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

ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีดาวเทียมในประเทศไทย

ช่วงเวลาแห่งวันหยุดพักผ่อน อาจเป็นช่วงเวลาที่ดีที่หลายคนรอคอย เพื่อได้พักผ่อนสมองที่เหนื่อยล้าจากการทำงาน และใช้เวลากับตัวเอง และคนใกล้ชิดรอบข้าง ผู้เขียนเองก็เป็นหนึ่งในคนเหล่านั้นที่ปรารถนาที่จะได้ใช้วันหยุดเพื่อเดินทางท่องเที่ยวไปดื่มด่ำบรรยากาศตามแหล่งท่องเที่ยว สวยๆ ต่างๆ ทั่วประเทศ ในบรรดาการเดินทางท่องเที่ยวทั้งหมด การเดินทางโดยรถยนต์ส่วนตัวมักได้รับความนิยมเสมอ ไม่ว่าจะเป็นวันหยุดยาว หรือหยุดเสาร์อาทิตย์ เพราะเป็นอะไรที่สะดวก และสบายใจ เสน่ห์ของการเดินทางโดยรถยนต์คือ การมองเห็นความสวยงามของทัศนียภาพระหว่างทาง ทั้งวิถีชีวิตผู้คน บ้านเรือน ไร่นา ชุมชน และทิวทัศน์ธรรมชาติ เหล่านี้ล้วนทำให้การเดินทางในแต่ละครั้งพิเศษขึ้นกว่าเดิม เมื่อลองมาพิจารณาดูว่า ทำไมการเดินทางโดยรถยนต์ในปัจจุบันเป็นอะไรที่ง่ายขึ้น ปลอดภัย และมีสีสันมากกว่าสมัยก่อน จึงพบว่าปัจจัยที่ส่งผลให้การเดินทางสะดวกยิ่งขึ้น คือระบบนำทางที่มีความแม่นยำ ประกอบกับสัญญาณอินเทอร์เน็ตที่ครอบคลุม ทำให้เราสามารถวางแผนการเดินทางล่วงหน้า ตรวจสอบสภาพอากาศ ค่าฝุ่นละอองในอากาศ เลือกเส้นทาง รวมไปถึงร้านอาหารในละแวกใกล้เคียง ระบบนำทางและการสื่อสารนั้นเกิดขึ้นจากการพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง จนในปัจจุบันมีความแม่นยำสูงขึ้น โดยอาศัยการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพของระบบเทคโนโลยีดาวเทียม  สำหรับประเทศไทย หลายหน่วยงานทั้งภาครัฐ ภาคการศึกษา และภาคเอกชน ต่างก็เล็งเห็นถึงความสำคัญของเทคโนโลยีดาวเทียม จึงได้ลงทุนพัฒนาเทคโนโลยีดาวเทียมร่วมกับต่างประเทศ เพื่อใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ มาโดยตลอด  ดาวเทียมไทยโชติ หรือ THEOS I สํานักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) หรือจิสด้า (GISTDA) เป็นหนึ่งในหน่วยงานด้านการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศของประเทศไทย […]

วิทยาศาสตร์น่ารู้: วัฏจักรน้ำ

เคยสงสัยกันหรือไม่? เหตุใดน้ำที่ใช้อุปโภคบริโภคจึงไม่เคยหมดไปจากโลก คำตอบก็คือเพราะน้ำมีวัฏจักรหมุนวนจากพื้นดินกลับขึ้นไปบนฟ้า หล่อเลี้ยงทุกสรรพชีวิตบนโลกนี้

ฉลามจำนวนมากอยู่มานานเป็นร้อยปี

ทุกวันนี้ มนุษย์เราดูอ่อนกว่าอายุจริงกันหมด ในฉลามเองก็เช่นกัน เมื่อทศวรรษก่อน เริ่มมีการศึกษาอายุขัยของปลาฉลาม และนักวิทยาศาสตร์พบว่าพวกมันอาจมีอายุยืนยาวมากกว่าที่คิด ทุกวันนี้ข้อมูลใหม่จากผลการศึกษามากกว่า 50 ชิ้น ช่วยให้เราสามารถประเมินอายุขัยของบรรดาปลาฉลาม ปลากระเบน และปลากระดูกอ่อนได้ดียิ่งขึ้น ต้องขอขอบคุณวิธีการหาอายุด้วยคาร์บอนกัมมันตรังสีที่ช่วยให้การคาดคะเนอายุขัยมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น แทนที่การนับการเจริญเติบโตของชั้นแคลเซียมบนข้อต่อกระดูกสันหลังแบบเดิมๆ รายงานจาก Alastair Harry นักวิทยาศาสตร์การประมงจากมหาวิทยาลัยเจมส์ คุก ในออสเตรเลีย ผลการศึกษาใหม่นี้ถูกเผยแพร่ลงในวารสาร Fish and Fisheries ชี้ว่าฉลามจำนวนมาก ตั้งแต่ฉลามขาวไปจนถึงฉลามเสือทรายและฉลามดัสกี้ล้วนตะลอนอยู่ในผืนมหาสมุทรมาแล้วหลายสิบปี ยาวนานกว่าที่เราคิดไว้ และเมื่อปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์เพิ่งจะค้นพบฉลามที่มีอายุมากที่สุดในโลก ที่น่านน้ำอันหนาวเย็นในทะเลอาร์กติก มันคือฉลามกรีนแลนด์ จากการตรวจสอบคาดว่าฉลามตัวนี้มีอายุ 272 ปี จากการตรวจสอบรายงานการศึกษาทั้ง 53 ชิ้น Harry เปิดเผยว่า ในฉลามที่ถูกศึกษาวิจัยนี้ มี 30% ที่อายุขัยถูกประเมินต่ำไป การประมาณอายุขัยของปลาฉลามนั้นแท้จริงแล้วค่อนข้างยุ่งยากอยู่พอตัว ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์วัดอายุจากชั้นของแคลเซียมคาร์บอเนตภายในข้อต่อกระดูกสันหลังของฉลาม เช่นเดียวกับการนับวงปีของต้นไม้ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ที่ว่านี้ไม่ต่างจากงานศิลปะ นักวิทยาศาสตร์ต้องเพ่งมองจำนวนที่แตกต่างกันและบางครั้งคำตอบที่ได้เป็นค่าเฉลี่ย ข้อมูลจาก George Burgess อดีตผู้อำนวยการพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติ ในฟลอริดาภาคการวิจัยฉลามกล่าว แต่ Harry […]

เพิ่มพลังต่อสู้กับเซลล์มะเร็ง

ปัจจุบัน การบำบัดด้วยภูมิคุ้มกัน (immunotherapy) เป็นสาขาที่กำลังมาแรงที่สุด ด้วยการส่งเซลล์ที (T cell) ออกไปไล่ล่าและสังหารผู้บุกรุกแปลกปลอมอย่างเซลล์มะเร็ง