การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ เกิดขึ้นได้อย่างไร และสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีบทบาทอย่างไร

การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ (Energy Flow)

ในธรรมชาติ สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดต่างมีบทบาทที่แตกต่างกันเพื่อก่อให้เกิด การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ

ในระบบนิเวศ (Ecosystem) การอาศัยอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิด ก่อให้เกิดความสัมพันธ์ที่แสนสลับซับซ้อน เกิดเป็นโครงสร้างสายใยอาหาร (Food Web) ขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อสิ่งมีชีวิตแต่ละชีวิตเข้ากับสิ่งแวดล้อม ผ่านลำดับขั้นของการบริโภคในห่วงโซ่อาหาร (Food Chain) ซึ่งทำให้เกิด การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ (Energy Flows) และการหมุนเวียนของสสารต่าง ๆ (Nutrient Cycles)

การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ, ผู้ผลิต, ผู้บริโภค

ลำดับขั้นของการบริโภค (Tropic Levels) ในระบบนิเวศ

  1. ผู้ผลิต (Producer) คือ สิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างอาหารเองได้ (Autotroph) เช่น พืช และสาหร่ายต่าง ๆ
  2. ผู้บริโภค (Consumer) คือ สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารเองได้ (Heterotroph) เช่น ผู้บริโภคพืช (Herbivore) ผู้บริโภคสัตว์ (Carnivore) ผู้บริโภคทั้งพืชทั้งสัตว์ (Omnivore) และผู้บริโภคซากพืชซากสัตว์ (Detritivore)
    • ผู้บริโภคลำดับที่ 1 (Primary Consumers) เช่น ตั๊กแตน ผึ้ง และหนอน
    • ผู้บริโภคลำดับที่ 2 (Secondary Consumers) เช่น กบ หนู
    • ผู้บริโภคลำดับที่ 3 (Tertiary Consumers) เช่น งู เสือ และจระเข้
    • ผู้บริโภคลำดับที่ 4 (Quaternary Consumers) เช่น นกฮูก เหยี่ยว และมนุษย์
  3. ผู้ย่อยสลาย (Decomposer) มีหน้าที่ย่อยสลายซากสิ่งมีชีวิตกลับคืนสู่ธรรมชาติ แปรเปลี่ยนอินทรียสารกลับไปเป็นแร่ธาตุ เพื่อให้ผู้ผลิตสามารถนำกลับมาใช้ประโยชน์ได้อีกครั้ง เช่น รา แบคทีเรีย และจุลินทรีย์

การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ, ผู้ผลิต, ผู้บริโภค

การถ่ายทอดพลังงานในห่วงโซ่อาหาร สามารถแสดงผ่านสามเหลี่ยมพีระมิดทางนิเวศวิทยา (Ecological Pyramid) ได้ 3 ลักษณะ ดังนี้

  • พีระมิดจำนวนของสิ่งมีชีวิต (Pyramid of Numbers)

คือ การแสดงจำนวนประชากรของสิ่งมีชีวิตตามลำดับขั้นของการบริโภคในหนึ่งหน่วยพื้นที่ ซึ่งพีระมิดจำนวนของสิ่งมีชีวิตมักมีรูปลักษณ์ต่างจากพีระมิดฐานกว้างทั่วไป เนื่องจากจำนวนประชากรในระบบนิเวศ ไม่ได้คำนึงถึงมวลชีวภาพของสิ่งมีชีวิต ทำให้เกิดพีระมิดกลับด้านในระบบนิเวศที่มีจำนวนของผู้ผลิตน้อย แต่มีชีวมวลขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถรองรับผู้บริโภคจำนวนมาก

  • พีระมิดมวลชีวภาพ (Pyramid of Biomass)

คือ การแสดงปริมาณมวลรวมชีวภาพหรือเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตในแต่ละลำดับขั้นของการบริโภค ในรูปของน้ำหนักแห้ง (Dry Weight) ต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ ซึ่งพีระมิดมวลของสิ่งมีชีวิต สามารถแสดงผลของการถ่ายทอดพลังงานภายในห่วงโซ่อาหารได้แม่นยำขึ้น ถึงแม้จำนวนหรือมวลของสิ่งมีชีวิตจะมีการเปลี่ยนแปลงไปตามช่วงเวลาหรือฤดูกาลต่าง ๆ รวมไปถึงอัตราการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดที่ไม่คงที่

การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ, ผู้ผลิต, ผู้บริโภค

  • พีระมิดพลังงาน (Pyramid of Energy)

คือ การแสดงปริมาณพลังงานของสิ่งมีชีวิตในแต่ละลำดับขั้นของการบริโภคภายในห่วงโซ่อาหาร ซึ่งสามารถแสดงผลของการถ่ายทอดพลังงานภายในห่วงโซ่อาหารได้ชัดเจนที่สุด โดยพีระมิดปริมาณพลังงานจะมีลักษณะเป็นพีระมิดฐานกว้างเสมอ ตามปริมาณพลังงานของสิ่งมีชีวิตในแต่ละลำดับขั้นของการบริโภค ซึ่งจะมีค่าลดลงตามลำดับขั้นที่สูงขึ้นตาม “กฎ 10 เปอร์เซ็นต์” (Ten Percent Law)

การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ, ผู้ผลิต, ผู้บริโภค

การถ่ายทอดพลังงานของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ จากผู้ผลิตไปยังผู้บริโภคลำดับต่าง ๆ จนกระทั่งถึงผู้บริโภคลำดับสุดท้ายหรือผู้ย่อยสลายภายในห่วงโซ่อาหาร จะมีพลังงานสะสมที่ถูกเปลี่ยนเป็นมวลชีวภาพเพียงร้อยละ 10 ถูกส่งผ่านจากผู้ผลิตไปยังผู้บริโภค ซึ่งจะลดลงในแต่ละลำดับขั้นการกินที่สูงขึ้น ตาม “กฎ 10 เปอร์เซ็นต์” (Ten Percent Law) ซึ่งราวร้อยละ 90 ของพลังงานนั้น สูญเสียไปในรูปของพลังงานความร้อนจากกระบวนการเมแทบอลิซึม (Metabolism) ของสิ่งมีชีวิต

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

National Geographic Society – https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/food-web/

โรงเรียนนวมินทราชินูทิศ สตรีวิทยา พุทธมณฑล – http://www.satriwit3.ac.th/files/1211201313292364/files/ecosystem.pdf

Pmfias.com – https://www.pmfias.com/ecological-pyramids-pyramid-numbers-biomass-energy/

BBC – https://www.bbc.co.uk/bitesize/guides/zy6rng8/revision/3


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ: หน้าที่ของระบบนิเวศ (Ecosystem Function)

เรื่องแนะนำ

กลุ่มดาวค้างคาว หรือกลุ่มดาวแคสซิโอเปีย (Cassiopeia)

กลุ่มดาวค้างคาว มีประวัติการบันทึกมาอย่างยาวนานพร้อมๆ กับดาวหมีใหญ่ กลุ่มดาวแคสซิโอเปีย (Cassiopeia) หรือที่คนไทยรู้จักกันในนาม กลุ่มดาวค้างคาว เป็น 1 ใน 88 กลุ่มดาวสากลของโลก เป็นกลุ่มดาวฤกษ์ที่ง่ายต่อการสังเกตและจดจำ จากการมีดาวฤกษ์สุกสว่างห้าดวง ประกอบกันเป็นรูปร่างคล้ายตัวอักษร “W” บนซีกฟ้าเหนือตรงข้ามกับกลุ่มดาวหมีใหญ่ (Ursa Major) ซึ่งครอบคลุมพื้นที่ราว 598 ตารางองศาหรือมีขนาดใหญ่เป็นลำดับที่ 25 ของกลุ่มดาวทั้งหมด กลุ่มดาวค้างคาวเป็นกลุ่มดาวที่สามารถพบเห็นได้ตลอดทั้งปีในท้องฟ้าฝั่งซีกโลกเหนือ แต่จะมองเห็นได้ชัดเจนที่สุดในเดือนพฤศจิกายนหรือช่วงฤดูหนาว และจะปรากฏขึ้นให้เห็นบนท้องฟ้าของฝั่งซีกโลกใต้ในบางพื้นที่ของช่วงปลายฤดูใบไม้ผลิเท่านั้น อ่านเพิ่มเติม : การศึกษาเรื่องกลุ่มดาวบนท้องฟ้า นอกจากนี้ กลุ่มดาวแคสซิโอเปียยังเป็น 1 ใน 48 กลุ่มดาวดั้งเดิมที่ถูกจารึกอยู่ในบันทึกของปโตเลมี (Ptolemy) ในช่วงศตวรรษที่สอง เช่นเดียวกับกลุ่มดาวหมีใหญ่อีกด้วย โดยถูกตั้งชื่อตามราชินีแคสซิโอเปีย (Cassiopeia) ในตำนานเทพนิยายกรีกปรัมปรา ก่อนที่กลุ่มดาวกลุ่มนี้จะถูกรับรองและตั้งชื่ออย่างเป็นทางการว่า “ราชินีแคสซิโอเปีย” (Cassiopeia the Queen) จากสหพันธ์ดาราศาสตร์สากล (International Astronomical Union: IAU) ในปี 1930 ขณะที่คนไทยมองเห็นกลุ่มดาวฤกษ์ […]

เทียบกันตาต่อตา

การจำลองภาพการมองเห็นของสัตว์อย่างสมบูรณ์แบบเป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ แต่ช่างภาพของเราสร้างภาพให้ใกล้เคียงได้โดยใช้ชุดอุปกรณ์ของเขาผสมผสานข้อมูลจากห้องปฏิบัติการ เช่น ความหนาแน่นของตัวรับแสงและปฏิกิริยาต่อแสง จากภาพเปรียบเทียบนี้ ภาพด้านซ้ายคือการมองเห็นของมนุษย์ เทียบกับภาพด้านขวาแทนการมองเห็นของสัตว์ หนอนตัวแบน (พลานาเรีย) (Dugesia dorotocephala) ตาของหนอนตัวแบนประกอบด้วยเซลล์ ตัวรับแสงรูปทรงคล้ายถ้วยขนาดเล็กที่สามารถระบุได้ว่า แสงมาจากทิศทางใด หนอนจำเป็นต้องใช้เบาะแสนี้ในการระบุถิ่นอาศัยที่เหมาะสม ซึ่งต้องมีที่กำบังแสงอาทิตย์ แมงกะพรุนกล่อง (Tripedalia cystophora) แมงกะพรุนกล่องไม่มีสมองสำหรับแปลผลข้อมูล ที่ได้จากประสาทรับความรู้สึก แต่มันตอบสนองต่อภาพความคมชัดตํ่าแบบเรียบง่ายได้ ดวงตาที่มีเลนส์สี่ดวงมองขึ้นด้านบนเพื่อรับรู้ร่มเงาพืชชายเลนซึ่งเป็นบริเวณที่มีอาหารอุดมสมบูรณ์ ดวงตาที่มีเลนส์อีก สี่ดวงมองลงด้านล่างผ่านร่างกายโปร่งใสเพื่อช่วยให้มันหลบหลีกสิ่งกีดขวางด้านล่างได้ ผีเสื้อเหยี่ยวงวงช้าง (Deilephila elpenor) รูม่านตาขนาดใหญ่ของผีเสื้อเหยี่ยวงวงช้างเอื้อให้แสงปริมาณมากผ่านเข้าสู่ดวงตา ช่วยให้มันแยกแยะสีได้แม้แต่ในแสงสลัวของดวงดาวในคืนข้างแรม ดังนั้นผีเสื้อที่หากินในเวลากลางคืนและมีเครื่องนำทางชนิดนี้จึงสามารถเสาะหานํ้าต้อยในดอกไม้ ซึ่งมีสีสันที่มนุษย์มองไม่เห็นในเวลากลางคืนได้ แมว (Felis catus) ดวงตาของแมวบ้านมีเซลล์รูปแท่งที่ไวต่อสภาวะแสงน้อยดีกว่าของมนุษย์ และรูม่านตาแบบช่องเล็กยาวเปิดได้กว้างในความมืด ช่วยให้แมวล่าสัตว์ขนาดเล็กในเวลากลางคืนได้อย่างง่ายดาย อย่างไรก็ตาม ความที่มีเซลล์รูปกรวยที่ไวต่อสีน้อยกว่า แมวจึงแยกแยะสีเขียวกับสีแดงไม่ได้ นกอินทรีหัวล้าน (Haliaeetus leucocephalus) ถ้าอยากมองหาดวงตาที่มีความคมชัดสูงเป็นพิเศษ (2.5 เท่าของดวงตามนุษย์) ให้ดูนกอินทรีหัวล้าน เป็นตัวอย่าง ขณะที่จอตาของมนุษย์มีบริเวณที่มี ตัวรับแสงหนาแน่นอยู่บริเวณเดียว นกอินทรีมี สองบริเวณ ซึ่งช่วยให้มันเห็นตรงด้านหน้าและ ด้านข้างได้ในเวลาเดียวกัน […]

แรงบันดาลใจจาก “Bird Box” คนตาบอดได้ยินเสียงชัดกว่าจริงหรือ?

ธรรมชาติชดเชยสิ่งที่ขาดได้จริงหรือ? ต้องขอบคุณซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่มีความสามารถในการปรับตัวอย่างน่าทึ่งที่เรียกว่า “สมอง”