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

สวย ใส ไร้สมอง! แมงกะพรุนมีดีอะไรถึงอยู่มาได้หลายร้อยล้านปี

ทั้งที่ไร้กระดูกห่อหุ้มร่างกายและไม่มีอวัยวะสำคัญอย่างสมอง แต่ แมงกะพรุน กลับอยู่รอดมาได้หลายล้านปี อะไรคือความลับของพวกมัน?

กลุ่มดาวคนคู่ (Gemini) หรือดาวฝาแฝด

กลุ่มดาวคนคู่ (Gemini) เป็น 1 ใน 88 กลุ่มดาวสากล (Constellations) ของโลก และเป็นหนึ่งในสมาชิกกลุ่มดาวจักรราศี (Zodiac) บนซีกฟ้าเหนือ หรือที่เรารู้จักกันในนามของ “กลุ่มดาวราศีเมถุน” ครอบคลุมพื้นที่ราว 514 ตารางองศาหรือมีขนาดใหญ่เป็นลำดับที่ 30 ของกลุ่มดาวสากลทั้งหมด กลุ่มดาวคนคู่ยังเป็นกลุ่มดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดกลุ่มหนึ่งในน่านฟ้าโลก โดยสามารถพบเห็นได้ตั้งแต่ในช่วงฤดูหนาวไปจนถึงฤดูใบไม้ผลิของฝั่งซีกโลกเหนือ หรือระหว่างเดือนธันวาคมถึงเดือนพฤษภาคม ขณะที่บนท้องฟ้าฝั่งซีกโลกใต้สามารถพบเห็นกลุ่มดาวคนคู่ได้เช่นเดียวกัน โดยเฉพาะในช่วงฤดูร้อน อ่านเพิ่มเติมเรื่อง การศึกษากลุ่มดาว นอกจากนี้ กลุ่มดาวคนคู่ยังเป็น 1 ใน 48 กลุ่มดาวดั้งเดิมที่ถูกจารึกอยู่ในบันทึกของปโตเลมี (Ptolemy) ในช่วงศตวรรษที่สอง เช่นเดียวกับกลุ่มดาวแมงป่อง (Scorpius) ซึ่งถูกทำการสำรวจมาตั้งแต่ในยุคอารยธรรมแรกเริ่มของมนุษยชาติ เป็นกลุ่มดาวที่ถูกบันทึกอยู่ในคัมภีร์ฤคเวท หรือ “พระเวท” ของอินเดียเมื่อราว 3,500 ปีก่อน โดยทั้งในอารยธรรมตะวันออกและตะวันตก ผู้คนเรียกขานกลุ่มดาวกลุ่มนี้ว่า “ดาวฝาแฝด” (Twins) องค์ประกอบของกลุ่มดาวคนคู่ กลุ่มดาวคนคู่ ประกอบไปด้วยดาวฤกษ์สุกสว่างหลายสิบดวง เรียงตัวกันจนมีลักษณะคล้ายมนุษย์สองคนจับมือกัน โดยมี “ดาวพอลลักซ์” (Pollux) และ […]

World Update: พบคลื่นแม่เหล็กปกคลุมใจกลางโลก เผยความลับกระบวนการใต้โลก

พบคลื่นแม่เหล็กปกคลุมใจกลางโลก เคลื่อนไหวทุก 7 ปี ช่วยเผยความลับกระบวนการใต้โลก ภูเขาไฟปะทุ-แผ่นดินไหว ภารกิจสวอร์ม (Swarm) ขององค์กรอวกาศยุโรป (ESA) ใช้ดาวเทียม 3 ดวงคอยบันทึกข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ของโลกตั้งแต่ปี 2013 ได้เผยข้อมูลคลื่นแม่เหล็กที่มาจากแกนโลก ยืนยันถึงสิ่งที่นักฟิสิกส์ได้ตั้งสมมติฐานมาอย่างยาวนาน โดยทั่วไปแล้วเราจะรู้จักสนามแม่เหล็กที่คอยปกป้องโลกจากรังสีคอสมิกและอนุภาคอันตรายต่างๆ จากอวกาศเหมือนฟองสบู่ที่คอยปกคลุมอยู่ นักวิทยาศาสตร์เชื่อกันว่าสนามแม่เหล็กนี้เกิดจากแกนกลางภายในโลกที่ให้เป็นแหล่งกำเนิด การบันทึกข้อมูลนี้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการกำเนิดของสนามแม่เหล็ก รวมไปถึงกระบวนการวิวัฒนาการของดาวเคราะห์ และได้เปิดเผยถึงสิ่งใหม่ที่ยังไม่เคยพบมาก่อนนั้นคือคลื่นแม่เหล็กชนิดใหม่ ณ ใจกลางโลกที่มีความเข้มข้นสูง นักวิทยาศาสตร์เรียกคลื่นนี้ว่า ‘คลื่นแมกนีโต-โคริโอลิส’(Magneto-Coriolis waves) “นักธรณีฟิสิกส์ได้ตั้งทฤษฎีเกี่ยวกับการมีอยู่ของคลื่นดังกล่าวนี้มายาวนานแล้ว” นิโคลัส กิลเล็ต (Nicolas Gillet) จากมหาวิทยาลัย Université Grenoble Alpes ในฝรั่งเศสกล่าวและเสริมว่า “แต่การวิจัยของเราได้พิสูจน์ให้เห็นเรื่องนี้ แม้จะใช้เวลานานกว่าที่คาดไว้ก็ตาม” ตามรายงานระบุว่าคลื่นนี้มีการสั่นทุก ๆ 7 ปี เมื่อสั่นแล้วคลื่นจะเคลื่อนตัวไปตามแกนการหมุนของโลกด้วยความเร็ว 1,500 กิโลเมตรต่อปี หรือราว 0.16 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และจะมีความเข้มข้นที่สุดในบริเวณใกล้กับเส้นศูนย์สูตร “การวัดสนามแม่เหล็กจากเครื่องมือต่าๆ บนพื้นผิวโลกบ่งบอกว่ามีอะไรบางอย่างอยู่ แต่เราต้องการให้มีการวัดครอบคลุมทั่วโลก จึงใช้การวัดจากอากาศเพื่อเปิดเผยความลับนี้” กิลเล็ตอธิบายพร้อมเสริมว่า […]

ระบบเนื้อเยื่อพืช (Plant Tissue)

เนื้อเยื่อพืช (Plant Tissue) คือกลุ่มของเซลล์พืชที่ผสานรวมกันเป็นโครงสร้างหรืออวัยวะต่าง ๆ เพื่อทำหน้าที่เฉพาะให้แก่พืช เช่น กลุ่มเซลล์ในเนื้อเยื่อส่วนรากที่ทำหน้าที่ดูดซึมสารอาหารจากดิน หรือเนื้อเยื่อส่วนนอกของลำต้นและใบ ที่ทำหน้าที่ป้องกันพืชจากอันตรายภายนอก และการสูญเสียน้ำ การจำแนกชนิดของ เนื้อเยื่อพืช ในกลุ่มพืชดอก (Angiosperm) เนื้อเยื่อพืชสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท เนื้อเยื่อเจริญ (Meristem Tissue) คือ กลุ่มของเซลล์เจริญ (Meristematic Cell) หรือเซลล์มีชีวิตที่มีคุณสมบัติในการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (Mitosis) อยู่ตลอดเวลา ทำให้พืชเจริญเติบโตได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุด ขณะที่พืชยังมีชีวิตอยู่ ดังนั้น เนื้อเยื่อเจริญจึงมักพบอยู่บริเวณปลายยอดและปลายรากของพืช ลักษณะโดยทั่วไปของเซลล์ในเนื้อเยื่อเจริญ – มีนิวเคลียสขนาดใหญ่ – มีผนังเซลล์บางและมีความยืดหยุ่นสูง – เซลล์มีการเรียงชิดติดกันจนไม่มีช่องว่างระหว่างเซลล์ เนื้อเยื่อเจริญสามารถจำแนกออกเป็น 3 ชนิด คือ 1.1 เนื้อเยื่อเจริญส่วนปลาย (Apical Meristem) คือ เนื้อเยื่อที่อยู่บริเวณปลายยอดหรือปลายรากของพืช ทำหน้าที่แบ่งเซลล์เพื่อให้ส่วนปลายยอดและปลายรากของพืชเจริญเติบโตและยืดขยายยาวออกไป  ช่วยเพิ่มความสูงของต้นพืช ซึ่งการเติบโตในลักษณะนี้จัดเป็นการเจริญเติบโตขั้นปฐมภูมิของพืช (Primary Growth) 1.2 […]