท้ายของโซ่ อาหารและใน ้ ขณะเดียวกันทั้งพวกผลิตและพวกบริ โภคทั้งหลายจะล้มตายไปบ้าง และพลังงานต่างๆ ที่สะสมอยูก็ ่ ถูกถ่ายทอดไปสู่ ผยอยสลาย (Decomposers) ซึ่ งเป็ นสุ ดท้ายของการถ่ายทอดพลังงาน ดังนั้นจะเห็น ู้ ่ ได้ว่าในทุกระดับของโซ่อาหารนั้นสิ่ งที่มีชีวิตจะใช้พลังงานเพือการเจริ ญเติบโต และเพื่อการหายใจ ่ และในที่ สุด จะเปลี่ ย นสภาพกลายเป็ นพลังงานความร้ อ น (Heat) ซึ่ ง พลัง งานประเภทนี้ พืช ไม่ สามารถนําไปใช้ในขบวนการสังเคราะห์แสงได้อีกต่อไป
- 20. 20 ห่ วงโซ่ อาหารและสายใยอาหารในหนองนํา้ ที่มา: Miller, 2002 : 159
- 21. 21 ห่ วงโซ่ อาหารและสายใยอาหารในมหาสมุทร ที่มา: Miller, 2002 : 84
- 22. 22 ระบบนิ เวศของสังคมใดสังคมหนึ่ งโดยหลักของธรรมชาติแล้ว จะสามารถควบคุม องค์ประกอบสําคัญไม่ว่าจะเป็ นผูผลิต ผูบริ โภค หรื อผูสลาย ตลอดจนพวกอชีวนต่างๆ ด้วยตัวมัน ้ ้ ้ ั ่ เองให้อยูในระดับที่สมดุลซึ่ งกันและกันได้ ทั้งนี้ เพราะว่าในระบบนิเวศที่เป็ นธรรมชาติและไม่ถูก รบกวน มีการปรับปรุ งซ่ อมแซม (Self-Maintenance) และมีการกําหนดกฎเกณฑ์ (Self-Regulation) ในตัวมันเองอย่างเบ็ดเสร็ จ ซึ่ งลักษณะทั้งสองประการนี้ รวมกันหมายถึงขบวนการธรรมชาติ ที่ เกิ ดขึ้นในระบบนิ เวศเพื่อให้เกิ ดความสมดุ ลในระบบ (Homeostasis) ความสมดุ ลดังกล่าวทําให้ ระบบนิ เวศนั้นๆ อยู่ในสภาวะสมดุ ลอย่างสมํ่าเสมอและมี การเปลี่ยนแปลงหรื อผิดแผกไปจาก สภาวะปกติตามธรรมชาติน้อยมาก แต่ในปั จจุบนพบว่าในระบบนิ เวศหลายด้านขาดความสมดุล ั และมีการสู ญเสี ยเกิดขึ้น เนื่องจากมีสาเหตุหลายประการ เป็ นต้นว่า ประชากรเพิ่มมากขึ้นทุกปี และ มีการใช้ทรัพยากรธรรมชาติอย่างฟุ่ มเฟื อย และไม่ได้คานึ งถึงพื้นฐานนิ เวศวิทยาและระบบนิ เวศ ํ นอกจากนี้ มี ก ารสร้ า งโรงงานอุ ต สาหกรรม ซึ่ งปราศจากการควบคุ ม การปลดปล่ อ ยมลสาร (Pollutants) มากขึ้น การใช้ยาฆ่าวัชพืชเพื่อการเพิ่มผลผลิตทางเกษตรกรรมมากขึ้น สิ่ งเหล่านี้ เป็ น ส่ วนหนึ่งที่ทาให้ภาวะสมดุลขององค์ประกอบสําคัญในระบบนิเวศเปลี่ยนแปลงหรื อสู ญเสี ยไป เมื่อ ํ เกิดผลเสี ยขึ้นในระบบนิเวศเป็ นอย่างนี้ความรู ้ความเข้าใจเกี่ยวกับรายละเอียดต่างๆ ในระบบนิเวศ ทั้งหลายย่อมเป็ นสิ่ งจําเป็ น เพื่อนําไปใช้ในการแก้ปัญหาของระบบนิ เวศนั้นๆ ให้ถูกต้องและมี ประสิ ทธิ ภาพที่ สุด ทั้ง นี้ เพราะว่า ปั ญหาของระบบนิ เวศไม่ ใช่ จะเกิ ดขึ้ นในระบบใดระบบหนึ่ ง เท่านั้น แต่มกจะเกี่ยวโยงกันเป็ นลูกโซ่ไปสู่ ระบบนิเวศประเภทอื่นๆ อีกด้วย ตัวอย่างเช่น ในระบบ ั นิเวศป่ าไม้ เมื่อป่ าถูกทําลายแล้วผลเสี ยหายจะมีไปถึงสัตว์ป่า การพังทลายของดินและอื่นๆ อย่างนี้ เป็ นต้น ดังนั้นสรุ ปแล้วความรู ้ความเข้าใจในระบบนิเวศในทุกด้าน ทุกสาขา เป็ นต้นว่า ความเข้าใจ ในสภาพความเป็ นอยูของกลุ่มสังคมตลอดจนความสัมพันธ์ระหว่างสิ่ งที่มีชีวิตกับสิ่ งแวดล้อม ก็จะ ่ เป็ นแนวทางในการจัดการวางแผนเพื่อใช้ทรัพยากรธรรมชาติอย่างชาญฉลาดและเกิดความสมดุล ในธรรมชาติอย่างมีประสิ ทธิภาพที่สุด การหมุนเวียนของสารและแร่ ธาตุในระบบนิเวศ (Mineral or Nutrient Cycling in Ecosystem) การหมุนเวียนของสารและแร่ ธาตุอาหารในระบบนิเวศนั้น เป็ นการถ่ายทอดสารในระหว่าง ระดับของอาหาร (Trophic Levels) หรื อในห่วงโซ่อาหาร (Food Chain) หรื อสายใยอาหาร (Food Web) และระหว่างสิ่ งที่มีชีวิตกับสิ่ งที่ไม่มีชีวิต โดยถ่ายทอดกันเป็ นวัฏจักรหรื อวงจร (Cycle) แต่ อัตราการถ่ายทอดแร่ ธาตุอาหารจากระดับหนึ่ งไปอีกระดับหนึ่ งนั้นจะแตกต่างกัน การหมุนเวียน ของสารหรื อแร่ ธาตุในระบบนิ เวศจะมีวฏจักรพอที่จะกล่าวรายละเอียดได้ดงนี้ คือ เริ่ มแรกทีเดียว ั ั
- 23. 23 พรรณพืชซึ่ งได้พลังงานจากดวงอาทิตย์และอนิ นทรียสารต่างๆ เช่น นํ้า คาร์ บอนไดออกไซด์ และ แร่ ธ าตุ อ าหารต่ า งๆ จากสิ่ ง แวดล้อ มนํา มาสร้ า งอิ นทรี ย สารขึ้ น เอง หรื อ ที่ เ รี ย กพวกนี้ ว่า ผูผ ลิ ต ์ ้ (Producers) ฉะนั้นพวกสารหรื อธาตุอาหารจะสะสมอยู่ในพวกนี้ ก่อนเป็ นเบื้ องต้น ต่ อไปจะถูก ถ่ายทอดไปสะสมในพวกผูบริ โภค (Consumers) โดยในขั้นแรกนี้จะเป็ นพวกที่กินพืช (Herbivores) ้ ต่ อจากพวกนี้ ก็จะถูกถ่ า ยทอดไปสะสมในพวกที่ กินสั ตว์ (Carnivores) และในที่ สุดพวกผูผลิ ต ้ ้่ ผูบริ โภค ทั้งสองประเภทก็ตายลงเป็ นหน้าที่ของผูยอยสลาย (Decomposers) ที่จะทําลายซากพืชและ ้ ซากสัตว์เหล่านี้ ให้เน่าเปื่ อยผุพงไป และในขบวนการทําลายหรื อ ย่อยสลายดังกล่าวนี้ สารแร่ ธาตุ ั อาหารที่สะสมในซากพืชและซากสัตว์ ก็จะถูกปล่อยออกมาให้เป็ นอิสระและสะสมในดินซึ่ งจะ เป็ นประโยชน์ต่อผูผลิตต่ อไป โดยเฉพาะพืชสี เขียวซึ่ งจะนําเอาสารนี้ มาใช้ในการดํารงชี พ และ ้ เพื่ อ ให้เ กิ ด ขบวนการสั ง เคราะห์ ด้ว ยแสงให้ดา เนิ นต่ อ ไป ซึ่ ง เป็ นการเริ่ ม ต้นอี ก ครั้ งของวงจร ํ หมุนเวียนของสารแร่ ธาตุอาหารในระบบนิเวศ การหมุนเวียนของแร่ ธาตุ เป็ นหัวใจสําคัญของระบบนิเวศ โดยมีสังคมของสิ่ งมีชีวิตเป็ นตัว ควบคุมขบวนการทั้งสองและทําให้ระบบนิ เวศคงอยู่ได้ การหมุนเวียนของแร่ ธาตุเป็ นวัฏจักรจาก สิ่ งแวดล้อมเข้าสู่ สิ่งมีชีวิตและจากสิ่ งมีชีวิตถูกปลดปล่อยออกสู่ สิ่งแวดล้อมอีกหมุนเวียนสับเปลี่ยน กันไป แร่ ธาตุที่จดว่าเป็ นหัวใจสําคัญในการดํารงชี วิตของสิ่ งมีชีวิตได้แก่ คาร์ บอน ไฮโดรเจน ั ไนโตรเจน ออกซิ เจน ฟอสฟอรัส และกํามะถัน ซึ่ งเป็ นองค์ประกอบหลักของโปรโตรปลาสซึ ม และเอนไซม์ ส่ ว นธาตุ อื่ น จํา เป็ นในขบวนการเมตาบอลิ ซึ ม เนื่ อ งจากแร่ ธ าตุ เ หล่ า นี้ จ ะมี ก าร หมุ น เวี ย นระหว่ า งส่ ว นที่ มี ชี วิ ต และไม่ มี ชี วิ ต ในระบบนิ เ วศ จึ ง ทํา ให้ เ กิ ด วัฏ จัก รชี ว ธรณี เ คมี (Biogeochemical Cycle) วัฏจักรแร่ ธาตุที่สาคัญ ได้แก่ ํ วัฏจักรคาร์ บอน (Carbon Cycle) คาร์ บอนเป็ นธาตุองค์ประกอบหลักที่สาคัญของสิ่ งมีชีวิต วัฏจักรของคาร์ บอนมีลกษณะที่ ํ ั ไม่ ซับ ซ้อ นและมี ก ารหมุ น เวี ย นกลับ อย่ า งรวดเร็ ว ธาตุ ค าร์ บ อนมี แ หล่ ง สะสมที่ สํา คัญ อยู่ใ น บรรยากาศ ซึ่ ง มี อ ยู่ป ระมาณ 0.03 เปอร์ เ ซ็ น ต์ใ นสภาพของก๊ า ซคาร์ บ อนไดออกไซด์ จากนั้น คาร์ บอนไดออกไซด์จะถูกพืชนําไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์อาหาร แล้วเข้าไปอยูในร่ างกาย ่ พืชในรู ปแบบสารอาหาร จากผูผลิตคือสารอินทรี ยของคาร์ บอนจะผ่านไปยังผูบริ โภคซึ่ งหมายถึง ้ ์ ้ สัต ว์โ ดยการกิ น การย่อ ย และนํา ไปใช้ใ นรู ป แบบต่ า งๆ ในที่ สุ ดทั้ง ผูบ ริ โ ภคและผูผ ลิ ต จะคื น ้ ้ คาร์บอนสู่ บรรยากาศด้วยการหายใจ และบางส่ วนที่ยงคงอยูในรู ปของเนื้อเยือพืชและสัตว์ จะมีการ ั ่ ่ หมุนเวียนกลับสู่ บรรยากาศใหม่หลังจากพืชและสัตว์ตาย และมีการย่อยสลายเกิดขึ้น ในสัตว์บาง ชนิ ดคาร์ บอนจะอยู่ในรู ปสารประกอบคาร์ บอเนตในเปลื อกตลอดเวลา เมื่ อตายจะอยู่ในรู ปของ
- 24. 24 คาร์ บ อเนตในหิน ปู น และในนํ้า สุ ด ท้า ยจะมี การหมุ นเวี ย นกลับ ไปยัง สิ่ ง มี ชี วิ ต ใหม่ โดยการ พังทลายหรื อละลายออกมาในนํ้า พืชนํ้าจะดูดซึ มไปใช้ได้โดยตรง คาร์ บอนอาจจะถูกตรึ งไว้เป็ น ่ เวลานานหลายล้านปี เมื่ออยูในสภาพของถ่านหิ นและนํ้ามันปิ โตรเลียม จนกว่าจะถูกนําไปใช้โดย การเผาไหม้ซ่ ึงทําให้มีการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่ บรรยากาศใหม่ คาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศและคาร์ บอนได้ออกไซด์ที่ละลายในนํ้าอาจแลกเปลี่ยน ั ่ ั ที่กนได้ดวยขบวนการแพร่ (Diffusion) ทิศทางการแพร่ ข้ ึนอยูกบปริ มาณของความเข้มข้น ้ ปริ มาณของคาร์ บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ มีการเปลี่ยนแปลงในรอบ 24 ชัวโมง คือ ่ เมื่ ออาทิ ต ย์ข้ ึ นเริ่ มเกิ ด ขบวนการสัง เคราะห์ ด้ว ยแสง ผูผลิ ต จับ คาร์ บ อนไดออกไซด์เ ป็ นผลให้ ้ ประมาณของคาร์บอนไดออกไซด์ในชุมชนลดตํ่าลงอย่างรวดเร็ วจนถึงเที่ยง ขณะใกล้เที่ยงอุณหภูมิ สู งขึ้น ความชุ่มชื้นลดลง อัตราการหายใจเพิ่มขึ้น ปริ มาณสุ ทธิ ของคาร์ บอนไดออกไซด์ของชุมชน ตํ่าลง พอถึ งเวลากลางคืน การสังเคราะห์ดวยแสงหยุด แต่ การหายใจของชุ มชนยังคงดําเนิ นอยู่ ้ ตลอด ปริ มาณความเข้มข้นของคาร์ บอนไดออกไซด์จะเพิ่มขึ้นอีกครั้งหนึ่ งปกติก๊าซนี้ มีคุณสมบัติ ในการดู ด และสะท้อ นความร้ อ นที่ ถู ก ส่ ง ออกไปจากผิ ว โลกและกลับ สู่ ผิ ว โลกอี ก ครั้ งหนึ่ ง คาร์ บอนไดออกไซด์จึงมีบทบาทที่ทาให้เกิดปรากฏการณ์เรื อนกระจก (Green House Effect) โดย ํ ตัวมันจะทําหน้าที่เหมือนกับกระจกเมื่อแสงอาทิตย์ส่องผ่านเข้าไปในเรื อน คือ ทําให้เกิดความร้อน ขึ้นภายใน แต่ความร้อนที่เกิดขึ้นนี้ไม่สามารถผ่านกระจกออกไปได้ จึงเกิดการสะสมความร้อนขึ้น ภายในเรื อนกระจกนั้น ซึ่ งก็หมายถึงพื้นโลกนันเอง การใช้เชื้อเพลิงของมนุษย์ในปั จจุบนเป็ นปั จจัย ่ ั หนึ่งที่ทาให้คาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเพิ่มขึ้น ประมาณว่ามนุษย์ใช้เชื้อเพลิงประเภทนี้ปีละ ํ 5-6 พันล้านตัน ทําให้เกิดการเพิ่มประมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ 2-3 ส่ วนในล้านส่ วน ทุกปี แต่อย่างไรก็ตาม ผูผลิตซึ่ งเป็ นพืชสี เขียว โดยเฉพาะต้นไม้ใหญ่จะมีบทบาทสําคัญในการช่วย ้ ลดปริ มาณคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ วัฏจักรไนโตรเจน (Nitrogen Cycle) ธาตุ ไนโตรเจนเป็ นธาตุ ที่ จา เป็ นในการสร้ างโปรโตปลาสซึ ม ของสิ่ ง มี ชีวิ ตโดยจะเป็ น ํ ่ ส่ วนประกอบหลักของโปรตีน แหล่งสะสมของไนโตรเจนอยูในบรรยากาศเช่นเดียวกับคาร์ บอน ่ แต่มีวฏจักรซับซ้อนกว่าคาร์บอน ในบรรยากาศจะมีไนโตรเจนอยูประมาณ 78 เปอร์เซ็นต์ สิ่ งมีชีวิต ั ส่ วนใหญ่จะไม่สามารถนําไนโตรเจนในบรรยากาศมาใช้เป็ นองค์ประกอบของร่ างกายได้โดยตรง แต่จะใช้ได้เมื่ออยู่ในสภาพสารประกอบ แอมโมเนี ย ไนไตรท์ และไนเตรต ดังนั้นแหล่งสะสมที่ แท้จริ งของไนโตรเจนจึงอยู่ในสภาพสารอินทรี ย ์ เช่ น ยูเรี ย โปรตีน กรดนิ วคลีอิค ไนโตรเจนใน
- 25. 25 ่ บรรยากาศจึงต้องเปลี่ยนรู ปให้อยูในสภาพที่สิ่งมีชีวิตส่ วนใหญ่จะใช้ได้ วัฏจักรนี้ จึงประกอบด้วย ขบวนการตรึ งไนโตรเจน Nitrogen Fixation ขบวนการสร้างแอมโมเนีย (Ammonification) วัฎจักรของไนโตรเจน ที่มา: Miller, 2002 : 94 ขบวนการสร้างไนเตรต (Nitrification) และขบวนการสร้างไนโตรเจน (Denitrification) ขบวนการ ทั้งสี่ ตองอาศัยแบคทีเรี ยและจุลินทรี ยอื่นจํานวนมาก จึงจะทําให้เกิดสมดุลของวัฏจักรให้กลายเป็ น ้ ์ แอมโมเนียหรื อไนเตรต ซึ่ งพืชสามารถนําไปใช้ได้ การตรึ งไนโตรเจน (Nitrogen Fixation) เกิดขึ้น ได้ 3 วิธี คือ 1. เกิดโดยขบวนการ Electrochemical Fixation และ Photochemical Fixation จาก ปฏิกิริยาของฟ้ าแลบและฟ้ าผ่า ปฏิกิริยาของฟ้ าแลบทําให้ไนโตรเจนตกลงมายังพื้นดินในเวลา 1 ปี ประมาณ 2 กิโลกรัมต่อพื้นที่ 1 ไร่ เมื่อคิดทั้งโลกจะมีไนโตรเจนตกลงมา 770 ล้านตัน โดยพลังงาน จากฟ้ าแลบ จะทําให้ไนโตรเจนทําปฏิกิริยาเคมีกบออกซิ เจนในบรรยากาศ เกิดเป็ นไนตริ กออกไซด์ ั
- 26. 26 และกลายเป็ นไนโตรเจนไดออกไซด์ในเวลาต่อมา ซึ่งเมื่อไนโตรเจนไดออกไซด์ละลายในนํ้าฝน กลายเป็ นกรดไนตริ คตกลงมาบนพื้นโลก 2. การตรึ งไนโตรเจน โดยขบวนการทางชี ว วิทยา เกิ ดโดยการกระทําของสิ่ ง มี ชีวิ ต แบคทีเรี ย สาหร่ ายและอินทรี ยขนาดเล็กอื่นๆ เช่น แหนแดง ที่พบแพร่ หลายและทราบบทบาทดีคือ ์ แบคทีเรี ยที่อยู่ในสกุล Rhizobium ที่อาศัยอยู่ในรากพืชตระกูลถัว โดยเข้าไปทางรากขนอ่อนแล้ว ่ เพิ่มจํานวน รากขนอ่อนตอบสนองการบุ กรุ กอันนี้ โดยการเจริ ญของเนื้ อเยื่อพองเป็ นกระเปาะที่ เรี ยกว่า “ปม” (Nodule) เกิดขบวนการจับไนโตรเจนในบริ เวณปมของรากพืชตระกูลถัว แบคทีเรี ยที่ ่ ใช้ในโตรเจนจากบรรยากาศโดยเปลี่ยนไนโตรเจนให้เป็ นเกลือไนเตรตดังกล่าว เรี ยกว่า ไนโตรเจน ฟิ กซิ่งแบคทีเรี ย (Nitrogen fixing bacteria) 3. การตรึ งไนโตรเจน โดยการสังเคราะห์ทางอุตสาหกรรม จะได้ไนโตรเจนออกมาใช้ใน สภาพของปุ๋ ยปี ละจํา นวนมาก เช่ น ในปี พ.ศ. 2511 ประเทศเยอรมัน ผลิ ต ปุ๋ ยโดยการตรึ ง ไนโตรเจนจากอากาศได้ถึง 30 ล้านตัน และปริ มาณนี้จะเพิ่มขึ้นเรื่ อยๆ แอมโมเนี ย และไนเตรตในรู ป สารประกอบที่ ล ะลายนํ้า ได้ จะถู ก พื ช นํา ไปใช้ใ นการ สังเคราะห์กรดอะมิโนและโปรตีน เพื่อใช้เป็ นโปรโตพลาสซึ มของพืชหรื อสัตว์ที่มากินพืช โปรตีน ในพืชจะถูกเปลี่ยนเป็ นโปรตี นในสัตว์เมื่ อพืชและสัตว์ตายลงซากจะถูกย่อยสลายให้กลายเป็ น แอมโมเนียหรื อขบวนการเมตาโบลิซึมในสัตว์เอง จะได้ของเสี ยที่ออกมาในรู ปของยูเรี ย กรดยูริค เป็ นต้น ขบวนการสร้ างแอมโมเนีย คือ ขบวนการที่ไนโตรเจนในสารอินทรี ยที่สาคัญคือ ์ ํ กรดอะมิโนที่ถูกเปลี่ยนเป็ นแอมโมเนี ย เกิดโดยการขับถ่ายของสิ่ งมีชีวิต เนื่ องจากขบวนการเมตา โบลิซึมหรื อการสลายเน่ าเปื่ อยของอินทรี ยสารจากร่ างกายของสิ่ งมี ชีวิต (พืช-สัตว์) ที่ ตาย โดยมี แบคทีเรี ย และเห็ด ราที่อาศัยอยู่ในดินและนํ้าเป็ นตัวการที่สําคัญ (Ammonifying Organism) เมื่อ แอมโมเนี ยปรากฏในดิ น รากพืชจะสามารถดู ดไปใช้ในขบวนการสังเคราะห์ กรดอะมิ โ นและ โปรตี นตามลํา ดับ เมื่ อสัตว์กินพืช ไนโตรเจนจะถูกย้า ยไปอยู่ในโมเลกุลโปรตี นชนิ ดใหม่ และ ถ่ า ยทอดไปตามห่ ว งโซ่ อ าหาร เมื่ อ สั ต ว์ข ับ ถ่ า ยหรื อ ตาย โปรตี น เน่ า สลายเป็ นสารประกอบ ไนโตรเจนชนิดใหม่อย่างใดอย่างหนึ่งต่อไป ขบวนการสร้ างไนเตรต คือ ขบวนการเปลี่ยนแอมโมเนี ยให้เป็ นไนไตรท์และไน เตรตขบวนการนี้ เกิดขึ้นเนื่ องจากพืชส่ วนใหญ่และแบคทีเรี ยบางชนิ ดไม่สามารดนําไนโตรเจนใน รู ปของแอมโมเนียไปใช้ได้ จึงต้องอาศัยการทํางานของแบคทีเรี ยที่ทาหน้าที่เปลี่ยนแอมโมเนียให้ ํ เป็ นไนเตรตก่ อ น แบคที เ รี ย พวกนี้ ได้แ ก่ Nitrosomonas (เปลี่ ย นแอมโมเนี ย ให้ เ ป็ นไนไตรท์) Nitrosobacter (เปลี่ยนไปไตรท์ให้เป็ นไนเตรต) ไนเตรตในดินที่เกิดขึ้นจากขบวนการนี้ มีทางที่จะ
- 27. 27 เปลี่ ยนแปลงต่ อไปได้4 ทางคื อ (1) จุ ลินทรี ยในดิ นนํา ไปใช้ประโยชน์ (2) พื ชชั้นสู ง นํา ไปใช้ ์ ประโยชน์ (3) สู ญหายไปจากดินโดยขบวนการชะล้าง (Leaching) เนื่ องจากไนเตรตละลายนํ้าง่าย (4) สู ญหายไปจากดินในรู ปก๊าซ (Volatilization) ขบวนการสร้ างไนโตรเจน คือ ขบวนการเปลี่ยนแปลงจากไนไตรท์และไนเตรตให้ เป็ นไนโตรเจนในบรรยากาศใหม่ เกิดโดยการกระทําของแบคทีเรี ยพวก Denitrifying Bacteria เช่น Pseudomonas Thiobacillus ซึ่ งเกิดในที่ที่อบอากาศ การดํารงชีพของแบคทีเรี ยชนิดนี้ ไม่ตองอาศัย ั ้ อากาศเป็ นแหล่งออกซิเจน แต่อาศัยไนไตรท์และไนเตรตแทน วัฏจักรของฟอสฟอรัส (Phosphorus Cycle) ฟอสฟอรัสเป็ นธาตุที่จาเป็ นต่อการดํารงชีพของสิ่ งมีชีวิต เพราะเป็ นองค์ประกอบของกรด ํ นิ วคลี อิก ฟอสโฟไลปิ ดหรื อของ ATP ซึ่ ง เป็ นโมเลกุลที่ สะสมพลัง งานที่ พบในสิ่ งมี ชีวิตทัวไป ่ ฟอสฟอรั สพบมากในโปรโตพลาสซึ มของพืชและสัตว์ โดยทัวไปพืชต้องการสารประกอบของ ่ ฟอสฟอรัสในรู ปของสารประกอบ “ออร์ โทฟอสเฟตอิออน” (Orthophosphate ion) แหล่งสะสม ฟอสเฟตที่ใหญ่ที่สุดในโลกอยู่ในสภาพของหิ นฟอสเฟตที่มีสารประกอบของ Ferric Phosphate และ calcium phosphate สารประกอบทั้งสองชนิดจะละลายได้นอยมาก จึงมีการหมุนเวียนนําไปใช้ ้ ในวัฏจักรช้ามาก แต่ในปั จจุบนแหล่งฟอสเฟตที่สําคัญอีกแหล่งคือ ผงซักฟอกที่ใช้ตามบ้านเรื อน ั เมือถูกปล่อยลงท่อระบายนํ้า นํ้าเสี ยก็ไหลมารวมกันในแม่น้ าลําธาร คลอง ทะเลสาบ และปากแม่น้ า ํ ํ ฟองของผงซักฟอกจะเป็ นตัวกีดกั้นการแลกเปลี่ยนออกซิ เจนของผิวนํ้าและบรรยากาศ นอกจากนี้ การสะสมตัวของฟอสเฟตในนํ้าในปริ มาณมาก จะทําให้เกิดการเพิมมากขึ้น (Bloom) ของสาหร่ าย ่ และพืชนํ้าอื่น ทําให้เกิดภาวะนํ้าเสี ยซึ่ งเรี ยกว่า Eutrophication ขึ้นได้ ฟอสเฟตส่ วนใหญ่มกจะถูกตรึ งอยู่ในทะเลในสภาพของหิ นฟอสเฟต และนํามาใช้ไม่ได้ ั ่ เป็ นจํานวนมาก นอกจากนี้ฟอสเฟตอาจจะถูกตรึ งให้อยูในสภาพที่นามาใช้ไม่ได้ เช่น อยูในกระดูก ํ ่ หรื อหิ นขี้นกทะเล (Guano deposits) จนกว่าคนจะนํามาใช้ วัฏจักรนี้จึงเริ่ มจากฟอสฟอรัสที่อยูใน ่ ่ ลักษณะของหิ น ถูกกัดกร่ อนโดยนํ้าและกระแสลมปะปนอยูในดิน แล้วถูกนํ้าชะล้างให้อยูในรู ปที่ ่ ละลายนํ้าได้ ซึ่ งพืชสามารถนําไปใช้และถ่ายทอดไปในระบบนิ เวศตามห่ วงโซ่ อาหารต่อไป เมื่อ ่ ตายลงก็ถูกย่อยสลายด้วย Phosphatizing bacteria ให้อยูในรู ปที่ละลายนํ้าได้ ซึ่ งส่ วนนี้นอกจากพืช จะนํา ไปใช้โดยตรงแล้ว ยังถูกกระบวนการชะล้างพัดพาลงสู่ ทะเล มหาสมุทร ปะปนอยู่ในดิ น ตะกอนทั้งในทะเลลึกและตื้น และถูกสิ่ งมีชีวิตเล็กๆ ในทะเลนํามาใช้ถ่ายทอดไปตามการกินจนถึง ่ ปลาขนาดใหญ่และนกทะเล เมื่อสัตว์พวกนี้ตายลง ฟอสเฟตจะถูกตรึ งอยูในสภาพที่นามาใช้ไม่ได้ ํ ดังที่ กล่าวมาแล้วในเบื้ องต้น จากนั้นก็จะเริ่ มต้นวัฏจักรใหม่อีกครั้ ง ประมาณว่า 20 ล้านตันของ
- 28. 28 ฟอสฟอรัสที่ถูกชะล้างจากแผ่นดินลงสู่ ทะเล มหาสมุทรและประมาณ 7 ล้านตันที่ถูกขุดขึ้นมาใช้ ่ และทําให้อยูในรู ปปุ๋ ยซุปเปอร์ฟอสเฟต (Murdoch ,1975) วัฎจักรของฟอสฟอรัส ที่มา: Miller, 2002 : 96 วัฏจักรซัลเฟอร์ (Sulfur Cycle) ซัลเฟอร์ หรื อกํา มะถัน เป็ นธาตุ ที่ สํา คัญมากในการเจริ ญเติ บโตและเมตาบอลิ สซึ มของ สิ่ งมีชีวิต เนื่ องจากเป็ นตัวเชื่ อมโยงภายในโมเลกุลของโปรตีนที่สําคัญของสิ่ งมีชีวิต สิ่ งมีชีวิตใน โลกนี้ ถาขาดกํามะถันจะไม่สามารถมีชีวิตอยูได้ กํามะถันที่พบในธรรมชาติจะอยู่ในสภาพของแร่ ้ ่ ธาตุและในสภาพของสารประกอบหลายชนิด เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และซัลเฟต สารประกอบอินทรี ยในพืชและสัตว์จะถูกย่อยสลายเป็ นไฮโดรเจนซัลไฟด์โดยปฏิ กิริยา ์ ของแบคทีเรี ย และถูกเปลี่ยนต่อไปจนกลายเป็ นซัลเฟต ซึ่ งพืชสามารถนําไปใช้ได้เช่นเดี่ยวกับธาตุ อาหารพืชอื่นๆ กํามะถันในซากของพืชและสัตว์บางส่ วนจะถูกสะสมและถูกตรึ งไว้ในถ่านหิ นและ นํ้ามันปิ โตรเลียม เมื่อมีการนํามาใช้เป็ นเชื้ อเพลิงโดยการเผาไหม้จึงได้ก๊าซซัลเฟอร์ ไดออกไซด์ ่ ออกมา เมื่อก๊าซนี้อยูในบรรยากาศจะรวมตัวกับละอองนํ้าและตกลงมาเป็ นเม็ดฝนของกรดกํามะถัน หรื อกรดซัลฟิ วริ ก ซึ่งจะกัดและทําให้สิ่งก่อสร้างต่างๆ สึ กกร่ อนและเป็ นอันตรายต่อการหายใจของ คน ถ้าซัลเฟอร์ ไดออกไซด์น้ ี ถูกฝนชะล้างจากบรรยากาศ เมื่อตกถึงดิน สิ่ งมีชีวิตในดินเปลี่ยนให้
- 29. 29 เป็ นซัลเฟต ซึ่งพืชจะนําไปใช้เป็ นอาหารได้โดยตรง แต่ถาในดิ นเกิ ดสภาวะไร้ ออกซิ เจน Sulfur ้ fixing bacteria จะเปลี่ยนซัลเฟตให้กลายเป็ นไฮโดรเจนซัลไฟด์ใหม่ จากนั้นไฮโดรเจนซัลไฟด์จะ ถูกแบคทีเรี ยพวก Photosynthetic Bacteria (เช่น Green and Purple Photosynthetic Bacteria) และ Chemosynthetic Sulfur Bacteria (เช่น Thiobacillus) เปลี่ยนสภาพให้กลายเป็ นซัลเฟตซึ่ งพืช นําไปใช้ได้ จากการศึ ก ษาพบว่ า ในแหล่ ง นํ้ ากร่ อยที่ เกิ ดมลภาวะ จะเกิ ดการสะสมของ ไฮโดรเจนซัลไฟด์มาก และในบริ เวณทะเลดําจุดที่ลึกตํ่ากว่า 150 เมตร จะพบว่ามีความเข้มข้นของ ่ ไฮโดรเจนซัลไฟด์และกรดซัลฟิ วริ ก ในปริ มาณมากพอๆ กับซัลเฟอร์ที่อยูในรู ปแบบอื่นๆ นอกจากธาตุคาร์บอน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัสและกํามะถัน ซึ่งมีความสําคัญต่อสิ่ งมีชีวิตใน ระบบนิ เวศแล้ว ยังมี ธาตุ อื่นๆ ที่ สําคัญต่ อการดํารงชี พของสิ่ งมี ชีวิตอี กหลายชนิ ดเช่ น โซเดี ยม โปแตสเซี ยม แมงกานี ส แมกนี เซี ยม เป็ นต้น ซึ่ งธาตุแต่ละชนิ ดต่างก็มีการหมุนเวียนใช้ในระบบ นิเวศระหว่างส่ วนประกอบที่มีชีวิตกับส่ วนประกอบที่ไม่มีชีวิตทั้งสิ้ น