ทำรายการสัตว์ นก และแมลงต่างๆ ที่คุณเห็นในโรงเรียนหรือชุมชนบ้านของคุณ คุณบอกได้ไหมว่าสัตว์แต่ละชนิดกินอะไร และเชื่อมโยงกับสัตว์อื่น พืช และมนุษย์ได้อย่างไร
เราทุกคนอาศัยอยู่ท่ามกลางสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิตอื่นๆ มากมาย ไม่ว่าเราจะตระหนักถึงความหลากหลายทางสิ่งแวดล้อมรอบตัวเราหรือไม่ก็ตาม คุณเคยเห็นนกกระจอกกินเมล็ดพืช กระรอกแทะผลเบอร์รี่ กบกินแมลงตัวเล็กๆ และผึ้งบินวนรอบดอกไม้หรือไม่? พวกเขาทั้งหมดมีส่วนร่วมในสภาพแวดล้อมเดียวกัน สัตว์บางชนิดต้องพึ่งพาอาศัยกันเพื่อความอยู่รอด
ในบทเรียนนี้ เราจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับสิ่งต่อไปนี้:
ระบบนิเวศประกอบด้วยชุมชนของพืชและสัตว์ที่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันในพื้นที่ที่กำหนด และสิ่งแวดล้อมที่พวกมันอาศัยอยู่ ส่วนที่มีชีวิตของระบบนิเวศเรียกว่าปัจจัยทางชีวภาพ ในขณะที่ปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมที่พวกมันมีปฏิสัมพันธ์ด้วยเรียกว่าปัจจัยทางชีวภาพ . ปัจจัยเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต ได้แก่ สภาพอากาศ โลก แสงอาทิตย์ ดิน ภูมิอากาศ และบรรยากาศ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตตอบสนองและได้รับอิทธิพลจากสภาพแวดล้อม สิ่งสำคัญคือต้องศึกษาทั้งปัจจัยทางชีวภาพและปัจจัยทางชีวภาพร่วมกันเพื่อให้ได้ภาพที่สมบูรณ์
ด้านล่างเป็นภาพระบบนิเวศของสระน้ำ
คำว่า 'ระบบนิเวศ' แตกต่างจาก 'ชุมชน' เล็กน้อย ระบบนิเวศมีทั้งสิ่งมีชีวิตและสภาพแวดล้อมทางกายภาพของพื้นที่ ชุมชนรวมเฉพาะองค์ประกอบทางชีวภาพหรือสิ่งมีชีวิตและไม่รวมถึงสภาพแวดล้อมทางกายภาพ
ในระบบนิเวศ สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีช่องหรือบทบาทของตนเอง
ระบบนิเวศสามารถมีขนาดใดก็ได้ จะเล็กหรือใหญ่ก็ได้ ระบบนิเวศอาจมีขนาดเล็กเท่าแอ่งน้ำบนพื้นดินที่ลูกอ๊อดมีปฏิสัมพันธ์กับน้ำ อาหาร สัตว์นักล่า และสภาพอากาศ หรือใหญ่เท่ากับแนวปะการัง Great Barrier Reef ป่าฝนอเมซอน และเทือกเขาหิมาลัย
ห่วงโซ่ภูเขาทั้งหมดที่มีปฏิสัมพันธ์กับพืช สัตว์ ดินในป่า ยอดเขาหิน เชิงเขาที่ไม่รุนแรง และพื้นหินโบราณสามารถเรียกได้ว่าเป็นระบบนิเวศเช่นกัน
ไม่มีเส้นตายตัวที่แบ่งแยกขอบเขตของระบบนิเวศ มักถูกแยกออกจากกันด้วยอุปสรรคทางภูมิศาสตร์ เช่น ทะเลทราย ภูเขา มหาสมุทร ทะเลสาบ และแม่น้ำ เนื่องจากพรมแดนเหล่านี้ไม่เคยเข้มงวด ระบบนิเวศจึงมีแนวโน้มที่จะผสมผสานซึ่งกันและกัน ดังนั้น โลกทั้งใบจึงถูกมองว่าเป็นระบบนิเวศเดียว และทะเลสาบก็ถือได้ว่าเป็นการรวมกันของระบบนิเวศต่างๆ มากมาย นักวิทยาศาสตร์เรียกการผสมหรือการเปลี่ยนแปลงที่สูงชันระหว่างสองระบบนิเวศนี้ว่า "อีโคโทน"
Ecotones ถือเป็นพื้นที่ที่มีความสำคัญต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมาก นอกเหนือจากการให้พื้นที่สำหรับสปีชีส์จำนวนมากแล้ว อีโคโทนมักจะพบกับการหลั่งไหลของสัตว์ที่ต้องการทำรังหรือหาอาหาร
ระบบนิเวศมีสองประเภทหลัก - ในน้ำและบนบก ระบบนิเวศบนบกเป็นแบบบนบกและระบบนิเวศในน้ำเป็นแบบอิงน้ำ
ป่าไม้ ทะเลทราย ทุ่งหญ้า ทุ่งทุนดรา น้ำจืด และทะเลเป็นประเภทหลักของระบบนิเวศ ระบบนิเวศบนบกที่ขยายไปทั่วพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ขนาดใหญ่เรียกอีกอย่างว่า "ไบโอม" คุณลักษณะเฉพาะแตกต่างกันไปอย่างมากภายในระบบนิเวศ ตัวอย่างเช่น ระบบนิเวศของมหาสมุทรในทะเลเมดิเตอเรเนียนมีสปีชีส์ที่แตกต่างกันอย่างมากมายกว่าระบบนิเวศของมหาสมุทรในอ่าวเม็กซิโก
คุณเคยรีไซเคิลขวดพลาสติกเก่าหรือไม่? เมื่อคุณทิ้งขวดพลาสติกลงในถังขยะ มันจะถูกนำไปที่ศูนย์รีไซเคิลซึ่งจะถูกหลอมและนำกลับมาใช้ใหม่ในผลิตภัณฑ์ใหม่ เช่น โต๊ะปิกนิก กระถางต้นไม้ ถุงช้อปปิ้ง และสินค้าอื่นๆ อีกมากมาย แต่ยังคงเป็นพลาสติกแบบเดียวกับที่ทำขวดเดิม
กระบวนการนี้คล้ายกับการเคลื่อนที่ของสสารในระบบนิเวศ สสารถูกรีไซเคิลผ่านระบบนิเวศต่างๆ ของโลก
ธาตุต่างๆ เช่น น้ำ คาร์บอน และไนโตรเจน จะถูกพืชดูดเอาไปจากดิน อากาศ และแหล่งน้ำ สิ่งนี้ถูกทำให้เป็นอาหารซึ่งส่งต่อไปยังสัตว์เช่นสัตว์กินพืชและสัตว์กินเนื้อในห่วงโซ่อาหาร
หลังจากการตายและการสลายตัวของพืชและสัตว์ วัสดุต่างๆ เช่น น้ำ คาร์บอน และไนโตรเจนที่อยู่ในร่างกายของพวกมันจะถูกส่งกลับคืนสู่ดิน อากาศ และน้ำ จากที่เดิมพวกมันถูกถ่ายไว้ วัสดุเหล่านี้สามารถนำมาใช้ใหม่สำหรับการเจริญเติบโตของพืชใหม่
ด้วยวิธีนี้ ใช้วัสดุชนิดเดียวกันซ้ำแล้วซ้ำอีก วัสดุจะไม่สูญหายไปจากสิ่งแวดล้อม ดังนั้น การไหลของวัสดุ เช่น น้ำ คาร์บอน และไนโตรเจน ฯลฯ ในระบบนิเวศจึงถูกกล่าวว่าเป็นวัฏจักร
ระบบการรีไซเคิลของระบบนิเวศเรียกว่าวัฏจักรชีวธรณีเคมี
สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการพลังงานในการดำรงชีวิต การไหลของพลังงานมีความสำคัญต่อการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิต พลังงานเกือบทั้งหมดในระบบนิเวศของโลกมาจากดวงอาทิตย์ เมื่อพลังงานแสงอาทิตย์มาถึงโลก มันจะถูกกระจายไปตามระบบนิเวศในลักษณะที่ซับซ้อนอย่างยิ่ง วิธีง่ายๆ ในการวิเคราะห์การกระจายนี้คือผ่านห่วงโซ่อาหารหรือสายใยอาหาร ห่วงโซ่อาหารประกอบด้วยระดับต่างๆ ที่เรียกว่าระดับโภชนาการ โดยทั้งหมดเริ่มต้นที่ผู้ผลิตซึ่งแต่เดิมดูดซับแสงแดดไว้ จากนั้นพลังงานจะเคลื่อนขึ้นไปยังสิ่งมีชีวิตที่กินหรือย่อยสลายมัน ซึ่งยังคงดำเนินต่อไปจนถึงผู้ล่าที่ปลายยอดซึ่งสามารถย่อยสลายได้ในภายหลังเท่านั้น
การไหลของพลังงานในระบบนิเวศเป็นแบบทิศทางเดียว (หรือทิศทางเดียว) พลังงานเข้าสู่พืชจากดวงอาทิตย์ผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงระหว่างการสร้างอาหาร พลังงานนี้จะถูกส่งต่อจากระดับโภชนาการหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่งในห่วงโซ่อาหาร ในระหว่างการถ่ายโอนพลังงานผ่านระดับโภชนาการต่อเนื่องในระบบนิเวศ จะมีการสูญเสียพลังงานตลอดเส้นทาง ไม่มีการถ่ายโอนพลังงาน 100 เปอร์เซ็นต์
สาเหตุหลักของการสูญเสียนี้คือกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ซึ่งระบุว่าเมื่อใดก็ตามที่พลังงานถูกเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปสู่อีกรูปแบบหนึ่ง มีแนวโน้มไปสู่ความผิดปกติ (เอนโทรปี) ในระบบ ในระบบทางชีววิทยา หมายความว่าพลังงานจำนวนมากจะสูญเสียไปเป็นความร้อนจากการเผาผลาญ เมื่อสิ่งมีชีวิตจากระดับโภชนาการหนึ่งบริโภคในระดับถัดไป ในแต่ละขั้นของห่วงโซ่อาหาร โดยเฉลี่ย 10 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานจะถูกส่งต่อไปยังระดับถัดไป ในขณะที่ประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานจะสูญเสียไปเป็นความร้อน ยิ่งห่วงโซ่อาหารมีระดับมากเท่าใด พลังงานก็จะยิ่งสูญเสียมากขึ้นเท่านั้นเมื่อถึงจุดสูงสุด
ปิรามิดพลังงาน (บางครั้งเรียกว่าปิรามิดโภชนาการหรือปิรามิดระบบนิเวศ) เป็นภาพกราฟิกที่แสดงการไหลของพลังงานในแต่ละระดับโภชนาการในระบบนิเวศ พลังงานในพีระมิดพลังงานมีหน่วยวัดเป็นกิโลแคลอรี (kcal) พีระมิดพลังงานตั้งตรงเสมอ นั่นคือแคบลงในแต่ละระดับที่ต่อเนื่องกัน เว้นแต่ว่าสิ่งมีชีวิตจะเข้าสู่ระบบนิเวศจากที่อื่น
จำนวนของสิ่งมีชีวิตในแต่ละระดับจะลดลงเมื่อเทียบกับระดับด้านล่าง เนื่องจากพลังงานที่มีอยู่น้อยลงเพื่อรองรับสิ่งมีชีวิตเหล่านั้น ระดับบนสุดของพีระมิดพลังงานมีสิ่งมีชีวิตน้อยที่สุดเพราะมีพลังงานน้อยที่สุด ในที่สุด พลังงานเหลือไม่เพียงพอที่จะสนับสนุนระดับโภชนาการอื่น ดังนั้นระบบนิเวศส่วนใหญ่จึงมีระดับโภชนาการเพียงสี่ระดับเท่านั้น
นอกจากพีระมิดพลังงานแล้ว ยังมีพีระมิดชีวมวลและพีระมิดแห่งตัวเลขอีกด้วย
