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

การปฏิวัตินีโอลิทิค คืออะไร

ผู้หญิงกำลังใช้เคียวเก็บเกี่ยวธัญพืชใน Tras os Monte ในโปรตุเกส ภาพถ่ายโดย VOLKMAR K. WENTZEL, NAT GEO IMAGE COLLECTION การปฏิวัตินีโอลิทิคซึ่งมีอีกชื่อหนึ่งว่า การปฏิวัติเกษตรกรรม คือการเปลี่ยนจากการล่าสัตว์และหาของป่าไปสู่การทำเกษตรกรรม ซึ่งได้เปลี่ยนแปลงมนุษยชาติไปตลอดกาล เชื่อกันว่า การปฏิวัตินีโอลิทิค (Neolithic) หรือ การปฏิวัติเกษตรกรรม เกิดขึ้นเมื่อราว 12,000 ปีก่อน มันเป็นช่วงเวลาคาบเกี่ยวระหว่างการสิ้นสุดของยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้ายกับการเริ่มต้นของสมัย (Epoch) ทางธรณีวิทยาที่ในยุคปัจจุบันคือโฮโลซีน (Holocene) การปฏิวัติในครั้งนี้เปลี่ยนแปลงการกินอยู่ และการมีปฏิสัมพันธ์ของมนุษย์ไปตลอดกาล และได้เบิกทางสู่อารยธรรมมนุษย์สมัยใหม่ ในยุคนีโอลิทิค นักล่าหาของป่า (Hunter-Gatheres) เร่ร่อนอยู่ตามธรรมชาติเพื่อตามล่าและหาอาหาร แต่ได้มีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่เกิดขึ้น นักล่าอาหารกลายเป็นเกษตรกร และเปลี่ยนแปลงจากวิถีชีวิตนักล่าหาของป่ามาอยู่เป็นหลักเป็นแหล่งมากขึ้น สาเหตุของการตั้งรกราก แม้ว่าช่วงเวลาและสาเหตุที่แน่นอนของการเปลี่ยนแปลงวิถีชีวิตดั้งเดิมที่เคยเป็นมาจะยังเป็นเรื่องที่ถกเถียงกันอยู่ โดยมีการคาดเดาว่าการเพาะปลูกของมนุษย์เกิดขึ้นครั้งแรกในบริเวณพระจันทร์เสี้ยวอันอุดมสมบูรณ์ (Fertile Crescent หรือบริเวณเมโสโปเตเมีย) ในแถบตะวันออกกลาง อันเป็นบริเวณที่ผู้คนหลายกลุ่มพัฒนาการเกษตรตามแบบของตัวเอง จึงเป็นไปได้ว่า “การปฏิวัติเกษตรกรรม” เป็นการปฏิวัติที่มีการพัฒนาในตัวเองอยู่หลายครั้ง มีหลายสมมติฐานที่ให้คำตอบว่าเหตุใดมนุษย์จึงหยุดเร่ร่อนเพื่อหาอาหารและเริ่มเพาะปลูก ความกดดันทางประชากร (Population Pressure) อาจทำให้เกิดการแย่งชิงอาหารที่มากขึ้น […]

วิทยาศาสตร์ว่าด้วยการจูบ

วิทยาศาสตร์ว่าด้วยการจูบ “จูบ คุณคิดว่าไม่สำคัญ แต่เมื่อคุณจูบฉัน ทำไมฉันสั่นไปถึงหัวใจ” จ๊วบบบบ…แต่รอยจูบอันแสนโรแมนติกอาจทำให้คุณรู้สึกอี๋ เมื่อทราบเบื้องหลังว่าการจูบแต่ละครั้งนั้นเป็นการแลกเปลี่ยนแบคทีเรียมากถึง 80 ล้านตัว ทว่าทำไมการจูบถึงยังคงถูกใช้ในการพรรณนาความรักผ่านบทเพลง บทกวีและภาพยนตร์มาหลายยุคหลายสมัย? พ่อกับแม่น่าจะเป็นคู่แรกที่แสดงให้เห็นว่าการจูบนั้นทำอย่างไร คุณซึมซับและเรียนรู้พฤติกรรมดังกล่าวมา แต่ใช่ว่าการจูบจะเป็นการแสดงออกซึ่งความรักที่เป็นสากล เพราะในวัฒนธรรมทั่วโลกมีเพียง 46% เท่านั้นที่นิยมการจูบ เช่นบนเกาะ Perry ชาวเอสกิโมมีวิธีการแสดงความรักด้วยการเอาจมูกชนกันแทน กลับมาโฟกัสที่วัฒนธรรมซึ่งการจูบเป็นเรื่องสำคัญ ผลการศึกษาชี้ว่ารอยจูบที่ไม่ประทับใจนั้นส่งผลให้เกิดความสัมพันธ์ที่ร้างราตามมาถึงในผู้หญิง 66% และในผู้ชายอีก 59% ทีนี้คุณคงเริ่มมองเห็นภาพแล้ว่าจูบนั้นสำคัญไฉน จากประวัติศาสตร์มีบันทึกเกี่ยวกับการจูบย้อนหลังไปไกลได้ถึง 3,500 ปีก่อน ในบันทึกภาษาสันสกฤต ที่นิยามไว้ว่าเป็นการแลกเปลี่ยนจิตวิญญาณ นอกจากนั้นวัฒนธรรมการจูบยังพบได้ในไบเบิ้ล, กามาสุตรา และอื่นๆ อีกมากมาย พฤติกรรมการจูบค่อนข้างหาได้ยากในสัตว์อื่นๆ นอกจากเราแล้วก็มีชิมแปนซีและลิงโบโนโบเท่านั้น มีทฤษฎีสนับสนุนการจูบว่าเป็นพฤติกรรมดึกดำบรรพ์ที่เราใช้ในการยอมรับบุคคลนั้นๆ เพราะเมื่อจูบคุณจะได้กลิ่นของคนๆ นั้นชัดเจนจากการนำจมูกมาใกล้กันมีหลายงานวิจัยระบุไว้ว่าการจูบส่งผลดีต่อร่างกาย เมื่อจูบร่างกายจะหลั่งสารเซโรโทนินที่ช่วยปรับอารมณ์ของคุณให้ดีขึ้นโดพามีนถูกผลิตสร้างความพึงใจให้แก่สมอง หัวใจคุณจะเต้นแรงขึ้นจากอะดรีนาลีน และสุดท้ายฮอร์โมนแห่งความรักความผูกพันนั่นคือออกซิโทซินจะถูกหลั่งออกมา ฉะนั้นแล้วไม่ว่าแบคทีเรียที่ถูกส่งต่อจะเยอะแค่ไหน ในเมื่อจูบกันมันดีขนาดนี้ ก็คุ้มค่าที่จะจูบโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าได้จูบคนที่เรารักด้วยแล้ว…จ๊วบบ   อ่านเพิ่มเติม วิทยาศาสตร์ว่าด้วยการตกหลุมรัก