หน้าที่ของระบบนิเวศ มีบทบาทสำคัญอย่างไร และเพราะเหตุใดเราจึงควรศึกษาเรื่องนี้

หน้าที่ของระบบนิเวศ (Ecosystem Function)

หน้าที่ของระบบนิเวศ (Ecosystem function) มีส่วนสนับสนุนความสมดุลของสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในระบบนิเวศ

ในระบบนิเวศ (Ecosystem) การอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิตที่หลากหลาย ทั้งกลุ่มผู้ผลิต ผู้บริโภคและผู้ย่อยสลาย ก่อให้เกิดความสัมพันธ์ที่สลับซับซ้อนระหว่างสิ่งมีชีวิตด้วยกันเอง และปฏิสัมพันธ์ต่อสภาพแวดล้อม ซึ่งส่งผลให้เกิด หน้าที่ของระบบนิเวศ ที่สำคัญยิ่ง 2 ประการ ได้แก่

  1. การถ่ายทอดพลังงาน (Energy Flows)

คือ การถ่ายทอดพลังงานผ่านความสัมพันธ์ตามลำดับขั้นของสิ่งมีชีวิตในรูปของห่วงโซ่อาหาร (Food Chain) และสายใยอาหาร (Food Web) ที่ซับซ้อน จากกระบวนการสังเคราะห์แสง (Photosynthesis) ของพืชสีเขียวหรือกลุ่มผู้ผลิตภายในระบบนิเวศ ซึ่งนำแสงสว่างและพลังงานจากดวงอาทิตย์มาใช้สร้างพลังงานเคมีในรูปของอาหาร เช่น แป้ง และน้ำตาล โดยพลังงานดังกล่าวจะถูกถ่ายทอดไปยังผู้บริโภคลำดับต่อไป จนถึงผู้ย่อยสลายในท้ายที่สุด

หน้าที่ของระบบนิเวศ, ห่วงโว๋อาหาร, ผู้ผลิต, ผู้บริโภค
ภาพแสดงตัวอย่างของห่วงโซ่อาหารในธรรมชาติ

ในทุกขั้นของการถ่ายทอดพลังงานผ่านห่วงโซ่อาหารจะเกิดการสูญเสียพลังงานส่วนใหญ่ (ร้อยละ 90) จากระบบนิเวศไปในรูปของพลังงานความร้อน จากการนำไปใช้ในกระบวนการเมแทบอลิซึม (Metabolism) ของสิ่งมีชีวิต มีพลังงานเพียงร้อยละ 10 ที่เก็บสะสมไว้ในพืชสีเขียวถูกนำมาแปรเปลี่ยนเป็นมวลชีวภาพของสัตว์กินพืช ดังนั้น ผู้บริโภคในลำดับขั้นถัดไปในห่วงโซ่อาหารจะได้รับพลังงานสะสมที่ถูกเปลี่ยนเป็นมวลชีวภาพเพียงร้อยละ 10 เท่านั้น ตามกฎ ร้อยละ 10 (Ten Percent Law)

การถ่ายทอดพลังงาน, หน้าที่ของระบบนิเวศ
การถ่ายทอดพลังงานตามกฎร้อยละ 10

ในระบบนิเวศ หากสิ่งมีชีวิตชนิดใดชนิดหนึ่งมีการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของประชากรมากเกินไป อาจทำให้ห่วงโซ่อาหารขาดความสมดุล และส่งผลกระทบโดยตรงต่อความเป็นอยู่ของสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น

  1. การหมุนเวียนของสสาร (Biogeochemical Cycle)

คือ การนำแร่ธาตุ สารอาหารและสสารในธรรมชาติมาใช้ในการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตภายในระบบนิเวศ เช่น น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และแร่ธาตุต่างๆ สิ่งมีชีวิตจะทำการแปรเปลี่ยนสารอนินทรีย์เหล่านี้ ให้กลายเป็นสารอินทรีย์โมเลกุลใหญ่ เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน และไขมัน ก่อนจะถูกถ่ายทอดไปในรูปของพลังงาน แร่ธาตุ และสารอาหารไปยังผู้บริโภคกลุ่มต่างๆ ตามห่วงโซ่อาหาร

เมื่อสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์จบชีวิตลง องค์ประกอบที่เป็นสารอินทรีย์จะถูกจุลินทรีย์ย่อยสลายกลายเป็นสารประกอบขนาดเล็กหรือสารอนินทรีย์กลับคืนสู่ธรรมชาติ เพื่อให้พืชหรือเหล่าผู้ผลิตสามารถนำกลับมาใช้ประโยชน์ได้อีกครั้ง ซึ่งลักษณะการหมุนเวียนของธาตุและสารอาหารในระบบนิเวศจากสิ่งแวดล้อมอย่างต่อเนื่องนี้ ก่อให้เกิดวัฏจักรของสสารต่างๆ เช่น วัฏจักรน้ำ วัฏจักรคาร์บอน วัฏจักรไนโตรเจนและวัฏจักรของฟอสฟอรัส เป็นต้น

วัฏจักรคาร์บอน, ระบบนิเวศ, การหมุนเวียนของสสาร
วัฏจักรคาร์บอน

ในระบบนิเวศการหมุนเวียนของแร่ธาตุเป็นวัฏจักร เป็นส่วนสำคัญยิ่งที่ทำให้ความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบต่างๆในระบบนิเวศสามารถดำเนินไปอย่างสมดุล เกิดการสร้างอาหาร น้ำสะอาด อากาศบริสุทธิ์ รวมถึงการย่อยสลายของเสียกลับคืนสู่ธรรมชาติ

ความสำคัญของระบบนิเวศ

ทุกสรรพชีวิตบนโลกต่างพึ่งพากลไกการทำงานที่สมดุลของระบบนิเวศและทรัพยากรธรรมชาติที่สมบูรณ์เพื่อความอยู่รอด รวมถึงมนุษย์ ซึ่งอาศัย “นิเวศบริการ” (Ecological Services) หรือคุณประโยชน์มากมายที่ระบบนิเวศสร้างขึ้นโดยไม่เสียค่าใช้จ่ายใดๆ ในการดำรงชีวิต เช่น

  • ด้านการเป็นแหล่งผลิต (Provisioning Services) : ระบบนิเวศเป็นแหล่งกำเนิดทรัพยากรธรรมชาติที่สำคัญ เช่น น้ำสะอาด แร่ธาตุ และวัตถุดิบต่างๆ รวมถึงการเป็นแหล่งอาหาร ยาและแหล่งรวบรวมความหลากหลายทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต
  • ด้านการควบคุม (Reregulating services): ระบบนิเวศสามารถควบคุมปรากฏการณ์และกระบวนการทางธรรมชาติ เช่น การควบคุมสภาพภูมิอากาศ การเป็นแหล่งผลิตออกซิเจนของโลก เป็นแหล่งกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ ช่วยป้องกันการกัดเซาะชายฝั่ง การควบคุมโรคภัยต่างๆ รวมถึงการย่อยสลายของเสียและขยะกลับคืนสู่ธรรมชาติ
  • ด้านวัฒนธรรม (Cultural services) : เป็นประโยชน์ทางนามธรรมที่ดำรงอยู่ภายในคุณค่าทางสังคมและวัฒนธรรม เช่น คุณค่าทางประวิติศาสตร์ ศาสนา ประเพณี การเป็นแหล่งศึกษาและให้ความรู้ต่างๆ รวมถึงการเป็นสถานที่พักผ่อนหย่อนใจ
  • ด้านการสนับสนุน (Supporting services) : กระบวนการทางธรรมชาติภายในระบบนิเวศสามารถสนับสนุนบริการด้านอื่นๆ เช่น การเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตทั้งหลายและเป็นจุดเริ่มต้นของห่วงโซ่อาหาร รวมถึงการสนับสนุนการเกิดวัฏจักรต่างๆหรือการหมุนเวียนของสสารภายในโลก
ระบบนิเวศ, ความสำคัญของระบบนิเวศ
บทบาทหน้าที่ของระบบนิเวศในด้านต่างๆ

ดังนั้น การเสื่อมโทรมลงของระบบนิเวศธรรมชาติที่เคยมีความอุดมสมบูรณ์จากการขยายตัวและการพัฒนาของสังคมมนุษย์ ส่งผลให้เกิดผลกระทบต่อทั้งสิ่งแวดล้อมและสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ระบบนิเวศที่เสียสมดุลเร่งให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในธรรมชาติ เช่น ความแห้งแล้ง  อุทกภัย  โรคระบาด และภัยธรรมชาติที่รุนแรงยิ่งขึ้น  มนุษย์ยังคงเป็นส่วนหนึ่งของระบบนิเวศ ถึงแม้เราจะสามารถสร้างสังคมขนาดใหญ่ของตนเอง เช่น ระบบนิเวศเมือง อุตสาหกรรม หรือระบบนิเวศเกษตร แต่มนุษย์ยังคงต้องพึ่งพาอาศัยธรรมชาติ รวมถึงการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตสายพันธุ์อื่นเพื่อความอยู่รอด ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงหรือทำลายระบบนิเวศทางธรรมชาตินั้น เปรียบเสมือนการทำลายปัจจัยในการมีชีวิตรอดของตนเอง

สืบค้นและเรียบเรียง

คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชน – http://saranukromthai.or.th/sub/book/book.php?book=17&chap=3&page=t17-3-infodetail03.html

คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย – http://www.sc.chula.ac.th/courseware/2305103/add_topics/add2.htm

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) – https://www.scimath.org/lesson-biology/item/7028-2017-05-21-14-25-17

South East Queensland (SEQ) Ecosystem Services – http://www.ecosystemservicesseq.com.au/ecosystem-functions.html


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : ความหมายของระบบนิเวศ

เรื่องแนะนำ

ซากดึกดำบรรพ์ หรือฟอสซิล (Fossil)

จากการค้นพบ ซากดึกดำบรรพ์ ล่าสุดในประเทศไทย กลายเป็นกระแสไปทั่วโลกออนไลน์ ปลุกกระแสวงการบรรพชีวินในประเทศไทยขึ้นอีกครั้ง ซากดึกดำบรรพ์ หรือ “ฟอสซิล” (Fossil) คือ หินที่เก็บรักษาซากสิ่งมีชีวิตโบราณหรือร่องรอยของการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ได้เป็นอย่างดี ไม่ว่าจะเป็นพืช สัตว์ แบคทีเรีย ส่วนของละอองเกสร หรือแม้แต่รอยเท้าต่าง ๆ ซึ่งถูกแปรสภาพและเก็บรักษาไว้ด้วยกระบวนการทางธรรมชาติในชั้นหินใต้เปลือกโลก ก่อนจะกลายมาเป็นหลักฐานทางธรณีวิทยาที่สำคัญให้เราได้ทำการศึกษาและทำความเข้าใจต่อโลกและสิ่งมีชีวิตในอดีต ซากสิ่งมีชีวิตจะกลายเป็นซากดึกดำบรรพ์ เมื่อมีอายุตั้งแต่ 1 หมื่นปีขึ้นไป ดังนั้น ซากดึกดำบรรพ์ที่ถูกขุดพบสามารถแสดงร่องรอยของสิ่งมีชีวิต ตั้งแต่บรมยุคอาร์เคียน (Archean Eon) เมื่อเกือบ 4 พันล้านปีก่อนเรื่อยมาจนถึงยุคสมัยโฮโลซีน (Holocene Epoch) ซึ่งเป็นยุคสมัยของเรา ซากดึกดำบรรพ์ที่มีอายุเก่าแก่ที่สุดที่เคยถูกขุดพบ คือ ซากของสาหร่ายโบราณที่อาศัยอยู่ในมหาสมุทรเมื่อราว 3 พันล้านปีก่อน สำหรับประเทศไทย กรมทรัพยากรธรณีเป็นหน่วยงานหลักที่ศึกษาและรับผิดชอบเรื่องซากดึกดำบรรพ์ ที่ผ่านมาค้นพบซากฟอสซิลที่เป็นประโยชน์ต่อการศึกษาประวัติศาสตร์ทางบรรพชีวินวิทยา ทั้งซากดึกดำบรรพ์ของพืชและสัตว์ จากข่าวล่าสุดในพื้นที่จังหวัดสระแก้ว เมื่อวันที่ 1 ธันวาคม 2562 ที่ผ่านมา รายงานพบซากดึกดำบรรพ์ของ “ไครนอยด์” (Crinoid) หรือพลับพลึงทะเล สัตว์ทะเลโบราณในมหายุคพาลีโอโซอิก (Paleozoic […]

ชินรินโยคุ การอาบป่าบำบัดแบบญี่ปุ่น

ชินรินโยคุ คือสะพาน เมื่อเราเปิดประสาทสัมผัส สะพานนี้จะเชื่อมเราสู่โลกแห่งธรรมชาติ ภาพถ่ายโดย DANIEL RAIK การใช้ชีวิตอยู่ในสังคมเมืองอันห่างไกลธรรมชาติอาจบั่นทอนมนุษย์ได้ทั้งทางร่างกายและจิตใจ สำหรับชาวญี่ปุ่นมีวิธีการรักษาแบบใช้ธรรมชาติบำบัดที่เรียกว่า “การอาบป่า” หรือ ชินรินโยคุ ซึ่งได้รับการรับรองว่าได้ผล แม้ใช้เวลาเพียงไม่นาน มนุษย์ล้วนกำเนิดมาจากธรรมชาติ จึงเป็นเรื่องธรรมดาที่เราจะรู้สึกดีทุกครั้งเมื่อได้ไปท่องเที่ยวเพื่อสัมผัสธรรมชาติ การได้ฟังเสียงธรรมชาติ ได้สูดกลิ่นป่า หายใจเอาอุ่นไอของอากาศบริสุทธิ์จากต้นไม้ที่ล้อมรอบนั้นล้วนส่งผลดีต่อร่างกายและจิตใจ ราวกับว่าร่างกายได้ฟื้นคืนพลังขึ้นมาใหม่ ซึ่งชาวญี่ปุ่นรับรู้ถึงข้อดีของการอยู่ท่ามกลางธรรมชาติมานานจนเกิดเป็นวิถีการบำบัดที่เรียกว่าชินรินโยคุ คำว่าชินรินโยคุ (Shinrin-yoku / 森林浴) แยกออกเป็นคำว่า Shinrin (森林) แปลว่า ป่า และ yoku (浴) แปลว่า อาบ จึงแปลรวมกันว่า การอาบป่า หรือการรับรู้บรรยากาศป่าผ่านประสาทสัมผัสของเรา การอาบป่าในญี่ปุ่นมีประวัติการนำเสนอโดยผู้ที่เกี่ยวข้องกับหน่วยงานป่าไม้ในจังหวัดนางาโนะตั้งแต่ทศวรรษ 1980 อันเป็นยุครุ่งเรืองสุดขีดของเศรษฐกิจญี่ปุ่น รัฐบาลในตอนนั้นเริ่มเห็นผลเสียของการที่ประชาชนอยู่ในเมืองท่ามกลางเทคโนโลยีที่กำลังรุดหน้า ไม่ว่าจะเป็นภาวะซึมเศร้า อาการเสียสมาธิ รวมไปถึงอาการเจ็บปวดต่างๆในร่างกาย เมื่อเวลาผ่านไป อาการเหล่านี้ยิ่งแย่ลงเรื่อยๆ ซึ่งล้วนเกิดจากการที่ประชาชนอยู่ในเมืองที่มีการจราจรติดขัด ผู้คนหนาแน่น ชีวิตในออฟฟิศที่ใช้เวลายาวนาน พื้นที่สีเขียวในเมืองถูกลดทอน จึงมีการส่งเสริมให้ผู้คนไป “อาบป่า” ให้มากขึ้น ต่อมาได้มีการนำแนวคิดชินรินโยคุไปศึกษาผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และมีการวิจัยอย่างต่อเนื่อง […]

ปะการังฟอกขาว (Coral Bleaching)

การเกิด ปะการังฟอกขาว เป็นเหตุให้ระบบนิเวศในมหาสมุทรเสียสมดุล และส่งผลกระทบเป็นวงกว้างต่อห่วงโซ่อาหาร ปะการังฟอกขาว (Coral Bleaching) คือ ภาวะการสูญเสียสาหร่ายขนาดเล็กที่ชื่อว่า “ซูแซนเทลลี” (Zooxanthellae) ที่อาศัยอยู่ภายในเนื้อเยื่อของปะการังอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงทางสภาวะแวดล้อมของมหาสมุทร เช่น อุณหภูมิน้ำทะเลเพิ่มขึ้น ความเค็มของน้ำทะเลเปลี่ยนแปลง หรือมลพิษต่างๆ ส่งผลให้ปะการังเหลือเพียงโครงสร้างหินปูนสีขาว กลายเป็นที่มาของปรากฏการณ์ “ปะการังฟอกขาว” ที่พบได้ในมหาสมุทรทั่วโลก ณ ขณะนี้ ปะการังและสาหร่ายซูแซนเทลลี ความสัมพันธ์ที่ต้องพึ่งพากันและกัน ปะการัง (Coral) เป็นสัตว์ทะเลไม่มีกระดูกสันหลัง (Marine invertebrate) มีสารประกอบหินปูนเป็นโครงร่างแข็ง ซึ่งทำหน้าที่รองรับเนื้อเยื่อรูปทรงคล้ายกระบอกขนาดเล็ก มีหนวดโบกสะบัดบริเวณปลายกระบอก เพื่อดักจับแพลงก์ตอน (Plankton) เป็นอาหาร นอกเหนือจากอาหารที่หาได้ด้วยตนเองแล้ว ปะการังยังได้รับสารอาหารส่วนหนึ่งจากสาหร่ายขนาดเล็กจำนวนมากที่อาศัยอยู่ภายในเนื้อเยื่อของปะการัง ซึ่งเป็นสาหร่ายเซลล์เดียว (Unicellular algae) ที่สร้างอาหารจากการสังเคราะห์แสง และอาศัยอยู่ร่วมกับปะการังในลักษณะ “พึ่งพาอาศัยกัน” (Mutualism) สาหร่ายซูแซนเทลลียังมีหน้าที่ช่วยเร่งกระบวนการสร้างหินปูน รวมถึงการสร้างสีสันอันหลากหลายให้แก่ตัวปะการังอีกด้วย เพราะโดยปกติแล้ว ปะการังมีเพียงเนื้อเยื่อใสที่ไม่มีองค์ประกอบเม็ดสี (Pigment) สวยงามใดๆ แต่เนื่องจากสาหร่ายซูแซนเทลลีเข้ามาอยู่อาศัย ทำให้เกิดสีสันมากมายบนปะการัง ทั้งสีแดง สีส้ม สีเขียว […]