การหมุนเวียนของสิ่งใดเป็นระบบเปิด

ระบบนิเวศ

                การดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตจะมีความเกี่ยวข้องกับสิ่งแวดล้อมทั้งทางตรงและทางอ้อมอาจเป็นความสัมพันธ์ทางบวกหรือทางลบ จะเห็นได้ว่าไม่มีสิ่งมีชีวิตชนิดใดสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้โดยลำพังโดยไม่ต้องพึ่งพาสิ่งแวดล้อม ดังนั้นถ้าสิ่งแวดล้อมเกิดการเปลี่ยนแปลงย่อมส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตที่อาศัยในสิ่งแวดล้อมนั้นด้วย เช่น การดำรงชีวิตของพืช สัตว์ และสิ่งมีชีวิตชั้นต่ำอื่นๆ จะต้องมีการพึ่งพาอาศัยกันและมีความเกี่ยวข้องสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมที่ไม่มีชีวิต เช่น แร่ธาตุ แสงแดด มีการใช้พลังงานและแลกเปลี่ยนสารอาหารซึ่งกันและกันเป็นวัฏจักรที่ดำเนินไปเป็นระบบภายใต้ความสมดุลของธรรมชาติ ดังนั้นหากระบบมีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นและส่งผลกระทบเกี่ยวเนื่องไปทั้งระบบ และทำให้เกิดปัญหากับการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ระบบดังกล่าวเรียกว่า "ระบบนิเวศ" ซึ่งหมายถึง ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตทั้งหมดกับสิ่งแวดล้อมที่ดำรงอยู่

นิยามและความหมาย

                ระบบนิเวศ (ecosystem) หมายถึง ระบบที่มีความสัมพันธ์กันของกลุ่มสิ่งมีชีวิต พร้อมทั้งสภาพแวดล้อม ที่ไม่มีชีวิตด้วย เช่น อุณหภูมิ แสง ความชื้น ในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง ซึ่งความสัมพันธ์นั้นหมายถึง การอาศัยอยู่ร่วมกัน ของสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิตในบริเวณหนึ่งนั่นเอง ดังนั้นในบริเวณใดๆที่มีสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิตมีความสัมพันธ์กันเพื่อให้เกิดการแลกเปลี่ยนสารและถ่ายทอดพลังงาน ระหว่างกัน เรียกว่า ระบบนิเวศ (ecosystem) ระบบความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมในหน่วยพื้นที่หนึ่ง จากข้อความดังกล่าวประกอบด้วยประเด็นสำคัญ 4 ประเด็น คือ
                1. หน่วยพื้นที่ หมายถึง ระบบนิเวศจะถูกจำกัดขอบเขตหรือขนาด ดังนั้นจะเล็กหรือใหญ่อย่างไรก็ได้ แต่ขอให้มีอาณาบริเวณอย่างเด่นชัด เช่น สระน้ำ อ่างเก็บน้ำ ป่าไม้ เมือง ชนบท เป็นต้น
                2. สิ่งมีชีวิต หมายถึง องค์ประกอบหรือโครงสร้างทั้งหมดที่เป็นสิ่งมีชีวิตภายในหน่วยพื้นที่นั้น
                3. สิ่งแวดล้อม หมายถึง องค์ประกอบทั้งหลายในหน่วยพื้นที่นั้น ทั้งที่เป็นสิ่งมีชีวิตและสิ่งที่ไม่มีชีวิต เช่น ต้นไม้ สัตว์ ดิน น้ำ อากาศ สารอาหาร เป็นต้น
                4. ระบบความสัมพันธ์ หมายถึง ระบบความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตหนึ่งกับสิ่งไม่มีชีวิตและสิ่งมีชีวิตอื่นในหน่วยพื้นที่นั้น นั่นคือสิ่งต่าง ๆ ภายในพื้นที่นั้นต่างก็มีบทบาทและหน้าที่ของตนเองอย่างชัดเจน ทำให้สามารถสร้างความสัมพันธ์ที่จะอยู่ร่วมกันได้ ระบบความสัมพันธ์นี้จะมีกฏเกณฑ์ที่แน่นอนจนสุดท้ายก็จะแสดงเอกลักษณ์ของระบบนั้น ๆ เช่น ระบบนิเวศลำน้ำน่าน ระบบนิเวศป่าดิบเขา ระบบนิเวศหนองน้ำ เป็นต้น
                ระบบนิเวศหนึ่งๆ เป็นระบบนิเวศ ระบบเปิด เพราะมีความสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมอื่นนอกหน่วยพื้นที่ของตนเอง มีการได้สสาร พลังงาน แร่ธาตุ ตลอดจนสิ่งมีชีวิตจากที่อื่นเข้าไปในระบบ และขณะเดียวกันต้องมีการนำสิ่งเหล่านี้ออกไปจากระบบ ทั้งนี้เพื่อให้เกิดความสมดุลระหว่างระบบนิเวศและสิ่งแวดล้อมภายนอก เช่น ระบบนิเวศหนองน้ำได้สารอาหารมาจากการที่น้ำฝนชะล้างเศษดิน ซากพืชหรือซากสัตว์ไหลลงสู่หนองน้ำนั้น ขณะเดียวกันก็สูญเสียสารอาหารไปจากระบบอาจจะเป็นสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำออกไปตายที่อื่น สัตว์น้ำถูกจับเป็นอาหารของสัตว์อื่น เช่น นก มนุษย์ เสือปลา เป็นต้น
                ระบบนิเวศนบนโลกนี้มีความหลากหลายตามตำแหน่งที่ตั้งซึ่งมีองค์ประกอบทางกายภาพแตกต่างกันออกไปมากมาย เช่น ระบบนิเวศป่าดิบร้อน ระบบนิเวศป่าสน ระบบนิเวศป่ามรสุม ระบบนิเวศ ระบบนิเวศทุ่งน้ำแข็ง ระบบนิเวศทุ่งหญ้าเขตร้อน ระบบนิเวศป่าชายเลน ระบบนิเวศหนองน้ำ ระบบนิเวศน้ำกร่อย ระบบนิเวศน้ำเค็ม ระบบนิเวศชายฝั่ง เป็นต้น บนโลกนี้เมื่อรวมกันทั้งหมดทุกระบบนิเวศก็จะเป็นระบบนิเวศที่ใหญ่ที่สุดคือ ระบบนิเวศโลก นั่นเอง เรียกว่า ชีวาลัยหรือชีวมณฑล (Biosphere หรือ Ecosphere)

ประเภทของระบบนิเวศ
                การแบ่งประเภทของระบบนิเวศ โดยใช้ลักษณะการถ่ายทอดพลังงานและสารอาหารได้ 3 ประเภท คือ
                         1. ระบบนิเวศเปิด (Open ecosystem) เป็นระบบนิเวศที่มีการถ่ายทอดพลังงานและสารอาหารระหว่างระบบนิเวศ ระบบนิเวศแบบนี้จะพบทั่วไปในธรรมชาติ เช่น การถ่ายเทพลังงานและสารอาหารระหว่างระบบนิเวศทุ่งหญ้ากับระบบนิเวศป่าไม้ หรือระหว่างระบบนิเวศป่าไม้กับระบบนิเวศแม่น้ำ โดยมีลม ฝน สัตว์และปัจจัยอื่นๆ เป็นพาหะเชื่อมโยง
                         2. ระบบนิเวศปิด (Closed ecosystem) เป็นระบบนิเวศที่มีเฉพาะการถ่ายทอดพลังงาน แต่ไม่มีการถ่ายทอดสารอาหารระหว่างระบบนิเวศ เราไม่พบระบบนิเวศประเภทนี้ในธรรมชาติ แต่อาจสร้างขึ้นได้ เช่น ตู้เลี้ยงปลาที่ปิดสนิทหรือประภาเรียม
                         3. ระบบนิเวศอิสระ (Isolated ecosystem) เป็นระบบนิเวศที่ไม่มีทั้งการถ่ายทอดพลังงานและสารอาหารระหว่างระบบนิเวศ เราจะไม่พบในธรรมชาติ และไม่อาจสร้างขึ้นได้ เป็นระบบนิเวศในทางทฤษฎีหรือในจินตนาการเท่านั้น

องค์ประกอบของระบบนิเวศ  (ecosystem  componet)       
                   องค์ประกอบระบบนิเวศสามารถแบ่งออกเป็น  2  หมวดใหญ่ๆ  ได้ดังนี้ 
                          1) ส่วนประกอบที่ไม่มีชีวิต (abiotic component) เป็นส่วนประกอบในระบบนิเวศที่ไม่มีชีวิต  เป็นส่วนสำคัญที่ทำให้เกิดความสมดุลของระบบนิเวศขึ้นมา โดยมีความสัมพันธ์และเกี่ยวข้องกับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต  ถ้าขาดองค์ประกอบที่ไม่มีชีวิตนี้สิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศก็ไม่สามารถอยู่ได้ โดยแบ่งออกเป็น 3 ประเภทคือ
                              - อนินทรีย์สาร เป็นสารที่ได้จากธรรมชาติและเป็นส่วนประกอบที่เป็นแร่ธาตุพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตเพื่อสร้างเนื้อเยื่อ และอวัยวะต่างๆ เช่น ธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน น้ำ ออกซิเจน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส เป็นต้น ซึ่งส่วนใหญ่ อยู่ในรูปของสารละลาย สิ่งมีชีวิตสามารถนำไปใช้ได้ทันที
                              - อินทรีย์สาร เป็นสารที่ได้จากสิ่งมีชีวิต เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ฮิวมัส เป็นต้น เกิดจากการเน่าเปื่อยผุพัง ของสิ่งมีชีวิต โดยการย่อยสลายของจุลินทรีย์ ทำให้เป็นธาตุอาหารของพืชอีกครั้ง
                             - สภาพแวดล้อมทางกายภาพ เช่น แสงสว่าง อุณหภูมิ ความชื้น ความเป็นกรด-เบส ความเค็มเป็นต้น  สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน ทำให้การดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศนั้นแตกต่างกันออกไป

                          2) ส่วนประกอบที่มีชีวิต (biotic component) ได้แก่ พืช สัตว์ รวมทั้งสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก และสิ่งมีชีวิต เซลล์เดียว ซึ่งช่วยทำให้ระบบนิเวศทำงานได้อย่างเป็นปกติ โดยแบ่งออกตามหน้าที่ของสิ่งมีชีวิต ได้เป็น 3 ประเภท คือ
                            - ผู้ผลิต (producer) คือ สิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างอาหารเองได้โดยการสังเคราะห์ด้วยแสง ได้แก่ พืชสีเขียว แพลงก์ตอนพืช และแบคทีเรียบางชนิด ผู้ผลิตมีความสำคัญมากเพราะเป็นจุดเริ่มต้นที่เชื่อมต่อระหว่างสิ่งไม่มีชีวิต และสิ่งที่มีชีวิตอื่นๆในระบบนิเวศ มี 2 ประเภท คือ
                                 2.1. สังเคราะห์อาหารเองได้ ส่วนใหญ่มีการสังเคราะห์แสงเพราะมีคลอโรฟิล ได้แก่ พืชสีเขียว แพลงค์ตอนพืช (phytoplankton) แต่บางพวกมีการสังเคราะห์เคมี (Chemosynthesis) โดยไม่ต้องใช้คลอโรฟิล เช่น แบคทีเรียบางพวก
                                 2.2. ไม่สามารถสังเคราะห์อาหารเองได้ ผู้ผลิตบางพวกสามารถกินสัตว์ได้เพราะต้องการนำธาตุไนโตรเจนไปสร้างเนื้อเยื่อ พืชพวกนี้ได้แก่ ต้นหม้อข้าวหม้อแกงลิง กาบหอยแครง สาหร่ายข้างเหนียว ส่วนใหญ่ถือว่าทำหน้าที่เป็นผู้ผลิต
                            - ผู้บริโภค (consumer) คือ สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารขึ้นเองได้ แต่ได้รับธาตุอาหารจากการกินสิ่งมีชีวิต อื่นอีกทอดหนึ่ง พลังงานและแร่ธาตุจากอาหารที่สิ่งมีชีวิตกิน จะถูกถ่ายทอดสู่ผู้บริโภค ซึ่งแบ่งตามลำดับของการกินอาหารได้ ดังนี้
                            - ผู้บริโภคปฐมภูมิ (primary consumers) เป็นสิ่งมีชีวิตที่กินพืชเป็นอาหาร (herbivore) โดยตรง เช่น ปะการัง เม่นทะเล กวาง กระต่าย วัว เป็นต้น ผู้บริโภคทุติยภูม (secondary consumers) เป็นสิ่งมีชีวิตพวกสัตว์กินเนื้อ (carnivore) หมายถึง สัตว์ ที่กินสัตว์กินพืช หรือผู้บริโภคปฐมภูมิเป็นอาหาร เช่น ปลาไหลมอเรย์ ปลาสาก นก งู หมาป่า เป็นต้น
                            - ผู้บริโภคตติยภูมิ (tertiary consumers) เป็นสิ่งมีชีวิตที่กินทั้งสัตว์กินพืชและสัตว์กินสัตว์หรือพวกที่กินทั้งพืชและสัตว์เป็นอาหาร (omnivore) เช่น ปลาฉลาม เต่า เสือ คน เป็นต้น
                            - ผู้ย่อยสลาย (decomposer) คือ สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารเองได้ แต่อาศัยอาหารจากสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น โดยการสร้างน้ำย่อย ออกมาย่อยสลายแร่ธาตุต่างๆในส่วนประกอบของซากสิ่งมีชีวิตให้เป็นสารโมเลกุลเล็กๆ แล้วจึงดูดซึมอาหารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เข้าไปใช้ เช่น แบคทีเรีย เห็ด รา เป็นต้น
             ระบบนิเวศ มีคุณสมบัติที่สำคัญอีกประการหนึ่ง คือ มีกลไกในการปรับสภาวะตนเองเพื่อให้อยู่ในสภาวะสมดุล โดยการที่ส่วนประกอบของระบบนิเวศทำให้เกิดการหมุนเวียนและถ่ายทอดสารอาหารผ่านสิ่งมีชีวิตซึ่งได้แก่ ผู้ผลิต ผู้บริโภค และผู้ย่อยสลายนั่นเอง ถ้าระบบนิเวศนั้นได้รับพลังงานอย่างเพียงพอ และไม่มีอุปสรรคขัดขวางวัฏจักรของธาตุอาหาร ก็จะทำให้เกิด ภาวะสมดุล (equilibrium) ในระบบนิเวศนั้น ทำให้ระบบนิเวศนั้นมีความคงตัว ทั้งนี้เพราะการผลิตอาหารสมดุลกับการบริโภคภายในระบบนิเวศนั้น การปรับสภาวะตัวเองนี้ ทำให้การผลิตอาหาร และการเพิ่มจำนวนของสิ่งมีชีวิตอื่นๆในระบบนั้นมีความพอดีกัน กล่าวคือจำนวนประชากรชนิดใดๆ ในระบบนิเวศจะไม่สามารถเพิ่มจำนวนอย่างไม่มีขอบเขตได้

ขอบคุณที่มา
        http://www.waghor.go.th/v1/elearning/nature/our_world1.php
        http://human.uru.ac.th/Major_online/SOC/02Ecosystem/Life_2.htm