ระบบนเวศ (Ecosystem)

สอประกอบการสอน เรอง...ระบบนเวศ

ระดบชนมธยมศกาปท 3 ครผสอน นายวรช เนยรภาค

เตรยมความพรอมชวโมงตอๆไป 1.ไมโปร 2. ดนสอ 3.ยางลบ

4.ทกษะการค านวณ(สมอง) 5. ความถกตองในตนเอง/รอบครอบ

หาม****ยมเพอนบาน......

ความหมายของระบบนเวศ (Ecosystem) ระบบนเวศเปนหนวยทส าคญทสดในการศกษาความสมพนธระหวางสงมชวต และสงแวดลอม เพราะประกอบไปดวยสงมชวตหลากหลายชนด

มการแลกเปลยนสสาร แรธาต และพลงงานกบสงแวดลอม โดยผานหวงโซอาหาร (food chain) มล าดบของการกนเปนทอด ๆ ท าใหสสารและแรธาตมการหมนเวยนไปใชในระบบจนเกดเปนวฏจกร ท าใหมการถายทอดพลงงานไปตามล าดบขนเปนชวง ๆ ในหวงโซอาหารได การจ าแนกองคประกอบของระบบนเวศ สวนใหญจะจ าแนกไดเปนสององคประกอบใหญ ๆ คอ 1. องคประกอบทมชวต 2. องคประกอบทไมมชวต

ซงเปนระบบความสมพนธระหวางกลมสงมชวตทอาศยอยรวมกนในบรเวณนน และความสมพนธระหวางกลมสงมชวตกบสภาพแวดลอมของแหลงทอย ไดแก ดน น า แสง ในระบบนเวศจะมการถายทอดพลงงานระหวางกลมสงมชวตกลมตางๆ และมการหมนเวยนสารตางๆจากสงแวดลอมสสงมชวตและจากสงมชวตสสงแวดลอม ระบบนเวศมทงระบบใหญ เชน โลกของเราจดเปนระบบนเวศทใหญทสด เรยกวา โลกของสงมชวตหรอชวภาค (biosphere) ซงรวมระบบนเวศหลากหลายระบบ และระบบนเวศเลกๆ เชน ทงหญา สระน า ขอนไมผ ระบบนเวศ จ าแนกไดเปน ระบบนเวศตามธรรมชาต ไดแก ระบบนเวศบนบก เชน ปาไม บง ทงหญา ทะเลทราย ระบบนเวศน า เชน แมน าล าคลอง ทะเล หนอง บง มหาสมทร ระบบนเวศอกประเภทหนง

ระบบนเวศ ..... การศกษาความสมพนธระหวางสงมชวต และสงแวดลอม ประกอบไปดวยสงมชวตหลากหลายชนด มการแลกเปลยนสสาร แรธาต และพลงงานกบสงแวดลอม โดยผานหวงโซอาหาร (food chain) มล าดบของการกนเปนทอด ๆ ผลทเกดขน...ท าใหสสารและแรธาตมการหมนเวยนไปใชในระบบจนเกดเปนวฏจกร ท าใหมการถายทอดพลงงานไปตามล าดบขนเปนชวง ๆ ในหวงโซอาหาร

องคประกอบของระบบนเวศ การจ าแนกองคประกอบของระบบนเวศแยกตามหนาทในระบบ ไดแก

- กลมทสรางอาหารไดเอง (autotroph) - กลมไดรบอาหารจากสงมชวตอน (heterotroph) องคประกอบของระบบนเวศโดยทวไปประกอบไปดวย - องคประกอบทมชวต (biotic) องคประกอบทางชวภาพ - องคประกอบทไมมชวต (abiotic) องคประกอบทางกายภาพ

องคประกอบทไมมชวต (abiotic component) 1 สารอนนทรย (inorganic substances) ประกอบดวยแรธาตและสารอนนทรยซงเปนองคประกอบส าคญในเซลลสงมชวต เชน คารบอน ออกซเจน คารบอนไดออกไซด และน า 2 สารอนทรย (organic compound) ไดแกสารอนทรยทจ าเปนตอชวต เชนโปรตน คารโบไฮเดรต ไขมน และซากสงมชวตเนาเปอยทบถมกนในดน (humus) 3 สภาพภมอากาศ (climate regime) ไดแกปจจยทางกายภาพทมอทธพลตอสงแวดลอม เชน อณหภม แสง ความชน อากาศ และพนทอยอาศย

หลกส าคญ กระบวนการของระบบนเวศคอ - การไหลของพลงงานและการหมนเวยนของสารเคม - การไหลของพลงงาน (energy flow) เปนการสงผานของพลงงาน ในองคประกอบของระบบนเวศ สวนการหมนเวยนสารเคม (chemical cycling) เปนการใชประโยชนและน ากลบมาใชใหมของแรธาตภายในระบบนเวศ

องคประกอบทมชวต (biotic component) ไดแก 1 ผผลต (producer or autotrophic) ไดแกสงมชวตทสรางอาหาร

เองไดจากสารอนนทรยสวนมากจะเปนพชทมคลอโรฟลล 2 ผบรโภค (consumer) ไดแกสงมชวตทไมสามารถสรางอาหารเอง

ได (heterotroph) สวนใหญเปนสตวทกนสงมชวตอนเปนอาหาร 3 ผยอยสลายซาก (decomposer, saprotroph, osmotroph หรอ

microconsumer) ไดแกสงมชวตขนาดเลกทสรางอาหารเองไมได เชน แบคทเรย เหด รา (fungi)

หนาท... ท าหนาทยอยสลายซากสงมชวตทตายแลวในรปของสารประกอบโมเลกล

ใหญใหกลายเปนสารประกอบโมเลกลเลกในรปของสารอาหาร (nutrients) เพอใหผผลตน าไปใชไดใหมอก

อนทรยสาร อนนทรยสาร (แรธาต)

ความสมพนธสงมชวตกบสงแวดลอมทางกายภาพ แสงสวาง อณหภม ความชน กระแสลม กระแสน า แรธาต มอทธพลตอ ชนด จ านวน การกระจาย และการด ารงชพของสงมชวต

แสง (Light )

ดวงอาทตยเปนแหลงพลงงานของโลกของสงมชวต พชและสงมชวตทมคลอโรฟลลเปนกลมสงชวต ทรบพลงงานแสงจากดวงอาทตยมาใชในกระบวนการสงเคราะหดวยแสงเปนการเกบพลงงานไวในโมเลกลของอาหารส าหรบใชในการด ารงชวตของพชเอง และเปนอาหารของสตวตอไปตามล าดบ แหลงทอยแตละแหงจะมปรมาณแสงแตกตางกนไป ท าใหสงมชวตทอาศยอยแตละบรเวณแตกตางกนดวย เชน เราจะพบกลมพชหนาแนนในบรเวณทมแสงสองถง แตบรเวณใตตนไมใหญทแผกงกานกวางมกจะไมพบพชชนดอนมากนก

พชแตละชนดยงมความตองการแสงในปรมาณแตกตางกน บางพวกตองการแสงมาก เชน ขาว ออย ขาวโพด ในขณะทพชบางกลม เชน กลวยไม เจรญดในททมแสงร าไร หรอมแสงนอย ส าหรบสงมชวตทอาศยอยในน า สวนใหญจะกระจายอยบรเวณผวน าและในระดบทไมลกมากมแสงสองถง โดยเฉพาะพวกพชน า สาหรายและสงมชวตขนาดเลกพวกแพลงตอนพช แพลงตอนสตว แตกมสตวทอาศยอยในบรเวณทน ามความลกมาก ซงจะมโครงสรางเปนแหลงก าเนดแสงในตวเอง หรอมลวดลายเดนชดตามล าตว

แสง... ยงมความสมพนธตอพฤตกรรมการออกหากนของสตวตางๆ สตวสวนใหญจะออกหากนเวลากลางวน แตกมสตวอกหลายชนดทออกหากนเวลากลางคน เชน เสอ นกกลางคน

พช.....แตละชนดยงมความตองการแสงในปรมาณแตกตางกน บางพวกตองการแสงมาก เชน ขาว ออย ขาวโพด ในขณะทพชบางกลม เชน กลวยไม เจรญดในททมแสงร าไร หรอมแสงนอย สงมชวตทอาศยอยในน า.... สวนใหญจะกระจายอยบรเวณผวน าและในระดบทไมลกมากมแสงสองถง โดยเฉพาะพวกพชน า สาหรายและสงมชวตขนาดเลกพวกแพลงตอนพช แพลงตอนสตว สตว...ทอาศยอยในบรเวณทน ามความลกมาก ซงจะมโครงสรางเปนแหลงก าเนดแสงในตวเอง หรอมลวดลายเดนชดตามล าตว

อณหภม สงมชวตแตละชนดด ารงชวตอยไดในอณหภมประมาณ 10 - 30 องศาเซลเซยส ในททมอณหภมสงมากหรอต ามากจะมสงมชวตอาศยอยนอยทงชนดและจ านวน หรออาจไมมสงมชวตอยไดเลย เชน แถบขวโลก และบรเวณทะเลทราย ในแหลงน าอณหภมไมคอยเปลยนแปลงมากนก ถงแมในเขตอบอนและเขตหนาวแถบอารกตก ทปกคลมดวยน าแขง น ากไมไดเปนน าแขงไปหมด น าทอยดานลางกยงคงเปนทอยอาศยของสงมชวตบางชนดได

• อณหภมบนพนดนจะมความแปรปรวนมากกวาในน า แตสงมชวตกมการปรบตว เชน ในบางฤดกาลมสตวและพชหลายชนดตองพกตวหรอจ าศล เพอหลกเลยงการเปลยนแปลงดงกลาว สตวบางประเภทอพยพไปสถนใหมทมอณหภมเหมาะสมเปนการชงคราวในบางฤด เชน นกนางแอนบานอพยพจากประเทศจน มาหากนในประเทศไทยในชวงฤดหนาว และอาจจะเลยไปถงมาเลเซยในเดอนกนยายนทกป

ใหนร.พจารณาจากรป

อณหภมบนพนดนจะมความแปรปรวนมากกวาในน า แตสงมชวตกมการปรบตว เชน ในบางฤดกาลมสตวและพชหลายชนดตองพกตวหรอจ าศล เพอหลกเลยงการเปลยนแปลงดงกลาว สตวบางประเภทอพยพไปสถนใหมทมอณหภมเหมาะสมเปนการชงคราวในบางฤด เชน นกนางแอนบานอพยพจากประเทศจน มาหากนในประเทศไทยในชวงฤดหนาว

แรธาต แรธาตตางๆจะมอยในอากาศทหอหมโลก อยในดนและละลายอยในน า แรธาตทส าคญ ไดแก ออกซเจน คารบอน ไนโตรเจน ฟอสฟอรส โพแทสเซยม และแรธาตอนๆเปนสงจ าเปนทสงมชวตทกชนดตองการในกระบวนการด ารงชพ แตสงมชวตแตละชนดตองการแรธาตเหลานในปรมาณทแตกตางกน และระบบนเวศแตละระบบจะมแรธาตตางๆเปนองคประกอบในปรมาณแตกตางกน จงเปนปจจยส าคญในการจ ากดชนดและปรมาณของสงมชวต เชน ระบบนเวศปาชายเลน ซงเปนดนเลน น ากรอย กจะมพชและสตวทมลกษณะเฉพาะแตกตางจากสงมชวตทพบบนบก เปนตน ในระบบนเวศแตละแหงจะมการหมนเวยนถายเทแรธาตและสารตางๆ จากภายนอกเขาสสงมชวตและจากสงมชวตกลบคนสธรรมชาตเปนวฏจกร

ความชน ความชนในบรรยากาศจะแตกตางกนไปตามแตละภมภาคของโลกและยงเปลยนแปลงไปตามฤดกาล ความชนมผลตอการระเหยของน าออกจากรางกายของสงมชวต ท าใหจ ากดการกระจายและชนดของสงมชวตในแหลงทอยดวย ในเขตรอนจะมความชนสง เนองจากมฝนตกชกและสม าเสมอ และมความอดมสมบรณ จงมความหลากหลายของชนดและปรมาณของสงมชวตมากกวาในเขตอบอนหรอเขตหนาว

ความสมพนธในระบบนเวศ

สตวทกนทงพช/สตว

องคประกอบทมชวตในระบบนเวศ • สวนประกอบทมชวต (biotic component) ไดแก พช สตว รวมทงสงมชวตขนาดเลก และ

สงมชวตเซลลเดยว ซงชวยท าใหระบบนเวศท างานไดอยางเปนปกต โดยแบงออกตามหนาทของสงมชวต ไดเปน 3 ประเภท คอ ผผลต (producer) คอ สงมชวตทสามารถสรางอาหารเองไดโดยการสงเคราะหดวยแสง ไดแก พชสเขยว แพลงกตอนพช และแบคทเรยบางชนด ผผลตมความส าคญมากเพราะเปนจดเรมตนทเชอมตอระหวางสงไมมชวต และสงทมชวตอนๆในระบบนเวศ

ผบรโภค (consumer) คอ สงมชวตทไมสามารถสรางอาหารขนเองได แตไดรบธาตอาหารจากการกนสงมชวต อนอกทอดหนง พลงงานและแรธาตจากอาหารทสงมชวตกน จะถกถายทอดสผบรโภค ซงแบงตามล าดบของการกนอาหารได ดงน

ผยอยสลาย (decomposer) คอ สงมชวตทไมสามารถสรางอาหารเองได แตอาศยอาหารจากสงมชวตชนดอน โดยการสรางน ายอย ออกมายอยสลายแรธาตตางๆในสวนประกอบของซากสงมชวตใหเปนสารโมเลกลเลกๆ แลวจงดดซมอาหารผานเยอหมเซลลเขาไปใช เชน แบคทเรย เหด รา เปนตน

ผบรโภคในระบบนเวศ ผบรโภคกนพช (Herbivore)

เชน กระตาย วว มา ชาง ผเสอ เลยงผา ผบรโภคกนสตว (Carnivore) เชน เสอ เหยยว กบ ลน นกแตวแลว ผบรโภคทงพชและสตว (Omnivore) เชน นกบางชนดทกนทงแมลงและเมลดพชไดแก นกหวขวาน นกกระทาทง

สายใยอาหาร (food web) ระบบนเวศจ านวนนอยทประกอบไปดวยหวงโซอาหารเดยวๆ ผบรโภคแรกเรมหลายรปแบบมกจะกนพชชนดเดยวกนและผบรโภคแรกเรมชนดเดยวอาจกนพชหลายชนดดงนนสาขายอยของหวงโซอาหารจงเกดขนในระดบการกนอนๆดวย ตวอยางเชน กบตวเตมวยซงเปนผบรโภคล าดบสองกนแมลงหลายชนดซงอาจถกกนโดยนกหลายชนด นอกจากนแลว ผบรโภคบางชนดยงกนอาหารในระดบการกนทแตกตางกน นกฮกกนหนซงเปนผบรโภคแรกเรมทกนสตวไมมกระดกสนหลงบางชนด แตนกฮกอาจกนงซงเปนสงมชวตทกนเนออกดวย สงมชวตทกนทงพชและสตว รวมทงมนษยดวย(omnivore) จะกนทงผผลตและผบรโภคในระดบการกนตางๆ ดงนนความสมพนธเชงการกนอาหารในระบบนเวศจงถกถกทอใหมความละเอยดซบซอนมากยงขนจนกลายเปนสายใย

อาหาร (food web)

ระดบการกนอาหาร (trophic levels) ความสมพนธของการกนอาหารเปนตวก าหนดเสนทางของการไหลของพลงงานและวฏจกรเคมของระบบนเวศ จากการวเคราะหการกนอาหารในระบบนเวศท าใหนกนเวศวทยาสามารถ แบงชนดของระบบนเวศออกไดตามแหลงอาหารหลก

ของระดบการกน(trophic level)

ปฏสมพนธระหวางประชากรตางชนดกน (Interspecific Interactions in Community) สงมชวตทงหลายในสงคมตองมปฏสมพนธกน อาจมทงพงพาและแกงแยงกน ความสมพนธในรปแบบตางๆท าใหสงมชวตมวถชวตทแตกตางกนซงแบงไดเปน 3 แบบใหญๆไดแก การแกงแยง (competition) การลาเหยอ (predation) ภาวะอยรวมกน (symbiosis) ซงแตละแบบท าหนาทเปนองคประกอบของสงแวดลอมเพอปรบตวดานววฒนาการ ผานทางการคดเลอกธรรมชาตมา การเรยนรถงความสมพนธของสงมชวตในรปแบบตางๆดงกลาว ท าใหเขาใจถงการเปลยนแปลงประชากรในสงแวดลอมไดดขน

ภาวะพงพากน (mutualism) +/+ทงสองทมาอยรวมกนตางใหประโยชนซงกนและกน เชน แบคทเรยไรโซเบยมทรากตนถวชวยตรงไนโตรเจนจากอากาศสะสมไวทรากตนถว ภาวะไดประโยชนรวมกน (protocooperation) +/+คลายภาวะพงพากน แตทงคไมไดด ารงชวตรวมกนตลอดเวลา เชน ดอกไมกบแมลง โดยดอกไมไดประโยชนจากแมลงทมาชวยผสมเกสรให และแมลงกไดน าหวานจากดอกไมเปนอาหาร ภาวะเกอกลกนหรอภาวะองอาศย+/0 (commensalism) โดยฝายหนงไดประโยชนสวนอกฝายหนงไมไดประโยชนแตกไมเสยประโยชน เชน กลวยไมเกาะบนตนไม จะเหนไดวากลวยไมไดประโยชนจากตนไมแตตนไมไมไดประโยชนแตกไมเสยประโยชน

ภาวะลาเหยอ (predation)+/- ฝายไดประโยชนเรยกวา ผลา (predator) สวนฝายทเสยประโยชนเรยกวา เหยอ (prey) เชน แมวกบนก แมวจะเปนผลาเหยออยางนก ภาวะมปรสต (parasitism)+/- ฝายไดประโยชนเรยกวา ปรสต (parasite) เชน กาฝากทเกาะบนตนไมใหญ กาฝากเปนปรสตทท าใหตนไมใหญหรอ ผใหอาศย (host) เสยประโยชน

ภาวะเปนกลาง (neutralism)0/0 คอ ภาวะทมสงมชวตชนดตางๆ อาศยอยในบรเวณเดยวกน สงมชวตแตละชนดตางด ารงชวตกนอยางไมเกยวของกน เชน ตกแตนในนาขาวกบไสเดอนดน ภาวะหลงสารยบยงการเจรญ ( Antibiosis : 0 , -) หมายถง การอยรวมกนของสงมชวตทฝายใดฝายหนงหลงสารมายบย งการเจรญของแบคทเรยสาหรายสเขยวแกมน าเงน บางชนดหลงสารพษ เรยกวา hydroxylamine ท าใหสตวน าในบรเวณนนไดรบอนตราย

พระมดการถายทอดพลงงาน ( food pyramid )

1. พระมดจ านวน ( pyramid of number ) แตละขนแสดงใหเหนจ านวนสงมชวตในแตละล าดบขนของหวงโซอาหารตอหนวย พนทหรอปรมาตรสงมชวตทอยบนยอดสดของพระมดถกรองรบโดยสงมชวตจ านวนมาก

2. พระมดพลงงาน ( pyramid of energy ) แสดงคาพลงงานในสงมชวตแตละหนวยมหนวยเปน กโลแคลอรตอตารางเมตรตอปทถายทอดจากผผลตสผบรโภคในระดบตางๆ

วฏจกรของสาร (Biogeochemicalcycle) หมายถง การเปลยนแปลงของสารหนงไปอกสารหนง โดยการเปลยนต าแหนงจากแหลงหนงไปยงอกแหลงหนง หรอจากสงมชวตชนดชนดหนงไปยงอกชนดหนง แตในทสดจะหมนเวยนกลบไปยงสภาพเดมอก เชน ออกซเจนมอยตามแหลงตางๆ ทวไป

วฏจกรน า (Water cycle)

น าจดเปนทรพยากรทสามารถสรางทดแทนขนใหมได น าประมาณ 97 % เปนน าในมหาสมทรและอก 3% เปนน าทขวโลก แมน าล าธาร น าใตดน และอน ๆ ในการหมนเวยนของน าเรมจากแสงแดดทสองมายงโลก โดยใชพลงงานจากแสงแดดนจะมผลตอการระเหย (Evaporation) และการคายน าของพช (Transpiration) เมอไอน าตกกระทบความเยนจะเกดการควบแนน(Condensation) แลวตกมาสแผนดนและมหาสมทรหมนเวยนเชนนไปเรอยไป จงท าใหเกดวฏจกรของน า

วฎจกรออกซเจน วฏจกรน าและวฏจกรออกซเจน มความสมพนธเกยวโยงกน เพราะตางประกอบดวยโมเลกลออกซเจนโดยทวไป O2ไดมาจากการสงเคราะหดวยแสง แลวจงเปลยนเปนน าในขนตอนการหายใจทมการใช O2 วฏจกรออกซเจนแบงออกเปน 2 ขนตอน การสงเคราะหแสง-การหายใจ

การหมนเวยนของไนโตรเจน (Nitrogen Cycle) ธาตไนโตรเจนเปนธาตทจ าเปนในการสรางโปรโตปลาสซม ของสงมชวต โดยจะเปนสวนประกอบหลกของโปรตน ในบรรยากาศมกาซไนโตรเจน ประมาณรอยละ 78 แตสงมชวตไมสามารถน ามาใชไดโดยตรง แตจะใชไดเมออยในสภาพของสารประกอบ แอมโมเนย ไนไตรทและไนเตรท ไนโตรเจนในบรรยากาศ จงตองเปลยนรปใหอยในสภาพทสงมชวต สวนใหญจะใชได

วฏจกรนจงประกอบดวย ขบวนการตรงไนโตรเจน (Nitrogen Fixation) ขบวนการสรางแอมโมเนย (Ammonification) ขบวนการสรางไนเตรด (Nitrification) ขบวนการสรางไนโตรเจน (Denitrification) ขบวนการเหลานจะตองอาศยแบคทเรย จลนทรย อน ๆ จ านวนมาก จงท าใหเกดสมดลของวฏจกรไนโตรเจน นอกจากจะถกตรง โดยสงมชวตแลว ไนโตรเจนในบรรยากาศ ยงถกตรงจากธรรมชาตอกดวย เปนตนวาเมอเกดฟาแลบขนมา ไนโตรเจนในทองฟาจะเปลยนแปลงทางเคม ฟสกส กอใหเกดสารประกอบไนเตรดขนมา จากนนจะถกน าฝนชะพาลงสพนดนตอไป

โดยทวไปในสภาวะแวดลอมจะมแรธาตและสารตาง ๆ เปนองคประกอบอยแลวตามธรรมชาตสงมชวตไมเพยงแตใช แรธาตและสารจากธรรมชาต แตกจกรรมการด ารงชวตกมการปลอยสารบางอยางกลบคนสธรรมชาตดวยการหมนเวยนกนเปนวฏจกร

คารบอนเปนองคประกอบส าคญอยางหนงของสารทพบใน

สงมชวตทกชนดคารบอนไดออกไซดในบรรยากาศถกพชน ามาเปลยนแปลงเปนสารอนทรยทมคารบอนเปนองคประกอบในพชโดยกระบวนการสงเคราะหดวยแสง สตวไดรบสารทมคารบอนเปนองคประกอบโดยการกนอาหาร ส าหรบกลมผยอยสลายอนทรยสาร กไดรบสารคารบอนจากกระบวนการยอยสลาย สงมชวตทกชนดปลอยคารบอนกลบคนสบรรยากาศโดยการหายใจออกในรปของคารบอน ไดออกไซด ซงพขกน ามาใชในกระบวนการสงเคราะห ดวยแสงอก ในระบบนเวศ จงมการหมนเวยนคารบอนตลอดเวลา