กระบวนการที่สำคัญในระบบนิเวศ สื่อการสอนโดยครูสุกฤตา โสมล

ระบบนิเวศ (ECOSYSTEM) Ep 2 : กระบวนการที่สาคญั ในระบบนิเวศ ชีววิทยา 5 (ว 30245) ระดบั ชนั้ ม.6 โดย ครูสกุ ฤตา โสมล โรงเรยี นเบญจมราชทู ิศ จงั หวดั จนั ทบรุ ี

Ep 2_1; การถ่ายทอดพลงั งาน ระบบนิเวศนอกจากจะประกอบด้วย องค์ประกอบทางกายภาพ (abiotic component) เชน่ ดนิ น้า อากาศ และ อ ง ค์ ป ร ะ ก อ บ ท า ง ชี ว ภ า พ ( biotic component) แล้ว ระบบนิเวศจะด้ารง อยู่ได้ต้องมีกระบวนการต่างๆ เกิดขึน ที่ส้าคัญได้แก่ การถ่ายทอดพลังงาน และการหมุนเวียนสารหรือวัฏจักรสาร ในระบบนิเวศ โดยครูสกุ ฤตา โสมล

 การถา่ ยทอดพลงั งานในระบบนเิ วศ 3 - สิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศมีความสัมพันธ์ในลักษณะของการกิน ต่อกนั เป็นทอดๆ ซ่ึงทา้ ใหเ้ กิดการถ่ายทอดพลังงานในส่ิงมีชีวิต (energy flow) ในรูปแบบของโซ่อาหาร (food chain) และ สายใยอาหาร (food web) - ส่ิงมีชีวิตแบ่งตามหน้าท่ีได้เป็น 3 กลุ่ม คือ ผู้ผลิต (producer) ผ้บู ริโภค (consumer) และผสู้ ลายสารอนิ ทรยี ์ (decomposer) - พลังงานจะถ่ายทอดจากผู้ผลิตไปยังผู้บริโภคต่างๆ ผ่านการกินเป็นทอดๆ ในรูปแบบที่ ไมเ่ ปน็ วัฏจักร ตามลา้ ดับชันการกิน (tropic level) ซึ่งจะท้าให้เกิดการน้าธาตุอาหารไป ใช้ในการสร้างเนือเย่ือหรือสังเคราะห์สารในการท้ากิจกรรมต่างๆ ของร่างกาย ท้าให้ เกิดความสมดุลในระบบนิเวศ โดยครูสกุ ฤตา โสมล

รูปแบบของโซอ่ าหาร 1. โซ่อาหารแบบจับกนิ หรอื แบบผลู้ ่า (grazing food chain) พลังงานหรอื สารอาหารถ่ายทอดจากผผู้ ลิตหรือผบู้ ริโภคไปยงั ผู้บรโิ ภคล้าดบั สงู ขนึ พืช กระรอกเหยีย่ ว , พืชหนอนแมลงนก 2. โซอ่ าหารแบบดีไทรทัส (detritus food chain) พลงั งานหรอื สารอาหารถ่ายทอดจากการย่อยสลายซากพืชซากสัตว์ของผู้สลายสารอินทรีย์ ผา่ นต่อไปยงั ผู้บรโิ ภคล้าดบั ตา่ งๆ 3. โซ่อาหารแบบปรสติ (parasitic food chain) 4 พลังงานหรือสารอาหารถ่ายทอดจากผู้ถูกอาศัยให้กับปรสิต เช่น ต้นโกงกางจะเป็นโรคเน่าสีน้าตาล (Brown Rot) เนื่องจากมเี ชือรา Phytophthora sp. อาศัยอยูบ่ นตน้ โกงกาง ตน้ โกงกางเชือรา Phytophthora sp. เชอื รา Trichoderma sp. โดยครูสกุ ฤตา โสมล

โซ่อาหาร (Food Chain) โดยครูสกุ ฤตา โสมล 5

สายใยอาหาร 6 (Food Web) โดยครูสกุ ฤตา โสมล

 พรี ะมดิ ทางนเิ วศวทิ ยา (ecological pyramid) พรี ะมิดทางนเิ วศวทิ ยา (ecological pyramid) เปน็ การแสดงความสัมพันธ์ลา้ ดบั ชนั ของโซ่อาหารในรูปแบบของพีระมิด จา้ แนกเปน็ 3 แบบ ดังนี 1. พีระมิดจา้ นวน (pyramid of numbers) พีระมิดแสดงล้าดับจ้านวนของส่ิงมีชีวิตในระบบนิเวศนันๆ จากผู้ผลิตมายังผบู้ ริโภค (จา้ นวน/ตารางเมตร) โดยครูสกุ ฤตา โสมล 7

2. พีระมดิ มวลชีวภาพ (pyramid of biomass) พีระมดิ แสดงมวลชีวภาพหรือเนือเย่ือของส่ิงมีชีวิตทังหมด ในรปู ของน้าหนกั แห้ง (กรมั /ตารางเมตร) โดยครูสกุ ฤตา โสมล 8

3. พรี ะมดิ พลงั งาน (pyramid of energy) พรี ะมิดแสดงค่าพลงั งานในสงิ่ มีชวี ติ แต่ละชนดิ (กิโลแคลอร/ี ตารางเมตร/ปี) โดยครูสกุ ฤตา โสมล 9

ตัวอยา่ งเปรยี บเทยี บพีระมดิ ทางนเิ วศวิทยา (ecological pyramid) โดยครูสกุ ฤตา โสมล 10

กฎสบิ เปอรเ์ ซน็ ต์ (law of ten percent) การถ่ายทอดพลังงานแต่ละล้าดับชันในระบบนิเวศ พบว่า มีพลังงานปริมาณ 90% ที่สูญเสียไปในรูปของพลังงานความร้อน ส่วนอีก 10% จะถกู นา้ ไปใช้ในการด้ารงชวี ติ และการเจรญิ เติบโต เรยี กว่า กฎสบิ เปอร์เซ็นต์ (law of ten percent) โดยครูสกุ ฤตา โสมล 11

 การสะสมสารพษิ ในโซอ่ าหาร (bio magnification) ถ้ามีสารพิษปนเปื้อนในผู้ผลิต สารพิษก็จะถ่ายทอดไปยัง ผู้บริโภคล้าดับต่างๆ เรียกว่า การสะสมสารพิษในโซ่อาหาร (bio magnification) โดยผู้บริโภคล้าดับสูงชันไปจะมีการะสม สารพิษในเนือเยื่อมากขึนตามล้าดับของโซ่อาหาร ซึ่งมี ผล ก ร ะ ท บ ถึ ง ม นุ ษ ย์ เ น่ื อ ง จ า ก เ ป็ น ผู้ บ ริ โ ภ ค ล้ า ดั บ สุ ด ท้ า ย ใ น โซ่อาหาร โดยครูสกุ ฤตา โสมล 12

Ep 2_2; วฏั จกั รสารในระบบนิเวศ (MATERIAL CYCLE) แรธ่ าตแุ ละสารต่างๆ ในระบบนิเวศเป็นส่ิงจ้าเป็นในการด้ารงชีวิต ของส่งิ มีชีวิต ซงึ่ มีการหมนุ เวียนผ่านโซอ่ าหารเป็นวัฏจักรเรียกว่า วัฏจักรสาร (material cycle) ทีส่ า้ คญั ได้แก่ โดยครูสกุ ฤตา โสมล

1. วัฏจักรนา้ (water cycle) การหมนุ เวียนของน้าทีเ่ กดิ โดยผ่านกระบวนการในสิ่งมีชวี ติ ได้แก่ การคายนา้ ของพืช การหายใจของสิ่งมชี ีวติ และการขบั ถา่ ยของสัตว์ - การหมนุ เวยี นของนา้ ที่เกิดโดยไมผ่ ่านกระบวนการในสิง่ มชี ีวติ ได้แก่ การระเหยของน้ากลายเปน็ ไอนา้ 14 และเมื่อไอน้าในบรรยากาศกระทบความเยน็ จะเกิดการควบแนน่ เป็นหยดนา้ ลงส่แู หล่งนา้ ในธรรมชาติ โดยครูสกุ ฤตา โสมล

โดยครูสกุ ฤตา โสมล 15

2. วัฏจักรคารบ์ อน (carbon cycle) คาร์บอนเป็นธาตุส้าคัญของสารประกอบในร่างกาย ของส่งิ มีชีวติ เชน่ คาร์โบไฮเดรต ลิพดิ โปรตีน - การหมุนเวียนของคาร์บอนที่เกิดโดยผ่านกระบวนการ ในสิ่งมีชีวิต ได้แก่ กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง กระบวนการสลายสารอนิ ทรีย์ และกระบวนการหายใจ - การหมุนเวียนของคาร์บอนที่เกิดโดยผ่านกระบวนการ อ่นื ๆ ไดแ้ ก่ กระบวนการเผาไหมแ้ ละการผุพัง - การหมุนเวียนของคาร์บอนเกิดการเสื่อมสมดุลได้ โดยการกระท้าของมนุษย์ เชน่ - การใช้น้ามันเชือเพลิงในยานพาหนะ ท้าให้มีการ ปล่อย CO และ CO2 ออกมาปะปนในอากาศ การตัด ไม้ท้าลายป่าท้าให้แหล่งดูดซับ CO2 ของโลกลดลง มี การสะสม CO2 มาก ในบรรยากาศท้าให้อุณหภูมิของ โลกร้อนขึน เกิดปรากฏการณ์เรอื นกระจก โดยครูสกุ ฤตา โสมล 16

3. วฏั จักรไนโตรเจน (nitrogen cycle) ไนโตรเจนเป็นธาตุประกอบส้าคัญของโปรตีนในสิ่งมีชีวิต พื ช ใ ช้ ไ น โ ต ร เ จ น ใ น รู ป ข อ ง ส า ร ป ร ะ ก อ บ เ ก ลื อ แ อ ม โ ม เ นี ย (NH4+) เกลือไนไตรต์ (NO2-) และเกลือไนเตรต (NO3-) เพ่ือ นา้ ไปสร้างสารประกอบต่างๆ ภายในเซลล์ โดยครูสกุ ฤตา โสมล 17

วฏั จกั รไนโตรเจนประกอบดว้ ยกระบวนการดงั ต่อไปนี 18 3.1 การตรงึ ไนโตรเจน (nitrogen fixation) 3.2 การเปลี่ยนสารประกอบไนโตรเจนเปน็ แอมโมเนยี (ammonification) 3.3 การเปลี่ยนเกลอื แอมโมเนยี เป็นไนไตรตแ์ ละไนเตรต (nitrification) 3.4 การเปล่ยี นไนเตรตกลบั เปน็ แกส๊ ไนโตรเจนในบรรยากาศ (denitrification) โดยครูสกุ ฤตา โสมล

4. วฏั จกั รฟอสฟอรสั (phosphorus cycle) ฟอสฟอรัสเป็นธาตุท่ีเป็นส่วนประกอบของกรดนิวคลีอิกซ่ึง เป็นสารพันธุกรรม เป็นส่วนประกอบของสารที่ให้พลังงานสูง เช่น ATP (adenosine triphosphate) และเป็นส่วนประกอบส้าคัญ ของกระดูกและฟันในสตั ว์มีกระดูกสนั หลงั แหล่งของฟอสฟอรัสได้มาจากฟอสฟอรัสท่ีอยู่ในดิน หิน ฟอสเฟต ตะกอนทท่ี บั ถมในทะเลฟอสเฟตจากการทา้ เหมอื งแร่และ ปยุ๋ รวมทังฟอสเฟตจากการใช้ผงซักฟอกที่ปลอ่ ยลงในแหลง่ นา้ พืชดดู ฟอสเฟตทีล่ ะลายน้า เม่ือพืชและสัตว์ตายลง แบคทีเรีย บางประเภทจะย่อยสลายซากได้กรดฟอสฟอริก ซ่ึงท้าปฏิกิริยากับ สารในดินกลับคืนไปทับถมเป็นกองหินฟอสเฟตในดินและน้า ตอ่ ไป โดยครูสกุ ฤตา โสมล 19

5. วฏั จักรกา้ มะถนั (sulfur cycle) ก้ามะถันอาจพบในธรรมชาติในรูปของแร่ธาตุในดิน ซากพืช ซากสัตว์ ถ่านหินและน้ามันปิโตรเลียม บ่อน้าพุร้อน รวมทังใน บรรยากาศในรูปของ SO2 ทไ่ี ด้จากการเผาไหมเ้ ชอื เพลิงฟอสซลิ พืชดูดก้ามะถนั ไปใช้ในรูปของสารละลายฟอสเฟตเพอื่ น้าไปใช้ สรา้ งเปน็ กลมุ่ ซัลฟไ์ ฮดริล (sulhydryl หรอื –SH) ของกรดอะมิโน และโปรตนี เมื่อสัตว์กินพืชจะได้ก้ามะถันในรูปของซัลฟ์ไฮดริลจากพืช เม่ือพืชและสัตว์ตายจุลินทรีย์จะย่อยสลายซาก 20 พืชและซากสตั ว์ได้แก๊ส H2S ซ่งึ จลุ นิ ทรยี พ์ วก sulfur oxidizing bacteria จะออกซไิ ดซ์ H2S เป็นซัลเฟต ซ่ึงพืช น้าไปใช้เป็นธาตุอาหาร โดยครูสกุ ฤตา โสมล

ก้ามะถันที่อยู่ในแก๊ส เช่น SO2 เมื่อรวมกับ O2 และไอน้า 21 ในอากาศเกิดเป็นกรดซัลฟิวริก มีฤทธิ์เป็นกรดกัดกร่อนท้าลาย ส่ิงก่อสร้างและวัสดุที่เป็นหินปูน หินอ่อน โลหะ ให้สึกกร่อน ฝน กรดท้าลายเนือเยื่อภายในของพืช ต้นไม้แคระแกร็น ท้าลาย ระบบนิเวศป่าไมแ้ ละแหลง่ นา้ โดยครูสกุ ฤตา โสมล

 ขอ้ ควรทราบเกย่ี วกบั การถา่ ยทอดพลงั งาน และการหมนุ เวยี นสาร - การถ่ายทอดพลังงานและการหมุนเวียนสารมีการถ่ายทอดจาก ผู้ผลิตไปยังผู้บริโภคล้าดับต่างๆ จนถึงผู้สลายสารอินทรีย์ เหมอื นกัน คือเปน็ แบบวฏั จกั ร (cyclic) - การถ่ายทอดพลังงานและการหมุนเวียนสารมีความแตกต่างกันคือ พลงั งานทถี่ า่ ยทอดในสิ่งมีชีวติ เปน็ แบบไม่เปน็ วฏั จกั ร (non-cyclic) - พลงั งานที่ถ่ายทอดในส่ิงมีชีวิตจะมกี ารเปลย่ี นรปู แต่ไม่มกี ารสูญหาย โดยครูสกุ ฤตา โสมล The End Ep.2 22