พลังงานฯ-03

ส่ิ งมีชีวิตไม่ว่าจะเป็ นพืช สัตว์ หรือมนุษย์ ล้วนมีบทบาทหน้าท่ีแตกต่าง กั น ไ ป และตส้อิ่งงมอีชาีวศิตยั ทพกุ ่งึ ชพนาิซดึ่งเปก็นนั แส่ลวนะกหนันึ่งของ สิ่งแวดล้อม มีบทบาทหน้าท่ีต่อสภาพ แวดล้อมแตกต่างกนั ออกไป และในท่ี สุดส่ิงมีชีวิตทุกชนิ ดกจ็ ะต้องกลบั คืนสู่ สภาพแวดล้อมเพื่อใ ห้ พืช นามาใ ช้ อี ก ภาพ การหมนุ เวียนของธาตใุ นสิง่ มีชีวิต ต่อไป 25

ส่ิงมีชีวิตที่ดารงชีวิตอย่ใู นโลกนี้จะต้องอาศยั ธาตุชนิ ดต่างๆ มาประกอบกันโดยมีพลังงาน ก่อให้เกิดการเคล่ือนไหว หรือปฏิกิริยาต่างๆ ขึน้ การท่ีเราสามารถเคล่ือนไหวแขน ขา หรือส่วน ต่างๆ ของร่างกายได้ ก็เพราะอาศัยพลงั งานท่ี ร่างกายได้รบั จากอาหาร และร่างกายสามารถ เจริญเติบโตได้ กเ็ พราะได้รบั ธาตอุ าหารท่ีต้องการ จากอาหาร น้า และอากาศ สิ่งที่เกิดขึ้นเหล่านี้ ลว้ นต้องอยภู่ ายใต้กฎของธรรมชาติ ดงั นี้ 26

กฎของ 1 พลงั งาน ธรรมชาติ ได้จาก ธรรมชาติ เท่านัน้ สารอาหาร 2 ได้จาก ธรรมชาติ เท่านัน้ การดารงชีวิตของมนุษยต์ ้องอาศยั พลงั งาน และธาตุอาหารจาก ธรรมชาติอยตู่ ลอดไป ดงั นัน้ ธรรมชาติจึงเป็ นแหล่งท่ีให้ปัจจยั ท่ีสาคญั ที่สุด ของส่ิงมีชีวิตทกุ ชนิด และธรรมชาติกม็ ีการควบคมุ การเปลี่ยนแปลงไปตาม ระบบของธรรมชาติซ่ึงเราเรียกวา่ ระบบนิเวศ (Ecosystem) 27

ส่ิงต่างๆ ท่ีมีอย่ใู นโลกจึงต้องมีการพ่ึงพาอาศยั ซ่ึงกนั และกนั เรียกว่า ระบบนิ เวศ หมายถึง ระบบที่มีความสมั พนั ธ์ซ่ึงกนั และกนั ระหว่างส่ิงมีชีวิต ด้วยกนั และระหว่างส่ิงมีชีวิตกบั สิ่งไม่มีชีวิตในแหล่งที่อยู่ ซ่ึงทาให้เกิดการ แลกเปลี่ยนสสาร และพลงั งานเป็ นวฏั จกั ร อาจสรุปความหมายของระบบ นิเวศได้ดงั นี้ ระบบนิเวศ = กลมุ่ สิ่งมีชีวิต + แหล่งท่ีอยู่ 28

สิ่งต่างๆ ที่มีอยู่ในโลกจึงต้อง 1. ระบบนิเวศบก 2. ระบบนิเวศน้า 1.1 ระบบนิเวศ มี ก า ร พ่ึ ง พ า อ า ศ ัย ซ่ึ ง กัน แ ล ะ กั น ป่ าไม้ 2.1 ระบบนิเวศ เรียกว่า ระบบนิ เวศ หมายถึง ระบบ น้าจืด ที่ มี ค ว า ม สัม พ ัน ธ์ ซ่ึ ง กัน แ ล ะ กัน 1.2 ระบบนิเวศ ระหว่ า งสิ่ งมี ชี วิ ตด้ วย กัน และ ทะเลทราย 2.2 ระบบนิเวศ ระหว่างสิ่งมีชีวิตกบั ส่ิงไม่มีชีวิตใน น้ากรอ่ ย 1.3 ระบบนิเวศ ท่งุ น้าแขง็ 2.3 ระบบนิเวศ น้าทะเล แ ห ล่ ง ท่ี อ ยู่ ซึ่ ง ท า ใ ห้ เ กิ ด ก า ร แลกเปลี่ยนสสาร และพลังงาน เป็ นวฏั จักร อาจสรุปความหมาย ของระบบนิเวศได้ดงั นี้ 29

ส่ิงไม่มีชีวิต 1 (Abiotic Components) 1.1 พลงั งาน 1.2 องคป์ ระกอบทางกายภาพ 1.3 องคป์ ระกอบทางเคมี 2 สิ่งมีชีวิต (Biotic Components) 2.1 ผ้ผู ลิต (Producer) 2.2 ผ้บู ริโภค (Consumer) 2.3 ผ้ยู ่อยสลาย (Decomposer) 30

ภาพความสมั พนั ธร์ ะหว่างผผู้ ลิต ผบู้ ริโภค และผยู้ ่อยสลาย 31

การเปลี่ยนแปลงพลงั งานในลกั ษณะต่างๆ จะเป็ นไปตามกฎของ พลงั งานหรือท่ีเรียกวา่ กฎของอณุ หพลศาสตร์ ดงั นี้ 21 กฎแห่งการสญู เสียพลงั งาน กฎแห่งการอนุรกั ษ์พลงั งาน 32

1 กระบวนการสงั เคราะหด์ ้วยแสง 2 กระบวนการหายใจ ภาพ ความสมั พนั ธข์ องการสงั เคราะหด์ ้วยแสง และการหายใจ 33

ในทางนิ เวศวิทยาเรียกพืชซึ่งเป็ นผ้ผู ลิตอาหารขนั้ ต้นให้กบั ระบบ นิเวศว่าเป็น ผ้รู บั -ส่งพลงั งานขนั้ ที่ 1 พวกสตั วท์ ี่กินพืชเป็ นอาหารเป็น ผ้รู บั - ส่งพลงั งานขนั้ ท่ี 2 และพวกที่กินสตั ว์เป็ นอาหารเป็ น ผ้รู บั -ส่งพลงั งานขนั้ ท่ี 3 ดังนัน้ ระดบั การรบั -ส่งพลงั งานก็คือ ขนั้ ในการรบั พลงั งานจากดวง อาทิตยท์ ่ีเกิดจากการรบั เอาอาหารต่อๆ กนั ไปของส่ิงมีชีวิตในระบบนิ เวศ นัน่ เอง แต่อย่างไรกต็ าม การนับระดบั การรบั -ส่งพลงั งานนัน้ จะต้องพิจารณา ว่าพลงั งานถกู ส่งผ่านไปในส่ิงมีชีวิตอย่างไรมาประกอบด้วย 34

ระดบั ในการรบั -ส่งพลงั งานของระบบนิ เวศอาจไม่เหมือนกนั เช่น ต้นข้าวท่ีอยู่ในทุ่งนา นับเป็ นผ้รู บั -ส่งพลงั งานขนั้ ที่ 1 มนุษย์นาข้าวไปกินเป็ น อาหาร ดงั นัน้ มนุษยจ์ ึงเป็นผ้รู บั -ส่งพลงั งานขนั้ ที่ 2 แต่ถ้าววั กินขา้ วในทุ่งนานัน้ ววั จะ เป็นผ้รู บั -ส่งพลงั งานขนั้ ท่ี 2 เมอ่ื มนุษยน์ าววั ไปฆ่า และนาเนื้อมาเป็นอาหาร มนุษยก์ จ็ ะเป็นผ้รู บั -ส่งพลงั งานขนั้ ที่ 3 ภาพ ระดบั การรบั -ส่งพลงั งานซึง่ มีพชื 35 เป็นผผู้ ลิตอาหารขนั้ ต้นให้แก่ระบบนิเวศ

ประสิทธิภาพของระบบนิ เวศ จากกฎของพลงั งานที่ว่า พลงั งานย่อมสูญเสียไปในระหว่างการเปลี่ยนแปลงพลงั งาน ถ้า นามาอธิบายถึงการรบั -ส่งพลงั งานในระดบั ต่างๆ จะพบว่า พลงั งาน อาหารเพียงร้อยละ 10 ของพลงั งานทงั้ หมดที่มีอยู่ในระดบั หนึ่ง เท่านัน้ จะถกู ส่งต่อ และเกบ็ ไว้ในระดบั ต่อไป นัน่ คือประมาณ รอ้ ยละ 90 ของพลงั งานในอาหารจะสูญไปในรปู ของความรอ้ นให้แก่สิ่งแวดล้อม 36

ภาพพีระมิดแสดงประสิทธิภาพของการรบั -สง่ พลงั งานทีน่ าไปใช้ประโยชน์ในระบบนิเวศ 37

1 ส่ิงมีชีวิตเร่ิมต้นขึน้ ด้วยการเริ่มมีแสงจากดวงอาทิตย์ สารประกอบที่เป็นอาหาร หรืออินทรียวตั ถทุ กุ ชนิดเกิดขึน้ ได้เน่ืองจากมีแสง 2 จากดวงอาทิตย์ และมีพืชสีเขียว 3 ถ้าห่วงโซ่อาหาร หรอื ระดบั การส่งถ่ายพลงั งานในระบบนิเวศมีระดบั น้อยลง เท่าไร พลงั งานท่ีใช้ในระบบนิเวศกจ็ ะสญู หาย และลดน้อยลงได้เท่านัน้ 4 พลงั งานแสงจากดวงอาทิตยท์ ี่ส่งไปถึงพืชนัน้ จะถกู พืชนาไปใช้ในกระบวนการ สงั เคราะหด์ ้วยแสงเพียงรอ้ ยละ 0.2 เท่านัน้ นัน่ คือร้อยละ 99.8 ของพลงั งาน จากดวงอาทิตยท์ ี่ส่งมายงั พืชจะสญู หายไป พลงั งานแสงจากดวงอาทิตยท์ ่ีพืชนาไปใช้เปลี่ยนเป็นพลงั งานเคมี จะมีปริมาณ 5 มากกว่าพลงั งานจากน้ามนั และพลงั งานจากนิวเคลียรท์ ่ีมนุษยใ์ ช้อยบู่ นพืน้ โลกถึง 400 เท่าในเวลา 1 ปี 38

สิ่งมีชีวิตทกุ ชนิดเป็นส่วนหน่ึงของสิ่งแวดล้อม มีบทบาทหน้าท่ีแตกต่างกนั ไป ทงั้ เป็นผผู้ ลิต ผบู้ ริโภค และผ้ยู ่อยสลาย ความสมั พนั ธ์ระหว่างส่ิงแวดล้อมอย่ภู ายใต้กฎของ ธรรมชาติท่ีว่า พลงั งาน และสารอาหารได้จากธรรมชาติเท่านัน้ การดารงชีวิตของมนุษย์ ต้องพึ่งพาอาศยั ซึ่งกนั และกนั ระหว่างส่ิงมีชีวิต และส่ิงที่ไม่มีชีวิต ซึ่งเรียกว่า ระบบนิเวศ ระบบนิ เวศแบ่งเป็ น 2 ประเภท คือ ระบบนิ เวศทางบก และระบบนิ เวศในน้า องคป์ ระกอบของระบบนิเวศได้แก่ ส่ิงมีชีวิต และส่ิงไม่มีชีวิต การปลี่ยนแปลงพลงั งานใน ระบบนิ เวศเป็ นไปตามกฎแห่งการอนุรกั ษ์พลงั งาน และกฎแห่งการสูญเสียพลงั งาน กระบวนการพลงั งานในระบบนิ เวศประกอบด้วย กระบวนการสงั เคราะห์ด้วยแสงและ กระบวนการหายใจ การรบั -ส่งพลงั งานในระบบนิ เวศมี 3 ระดบั โดยมีพืชเป็ นผ้รู บั -ส่ง พลงั งานขนั้ ท่ี 1 สตั วก์ ินพืชเป็นผ้รู บั -ส่งพลงั งานขนั้ ท่ี 2 และพวกที่กินสตั วเ์ ป็ นผ้รู บั -ส่ง พลงั งานขนั้ ท่ี 3 ในการเปล่ียนแปลงพลงั งานแต่ละขนั้ นัน้ จะมีการสญู เสียพลงั งานไปส่วน หนึ่งด้วย 39