ความสัมพันธ์ในระบบนิเวศ
ความสัมพันธ์ในระบบนิเวศ
พบฝูงปลาวาฬบรูด้า คู่แม่-ลูก บ่งชี้ระบบนิเวศสมบูรณ์ในทะเลอ่าวไทยตอนบน
กรมทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่ง ชี้อ่าวไทยตอบนระบบนิเวศสมบูรณ์ จากรายงานการพบฝูงปลาวาฬ รวมทั้งคู่แม่ลูกเข้ามาหากินในบริเวณนอกชายฝั่งบางตะบูน จ.เพชรบุรี พร้อมประสานศูนย์อนุรักษ์เพื่อวางมาตรการเฝ้าระวังการทำการประมงผิดกฎหมายและการทำประมงที่อาจเป็นอันตราย
https://www.newswit.com/gen/2011-04-28/85b9d79fe5e8579a2c8107f117570599/
จากประเด็นข่าวดังกล่าวสอดคล้องกับเรื่องระบบนิเวศ
เนื้อหาสำหรับกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3 และผู้ที่สนใจ
สาระการเรียนรู้และมาตรฐานการเรียนรู้
สาระที่ 2 ชีวิตกับสิ่งแวดล้อม
มาตรฐาน ว 2.1 เข้าใจสิ่งแวดล้อมในท้องถิ่น ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งแวดล้อมกับสิ่งมีชีวิต
ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ในระบบนิเวศ มีกระบวนการสืบเสาะหาความรู้
และจิตวิทยาศาสตร์สื่อสารสิ่งที่เรียนรู้และนำความรู้ไปใช้ประโยชน์
มาตรฐาน ว 2.2 เข้าใจความสำคัญของทรัพยากรธรรมชาติ การใช้ทรัพยากรธรรมชาติในระดับท้องถิ่น
ประเทศ และโลกนำความรู้ไปใช้ในในการจัดการทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมในท้องถิ่นอย่างยั่งยืน
สาระที่ 8 ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
มาตรฐาน ว 8. 1 ใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์และจิตวิทยาศาสตร์ในการสืบเสาะหาความรู้ การแก้ปัญหา
รู้ว่าปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่มีรูปแบบที่แน่นอน
สามารถอธิบายและตรวจสอบได้ ภายใต้ข้อมูลและเครื่องมือที่มีอยู่ในช่วงเวลานั้นๆ
เข้าใจว่า วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี สังคม และสิ่งแวดล้อมมีความเกี่ยวข้องสัมพันธ์กัน
ระบบนิเวศ ตอนที่ 2
การถ่ายทอดพลังงาน
การดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต จำเป็นต้องอาศัยพลังงานจากสิ่งมีชีวิตอื่น ทำให้เกิดการหมุนเวียนอยู่ภายในระบบ
โดยเริ่มจากพืชสีเขียวดูดกลืนพลังงานจากดวงอาทิตย์มาใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อสร้างอาหาร เมื่อพืชเจริญเติบโต
กลายเป็นอาหารของสัตว์ สิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศจะมีความสัมพันธ์กันไม่ทางตรงก็ทางอ้อม โดยมีความสัมพันธ์กันในแง่ของ
การกินกันเป็นทอด ๆ เพื่อถ่ายทอดพลังงานให้แก่กัน เรียกการกินกันเป็นทอด ๆ นี้ว่า ห่วงโซ่อาหาร (Food chain ) ซึ่งในทางธรรมชาติจริงๆนั้น
การกินกันเป็นทอดๆจะไม่ได้เป็นลำดับขั้นที่เป็นสายตรงสายเดียวเพราะผู้บริโภคชนิดหนึ่งอาจกินอาหารได้หลายชนิด เช่น เหยี่ยว
อาจจะกินกระต่ายหรือกินนกเป็นอาหาร แสดงให้เห็นว่าในระบบนิเวศนั้นการถ่ายทอดพลังงานไม่ได้ถ่ายทอดผ่านสิ่งมีชีวิตในห่วงโซ่อาหาร
เพียงสายเดียว การถ่ายทอดพลังงานจึงมีความซับซ้อนและโยงข้ามห่วงโซ่ได้ สิ่งมีชีวิตในห่วงโซ่อาหารหลาย ๆ ห่วงโซ่จะสัมพันธ์กันอย่างซับซ้อน
ซึ่งเรียกว่า สายใยอาหาร ( Food web )
https://pirun.ku.ac.th/~g4886060/ecosite/food%20web.jpg
ตัวอย่างสายใยอาหาร
จากสายใยอาหารเมื่อสิ่งมีชีวิตกินอาหารเข้าไปพลังงานที่มีอยู่ในโมเลกุลของอาหารจะถูกถ่ายทอดจากผู้ผลิตไปสู่ผู้บริโภคประมาณร้อยละ 10 และมีการถ่ายทอดพลังงานระหว่างผู้บริโภคลำดับแรกไปสู่ผู้บริโภคลำดับสูงกว่าขึ้นไปเรื่อยๆ พลังงานที่สิ่งมีชีวิตได้รับนั้นจะถูกนำไปใช้ในกิจกรรมต่างๆของสิ่งมีชีวิตและเปลี่ยนเป็นเนื้อเยื่อของร่างกาย เช่น ตัวของนักเรียนกินอาหารเข้าไปมาก แต่น้ำหนักตัวที่เพิ่มขึ้นจะน้อยกว่าน้ำหนักของอาหารที่กินเข้าไปมาก ในแต่ละขั้นตอนที่กินอย่างต่อเนื่อง ก็จะมีการถ่ายทอดพลังงาน ผู้บริโภคก็สามารถจะนำเอาพลังงานที่ได้รับการถ่ายทอดไปสร้างเนื้อเยื่อของตนได้เพียงร้อยละ 10 ของพลังงานทั้งหมดในสิ่งมีชีวิตที่เป็นอาหารของตนเท่านั้น และพลังงานส่วนใหญ่ถึงร้อยละ 90 จะเปลี่ยนไปในรูปที่ร่างกายไม่สามารถใช้งานได้ เช่น พลังงานความร้อนกลับสู่สิ่งแวดล้อม
ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต
ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิต
ในการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตจำเป็นต้องอาศัยสิ่งแวดล้อมต่างๆ เพื่อช่วยในการดำรงชีวิต ซึ่งสิ่งแวดล้อมจัดเป็นปัจจัยที่ไม่มีชีวิต สิ่งแวดล้อที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิต ได้แก่
1. แสง
2. อุณหภูมิ
3. น้ำ
4. ดินและแร่ธาตุในดิน
5. อากาศ
แสง เป็นปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตหลายชนิด เช่น
1. ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช
2. การหุบและบานของดอกและใบของพืชหลายชนิด เช่น ใบไมยราบ ใบกระถิน
3. มีอิทธิพลต่อเวลาการออกอาหารของสัตว์
อุณหภูมิ เป็นปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตหลายประการ เช่น
1.อุณหภูมิมีผลต่อการหุบและบานของดอกไม้บางชนิด เช่น ดอกบัวจะบานตอนกลางวันและจะหุบในตอนกลางคืน
2.อุณหภูมิมีผลต่อพฤติกรรมบางประการของสัตว์ เช่น การจำศีลมนฤดูหนาวของหมีขั้วโลก
3.อุณหภูมิมีผลต่อลักษณะและรูปร่างของสิ่งมีชีวิต เช่น สัตว์ในเขตหนาวจะมีขนาดตัวที่ใหญ่กว่าสัตว์ในเขตร้อน หรือสัตว์บางชนิดที่อยู่ในเขตหนาวจะมีขนหนากว่าสัตว์ในเขตร้อน
น้ำ เป็นปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต เช่น
1.น้ำเป็นวัตถุดิบในการบวนการสังเคราะห์ด้วยแวงของพืช และน้ำยังเป็นตัวทำละลายที่สำคัญที่ทำให้แร่ธาตุต่างๆที่มีอยู่ในดินละลายและซึมสู่พื้นดินเพื่อให้พืชสามารถนำไปใช้ได้
2.น้ำเป็นปัจจัยที่มีผลต่อการงอกของเมล็ด
3.น้ำเป็นส่วนประกอบในเซลล์ร่างกายของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด
4.น้ำเป็นสื่อกลางในการช่วยขับของเสียออกจากร่างการของสิ่งมีชีวิต
ดินและแร่ธาตุในดิน เป็นปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการดำรงชีวิต
1.ดินเป็นแล่งที่อยู่ของพืช อีกทั้งยังให้แร่ธาตุที่จำเป็นในการดำรงชีวิต
2.ดินช่วยในการกักเก็บน้ำและอากาศ
3.ดินเป็นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตเกือบทุกชนิดบนโลก
อากาศ เป็นปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต เช่น
1.อากาศมีแก๊สออกซิเจน ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตแทบทุกชนิด
2.อากาศมีแก๊สออกซิเจน ที่ผสมอยู่ช่วยในการเผาไหม้
ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ แบ่งออก เป็น 2 ลักษณะคือ
1. ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน
2. ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกัน
ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตทั้ง 3 กลุ่ม (ผู้ผลิต - ผู้บริโภค - ผู้ย่อยสลาย) ในระบบนิเวศ จะมีการถ่ายเท พลังงาน เป็นทอดจากผู้ผลิตสู่ผู้บริโภค การไหลเวียน การถ่ายทอดพลังงานเป็นทอดๆ นี้ เรียกว่า ห่วงโซ่อาหาร (food chain)
พลังงานทั้งหลายในระบบนิเวศ นี้เกิดจากแสงอาทิตย์ พลังงานแสงถูกถ่ายทอดโดยเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานศักย์ สะสมไว้ในสารอาหาร ซึ่งเกิดจากกระบวนการ สังเคราะห์ ด้วยแสง แล้วถูกถ่ายทอดไปสู่ผู้บริโภคลำดับต่างๆ ในระบบนิเวศ ซึ่งมีความสัมพันธ์กัน อย่างซับซ้อน ในรูปแบบที่เรียกว่า สายใยอาหาร (food web)
ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตต่างชนิดในระบบนิเวศเดียวกัน (Interspecific interaction)
แบ่งเป็น 3 รูปแบบคือ
1) แบบพึ่งพาอาศัยกัน (Symbiosis) เป็นการอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด ที่ทำให้ฝ่ายหนึ่งหรือทั้งสองฝ่ายได้ประโยชน์โดยไม่มีฝ่ายใดเสียประโยชน์เลยได้แก่
1.1 ภาวะพึ่งพา ( Mutualism : +,+) หมายถึง การอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิต 2ชนิดโดยต่างก็ไ ด้รับประโยชน์ซึ่งกันและกัน หากแยกกันอยู่จะไม่สามารถดำรงชีวิตต่อไปได้ เช่น
- ไลเคนส์ ( Lichens) : สาหร่ายอยู่ร่วมกับสาหร่าย สาหร่ายได้รับความชื้นและแร่ธาตุจากรา ราได้รับอาหารและออกซิเจนจากสาหร่าย
- โพรโทซัวในลำไส้ปลวก : โพรโทซัวชนิด Trichonympha sp. ช่วยย่อยเซลลูโลสให้ปลวกปลวกให้ที่อยู่อาศัยและอาหารแก่โพรโทซัว
-แบคทีเรียในลำไส้ใหญ่ของมนุษย์ : แบคทีเรียชนิด Escherichia coli ช่วยย่อยกาก
อาหารและสร้างวิตามิน K , B ให้มนุษย์ ส่วนมนุษย์ให้ที่อยู่อาศัยและอาหารแก่แบคที่เรีย
https://t3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRbTukSmEDmyPHXVHJGZxzh3Vg24DL3nlN6AnQikz_77r63mXKVNw
1.2 ภาวะใต้ประโยชน์ร่วมกัน ( Protocooperation : + ,+ ) หมายถึง การอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด โดยก็ได้รับประโยชน์ซึ่งกันและกัน แม้แยกกันอยู่ก็สามารถดำรงชีวิตได้ตามปกติ เช่น
แมลงกับดอกไม้ : แมลงได้รับน้ำหวานจากดอกไม้ ส่วนดอกไม้ได้แมลงช่วยผสมเกสรทำให้แพร่พันธุ์ได้ดีขึ้น
- ปูเสฉวนกับดอกไม้ทะเล (sea anemone) : ดอกไม้ทะเลซึ่งเกาะอยู่บนปูเสฉวนช่วยป้องกันภัยและพรางตัวให้ปูเสฉวน ส่วนปูเสฉวนช่วยให้ดอกไม้ทะเลเคลื่อนที่หาแหล่งอาหารใหม่ๆได้
https://www.bloggang.com/data/ainne/picture/1130093956.jpg
0) หมายถึง การอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด โดยฝ่ายหนึ่งได้ประโยชน์ อีกฝ่ายหนึ่งไม่ได้และไม่เสียประโยชน์ เช่น
- ปลาฉลามกับเหาฉลาม : เหาฉลามเกาะติดกับปลาฉลาม ได้เศษอาหารจากปลาฉลามโดยปลาฉลามก็ไม่ได้และไม่เสียประโยชน์อะไร
- พืชอิงอาศัย ( epiphyte) บนต้นไม้ใหญ่ : พืชอิงอาศัย เช่น ชายผ้าสีดาหรือกล้วยไม้เกาะอยู่บนต้นไม้ใหญ่ ได้รับความชุ่มชื้น ที่อยู่อาศัยและแสงสว่างที่เหมาะสมโดยต้นไม้ใหญ่ไม่ได้และไม่เสียประโยชน์ใดๆ
https://3.bp.blogspot.com/_gjCZrj9_5fk/THS7MjUyyZI/AAAAAAAAARo/ZhLpKJXwrqA/s1600/3_1235703415.jpg
- นก ต่อ แตน ผึ้ง ทำรังบนต้นไม้ : สัตว์เหล่านี้ได้ที่อยู่อาศัย หลบภัยจากศัตรูธรรมชาติโดยต้นไม้ไม่ได้และไม่เสียประโยชน์อะไร
2) แบบปฏิปักษ์ต่อกัน ( Antagonism) เป็นการอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิดที่ทำให้ฝ่ายหนึ่งฝ่ายใดเสียประโยชน์หรือเสียประโยชน์ทั้งสองฝ่าย ได้แก่
2.1 ภาวะปรสิต ( Parasitism : + , -) หมายถึง การอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด โดยฝ่ายหนึ่งได้ประโยชน์ เรียกว่า ปรสิต ( parasite) อีกฝ่ายหนึ่งเสียประโยชน์เรียกว่าผู้ถูกอาศัย( host) เช่น
- เห็บ เหา ไร หมัด บนร่างกายสัตว์ : ปรสิตภายนอก ( ectoparasite) เหล่านี้ดูดเลือดจากร่างกายสัตว์จึงเป็นฝ่ายได้ประโยชน์ ส่วนสัตว์เป็นฝ่ายเสียประโยชน์
- พยาธิ ในร่างกายสัตว์ :ปรสิตภายใน (endoparasite) จะดูดสารอาหารจากร่างกายสัตว์จึงเป็นฝ่ายได้ประโยชน์ส่วนสัตว์เป็นฝ่ายเสียประโยชน์
https://t3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRpAdAoAl6JEEeG-GGB6y6kIgJt_PfsIS4YM8KfId6F9ufXxSiOPg
2.2 ภาวะล่าเหยื่อ ( Predation : + , -) หมายถึง การอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิตโดยฝ่ายหนึ่งจับอีกฝ่ายหนึ่งเป็นอาหาร เรียกว่า ผู้ล่า (predator) ส่วนฝ่ายที่ถูกจับเป็นอาหารหรือถูกล่า เรียกว่า เหยื่อ ( prey) เช่น
-กบกับแมลง :กบเป็นผู้ล่า แมลงเป็นผู้ถูกล่า
-เหยี่ยวกับหนู:เหยี่ยวเป็นผู้ล่าส่วนหนูเป็นผู้ถูกล่า
2.3 ภาวะแข่งขัน ( Competition : - ,-) หมายถึง การอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิตที่มีการแย่งปัจจัยในการดำรงชีพเหมือนกันจึงทำให้เสียประโยชน์ทั้งสองฝ่าย เช่น เสือ , สิงโต , สุนัขป่าแย่งชิงกันครอบครอง
ที่อยู่อาศัยหรืออาหารพืชหลายชนิดที่เจริญอยู่ในบริเวณเดียวกัน เป็นต้น
2.4 ภาวะหลั่งสารยับยั้งการเจริญ ( Antibiosis : 0 , -) หมายถึง การอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิตที่ฝ่ายใดฝ่ายหนึ่งหลั่งสารมายับยั้งการเจริญของแบคทีเรียสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน บางชนิดหลั่งสารพิษ เรียกว่า hydroxylamine ทำให้สัตว์น้ำในบริเวณนั้นได้รับอันตราย
3) แบบเป็นกลางต่อกัน ( Neutralism : 0 , 0) เป็นการอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิตที่เป็นอิสระต่อกันจึงไม่มีฝ่ายหนึ่งฝ่ายใดได้หรือเสียประโยชน์ เช่น
- แมงมุมกับกระต่ายอาศัยอยู่ในทุ่งหญ้า แมงมุมกินแมลงเป็นอาหาร ส่วนกระต่ายกินหญ้าเป็นอาหารจึงไม่มีฝ่ายใดได้หรือเสียประโยชน์
- กบกับไส้เดือนดินอาศัยอยู่ในทุ่งนา กบกินแมลงเป็นอาหาร ส่วนไส้เดือนดิน กินซากสิ่งมีชีวิตที่เน่าเปื่อยผุพัง จึงไม่มีฝ่ายใดได้หรือเสียประโยชน์
ประเด็นคำถาม
1. ผีเสื้อกับดอกไม้เป็นความสัมพันธ์แบบใด
2. ผู้ผลิตคือใคร
3. ผู้บริโภคอันดับ 1 กินอะไรเป็นอาหาร
กิจกรรมเสนอแนะ
1. ควรมีการศึกษาความสัมพันธ์ในระบบนิเวศในท้องถิ่นของนักเรียน
บูรณาการกับสาระวิชาอื่น
1.วิชาภาษาไทย เรื่องการเขียนบทความเกี่ยวกับระบบนิเวศในท้องถิ่น
2.วิชาการงานอาชีพและเทคโนโลยีเรื่องการถ่ายทำวีดีโอเรื่องความสัมพันธ์ในระบบนิเวศ
อ้างอิงแหล่งที่มา
https://www.youtube.com/watch?v=hYzyyDxfHLo
https://pirun.ku.ac.th/~g4886060/ecosite/food%20web.jpg
https://eduvc.oas.psu.ac.th/~user18/content%202.html
https://3.bp.blogspot.com/_gjCZrj9_5fk/THS7MjUyyZI/AAAAAAAAARo/ZhLpKJXwrqA/s1600/3_1235703415.jpg
ที่มา : https://www.sahavicha.com/?name=knowledge&file=readknowledge&id=3862