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

ยีราฟ: สัตว์แปลกประหลาดแห่งทวีปแอฟริกา

ยีราฟ: สัตว์แปลกประหลาดแห่งทวีปแอฟริกา ยีราฟเป็นหนึ่งในสัตว์ที่มีความโดดเด่นของทวีปแอฟริกา ด้วยความสูงและคอที่ยาวมากของมัน ยีราฟถือได้ว่าเป็นสัตว์บกที่สูงที่สุด พวกมันจึงสามารถกินใบไม้หรือยอดไม้ที่อยู่บนต้นไม้สูงได้ในขณะที่สัตว์ประเภทอื่นเอื้อมไปกินไม่ถึง นอกจากนี้ ยีราฟยังสามารถมองศัตรูหรือภัยอันตรายที่กำลังจะเข้าไปหามันได้ ยีราฟมีผนังหัวใจที่แข็งแรงมาก เพราะว่า หัวใจและสมองของยีราฟอยู่ห่างกันมากระหว่างช่วงคอที่ยาวมากของมันจึงทำให้ยีราฟต้องสูบฉีดเลือดมากกว่าสัตว์ชนิดอื่นๆมากกว่าถึง 2 เท่า หัวใจที่แข็งแรงของยีราฟช่วยบีบตัวส่งเลือดขึ้นไปหล่อเลี้ยงถึงสมองของมันได้ รวมถึงยีราฟตัวผู้ใช้คอของมันในการต่อสู้แย่งตัวเมียกันและแบ่งชนชั้นกันในฝูงของมัน นอกจากนี้ยีราฟมีความสามารถยืนหลับได้ โดยนอนเพียง 5 นาทีถึง 30 นาทีต่อวัน หรืออาจจะงีบหลับเป็นช่วงๆ ช่วงละ 2 นาที ซึ่งเวลาที่เหลือในแต่ละวันประมาณ 16 ถึง 20 ชั่วโมงพวกยีราฟจะออกไปหาใบไม้กิน ปัจจุบันจำนวนประชากรยีราฟในแอฟริกาลดลงไปมาจากแต่ก่อน เนื่องจากมีการล่ายีราฟเพื่อเอาขนและเนื้อของมัน เเม้กระทั้งหางก็ยังเป็นที่ต้องการของมนุษย์    อ่านเพิ่มเติมต่อที่ นกทำความสะอาดรักแร้ให้ยีราฟ

วาฬเพชฌฆาตปะทะวาฬสีน้ำเงิน

ฝูงวาฬออร์การ่วมมือกันโจมตีสัตว์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก พวกมันคงไม่ได้กำลังล่าเหยื่อ เรื่อง ซาราห์ กิบเบ็นส์ เมื่อวันที่ 18 พฤษภาคม ที่เมืองมอนเตเรย์ รัฐแคลิฟอร์เนีย อากาศยานไร้คนขับหรือโดรน (drone) บันทึกภาพฝูงวาฬออร์การ่วมมือกันเข้าโจมตีวาฬสีน้ำเงิน วาฬออร์กาเป็นที่รู้จักอีกชื่อหนึ่งคือ วาฬเพชฌฆาต อาหารของพวกมันคือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่อยู่ในทะเล เช่น โลมา และแมวน้ำ แต่ในกรณีนี้ ผู้ล่าที่น่าเกรงขามคงไม่ได้ตั้งใจที่จะต่อกรกับวาฬสีน้ำเงินตัวเต็มวัย ซึ่งถือว่าเป็นสัตว์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดบนโลก จากข้อมูลที่เคยบันทึกไว้ วาฬสีน้ำเงินมีความยาวลำตัวได้ถึงหนึ่งร้อยฟุต และหนักกว่า 200 ตัน จากภาพที่บันทึกได้ วาฬสีน้ำเงินสบัดตัวไปทางด้านข้างอย่างแรง คล้ายกับเป็นการสร้างกำแพงน้ำ และว่ายออกไปอย่างรวดเร็วให้พ้นวิถีของวาฬออร์กา แนนซี แบล็ก นักชีววิทยาทางทะเล กล่าว เธอบันทึกภาพเหตุการณ์นี้ได้จากดาดฟ้าเรือชมวาฬ เหตุผลที่แท้จริงเบื้องหลังการโจมตี “พวกมันอาจจะกำลังหยอกเล่นเฉยๆ ค่ะ” แบล็กกล่าว “วาฬออร์กาแหย่วาฬสีน้ำเงิน เหมือนอย่างที่แมวเล่นกับเหยื่อของมัน วาฬชนิดนี้มีนิสัยขี้เล่นและชอบเข้าสังคม” แบล็กดำเนินธุรกิจนำชมวาฬในชื่อ Monterey Bay Whale Watch ตลอด 25 ปีที่ผ่านมา เธอเฝ้าสังเกตวาฬออร์กาและสัตว์ชนิดอื่นๆ ในกลุ่มคีตาเชียน (สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่อยู่ในทะเล) แม้ว่าจะมีขนาดใหญ่กว่าวาฬออร์กา […]

เสียงน้ำหยดมาจากไหน?

เสียงน้ำหยดมาจากไหน? หนึ่งในเสียงที่โดดเด่นและเป็นเอกลักษณ์ ในขณะเดียวกันก็สร้างความน่ารำคาญใจไม่น้อยให้แก่ใครหลายคนคือ “เสียงน้ำหยด” และขณะนี้นักวิทยาศาสตร์สามารถอธิบายได้แล้วว่าเสียงหยดติ๋ง ติ๋ง นั้นมีที่มาจากอะไร? ทีมนักฟิสิกส์และวิศวกรจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ของสหราชอาณาจักรใช้กล้องถ่ายวิดีโอความเร็วสูง และไมโครโฟนที่มีความไวมากเป็นพิเศษเพื่อบันทึกภาพสโลว์โมชั่นและเสียงขณะที่น้ำกำลังหยด ผลการวิจัยพบว่าแท้จริงแล้วเสียงติ๋งของน้ำนั้นเกิดขึ้นเมื่อหยดน้ำกระทบกับผิวของน้ำและเด้งกลับขึ้นมาเนื่องจากแรงตึงผิว และในเวลานั้นเองเกิดการสั่นสะเทือนของฟองอากาศส่งผลให้มีเสียง “ติ๋ง” เกิดขึ้น ผลการค้นพบครั้งนี้ช่วยชี้ให้เห็นว่าเสียงน้ำหยดไม่ได้เกิดขึ้นเมื่อหยดน้ำกระทบกับผิวน้ำดังที่เคยเข้าใจกันมา…   อ่านเพิ่มเติม 9 เทคโนโลยีเปลี่ยนโลกของอีลอน มัสก์ เศรษฐีนักประดิษฐ์