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

ชมคลิปวิดีโอที่ช่วยไขปริศนาว่า นาร์วาฬใช้งาของมันทำอะไร

เรื่อง    ซาราห์ กิบเบนส์ ในคลิปวิดีโอที่ถ่ายจากโดรนเหนือน่านน้ำนอกชายฝั่งดินแดนนูนาวุตของแคนาดา นาร์วาฬตัวหนึ่งใช้งาของมันฟาดปลาค้อดอาร์กติกก่อนจับกินเป็นอาหาร แรงกระแทกอาจทำให้ปลามึนงงและกลายเป็นเหยื่อที่จับได้ง่ายของนาร์วาฬ แท้จริงแล้ว งาของนาร์วาฬคือฟันที่บิดเกลียวยื่นออกมาจากส่วนหัว และสามารถยาวได้เกือบถึงสามเมตร นอกจากนั้นงาของนาร์วาฬยังปกคลุมไปด้วยปลายประสาทนับพันๆ ที่ช่วยให้พวกมันรับรู้เกี่ยวกับสภาพแวดล้อมรอบตัว นาร์วาฬอาศัยอยู่ในน่านน้ำห่างไกล และเรายังรู้จักพฤติกรรมของพวกมันน้อยมาก ที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้แต่คาดเดาว่า นาร์วาฬใช้งาของมันทำอะไร  พฤติกรรมที่ได้รับการบันทึกไว้เป็นครั้งแรกนี้จึงช่วยไขปริศนาที่มีมาช้านานได้ แบรนดอน ลาฟอเรสต์ ผู้เชี่ยวชาญอาวุโสด้านชนิดพันธุ์และระบบนิเวศแถบอาร์กติกจากกองทุนสัตว์ป่าโลก (WWF) ประจำแคนาดา อธิบายว่า เพราะเหตุใดนาร์วาฬจึงเป็นชนิดพันธุ์ที่เรารู้จักน้อยมาก “พวกมันไม่กระโดดทิ้งตัวเหมือนวาฬชนิดอื่นๆ และค่อนข้างขี้อายครับ คลิปวิดีโอนี้จึงให้ข้อมูลใหม่เกี่ยวกับการใช้งาของมัน” ลาฟอเรสต์บอก ที่ผ่านมา ลาฟอเรสต์ซึ่งทำงานร่วมกับเจ้าหน้าที่รัฐบาลแคนาดา ใช้เวลาศึกษานาร์วาฬในถิ่นอาศัยฤดูหนาวของพวกมัน แต่ความที่ถิ่นอาศัยของพวกมันอยู่ห่างไกล การสังเกตพฤติกรรมด้วยสายตาจึงทำได้ค่อนข้างยาก มารีอาน มาร์กู นักวิจัยจากกรมประมงและมหาสมุทรของแคนาดา บอกว่า การใช้โดรนเป็นวิธีใหม่ที่ช่วยให้เราศึกษาสัตว์ผู้ลึกลับเหล่านี้ได้ เธอบอกว่า “โดรนเป็นอะไรที่น่าตื่นเต้นมาก เราสามารถเห็นอะไรที่ไม่เคยเห็นมาก่อน” ที่ผ่านมา การใช้เครื่องบินเล็กให้ภาพได้ไม่ชัดเจน และบ่อยครั้งทำให้สัตว์ที่เป็นเป้าหมายตื่นตกใจ ขณะที่คลิปวิดีโอนี้ช่วยยืนยันทฤษฎีหนึ่งเกี่ยวกับการใช้งาของนาร์วาฬ  พวกมันยังอาจใช้งาเพื่อการอื่นด้วย เช่น เจาะน้ำแข็ง ใช้เป็นอาวุธต่อสู่กัน ช่วยเรื่องการคัดเลือกทางเพศ (sexual selection) หรือเป็นเครื่องมือเกี่ยวข้องกับการใช้เสียงสะท้อน เพื่อนำทางหรือระบุตำแหน่ง (echolocation) คล้ายโซนาร์  […]

โรคปอดอักเสบ จากเชื้อโคโรนาไวรัส 2019

โรคปอดอักเสบ จากเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ (Novel Coronavirus 2019) หลังจากตรวจพบผู้ป่วยติดเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่เป็นครั้งแรกในประเทศไทย กรมควบคุมโรค กระทรวงสาธารณสุขได้ทำการแถลงการณ์ไปเมื่อวันที่ 13 มกราคม 2020 ว่า “นักท่องเที่ยวหญิงชาวจีน วัย 61 ปี ที่เดินทางเข้ามายังประเทศไทยจากมณฑลหูเป่ยของประเทศจีน มีอาการป่วยด้วย โรคปอดอักเสบ จากเชื้อไวรัสดังกล่าว เจ้าหน้าที่ได้ทำการควบคุมตัวและนำส่งเพื่อทำการรักษา ณ โรงพยาบาลแห่งหนึ่งในจังหวัดนนทบุรีเป็นที่เรียบร้อยแล้ว รวมถึงผู้โดยสารที่นั่งใกล้หญิงชาวจีนทั้ง 16 คน ในเที่ยวบินเดียวกัน ต่างได้รับตรวจสอบยืนยันว่าไม่มีการติดเชื้อใดๆ การตรวจพบไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่เป็นครั้งแรก จากหลักฐานและการสอบสวนเบื้องต้นในประเทศจีนพบว่า การระบาดของโรคเกิดขึ้นครั้งแรกในหมู่คนทำงาน หรือมีประวัติการเดินทางไปยังตลาดค้าสัตว์และอาหารทะเลทางใต้ของจีนที่มีชื่อว่า “South China Seafood Market” ในเมืองอู่ฮั่น มณฑลหูเป่ย ประเทศจีน ซึ่งทำการค้าขายสัตว์หลากหลายชนิด ไม่ว่าจะเป็นสัตว์ทะเล นก ไก่ฟ้า งู และกระต่าย รวมไปถึงสัตว์ป่าชนิดอื่นๆ ในขณะนี้ ตลาดดังกล่าวถูกสั่งปิดไปแล้ว ตั้งแต่เมื่อวันที่ 1 มกราคม 2020 เนื่องจากทางการจีนพบผู้ป่วยแล้วทั้งสิ้น 59 ราย […]

เสือชีตาห์คงศีรษะได้อย่างไรขณะวิ่งด้วยความเร็ว?

เสือชีตาห์ คงศีรษะได้อย่างไรขณะวิ่งด้วยความเร็ว? เป็นที่รู้กันดีว่า เสือชีตาห์ คือจ้าวแห่งความเร็ว แต่นอกเหนือจากรูปร่างเพรียวลม กล้ามเนื้ออันแข็งแรงแล้ว ยังมีบางสิ่งบางอย่างที่สำคัญอีกซึ่งร่างกายของมันต้องการอย่างมากเมื่อต้องวิ่งด้วยความเร็ว ผลการศึกษาใหม่ที่เผยแพร่เมื่อวันที่ 2 กุมภาพันธ์ 2018 ในวารสาร Scientific Reports แสดงให้เห็นว่าหูชั้นในของเสือชีตาห์นั้นมีส่วนช่วยให้การล่าเหยื่อของมันมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น และการวิจัยครั้งนี้ยังเป็นครั้งแรกที่ทีมวิจัยทำการวิเคราะห์หูชั้นในของสัตว์ในวงศ์แมวใหญ่   ว่าด้วยเรื่องหู หากคุณมองภาพสโลวโมชั่นของเสือชีตาห์ขณะกำลังวิ่ง จะเห็นได้ว่ามันสามารถคงหัวของมันให้นิ่งอยู่ได้ ซึ่งช่วยให้ดวงตาของมันจับจ้องไปที่เหยื่ออย่างไม่ให้คลาดสายตาระหว่างการล่า เพื่อที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับโครงสร้างของกระดูกเสือชีตาห์ว่ามีส่วนช่วยในเรื่องนี้อย่างไร Camille Grohe มุ่งเป้าไปที่การศึกษาหูชั้นใน หูชั้นในเป็นอวัยวะสำคัญที่ช่วยรักษาสมดุลของร่างกาย มันประกอบไปด้วยช่องว่างที่บรรจุของเหลวและเซลล์ขนที่ทำหน้าที่เป็นเซนเซอร์รับการเคลื่อนไหวของศีรษะ ด้วยภาพถ่ายความละเอียดสูง Grohe และทีมงานของเขาสแกนกระโหลกศีรษะจำนวน 21 กระโหลก ในจำนวนนี้บางกระโหลกเป็นของสัตว์สายพันธุ์อื่นในวงศ์แมวใหญ่ มีจำนวน 7 กระโหลกที่เป็นของเสือชีตาห์ นอกจากนั้นพวกเขายังสแกนกระโหลกศีรษะของเสือชีตาห์ที่สูญพันธุ์ไปแล้วในอดีตด้วย เพื่อหาดูว่าหูชั้นในของพวกมันมีวิวัฒนาการอย่างไร ผลการตรวจสอบพวกเขาพบว่าหูชั้นในของเสือชีตาห์ไม่ได้เหมือนกับสัตว์อื่นๆ ในวงศ์แมวใหญ่ ด้วยระบบการรักษาสมดุลที่มีขนาดใหญ่ของมัน และช่องภายในหูที่ยาวกว่าส่งผลให้ความสามารถในการคงศีรษะและดวงตาของมันให้อยู่นิ่งมีมากกว่าเสืออื่นๆ “กายวิภาคภายในหูของมันสะท้อนให้เห็นถึงการตอบสนองของร่างกายต่อการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่มากขึ้น” John Flynn ผู้ร่วมการวิจัยกล่าว ในระหว่างการแถลงข่าวผลการค้นพบ โดยที่สำคัญก็คือลักษณะเหล่านี้ไม่ถูกพบในเสือชีตาห์ที่สูญพันธุ์ไปแล้ว นั่นหมายความว่าความพิเศษนี้เพิ่งจะถูกพัฒนาขึ้นไม่นาน ในฐานะของสัตว์บกที่มีความรวดเร็วมากที่สุดในโลก ร่างกายของมันถูกสร้างเพื่อการวิ่งอย่างแท้จริง ด้วยน้ำหนักที่เบา กระดูกสันหลังที่ยาวและมีความยึดหยุ่น เอื้อให้มันสามารถทำความเร็วจาก […]

NGT x SaySci Ep.16 “หลักการของเข็มทิศ”

เข็มทิศที่ใช้เพื่อการนำทางกลายเป็นของสะสมในยุคปัจจุบัน เนื่องจากการเข้ามาแทนที่ของเทคโนโลยีนำทางที่ล้ำสมัย ว่าแต่เคยสงสัยกันไหม เหตุใดเข็มบนหน้าปัดเข็มทิศจึงชี้ไปทางทิศเหนือตลอดเวลา? มาร่วมหาคำตอบไปพร้อมกัน