สิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม

สิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม

สิ่งมีชีวิต ระบบนิเวศ ทรัพยากรธรรมชาติ สิ่งแวดล้อมและการอนุรักษ์ ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติระบบนิเวศและนิเวศวิทยา

นิเวศวิทยา
           การศึกษาที่เกี่ยวกับนิเวศวิทยา(Ecology) และระบบนิเวศ (Ecosystem) มีขึ้นนับพันปีมาแล้ว  ตั้งแต่ในสมัยกรีก โดย อริสโตเติล(Aristotle) ได้ศึกษาเกี่ยวกับพฤติกรรมของสัตว์ตามลักษณะที่อยู่อาศัย และต่อมาก็ได้มีผู้ศึกษาการเจริญเติบโตของพืชที่สัมพันธ์กับสภาพดินฟ้าอากาศ จากนั้นแนวการศึกษาได้ขยายกว้างออกไปยิ่งขึ้น เป็นการศึกษาที่เกี่ยวกับประชากรที่สัมพันธ์กับอาหารที่ผลิตได้ โดยบุคคลสำคัญที่ศึกษาเรื่องดังกล่าว ได้แก่ โทมัส มัลทัส (Thomas Malthus) และชาร์ล ดาวิน(Charle Darwin) ภายหลังจากปี  พ.ศ.2500 เป็นต้นมา  เมื่อมีการศึกษาผลกระทบของการใช้ยาฆ่าแมลงที่มีต่อสิ่งมีชีวิตในสิ่งแวดล้อมและต่อมนุษย์ ทำให้มีการตื่นตัวในการศึกษาปัญหาเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อม และทำให้นิเวศวิทยาได้รับความสนใจกว้างขวางยิ่งขึ้น (วินัย วีระวัฒนานนท์. 2540)

   นิเวศวิทยา  แปลมาจากภาษาอังกฤษว่า Ecology ซึ่งประกอบด้วยรากศัพท์ภาษากรีก 2 คำ คือ
           Okios  แปลว่า บ้านหรือที่อยู่อาศัย
           Logos แปลว่า ศาสตร์หรือความรู้ที่เป็นเหตุเป็นผล
เมื่อรวม 2 คำ นี้แล้วจะได้ว่านิเวศวิทยา เป็นศาสตร์ที่มีเหตุผลว่าด้วยสิ่งมีชีวิต ณ ถิ่นที่มันอาศัยอยู่หรือสรุปได้ว่า นิเวศวิทยา หมายถึง การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม และระหว่างสิ่งมีชีวิตด้วยกันเอง

ระบบนิเวศ (Ecosystem)
           เป็นโครงสร้างแห่งความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมมที่อยู่บริเวณใดบริเวณหนึ่ง ระบบนิเวศจึงหมายถึง ระบบซึ่งมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันระหว่างกลุ่มสิ่งมีชีวิตด้วยกัน และระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งไม่มีชีวิต ในแหล่งที่อยู่อาศัย ซึ่งทำให้เกิดการโยกย้ายและถ่ายเทสารเป็นจักร ซึ่งอาจเขียนเป็นความหมายสั้นๆ ดังนี้ (ราตรี ภารา. 2543)
                                       ระบบนิเวศ = กลุ่มสิ่งมีชีวิต + แหล่งที่อยู่
          ปัจจุบัน มีผู้ให้ความหมายอีกนัยหนึ่งว่า เป็นการศึกษาถึง โครงสร้าง (Structure) และหน้าที่ (Function) ของระบบธรรมชาติ (นิวัติ เรืองพานิช , 2537)

การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิต อาจแบ่งเป็น 2 ระดับ คือ
   (1) autecolgy : ระหว่างสิ่งมีชีวิตชนิดเดียว (individual organism / individual species) เช่น ต้นไม้ชนิดหนึ่ง
   (2) synecology : สังคมของกลุ่มสิ่งมีชีวิตเช่น ป่าไม้
   ในการศึกษาวิชานิเวศวิทยา จะศึกษาใน 4 ระดับ คือ

       - ประชากร (population)
       - สังคม (community)
       - ระบบนิเวศ (ecosystem) และ
       - ชีวาลัย/ชีวมณฑล (biospere)
   การศึกษาระบบนิเวศ จะต้องศึกษา
       - ลักษณะโครงสร้าง (องค์ประกอบ) ของระบบนิเวศ
       - หน้าที่หรือกิจกรรมต่าง ๆ ของโครงสร้างในระบบนิเวศ
       - ศึกษาในพื้นที่ที่กำหนดขอบเขต

   โครงสร้างของระบบนิเวศ (ecosystem structure)
          ประกอบด้วย ส่วนที่มีชีวิต และ ส่วนที่ไม่มีชีวิต ซึ่งในการศึกษาจะวิเคราะห์ข้อมูลเกี่ยวกับ ชนิด ปริมาณ สัดส่วน การกระจาย
          ก. ส่วนที่มีชีวิต(Bioptic component) ได้แก่ พืช สัตว์ และมนุษย์ ซึ่งแบ่งตามลำดับขั้นในการบริโภค (trophic level) ได้เป็น 3 ระดับ คือ
             (1) ผู้ผลิต (producers) ส่วนมากคือพืชที่สังเคราะห์แสงได้ และสิ่งมีชีวิตที่ผลิตอาหารเองได้ (autotroph) เช่น แบคทีเรียบางชนิด
             (2) ผู้บริโภค (consumers) คือสิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารเองได้ด้วยตนเอง (heterotroph) ดำรงชีวิตอยู่ด้วยการกินสิ่งมีชีวิตอื่น ได้แก่สัตว์ต่าง ๆ ซึ่งแบ่งเป็นขั้น ๆ
             ดังนี้ ผู้บริโภคขั้นที่ 1 : สัตว์กินพืช (herbivores)
                                   : สัตว์กินสัตว์ (carnivores)
                                   : สัตว์กินทั้งสัตว์และพืช (omnivores)
             (3) ผู้ย่อยสลาย (decomposers) ได้แก่ รา แบคทีเรีย/จุลินทรีย์ อาศัยอาหารจากสิ่งมีชีวิตอื่นที่ตายไปแล้ว โดยการย่อยสลายสารประกอบเชิงซ้อนเหล่านั้น (อินทรียสาร) เสียก่อนแล้ว จึงดูดซึมส่วนที่ย่อยสลายได้ไปใช้เป็นสารอาหารบางส่วน ส่วนที่เหลือจะปลดปล่อยออกไปสู่ดินเป็นประโยชน์แก่ผู้ผลิตต่อไป

ข. ส่วนที่ไม่มีชีวิต (Abiotic component) ได้แก่ ส่วนที่ไม่มีชีวิต แบ่งออกเป็น
             1. อนินทรียสาร เช่น คาร์บอน คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส โพตัสเซียม น้ำและออกซิเจน เป็นต้น
             2. อินทรียสาร เช่น โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ไขมัน ฮิวมัส เป็นต้น สารอินทรีย์เหล่านี้ เป็นสิ่งจำเป็นต่อชีวิต
             3. สภาพแวดล้อมทางกายภาพ เช่น แสง อุณหภูมิ ความชื้น อากาศ ความเป็นกรด-ด่าง ความเค็ม ความชื้น ที่อยู่อาศัย เป็นต้น
   หน้าที่ขององค์ประกอบในระบบนิเวศ
          ที่สำคัญ คือ การถ่ายทอดพลังงาน และการหมุนเวียนสารอาหาร
             (1) การถ่ายทอดพลังงาน (energy transfer / energy flow)
          การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ มีลักษณะดังนี้
                 - ถ่ายทอดทางเดียว (one-way-flow)
                 - พลังงานจากดวงอาทิตย์เข้าสู่ระบบในรูปของแสง
                 - พืช (ส่วนใหญ่เป็นพืชสีเขียว) ตรึงพลังงานจากแสงมาแปรเป็นมวลชีวภาพโดยกระบวนการสังเคราะห์                      - ถ่ายทอดพลังงานไปสู่ผู้บริโภคตามลำดับขั้นของการกิน
                 - พลังงานจะถูกปลดปล่อยออกจากระบบในรูปของความร้อน

    การหมุนเวียนของสารอาหาร (nutrient cycle)
          การหมุนเวียน หรือ การเคลื่อนย้ายของสารอาหารในระบบนิเวศ มีลักษณะวนกลับมาสู่ที่เดิม คือ จากดิน ' พืช ' สัตว์ แล้วย้อนกลับมาสู่ดินอีก จึงเรียกว่าการหมุนเวียน หรือวัฏจักร
          ก. การกินกันเป็นทอดๆ มี 2 ลักษณะ คือ ห่วงโซ่อาหาร และข่ายใยอาหาร
             (1) ห่วงโซ่อาหาร (food chain) เป็นการเคลื่อนย้ายพลังงาน และธาตุอาหารในระบบนิเวศ ผ่านผู้ผลิต ผู้บริโภคในระดับต่างๆ โดยการกินกันเป็นทอดๆ ในลักษณะเป็นเส้นตรง กล่าวคือ สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งกินสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นเพียงชนิดเดียวเท่านั้น ห่วงโซ่อาหารแบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ
                  1. ห่วงโซ่อาหารแบบจับกิน( Grazing Food chain) เป็นห่วงโซ่อาหารที่เริ่มต้นที่พืชผ่านไปยังสัตว์กินพืชและสัตว์กินสัตว์ตามลำดับ ตัวอย่างนี้พบได้ทั่วไปในชุมชนป่า หรือชุมชนมหาสมุทร ตัวอย่าง เช่น พืชผัก ------ แมลงกินพืช ----- กบ ------- งู ------- เหยี่ยว
                  2. ห่วงโซ่อาหารแบบกินเศษอินทรีย์ (Detritus food chain ) เป็นห่วงโซ่อาหารที่เริ่มจากสารอนินทรีย์จากซากของสิ่งมีชีวิตถูกย่อยสลายด้วยผู้ย่อยสลายซึ่งส่วนใหญ่เป็นพวกจลินทรีย์และจะถูกกินโดยสัตว์และต่อไปยังผู้ล่าอื่น ๆ เช่น
          ข. ข่ายใยอาหาร / สายใยอาหาร ( food web )           
             เป็นการเคลื่อนย้ายพลังงานและธาตุอาหารในระบบนิเวศ ผ่านผู้ผลิตและผู้บริโภคในระดับต่างๆ โดยการกินกันเป็นทอดๆในลักษณะไม่เป็นเส้นตรงเหมือนห่วงโซ่อาหารเสมอไป กล่าวคือ มีการจับกินกันอย่างสับสนวุ่นวาย สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งอาจกินสิ่งมีชีวิตหลายชนิด ในขณะเดียวกัน สิ่งมีชีวิตชนิดนั้นก็มีโอกาสถูกจับกินโดยสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นหลายชนิด เช่น
ในทางนิเวศวิทยา แบ่งระบบนิเวศในโลกนี้ ออกเป็น 2 ระบบใหญ่ๆ คือ
         (1) ระบบนิเวศบนบก ( terrestrial ecosystem )
             ใช้ชนิดพืช (plant species ) เป็นดัชนีในการแบ่งเขต เช่น ระบบนิเวศทุ่งหญ้า ป่าชนิดต่างๆ และทะเลทราย เป็นต้น
         (2) ระบบนิเวศในน้ำ ( aquatic ecosystem)
             ใช้ความเค็ม (salinity) เป็ดตัวกำหนด เช่น ระบบนิเวศน้ำจืด น้ำเค็ม และน้ำกร่อย เป็นต้น
ระบบนิเวศหนึ่ง ๆ ประกอบด้วยระบบย่อยหลายระบบ บางครั้งเรียก ระบบย่อยภายในระบบนิเวศ ว่า ระบบสิ่งแวดล้อม (environmental systems) เช่น ระบบนิเวศป่าไม้ ประกอบด้วย ระบบ(สิ่งแวดล้อม) น้ำ ระบบ(สิ่งแวดล้อม)ดิน ระบบ(สิ่งแวดล้อม)สัตว์ป่า ระบบ(สิ่งแวดล้อม)พืช เป็นต้น
ในทางปฏิบัติคำว่า ระบบนิเวศ มักใช้เหมือนหรือแทนกันได้กับคำว่า ระบบสิ่งแวดล้อม แต่ในทางทฤษฎี ระบบสิ่งแวดล้อม มีขอบเขตที่แคบกว่า กล่าวคือ ระบบสิ่งแวดล้อมอาจเป็นส่วนหนึ่งของระบบนิเวศ ซึ่งเป็นการระบุระบบเฉพาะเป็นสำคัญ เช่น ระบบสิ่งแวดล้อมสัตว์ป่า พืช ดิน เป็นต้น ทั้งหมดนี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบป่าไม้ โดยอาจจะเรียกว่าเป็นระบบนิเวศป่าไม้ก็ได้
    การควบคุมระบบนิเวศ
          ในธรรมชาติ ระบบนิเวศจะอยู่ในภาวะสมดุล กล่าวคือ สิ่งต่างๆ ที่อยู่ในระบบนิเวศนั้นจะควบคุมตัวเอง (self regulation) และรักษาสภาพตัวเอง (self maintenance ) ได้  การที่ระบบนิเวศสามารถคงสภาพสมดุลตามธรรมชาติ  เพราะตัวควบคุมองค์ประกอบภายในระบบจะพยายามต่อต้านและปรับปรุงให้เกิดสภาพดังกล่าวตลอดเวลา ซึ่งเรียกการต่อต้านและปรับปรุงนี้ ว่า การคงสภาพ หรือ homeostasis ทำให้ระบบนิเวศหนึ่งๆ ไม่มีประชากรหรือสิ่งมีชีวิตมากเกินสมรรถนะการยอมมีได้ (carrying capacity) ได้ ทั้งนี้เป็นเพราะว่ามี ปัจจัยจำกัด (limiting factor) ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่มีน้อยหรือมากเกินไป
ในทำนองเดียวกันอาจมีปัจจัยชดเชย (compensation factor) ภายในระบบช่วยให้สิ่งแวดล้อมหนึ่งที่มีน้อยหรือมากเกินไปถูกจำกัด โดยปัจจัยอื่นๆ ทำให้ปัจจัยจำกัดไม่เกิดผลได้ เช่น กรณีก๊าซพิษปนเปื้อนในอากาศ แต่ก็มีฝนที่จะช่วยให้ความเป็นพิษสลายตัวไปได้ ทำให้ระบบนิเวศอยู่ได้อย่างสมบูรณ์และมีประสิทธิภาพ โดยธรรมชาติแล้ว ภายในระบบนิเวศหนึ่ง ๆ จะมีปัจจัยการชดเชยซึ่งกันและกัน
          พฤติกรรมของสิ่งแวดล้อมในระบบนิเวศ
          1. ศักยภาพทางชีวภาพ ( biological potential)
             สิ่งแวดล้อมแต่ละชนิดมีศักยภาพทางชีวภาพในการควบคุมการเกิดเพิ่มหรือลดแตกต่างกัน โดยธรรมชาติแล้ว ถ้าทรัพยากรธรรมชาติหรือสิ่งแวดล้อมถูกทำลายไป ก็จะมีการทดแทนขึ้นมาในภายหลัง
          2. ขีดจำกัดความทนทาน ( limit of tolerance )
             สิ่งแวดล้อมภายในระบบจะมีขีดจำกัดความทนทานต่างกัน บางประเภทมีช่วงกว้าง บางประเภทมีช่วงแคบ จึงทำให้ระบบนิเวศมีองค์ประกอบมากน้อยต่างกัน
          3. สมรรถนะการยอมมีได้ ( carrying capacity )
             ในระบบนิเวศที่แตกต่างกัน อาจมีสมรรถนะการยอมมีได้ของสิ่งแวดล้อมแตกต่างกันได้ ซึ่งอาจเนื่องมาจากปัจจัยจำกัด
          4. การเปลี่ยนแปลง ( dynamism )
             สิ่งแวดล้อมมีการเปลี่ยนแปลงตามกาลเวลาและสถานที่ แม้ว่าไม่มีการรบกวนเลยก็ตาม
          5. การเปลี่ยนแปลงแทนที่ ( succession )
             การทดแทนเชิงนิเวศ ( ecological succession ) หรือ การเปลี่ยนแปลงแทนที่ในเอกสารบางเล่ม เรียกว่า การสืบลำดับทางนิเวศวิทยา เป็นความ สามารถของระบบนิเวศในการฟื้นฟูสภาพธรรมชาติที่ถูกทำลาย ให้กลับสู่สภาพสมบูรณ์และมั่นคงได้ถ้าระบบนิเวศทำลาย สิ่งแวดล้อมบางอย่างในระบบจะเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งความสัมพันธ์ก็จะเปลี่ยนด้วย แต่เมื่อทิ้งไว้ก็จะมีการทดแทนขององค์ประกอบให้คืนสภาพเดิมได้ การสืบลำดับขั้นต้นจะเกิดขึ้นในพื้นที่ที่ไม่เคยมีชุมชน หรือเป็นทะเลทราย หลังจากนั้นการสืบลำดับที่ 2 จะ เกิดในพื้นที่ที่มีชุมชนสิ่งแวดล้อมมาก่อนแล้วถูกทำลาย ตัวอย่าง เช่น
                     ป่าถูกทำลาย - - -? ทุ่งหญ้า- - -? ป่าละไม่พุ่ม- - -? ป่าสมบูรณ์
             กิจกรรมที่ส่งเสริมการสืบลำดับเชิงนิเวศวิทยา

                 - การปลูกป่าในพื้นที่ป่าที่ถูกทำลายโดยภัยธรรมชาติ
                 - การเพิ่มธาตุอาหารในดินและกำจัดศัตรูพืช เป็นต้น
          6. ความยืดหยุ่นทางชีวภาพ (biological magnification)
             ตัวอย่าง เช่น สิ่งมีชีวิต มีความสามารถในการสะสมสารพิษต่างกัน ขึ้นอยู่กับน้ำหนักและความแข็งแรง
          7. ความต้านทานทางสิ่งแวดล้อม ( environmental resistance )
             เป็นความสามารถอยู่ในสภาพที่สิ่งแวดล้อมเป็นพิษหรือไม่เอื้ออำนวยให้อยู่ได้ เช่น สิ่งมีชีวิตบางชนิดสามารถอยู่ในน้ำเสียในคลองของกรุงเทพมหานครได้ เป็นต้น
    ปัจจัยกำหนดลักษณะของระบบนิเวศ
          ปัจจัยที่จะเป็นสิ่งกำหนดลักษณะของระบบนิเวศมีหลายอย่างคือ
          1. อุณหภูมิ  ภูมิอากาศของภูมิประเทศแต่ละแห่งจะเป็นเครื่องกำหนดว่าจะมีสัตว์ หรือพืชชนิดใดดำรงชีวิตอยู่บ้าง เช่น ในบริเวณที่อากาศร้อนแถบทะเลทราย จะมีอูฐที่เป็นสัตว์มีความทนต่ออากาศร้อนแห้งแล้ง และมีพืชพวกกระบองเพชรที่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ เป็นต้น

          2. ความชื้นทั้งพืชและสัตว์จะมีการถ่ายเทไอน้ำให้กับอากาศอยู่เสมอ ในบริเวณอากาศที่มีความชื้นต่ำ จะทำให้รู้สึกหายใจไม่สะดวก ดังนั้นจึงมักพบว่าในระบบนิเวศใดที่มีความชื้นมาก มักจะมีพืชและสัตว์อาศัยอยู่อย่างหนาแน่น
          3. แสง แสงจากดวงอาทิตย์มีความสำคัญต่อระบบนิเวศเป็นอย่างยิ่ง เพราะทำให้เกิดการถ่ายเทธาตุต่าง ๆ ในระบบนิเวศได้ พืชที่ขึ้นอยู่ใต้เงาไม้ในป่าย่อมแตกต่างกันกับพืชที่ขึ้นในที่โล่งแจ้ง นอกจากนี้ในบริเวณที่ช่วงกลางคืนแตกต่างกันในแต่ละระยะเวลาของปีนั้น ยังทำให้พืชและสัตว์สนองตอบต่อความสว่าง หรือความมืดแตกต่างออกไปด้วย
         4. ดิน  เมื่อสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ตายจะถูกย่อยสลายธาตุต่าง ๆ กลายเป็นฮิวมัส ดังนั้นดินจึงเป็นที่รวมของธาตุอาหารต่าง ๆ ดินที่มีความอุดมสมบูรณ์หรือมีธาตุอาหารที่แตกต่างกัน ย่อมทำให้พืชและสัตว์ที่อาศัยดินนั้น ๆ ดำรงชีวิตอยู่มีความแตกต่างกัน
         5. ไฟป่า  การเกิดไฟป่าแต่ละครั้ง ทำให้ชีวิตของพืชและสัตว์เปลี่ยนไป เช่นสัตว์ต้องหนีไฟไปอยู่ที่อื่น พืขถูกเผาตายลงแต่ขณะเดียวกันก็ทำให้พืชแต่ละชนิดสามารถแตกขึ้นมาใหม่และเจริญงอกงามได้อย่างรวดเร็วเพราะไม่มีพืชอื่นเข้ามาบดบังและแย่งอาหาร           
         6. มลภาวะ  เป็นปัจจัยที่เข้ามามีบทบาทในการเปลี่ยนแปลงหรือกำหนดลักษณะของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ เมื่อประมาณ 30 ปี มานี้เอง มลภาวะอาจทำให้สิ่งมีชีวิตตาย หรือเจริญเติบโตแบบไม่สมบูรณ์
         7. การแย่งชิง การแย่งชิงกันนี้ทำให้สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถแสวงหาทรัพยากรได้ต้องล้มตายไป เช่น ในบริเวณป่าที่ต้นไม้ใหญ่ถูกทำลายลง ย่อมเป็นการยากอย่างยิ่งที่จะให้ป่าชนิดเจริญนั้นขึ้นมาเองได้อีก เพราะเมื่อต้นไม้ใหญ่ถูกทำลายลงทำให้พืชที่ขึ้นอยู่บริเวณนั้น ได้รับอาหารจากดินมากขึ้นจึงเจริญเติบโตขึ้นมาทดแทน
         8. การกินซึ่งกันและกันในระบบนิเวศที่ขาดสมดุลในเรื่องการกินซึ่งกันและกัน จะทำให้เกิดปัญหาขึ้น เช่น ในทุ่งที่ปลูกข้าวโพด จะมีแมลงมากินและทำลายข้าวโพดเสียหาย เพราะไม่มีสัตว์อื่นมาจับตั๊กแตนกินเป็นอาหาร ซึ่งทำให้ตั๊กแตนแพร่พันธ์ได้อย่างรวดเร็วนั่นเอง
         9. ปรสิต พวกปริสิตอาจถือเป็นพวกที่กินซึ่งกันและกันก็ได้ แต่มีข้อแตกต่างที่ว่าพวกปรสิตจะดูดกินพืชและสัตว์อื่น ๆ เป็นอาหารโดยที่พืชและสัตว์นั้นจะไม่ตายโดยทันทีความหมายของทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม