Make your own free website on Tripod.com

4. การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ

        ดวงอาทิตย์นับเป็นแหล่งที่ให้พลังงานกับระบบนิเวศโลกได้รับพลังงานนี้ในรูปของการแผ่รังสีแต่รังสีทั้งหมดที่ส่งมาจากดวงอาทิตย์นั้นจะผ่านบรรยากาศของโลกลงมาเพื่อให้ใช้ในการ
สังเคราะห์แสงเพียงประมาณ1%เท่านั้นผู้ผลิตในระบบนิเวศจะเป็นพวกแรกที่สามารถจับพลังงานจากดวงอาทิตย์ไว้ได้ในขบวนการสังเคราะห์แสงผู้ผลิตซึ่งเป็นพืชที่มีคลอโรฟิลนี้จะเปลี่ยนพลังงาน
แสงให้เป็นพลังงานเคมีแล้วนำพลังงานเคมีนี้ไปสังเคราะห์สารประกอบที่มีโครงสร้างอย่างง่าย คือ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)ให้เป็นสารประกอบที่มีโครงสร้างซับซ้อนและมีพลังงานสูง คือ คาร์โบไฮเดรท (CH2)N
          พลังงานที่ผู้ผลิตรับไว้ได้จากดวงอาทิตย์และเปลี่ยนไปอยู่ในรูปของสารอาหารนี้ จะมีการถ่ายทอไปตามลำดับขั้นของการกินอาหารภายในระบบนิเวศ คือ ผู้บริโภคจะได้รับพลังงานจากผู้ผลิต โดยการกินต่อไปเป็นทอดๆ ในแต่ละลำดับขั้นของการถ่ายทอดพลังงานนี้ พลังงานจะค่อยๆ ลดลงไปในแต่ลำดับเรื่อยๆ ไป เนื่องจากได้สูญเสียออกไปในรูปของความร้อนการรับพลังงานจากดวงอาทิตย์ โดยผู้ผลิตเป็นจุดแรกที่มีความสำคัญยิ่งต่อระบบนิเวศนั้นระบบนิเวศใดรับพลังงานไว้ได้มาก ย่อมแสดงให้เห็นว่า ระบบนิเวศนั้นมีความอุดมสมบูรณ์มาก
          การเคลื่อนย้ายหรือถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศในรูปของอาหารจากผู้ผลิตไปสู่ผู้บริโภคและจากผู้บริโภคไปสู่ผู้บริโภคอันดับต่อไปเป็นลำดับขึ้นมีลักษณะเป็น "ลูกโซ่อาหาร" (food chain) เนื่องจากทุกๆ ลำดับขั้นของการถ่ายทอดจะมีพลังงานสูญไปในรูปของความร้อนประมาณ 80-90 % ดังนั้น ลำดับของการกินในโลกโซ่อาหารนี้จึงมีจำนวนจำกัด โดยปกติจะสิ้นสุดในลำดับสี่ถึงห้าเท่านั้น ลูกโซ่อาหารสายใดมีลักษณะสั้นก็จะยิ่งมีประสิทธิภาพดีเท่านั้น เพราะมีพลังงานรั่วไหลไปจากลูกโซ่ได้น้อยเช่น
          ในสภาพธรรมชาติจริงๆ แล้ว การกินกันอาจไม่ได้เป็นไปตามลำดับที่แน่นอน เช่นที่กล่าวมา เพราะผู้ล่าชนิดหนึ่งอาจจะล่าเหยื่อได้หลายชนิดและขณะเดียวกันนี้อาจจะตกเป็นเหยื่อของผู้ล่าชนิดอื่นๆ อีกหลายชนิดเช่นกัน การถ่ายทอดพลังงานจึงมีความซับซ้อนมากขึ้น และสัมพันธ์เกี่ยวโยงไปมาในลักษณะ "ข่ายใยอาหาร" (food web) เช่น

5. การหมุนเวียนของแร่ธาตุ

         ในระบบนิเวศนั้น ปรากฏการณ์สำคัญอย่างหนึ่งเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมก็คือ การหมุนเวียนของแร่ธาตุเป็นวัฏจักรจากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่สิ่งมีชีวิต และจากสิ่งมีชีวิตถูกปลดปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม อีกเป็นเช่นนี้เรื่อยๆ ไป วัฏจักรของแร่ธาตุต่างๆ ที่เป็นองค์ประกอบแก่นสารของสิ่งมีชีวิต เช่น
          - วัฏจักรของคาร์บอน คาร์บอนซึ่งอยู่ในบรรยากาศมีโอกาสหมุนเวียนเข้าสู่สิ่งมีชีวิตได้โดยการสังเคราะห์แสงของผู้ผลิตในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์ เมื่อสิ่งมีชีวิตตายลงบางส่วนจะถูกสลายทำให้คาร์บอนมีโอกาสถูกปลดปล่อยสู่บรรยากาศในรูปของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ส่วนซากที่ไม่ถูกสลายเมื่อทับถมกันเป็นเวลานานก็จะกลายไปอยู่ในรูปของถ่านหิน น้ำมัน เป็นต้น แม้ว่าพืชบกจะมีบทบาทสำคัญในการตรึงคาร์บอนเอาไว้ในรูปของสารอินทรีย์ก็ตาม แหล่งควบคุมใหญ่ของปริมาณคาร์บอนก็ยังคงเป็นทะเลและมหาสมุทร
          - วัฏจักรของไนโตรเจน วัฏจักรของไนโตรเจนมีความซับซ้อนมาก แม้ว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหลายจะอาศัยขบวนการหายใจและการสังเคราะห์แสงร่วมกัน ความสมดุลของออกซิเจนในวัฏจักรจึงขึ้นอยู่กับขบวนการทั้งสองนี้เป็นสำคัญ
          - วัฏจักรกำมะถัน
          - วัฏจักรฟอสฟอรัส
          - วัฏจักรของน้ำ น้ำเป็นตัวกลางของขบวนการต่างๆ ในสิ่งมีชีวิต รวมทั้งเป็นแหล่งให้ไฮไดรเจนที่สำคัญ น้ำที่ปรากฏในโลกจะอยู่ในสภาพและแหล่งต่างๆ กัน ทั้งน้ำจืด น้ำเค็ม น้ำในดิน น้ำในอากาศในรูปของไอน้ำและน้ำแข็งที่ปกคลุมขั้วโลก ในจำนวนนี้มีการหมุนเวียนเป็นวัฏจักรโดยส่วนใหญ่เป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างผิวโลกและบรรยากาศโดยการระเหยและการกลั่นตัวตกกลับสู่ผิวโลก

6. ความสมดุลของระบบนิเวศ

          คุณสมบัติที่สำคัญประการหนึ่งของระบบนิเวศคือ มีกลไกในการปรับสภาวะตัวเอง (self-regulation) โดยมีรากฐานมาจากความสามารถของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด ซึ่งเป็นองค์ประกอบของระบบนิเวศนั้นๆ คือ ผู้ผลิต ผู้บริโภคและผู้ย่อยสลาย ในการทำให้เกิดการหมุนเวียนของธาตุอาหารผ่านสิ่งมีชีวิต ถ้าระบบนิเวศนั้นได้รับพลังงานอย่างเพียงพอ และไม่มีอุปสรรคขัดขวางวัฏจักของธาตุอาหารแล้ว ก็จะทำให้เกิดมลภาวะสมดุล (equilibrium) ขึ้นมาในระบบนิเวศนั้น ๆ โดยที่องค์ประกอบและความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดทำให้แร่ธาตุและสสารกับสิ่งแวดล้อมนั้นไม่มีการเปลี่ยนแปลงมาก ซึ่งทำให้ระบบนิเวศนั้นมีความคงตัว ทั้งนี้เพราะการผลิตอาหารสมดุลกับบริโภคภายในระบบนิเวศนั้น การปรับสภาวะตัวเองนี้ ทำให้การผลิตอาหารและการเพิ่มจำนวนของสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ในระบบนั้นมีความพอดีกันกล่าวคือ จำนวนประชากรชนิดใดๆ ในระบบนิเวศจะไม่สามารถเพิ่มจำนวนอย่างไม่ขอบเขตได้
          ถ้าในระบบนิเวศใดสิ่งมีชีวิตบางชนิดถูกทำลายไป จะทำให้ความสมดุลของระบบนิเวศลดลง เช่น บริเวณทุ่งหิมะและขั้วโลกเป็นระบบนิเวศที่ง่ายและธรรมดาไม่ซับซ้อน เพราะสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ไม่กี่ชนิดและต้นหลิว พืชเหล่านี้เป็นอาหารของกวาง ซึ่งมีอยู่ 2 ชนิด คื อกวางคาริบูกันกับกวางเรนเดีย กวางเป็นอาหารของสุนัขป่าและคน นอกจากนี้ก็มีหนูนาและไก่ป่าซึ่งเป็นอาหารของสุนัขจิ้งจอกและนกสุนัขจิ้งจอกและนกเค้าแมว เพราะฉะนั้นในบริเวณทุ่งหิมะนี้ถ้าเกิดการเปลี่ยนแปลงจำนวนของสิ่งมีชีวิตในระดับอื่นๆ ด้วย เพราะมันไม่มีโอกาสเลือกอาหารได้มากนัก สิ่งมีชีวิตที่อยู่ในเขตนี้ จึงเปลี่ยนแปลงเร็วจนบางชนิดสูญพันธ์ ดังนั้นระบบนิเวศที่ไม่ซับซ้อนจึงเสียดุลได้ง่ายมากเหมือนกับการปลูกพืชชนิดเดียว (monocropping) เช่น การเกษตรสมัยปัจจุบัน เวลาเกิดโรคระบาดจะทำให้เสียหายอย่างมากและรวดเร็ว
ธรรมชาติได้ให้สิ่งที่สวยงาม ร่มรื่น นอกเหนือจากปัจจัย 4 ที่มนุษย์ได้รับ

แม่น้ำที่มีวัชพืชน้ำมาก จนมีสัดส่วนไม่เหมาะสมกับการรักษาความสมดุลของระบบธรรมชาติ และกีดขวางการจราจรทางน้ำ

7. อิทธิพลของมนุษย์ต่อความมั่นคงของระบบนิเวศ

          ในสมัยก่อนที่ประชากรของมนุษย์บนโลกยังมีจำนวนเพียงเล็กน้อยนั้น การดำเนินชีวิตของมนุษย์ไม่ได้สร้างผลกระทบร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อมแต่อย่างไร แต่ต่อมาเมือ่มนุษย์เพิ่มจำนวนมากขึ้นอย่างรวดเร็ว และมีการพัฒนาวิถีชีวิตด้วยเทคโนโลยีให้มีความเป็นอยู่สุขสบายขึ้น การบุกรุกสภาพสมดุลของธรรมชาติ จึงเกิดขึ้นอย่างรุนแรง
          ปัจจุบันนี้มนุษย์มักจะทำให้ระบบนิเวศในโลกนี้ เป็นระบบนิเวศที่ธรรมดา โดยเฉพาะการเกษตรในปัจจุบันได้พยายามลดระดับต่างๆ ในห่วงโซ่อาหารให้เหลือน้อยที่สุด โดยการกำจัดพืชและหญ้าหลายชนิดไป เพื่อปลูกพืชชนิดเดียว เช่น ข้าวสาลีหรือข้าวโพด ซึ่งทำให้ผลผลิตเพิ่มขึ้น แต่ในขณะเดียวกันก็ทำให้ความมั่นคงของระบบนิเวศลดน้อยลง หากมีโรคระบาดเกิดขึ้น โอกาสที่ระบบนิเวศจะถูกทำลายก็จะมีมาก
          นอกจากนั้น บริเวณการเกษตรทั่วโลกก็นับเป็นบริเวณที่ระบบนิเวศถูกทำลายมาก ทั้งนี้เพราะมีการใช้ยากำจัดศัตรูพืชกันอย่างแพร่หลายสารพิษที่เกิดจากการเกษตรและอุตสาหกรรมต่างๆ เหล่านี้จะสามารถถ่ายทอดไปยังสิ่งมีชีวิตระดับสูงๆ ได้ตามห่วงโซ่อาหาร จึงมักสะสมอยู่ในสิ่งมีชีวิตในปริมาณที่เข้มข้นกว่าที่มีในสิ่งแวดล้อมเสมอ ดังตัวอย่างของการใช้ DDT
          เมื่อมีการใช้ยากำจัดศัตรูพืชในบริเวณพื้นที่หนึ่ง DDT ซึ่งเป็นส่วนผสมของยากำจัดศัตรูพืชนั้น จะตกค้างอยู่ในดิน ถูกชะล้างลงในแหล่งน้ำ และสะสมอยู่ในแพลงค์ตอน เมื่อสัตว์น้ำชนิดอื่น เช่น ปลา มากินแพลงค์ตอน DDT ก็จะเข้าไปสะสมในตัวปลาเป็นปริมาณมากกว่าที่อยู่ในแพลงค์ตอน และเมื่อนกซึ่งกินปลาและสัตว์น้ำอื่นๆ เข้าไป ก็จะสะสมไว้ในประมาณสูง เมื่อสัตว์อื่นกินนกก็ยิ่งจะทำให้การสะสม DDT ในตัวมันสูงมากขึ้นไปอีก ถ้า DDT สูงขึ้นถึงขีดอันตรายก็จะทำให้สัตว์ตายได้ หรือไม่ก็ผิดปกติ DDT ส่วนใหญ่จะสะสมในเนื้อเยื่อ ไขมัน และขัดขวาง การเกาะตัวของแคลเซี่ยมที่เปลือกไข ทำให้ไข่บางแตกง่ายและไม่สามารถฟักออกเป็นตัวได้มีรายงานว่าในประเทศสวีเดนและในประเทศญี่ปุ่นมีนกบางชนิดสูญพันธ์ไปแล้ว เนื่องจากผลกระทบสะสมตัวของ DDT
พัฒนาเทคโนโลยีต่างๆ นั้นจะต้องพิจารณาอย่างรอบคอบถึงผลกระทบต่อระบบนิเวศ มิฉะนั้นก็อาจจเกิดผลเสียหายร้ายแรงทั้งต่อสภาพเศรษฐกิจ สังคมและความเป็นอยู่ของมนุษย์เอง ตัวอย่างเช่น การสร้างเขื่อน ทำให้เกิดบริเวณน้ำขังจำนวนมหาศาลอาจทำให้เกิดการระบาดของโรค เนื่องจากพาหะของโรคนั้นสามารถเติบโตได้ดีในบริเวณน้ำนิ่ง
          ชีวาลัย(Biosphere) เป็นส่วนหนึ่งของโลกที่สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้ ได้แก่ บริเวณที่เป็นมหาสมุทร น้ำจืด บรรยากาศและชั้นดินบางส่วน มีผู้เปรียบเทียบว่า ถ้าให้โลกของเราสูงเท่ากับตึก 8 ชั้น ชีวาลัย (Biosphere) จะมีความหนา เพียงนิ้วครึ่งเท่านั้น ซึ่งแสดงว่าบริเวณที่มีสิ่งมีชีวิตอยู่อาศัยได้นั้นบางมากทรัพยากรธรรมชาติจึงมีจำกัดเกินกว่าที่เราคาดหมายไว้ มนุษย์เองเป็นเพียงส่วนน้อยนิดของชีวาลัย ซึ่งยังต้องพึ่งพาอาศัยสิ่งชีวิตและสภาพแวดล้อมในชีวาลัย เพื่อมีชีวิตรอดมนุษย์อาจจะเปลี่ยนหรือทำลายระบบนิเวศระบบใดได้แต่มนุษย์จะไม่สามารถทำลายชีวาลัยได้ เพราะเท่ากันเป็น การทำลายตนเอง
          ดังนั้น การเรียนรู้เรื่องนิเวศวิทยา จึงเป็นการทำให้มนุษย์ได้เข้าใจถึงฐานะและหน้าที่ตัวเอง ว่าเป็นเพียงส่วนหนึ่งของระบบเท่านั้นการกระทำใดๆ ของมนุษย์เอง ดังนั้น เราจึงควรตระหนักว่าในการพัฒนาใดๆ ของมนุษย์ที่จำเป็นต้องใช้ทรัพยากรธรรมชาติเพื่อเป็นวัตถุดิบนั้น เราจะต้องคำนึงถึงปัญหาการเสียสมดุลทางนิเวศวิทยาด้วย เพื่อไม่ให้การพัฒนานั้นย้อนกลับมาสร้างปัญญาต่อตัวมนุษย์เองไม่ว่าจะเป็นทางตรงหรือทางอ้อม ไม่ว่าจะเป็นปัญหาภาวะมลพิษหรือการขาดแคลนทรัพยากรในอนาคต