| | Introduction Ecology | | Life&their Environment | | Adaptation to the Environment | | Population Ecology | | Ecosystem Ecology | | Community Ecology | | Behavioral Ecology

ECOSYSTEM ECOLOGY 05

++ 04097203 :: Ecology and Environmental Science :: นิเวศวิทยาและวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม ++

Ecosystem Ecology Outline Ecosystem Synonym โครงสร้างของระบบนิเวศ ลักษณะหลัก ๆ ของระบบนิเวศ คุณสมบัติของระบบนิเวศ Homeostasis Congeneric homotaxis Stability การไหลถ่ายเทพลังงาน ประเมินผลผลิตปฐมภูมิสุทธิ การถ่ายทอดพลังงานต่อเป็นทอด ๆ อัตราการเจริญเติบโต อัตราการแอสซิมิเลชั่น วงจรทางชีวธรณีเคมี วงจรของธาตุ วงจรอาหาร ระบบนิเวศเกษตร Ecosystem สังคมชีวิตกับการรับถ่ายทอดสสารและพลังงานก็เป็นการถึงระดับระบบ ชีวิตที่มีขนาดใหญ่ขึ้น สังคมชีวิตและปัจจัยสิ่งแวดล้อมของสังคมชีวิตนั้น เป็นการรวมตัวกันของสังคมชีวิตที่คล้าย ๆ กันทำหน้าที่เป็นระบบขนาดใหญ่ ระบบหนึ่งมีการรับและถ่ายทอดพลังงานเป็นรูปแบบเดียวกัน เช่นระบบนิเวศของลุ่มน้ำ ที่ประกอบด้วยสังคมชีวิตหลาย ๆ แบบ แต่ลุ่มน้ำนี้มีวงจรการหมุนเวียนสสารและพลังงานในระบบเดียวกัน Top Page Synonym ทรานส์ลี่ (A. G. Transley) ในปีช่วงปีค.ศ.1935 เริ่มสร้างแนวความคิด ไบโอโคอีโนซีส (Biocoenosis) หรือ จีโอไบโอโคอีโนซีส (Geobiocoenosis) Top Page โครงสร้างของระบบนิเวศ ส่วนประกอบส่วนของระบบนิเวศออกเป็นสองส่วนใหญ่ ๆ คือ ส่วนประกอบที่มีชีวิตซึ่งจะหมายถึงสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ที่เป็นสมาชิกภายในสังคมชีวิต และส่วนประกอบที่ไม่มีชีวิตที่สิ่งมีชีวิตใช้เป็นสสารและพลังงานในการดำรงชีวิต ไม่ว่าจะเป็นพลังงานแสง น้ำ ธาตุอาหาร ส่วนประกอบที่มีชีวิต : ส่วนประกอบที่มีชีวิตออกเป็นสองส่วน คือ สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองได้ (Autotrophic stratum) และสิ่งมีชีวิตที่รับพลังงานและสสารจากสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ (Heterotrophic stratum) ส่วนประกอบที่ไม่มีชีวิต : ส่วนประกอบที่ไม่มีชีวิตสามารถแบ่งออกเป็นสามส่วน คือ ส่วนประกอบที่เป็นสาร อนินทรีย์ (Inorganic substance) เช่น คาร์บอน ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ เป็นต้น สารประกอบอินทรีย์ (Organic compound) ไม่ว่าจะเป็นโปรตีน คาร์โบไฮเดรต ไขมัน เป็นต้น รวมทั้งอากาศ ภูมิอากาศ น้ำ และวัตถุที่ใช้เป็นที่ยึดเกาะของสิ่งมีชีวิต เช่น ดิน Top Page ลักษณะหลัก ๆ ของระบบนิเวศ มีขอบเขตที่แน่นอน อาจรวมถึงลักษณะทางกายภาพ เช่น เครื่องยนต์ เป็นระบบที่สามารถสัมผัสได้ มีขอบเขตอย่างชัดเจน มีปริมาตรเท่าใด แต่ในระบบชีวิตอย่างระบบนิเวศไม่อาจกำหนดขอบเขตได้อย่างชัดเจน อาจจะต้องใช้การทำงานของระบบเป็นตัวบ่งถึงขอบเขต มีกระบวนการนำเข้า (Input) และการส่งออก (Output) ของปัจจัยที่จำเป็นต่อการดำรงอยู่ของระบบ ซึ่งในระบบชีวิตสิ่งจำเป็นนี้ คือ พลังงานและสสาร เมื่อสิ่งจำเป็นนี้นำเข้าสู่ระบบก็จะมีการทำงานเกิดขึ้นภายในระบบ (Function) และจะนำสสารและพลังงานที่ไม่สามารถใช้ หรือไม่สามารถใช้ประโยชน์ออกจากระบบ กระบวนการทั้งสามขั้นตอนจะต้องทำงานให้สอดคล้องกัน การทำงานภายในระบบจะทำให้คงความเป็นระบบอยู่ได้ ระบบจะต้องมีส่วนประกอบเป็นระบบย่อย ๆ (Subsystem) ระบบย่อย ๆ นี้จะทำหน้าที่ของตัวเองและเชื่อมโยงกับระบบอื่น ๆ ผลผลิตจากการทำงานในแต่ละระบบจะส่งต่อกัน และสามารถจะทำหน้าที่ควบคุมย้อมกลับ (Feedback control) กับระบบอื่น ๆ Top Page คุณสมบัติของระบบนิเวศ คุณสมบัติของแต่ละส่วน (Property of component) ส่วนประกอบต่าง ๆ ที่มารวมเป็นระบบชีวิตย่อมมีคุณสมบัติของตนเอง สิ่งมีชีวิตใดมีชีพิสัยแบบใดย่อมเป็นมีขอบเขตอย่างนั้น สิ่งมีชีวิตใดมีอัตราการเกิดเท่าใดก็ย่อมคงลักษณะนั้นไว้ในระบบ คุณสมบัติรวม (Collective property) กล่าวได้ว่าเป็นคุณสมบัติของส่วนประกอบแต่ละชนิดที่มารวมกัน เช่น อัตราการเกิดในระบบประชากร คือ ผลรวมของอัตราการเกิดของสมาชิกแต่ละตัวในระบบ คุณสมบัติที่เกิดขึ้นมาใหม่ (Emergent property) เป็นคุณสมบัติที่เกิดขึ้นมาใหม่จากการรวมตัวกันเป็นระบบ อาจทำความเข้าใจในลักษณะคุณสมบัติโดยพิจารณาจากคุณสมบัติของน้ำย่อมจะมีลักษณะคุณสมบัติของน้ำ ไม่ใช้คุณสมบัติของไฮโดรเจนและคุณสมบัติของออกซิเจน Top Page Homeostasis การควบคุมย้อนกลับแบบบวก (Positive feedback control) เป็นผลให้ระบบมีการ เพิ่มการนำเข้าและส่งออกทำให้ระบบพัฒนาขึ้น ส่วนการควบคุมย้อนกลับอีกแบบเรียกว่า การควบคุมย้อมกลับแบบลบ (Negative feedback control) ซึ่งลดการนำเข้าและส่งออกทำให้ระบบเสื่อมโทรมลง Top Page Congeneric homotaxis เป็นการควบคุมการทำงานของระบบนิเวศอีกชนิดหนึ่ง โดยพิจารณาถึง การทำหน้าที่ของสิ่งมีชีวิตชนิดกลุ่มหนึ่ง แต่ถ้าสิ่งมีชีวิตนี้สูญหายไปบาง ตัวระบบนิเวศยังมีสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นมาทำหน้าที่แทน ทำให้ระบบนิเวศสามารถคงอยู่ต่อไปได้ Top Page Stability เสถียรภาพที่คงทน (Resistance stability) คือความสามารถที่ระบบ สามารถจะทนทานได้โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลง เสถียรภาพที่ยืดหยุ่น (Resilience stability) นั่นคือเมื่อระบบถูกรบกวนจะ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแต่สามารถฟื้นตัวเข้าสู่สภาวะเดิมได้ Top Page การไหลถ่ายเทพลังงาน กระบวนการสังเคราะห์แสง (Photosynthesis) และกระบวนการนี้ถือเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นมาก และเป็นแกนหลักของสังคมชีวิต พืชต้องการพลังงานบางส่วนในการดำรงชีวิตกระบวนการที่เกิดขึ้นจึงเป็นกระบวนการหายใจ (Respiration) เพื่อให้ได้พลังงานออกมาใช้ Top Page ประเมินผลผลิตปฐมภูมิสุทธิ การเจริญเติบโตของผู้ผลิตที่เป็นส่วนประกอบหลักของระบบนิเวศ อย่างไรก็ตามพลังงานแสงที่ถูกนำมาใช้นี้ใช้ได้เพียงร้อยละ 1 เท่านั้น ผลผลผลิตปฐมภูมิสุทธิ Top Page การถ่ายทอดพลังงานต่อเป็นทอด ๆ En = Ec - Ew - Eb - Eg - Er - Ea - El โดย En = พลังงานที่ได้รับสุทธิ Ec = พลังงานที่รับเข้าสู่ร่างกาย Ew = พลังงานที่ไม่ได้ใช้ Eb = พลังงานที่ใช้ในเมตาบอลิซึมพื้นฐาน Eg = พลังงานเพื่อการเจริญเติบโต Er = พลังงานเพื่อการสืบพันธุ์ Ea = พลังงานเพื่อกิจกรรมอื่น ๆ El = พลังงานที่สูญเสียไป เนื่องจากถูกสิ่งมีชีวิตอื่นใช้ประโยชน์ โดยพลังงานที่รับเข้าสู่ร่างกาย (Ec) จะมีความสัมพันธ์กับเวลาในการค้นหาอาหาร (Ts) ปริมาณอาหารที่กินเข้าไปต่อหน่วยของเวลาที่ใช้ในการค้นหา (Nc) กับค่าเฉลี่ยพลังงานของอาหาร (Em) สามารถสร้างเป็นสมการได้ดังนี้ Ec= TsNcEm Top Page อัตราการเจริญเติบโต ประสิทธิภาพของการเจริญเติบโต = (ผลผลิตทุติยภูมิสุทธิ/ กระบวนการแอสซิมิเลชั่น) x 100 ในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีประสิทธิภาพการเจริญเติบโตไม่เท่ากัน ตัวอย่างเช่นมังกรโคโดโมกินอาหารเท่าขาดเท่าหมูหนึ่งตัวต่อเดือนและสร้างน้ำหนักเท่าตัวในช่วงเวลาสองเดือน แต่เสือชีตาร์ต้องกินอาหารขนาดสี่เท่าตัวของน้ำหนักจึงจะสามารถสร้างน้ำหนักหนึ่งเท่าตัว Top Page อัตราการแอสซิมิเลชั่น ประสิทธิภาพในการแอสซิมิเลชั่น = (แอสซิมิเลชั่นลำดับการกินที่ n/แอสซิมิเลชั่นลำดับการกินที่ n-1) พบว่าประสิทธิภาพในการแอสซิมิเลชั่นจะมีค่าประมาณร้อยละ 10 (Ten percent law) กระบวนการเหล่านี้เป็นการทำความเข้าใจกระบวนการไหลถ่ายเทของพลังงานในระบบนิเวศแต่ พลังงานไม่ได้หยุดอยู่ที่การกินเท่านั้น พลังงานบางส่วนยังถูกทิ้งไปโดยไม่ได้ใช้ประโยชน์ หรือสิ่งมีชีวิตเกิดการตายลง การย่อยสลายเพื่อเปลี่ยนรูปแบบพลังงานเพื่อส่งกลับไปให้ผู้ผลิตใช้อีกครั้ง Top Page วงจรทางชีวธรณีเคมี วงจรทางชีวธรณีเคมี (Biogeochemical cycling) จะกำหนดขอบเขตเป็นระดับโลกซึ่งมีการหมุนเวียนธาตุไปตามระบบนิเวศต่าง ไม่ว่าจะเป็นแหล่งน้ำ พื้นดิน รวมทั้งอากาศ ซึ่งต้องอาศัยเวลาเป็นระยะเวลาที่ยาวนานจึงจะปลดปล่อยธาตุต่าง ๆ ออกมา เช่น หินฟอสเฟตจะต้องใช้เวลานานเป็นพันปีจึงจะพุพังแล้วให้ฟอสฟอรัสออกมา Top Page วงจรของธาตุ วงจรของธาตุ (Mineral cycling) ก็ต้องใช้เวลาเป็นระยะเวลายาวนานจึงจะปลดปล่อยออกมาจนแทบจะไม่มีการหมุนเวียนออกมาเลย Top Page วงจรอาหาร การหมุนเวียนถ่ายเทสารอาหารที่สิ่งมีชีวิตใช้ในระบบนิเวศ จำกัดขอบเขตที่เป็นช่วงเวลาที่สิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศใช้ประโยชน์ ส่วนประกอบของวงจรอาหาร การหมุนเวียนภายในระบบ (Intrasystemcycle) นั่นคือการใช้ประโยชน์จากสิ่งที่ระบบนิเวศวางตัวอยู่ เช่น พื้นดินตรงนั้นมีแหล่งอาหาร อนุภาคของธาตุอาหารในดินที่อยู่ในรูปของสารอนินทรีย์ หรือธาตุอินทรีย์ที่สะสมอยู่ในรูปมวลชีวภาพ (Biomass) ไม่ว่าจะเป็นต้นไม้ สัตว์ทั้งตัว เป็นต้น การหมุนเวียนจากบรรยากาศ (Atmospheric compartment) นั่นคือได้รับธาตุมาจากแหล่งอื่น ๆ โดยอาจมีลมพัดเข้าสู่ระบบนิเวศ หรือการนำพามาด้วยน้ำในดินและใต้ดิน ตลอดจนการนำพาธาตุอาหารเข้ามาในระบบโดยสิ่งมีชีวิต เป็นผู้นำเข้าสู่ระบบนิเวศ Top Page ระบบนิเวศเกษตร ระบบนิเวศกึ่งธรรมชาติ (Semi natural ecosystem) ความต้องการของมนุษย์ผู้ทำการเกษตรย่อมต้องการผลผลิตให้มากเพียงพอต่อความต้องการ ดังนั้นการเลือกสิ่งมีชีวิตที่เข้ามาเป็นโครงสร้างของระบบนิเวศจึงมีจำนวนไม่มาก การที่มีความซับซ้อนน้อยของโครงสร้างของระบบนิเวศทำให้มีความเสถียรต่ำ ง่ายต่อการรบกวน วงจรของอาหารก็จะไม่มีผู้ทำหน้าที่หลากหลายซับซ้อนเทียบเท่าระบบนิเวศธรรมชาติ Top Page

copyright © 2006 By Ecology&Environment Science website, All right reserved. || Home | Course outline | Download | Reference | Staff | Contace me || Design by ams | tae | puy | bud