ระบบนิเวศ (ecosystem)
ระบบนิเวศ (ecosystem) หมายถึง ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตในแหล่งที่อยู่อาศัย ณ ที่ใดที่หนึ่ง ความสัมพันธ์มี 2 ลักษณะ คือ ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งไม่มีชีวิตและระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งมีชีวิตด้วยกันเอง โดยมีการถ่ายทอดพลังงานและสารอาหารในบริเวณนั้นๆ สู่สิ่งแวดล้อม
การศึกษานิเวศวิทยา (ecology) จึงเป็นศาสตร์แขนงหนึ่งว่าด้วยการศึกษาสิ่งมีชีวิตในแหล่งอาศัย รวมถึง การศึกษาด้านความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมที่สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ ความสัมพันธ์ทั้งสองลักษณะนี้ เชื่อมโยงเกี่ยวข้องกัน และเกิดขึ้นพร้อมๆกันต้องพึ่งพาอาศัยกันและกันไม่สามารถอยู่ได้เพียงลำพังโดยไม่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบต่างๆ ความสัมพันธ์ภายในระบบนิเวศนั้น มีความสมดุลอยู่แล้วโดยธรรมชาติ ยกเว้นว่าจะมีสิ่งใดมารบกวนระบบทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงต่างๆขึ้น แต่ก็มีการปรับตัวมาเหมือนเดิมได้ใหม่ยกเว้นกรณีที่สิ่งที่มารบกวนนั้น ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรง ระบบนั้นก็จะถูกทำลายลงได้
โครงสร้างหรือองค์ประกอบของระบบนิเวศ
แม้ว่าระบบนิเวศบนโลกจะมีความหลากหลาย แต่โครงสร้างหรือองค์ประกอบภายในระบบนิเวศ แต่ละชนิดจะประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วน คือ
1. องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต (Abiotic Components) จำแนกได้เป็น 3 ส่วน คือ
1.1 อนินทรียสาร (Inorganic Substance) เช่น คาร์บอน คาร์บอนไดออกไซด์ ฟอสฟอรัส ไนโตรเจน น้ำ ออกซิเจน ฯลฯ
1.2 อินทรียสาร (Organic Substance) เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ไขมัน ฮิวมัส ฯลฯ
1.3 สภาพแวดล้อมทางกายภาพ (Physical Environment) เช่น แสง อุณหภูมิ อากาศ ความชื้น ความเป็นกรดด่าง ฯลฯ
2. องค์ประกอบที่มีชีวิต (Biotic Components) ได้แก่ สิ่งมีชีวิตทุกชนิด จำแนกตามหน้าที่ได้ 3 ชนิด คือ
2.1 ผู้ผลิต (Producer) หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างอาหารได้เอง โดยกระบวนการสังเคราะห์แสง (Photosynthesis) ได้แก่ พืชสีเขียว แพลงตอนพืช แบคทีเรียบางชนิด ฯลฯ สิ่งมีชีวิตเหล่านี้จะมีรงควัตถุสีเขียว คือ คลอโรฟิลล์ เพื่อรับพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ร่วมกับคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี เกิดเป็นสารประกอบคาร์โบไฮเดรตขึ้น ดังสมการ
พวกผู้ผลิตจัดว่ามีความสำคัญมากเพราะเป็นส่วนที่เริ่มต้นเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบที่ไม่มีชีวิตและส่วนประกอบที่มีชีวิตอื่นๆในระบบนิเวศ โดยการสร้างและสะสมอาหารขึ้นมาจากแร่ธาตุและสารประกอบโมเลกุลเล็ก รวมทั้งพลังงานจากแสงอาทิตย์ซึ่งสิ่งมีชีวิตพวกอื่น ๆ ในระบบนิเวศไม่สามารถใช้สิ่งเหล่านี้ได้โดยตรงในการเจริญเติบโต
2.2 ผู้บริโภค (Consumer) หมายถึงสิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารรถสร้างอาหารเองได้ แต่ได้รับอาหารจากการกินสิ่งมีชีวิตอื่น สิ่งมีชีวิตที่มีบทบาทเป็นผู้บริโภค คือ พวกสัตว์ต่าง ๆ จำแนกเป็น 3 ชนิด ตามลำดับขั้นการบริโภค คือ
2.2.1 ผู้บริโภคปฐมภูมิ (Primary Consumer) เป็นสิ่งมีชีวิตที่กินพืชเป็นอาหารอย่างเดียว เรียกว่า ผู้บริโภคพืช (Herbivores) ได้แก่ กระต่าย วัว ควาย ช้าง ม้า ปลาที่กินพืชเล็กๆ ฯลฯ
2.2.2 ผู้บริโภคทุติยภูมิ (Secondary Consumer) เป็นสิ่งมีชีวิตที่กินสัตว์ด้วยกันเป็นอาหาร Carnivores) เช่น งู เสือ นกฮูก นกเค้าแมว จรเข้ ฯลฯ
2.2.3 ผู้บริโภคตติยภูมิ (Tertiary Consumer) ได้แก่ สิ่งมีชีวิตที่กินทั้งพืช และสัตว์เป็นอาหาร เรียกว่า Omnivore เช่น คน หมู สุนัข ฯลฯ
นอกจากนี้ยังอาจมีผู้บริโภคอันดับต่อไปได้อีกตามลำดับขั้นของการบริโภค ผู้บริโภคขั้นสุดท้ายเรียก ผู้บริโภคขั้นสูงสุด (Top Consumer) หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่อยู่ในระดับขั้นการกินสูงสุด ซึ่งก็คือสัตว์ที่ไม่ถูกกินโดยสัตว์อื่น ๆ ต่อไป เป็นสัตว์ที่อยู่ในอันดับสุดท้ายของการถูกกินเป็นอาหาร เช่น มนุษย์ เป็นต้น
3. ผู้ย่อยสลาย (Decomposer) หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองไม่ได้ แต่จะได้อาหารโดยการสร้างเอนไซม์ออกมาย่อยสลายซากของสิ่งมีชีวิต ของเสีย กากอาหาร ให้เป็นสารที่มีโมเลกุลเล็กลงแล้วจึงดูดซึมไปใช้บางส่วน ส่วนที่เหลือจะปล่อยออกสู่ระบบนิเวศ ซึ่งผู้ผลิตสามารถนำไปใช้สร้างอาหารต่อไป สิ่งมีชีวิตที่มีบทบาทเป็นผู้ย่อยสลายส่วนใหญ่ ได้แก่ แบคทีเรีย เห็ด รา ฯลฯ สิ่งมีชีวิตกลุ่มนี้มีบทบาทสำคัญอย่างมากในระบบนิเวศเพราะทำให้เกิดการหมุนเวียนของสาร
ดังนั้นโครงสร้างหรือองค์ประกอบของระบบนิเวศใดใดบนโลกนี้พอสรุปได้ดังภาพข้างล่างนี้
ภาพที่ 1 โครงสร้างของระบบนิเวศ (Ecosystem Structure)
การถ่ายทอดพลังงานและสารอาหารในระบบนิเวศ
สิ่งมีชีวิตไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้โดยลำพัง ต้องมีการประสานสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ในระบบนิเวศการประสานสัมพันธ์ขององค์ประกอบต่าง ๆ เริ่มจากกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืช ทำให้เกิดสารประกอบของคาร์บอน (Carbon Compound) ซึ่งเป็นสารที่ทำให้สิ่งมีชีวิตทั้งหลายดำรงอยู่ได้ พลังงานที่ใช้ในระบบนิเวศส่วนใหญ่จะได้รับมาจากดวงอาทิตย์ ซึ่งพืชนำมาใช้ในการสังเคราะห์แสงแล้วสะสมไว้ในอาหารที่สร้างขึ้น จากนั้นจะถูกถ่ายทอดไปสู่ผู้บริโภคตามลำดับขั้นการบริโภคและถูกถ่ายทอดเข้าสู่ผู้ย่อยสลาย ในการถ่ายทอดพลังงานนี้พลังงานส่วนหนึ่งจะสูญเสียไปนอกระบบในรูปพลังงานความร้อน ตามกฏเทอร์โมไดนามิก (Thermodynamic Law) โดยพลังงานจะไม่มีการหมุนเวียน (Non cyclic) อยู่ในระบบนิเวศนั้น
ภาพที่ 2 การสูญเสียพลังงานตามลำดับขั้นการบริโภค
พลังงานที่สูญเสียออกไปจากระบบเนื่องจากสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ได้นำพลังงานนั้นมาใช้ในการดำรงชีวิต เช่น การหายใจ การเคลื่อนไหว การสูบฉีด โลหิตของร่างกาย การขนถ่ายสารอาหารและน้ำในร่างกาย เป็นต้น สิ่งเหล่านี้ต้องใช้พลังงานในลักษณะที่เป็นพลังงานกล ดังนั้นสิ่งมีชีวิตทั้งหลายจึงทำการเปลี่ยนพลังงานที่มีอยู่ในสารอาหารซึ่งพลังงานเคมีมาเป็นพลังงานกล การเปลี่ยนแปลงครั้งนี้ย่อมเกิดการฟุ้งกระจายของพลังงาน (Entropy) ตามกฏเทอร์โมไดนามิกส์และหลุดออกมาเป็นพลังงานความร้อนนั่นเอง ดังนั้นพลังงานจึงถูกใช้ไปจำนวนมากประมาณ 90 เปอร์เซนต์ของพลังงานทั้งหมด ด้วยเหตุนี้พลังงานจะเหลืออยู่เฉพาะส่วนที่เป็นเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ ประมาณ 10 เปอร์เซนต์เท่านั้น จึงเป็นไปตามกฏเกณฑ์ที่เรียกว่า “Law of Ten” ดังนั้นเมื่อมีการถ่ายทอดพลังงานไปหลายระดับการบริโภคพลังงานยิ่งเหลือน้อยลงตามลำดับ จนเกิดเป็นปิรามิดพลังงาน (Pyramid of Energy) ดังภาพข้างล่างนี้
ภาพที่ 3 ปิรามิดพลังงาน
ดังนั้นภายในระบบนิเวศหนึ่งสามารถเขียนแผนผังการถ่ายทอดพลังงานภายในระบบโดยเริ่มจากแหล่งพลังงานสำคัญคือ ดวงอาทิตย์ซึ่งอยู่ภายนอกระบบได้ส่องแสงมายังระบบแล้วพลังงานเหล่านั้นถูกพืชนำมาสังเคราะห์แสงและส่งถ่ายไปสู่ชีวิตอื่นต่อเนื่องไปจนสุดท้ายพลังงานไดสูญเสียออกไปจากระบบในรูปแบบของพลังงานความร้อน ดังนั้นจะมีพลังงานเหลือสะสมอยู่ในระบบในส่วนที่เป็นองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตนั่นเอง จะมีอยู่ประมาณ 1-2 เปอร์เซนต์ แตกต่างกันไปตามลักษณะของระบบนิเวศ โดยเฉพาะระบบนิเวศที่มีสิ่งมีชีวิตจำนวนมากจะสะสมได้มาก เช่น ป่าดิบชื้น เป็นต้น
ภาพที่ 4 การถ่ายทอดพลังงาน (Energy Flow)
ส่วนการหมุนเวียนของธาตุอาหารในระบบนิเวศนั้นผู้ผลิตได้ธาตุอาหารจากน้ำจากดินไปใช้ในการสังเคราะห์แสง ผู้บริโภคได้รับแร่ธาตุโดยการบริโภคต่อ ๆ กัน ในที่สุดเมื่อผู้ผลิตผู้บริโภคตาย ผู้สลายสารจะย่อยสลาย ธาตุอาหารจะถูกปล่อยออกมาให้ผู้ผลิตนำไปใช้อีกวนเวียนเช่นนี้ ดังนั้นสารอาหารที่หมุนเวียนอยู่ในระบบนิเวศจึงอยู่ในลักษณะของวัฏจักร (Cycle)
ภาพที่ 5 การหมุนเวียนสารอาหาร (Nutrients Cycling)
การถ่ายทอดพลังงานและสารอาหารจะเป็นไปพร้อม ๆ กันตามลำดับขั้นของการกินอาหารภายในระบบนิเวศ จากผู้ผลิตไปสู่ผู้บริโภค โดยการกินต่อกันเป็นทอดๆ เรียกว่า “ห่วงโซ่อาหาร” (Food Chain) หรือบางครั้งอาจเรียกห่วงโซ่อาหารนี้ว่า “ห่วงโซ่พลังงาน” (Energy Chain)
ภาพที่ 6 ลำดับขั้นการบริโภค (Trophic Level)
การส่งถ่ายพลังงานจะเห็นได้ว่าจะมีลำดับขั้นของการส่งถ่ายไปตามห่วงโซ่อาหาร ดังนั้นในแต่ละลำดับขั้นการบริโภคจะมีแหล่งสะสมพลังงานไม่เท่ากัน แต่ละลำดับขั้นนั้นเรียกว่า ระดับขั้นการถ่ายทอดพลังงานและสารอาหารหรือลำดับขั้นการบริโภค (Trophic Level) ดังภาพที่ 6
การถ่ายทอดพลังงานและสารอาหารขึ้นกับลักษณะหรือชนิดของระบบนิเวศ
การถ่ายทอดพลังงานในห่วงโซ่อาหารแต่ละขั้นจะมีการสูญเสียพลังงานดังได้กล่าวมาแล้ว ดังนั้นช่วงการบริโภคจึงต้องจำกัดแค่ 4 หรือ 5 ขั้น ห่วงโซ่อาหารยิ่งสั้นเท่าไรก็ยิ่งมีพลังงานเหลืออยู่มาก เนื่องจากไม่ต้องสูญเสียพลังงานในระหว่างที่มีการกินอาหารในขั้นต่าง ๆ
ในความเป็นจริงตามธรรมชาติสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดไม่ได้ดำรงชีวิตอยู่บนห่วงโซ่ห่วงเดียว นั่นคือ สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งจะได้สารอาหารมาจากสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ๆ อีกมาก และขณะเดียวกันตัวเองก็จะเป็นแหล่งให้สารอาหารแก่ชีวิตอื่นอีกหลายชีวิต ดังนั้ภายในระบบนิเวศหนึ่งห่วงโซ่อาหารจะเกี่ยวโยงกันห่วงโซ่อาหารอื่นอีกหลายสายจนกลายมาโครงข่ายอาหาร (Food Web) นั่นเอง แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในชุมชนที่มีต่อกันอย่างซับซ้อน ดังนั้นระบบนิเวศใดที่มีโครงข่ายอาหารซับซ้อนแสดงว่ามีเสถียรภาพสูง เพราะมีโอกาสที่จะเสียสมดุลได้น้อย ถ้าหากมีสิ่งมีชีวิตใดสูญหายไปก็ยังมีสิ่งมีชีวิตอื่นทดแทนได้ เกิดผลกระทบทำให้ระบบมีการเปลี่ยนแปลงได้น้อย
ภาพที่ 7 โครงข่ายอาหาร (Food Web)
การถ่ายทอดพลังงานไปตามลำดับขั้นการบริโภค สิ่งที่ผ่านมาตามห่วงโซ่อาหารและสายใยอาหารนั้น มิได้มีเพียงสารอาหารเท่านั้น แต่มีสารอื่นปะปนมาด้วย เช่น ดีดีที ปรอท แคดเมียม ฯลฯ สารเหล่านี้ไม่ได้ถูกนำไปใช้ในการสร้างพลังงานให้แก่เซลล์ จึงสะสมอยู่ภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต แล้วถ่ายทอดต่อ ๆ ไปตามลำดับขั้นการบริโภคเข้ามาสู่ผู้บริโภคลำดับสุดท้ายหรือเข้าสู่มนุษย์นั่นเอง นั่นหมายความว่าห่วงโซ่อาหารยิ่งยาวการสะสมสารพิษยิ่งมีมากขึ้น ดังนั้นมนุษย์ต้องเข้าใจวิธีการเลือกอาหารมาบริโภค การเลือกบริโภคสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในลำดับขั้นการบริโภคที่ต่ำย่อมปลอดภัยมากกว่าการบริโภคสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในลำดับขั้นการบริโภคที่สูงกว่านั่นเอง
โดยมากเรานึกว่าธรรมชาติจะดูดซับสารพิษได้หมด จึงไม่ค่อยระมัดระวังในการกำจัดสารพิษในสภาพแวดล้อม เช่น ถ้าเติมสารพิษ 1 แกลลอน ลงในน้ำ 1,000 ล้านแกลลอนสารพิษจะกระจายอย่างรวดเร็ว ซึ่งจะมีผลกับสิ่งมีชีวิตในน้ำ เช่น สัตว์ที่กินอาหารโดยการกรอง (Filter Fuding) จะสะสมพิษได้สูงมาก โดยเฉพาะหอยนางรมซึ่งกินอาหารโดยการกรองอยู่ในน้ำตื้นใกล้ฝั่งที่มีการทิ้งของเสียลงมามากและยังไม่ทันแพร่กระจาย ดังนั้นหอยนางรมจึงมีสารพิษสูงกว่าในน้ำมาก เช่น พบว่ามียาฆ่าแมลงชนิดคลอริเนทเตท ไฮโดรคาร์บอน (Chlorinated Hydrocarbon) ได้แก่ ดีดีที (DDT.) ดัลดริน (Duldrin) เอนดริน (Endrin) อัลดริน (Aldrin) คลอเดน (Chlordane) เป็นต้น ในหอยนางรมสูงกว่าในน้ำถึง 70,000 เท่า ดังนั้นสารจะแพร่กระจายไปตามลำดับขั้นการบริโภคเข้าสู่ผู้บริโภคลำดับสุดท้ายหรือเข้าสู่มนุษย์นั่นเอง
องค์ประกอบทั้งส่วนที่เป็นสิ่งไม่มีชีวิตและสิ่งมีชีวิต เป็นส่วนที่เป็นโครงสร้างและส่วนที่เป็นหน้าที่ ได้แก่ กิจกรรมต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ การเปลี่ยนแปลงและการเจริญเติบโตของระบบนิเวศ ซึ่งจะเกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดพลังงานและสารอาหาร ในขณะที่มีการถ่ายทอดพลังงานและสารอาหาร พลังงานจะลดลงไปตามลำดับขั้นของการกิน (Trophic Level) ที่สูงขึ้น โดยประมาณแล้วจะลดลงร้อยละ10 ทุก ๆ ครั้งที่เปลี่ยนลำดับขั้นของการกิน เนื่องจากพลังงานส่วนใหญ่จะเปลี่ยนรูปและปล่อยออกมาในรูปของความร้อน แต่สารอาหารยังคงมีอยู่เท่าเดิม และในที่สุดก็จะถูกย่อยสลายให้เป็นสารประกอบโครงสร้างง่าย ๆ เพื่อเป็นธาตุอาหารของผู้ผลิตต่อไป
ประเภทของห่วงโซ่อาหาร
ห่วงโซ่อาหารที่สำคัญมี 2 ประเภท คือ
1. Grazing food chain เป็นห่วงโซ่อาหารที่เริ่มจากพืช (ที่ยังมีชีวิต) ผ่านไปยังสัตว์อื่น ๆ ตามลำดับขั้นการถ่ายทอดพลังงานและสารอาหาร มี 2 ลักษณะย่อย คือ ...
1.1 ห่วงโซ่อาหารแบบจับกิน
เป็นห่วงโซ่อาหารที่มีลักษณะฝ่ายหนึ่งเป็นผู้ล่า (predator) ส่วนอีกฝ่ายเป็นผู้ถูกล่าหรือเหยื่อ (prey) เป็นลักษณะะที่พบเห็นได้ง่ายทั่วไป
1.2 ห่วงโซ่อาหารแบบปรสิต
เป็นห่วงโซ่ที่ฝ่ายหนึ่งเป็นแหล่งพึ่งพิงและอีกฝ่ายเป็นผู้อาศัยซึ่งได้อาหาร+พลังงานจากแหล่งพึ่งพิงนั่นเอง
2. Detritus food chain (ห่วงโซ่อาหารแบบเศษอินทรีย์) เป็นห่วงโซ่ที่เริ่มต้นสารอินทรีย์ที่ได้จากการย่อยสลายซากของสิ่งมีชีวิตโดยผู้ย่อยสลาย หรือ ใช้เศษอินทรีย์ต่าง ๆ เป็นอาหาร แล้วส่งต่อไปยังสิ่งมีชีวิตอื่นตามลำดับขั้นการบริโภค มักพบมากในน้ำ เช่น
ห่วงโซ่ที่ 1
ห่วงโซ่ที่ 2
ปัจจัยกำหนดลักษณะของระบบนิเวศ
สิ่งมีชีวิตซึ่งเป็นองค์ประกอบหนึ่งในแต่ละระบบนิเวศย่อมเกิดขึ้นหรืออาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม ดังนั้นจึงมีปัจจัยหลายประการที่เป็นสิ่งกำหนดลักษณะของระบบนิเวศ ปัจจัยสำคัญ ได้แก่
1. อุณหภูมิ เป็นเครื่องกำหนดชนิดของพืชและสัตว์ว่ามีชนิดใดอยู่บ้าง เพราะอุณหภูมิมีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงของออกซิเจนในน้ำ การเปลี่ยนแปลงรูปพรรณสัณฐานและสรีระวิทยาของสิ่งมีชีวิต การอพยพของสัตว์ การแพร่กระจายของพืชและสัตว์ในพื้นที่ต่าง ๆ และควบคุมชนิดของไข่ และอัตราส่วนเพศในสัตว์บางชนิด
2. น้ำและความชื้น พืชและสัตว์ มีการถ่ายเทไอน้ำให้กับอากาศอยู่เสมอ บริเวณที่อากาศมีความชื้นต่ำ ร่างกายจะมีการถ่ายเทน้ำให้กับอากาศมากขึ้น ส่วนพืชจะมีการถ่ายเทน้ำให้กับอากาศอยู่เสมอ ระบบนิเวศที่มีความชื้นมากมักจะมีพืชและสัตว์อาศัยอย่างหนาแน่นทำให้มีโอกาสประสานสัมพันธ์ในการถ่ายทอดวัตถุธาตุและพลังงานให้แก่กันได้มากขึ้น
3. แสงสว่าง มีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่เป็นแสงสว่างจากดวงอาทิตย์ ซึ่งมีความสำคัญต่อระบบนิเวศ เพราะทำให้การถ่ายเทวัตถุธาตุต่าง ๆ อิทธิพลของแสงสว่างที่มีต่อสิ่งมีชีวิต เช่น คุณภาพแสงมีผลต่อการงอกของเมล็ด ช่วงแสงมีผลต่อการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ของพืชหลายชนิด ความเข้มแสงมีผลต่อการสังเคราะห์แสง
4. ดิน เป็นที่รวมของธาตุอาหารต่าง ๆ เช่น แคลเซียม ไนเตรท ฟอสฟอรัส และยังเป็นแหล่งปุ๋ยธรรมชาติ คือ เมื่อสิ่งมีชีวิตตายลงก็จะถูกย่อยสลายกลายเป็นฮิวมัส เพิ่มความอุดมสมบูรณ์แก่ดิน ดินที่มีลักษณะความสมบูรณ์หรือมีธาตุอาหารแตกต่างกันย่อมมีผลต่อพืชและสัตว์ที่อาศัยดินนั้นดำรงชีวิตอยู่ในแง่ของชนิด จำนวน การแพร่กระจาย การเจริญเติบโต เช่น บริเวณดินเค็มก็จะมีพืชพวกทนเค็มขึ้นอยู่
5. ไฟป่า มีทั้งผลดีและผลเสียต่อสิ่งมีชีวิต ผลเสียคือ เป็นอันตรายโดยตรงต่อสิ่งมีชีวิต ทำลายแหล่งอาหารและที่อยู่อาศัย สร้างผลเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ เช่น ดิน น้ำ อันจะส่งผลถึงการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต ส่วนผลดีของไฟป่าคือ ช่วยเพิ่มธาตุอาหารบางชนิดให้พืชช่วยเร่งการงอกของเมล็ดพืชบางชนิด
6. ความเป็นกรดเป็นด่าง มีความสำคัญต่อกระบวนการหายใจและระบบการทำงานของเอนไซม์ ภายในร่างกาย ซึ่งเป็นตัวการที่สำคัญมาก เพราะตัวความเป็นกรดหรือด่างเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยก็อาจเป็นอันตรายได้ นอกจากนี้ยังมีความ สำคัญต่อการเจริญเติบโตของพืชด้วย
7. การแย่งชิง เป็นการแย่งชิงกันระหว่างสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันหรือต่างชนิดกัน เนื่องจากมีความต้องการปัจจัยพื้นฐานเหมือนกันแต่มีจำนวนจำกัด หรือมีไม่เพียงพอที่จะทำให้สิ่งมีชีวิตดำรงอยู่ได้เป็นปกติ เช่น การแย่งชิงน้ำ อาหาร แสงสว่าง ที่อยู่อาศัย เช่น การที่พืชสองชนิดขึ้นอยู่ใกล้เคียงกันจะแก่งแย่งกันครอบครองพื้นที่ทำให้ทั้งสองฝ่ายไม่เจริญเติบโตเท่าที่ควร บางครั้งฝ่ายที่อ่อนแอกว่าจะถูกแก่งแย่งจนตายไป
8. การกินซึ่งกันและกัน เป็นการที่สิ่งมีชีวิตหนึ่งกินสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ เป็นอาหารมีผลต่อการควบคุมจำนวนของสัตว์ในแต่ละระบบนิเวศเพื่อให้เกิดความสมดุล ระบบนิเวศที่ขาดความสมดุลในเรื่องการกินซึ่งกันและกัน มีผลทำให้เกิดปัญหา เช่น ไร่ข้าวโพดมีตั๊กแตนมากินและทำลายข้าวโพดเสียหาย ถ้าไม่มีสัตว์อื่นมากินตั๊กแตน ก็จะทำให้ตั๊กแตนแพร่พันธุ์ได้รวดเร็ว เกิดเสียสมดุลทางธรรมชาติ
9. มลภาวะ เป็นปัจจัยที่เข้ามามีบทบาทในการเปลี่ยนแปลงหรือกำหนดลักษณะของสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิตในระบบนิเวศ การเกิดมลภาวะก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมหรือระบบนิเวศที่ไม่พึงประสงค์ ซึ่งเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์เป็นส่วนใหญ่
ประเภทของระบบนิเวศ
1. ระบบนิเวศบนบก (Terrestrial Ecosystems) เป็นระบบนิเวศที่ปรากฏอยู่บนพื้นดินซึ่งแตกต่างกันไปโดยใช้ลักษณะเด่นของพืชเป็นหลักแบ่ง ซึ่งขึ้นกับปัจจัยสำคัญ 2 ประการ คือ อุณหภูมิและปริมาณน้ำฝน ทำให้พืชพรรณต่างๆ แตกต่างกัน ระบบนิเวศบนบกนั้นพอแบ่งออกได้ดังนี้
1.1 ระบบนิเวศน์ป่าไม้ (Forest Ecosystem) เป็นระบบนิเวศที่พื้นที่ส่วนใหญ่ปกคลุมไปด้วยป่าไม้ สามารถแบ่งย่อยออกไปได้ดังนี้
1) ระบบนิเวศน์ป่าไม้เขตร้อน ได้แก่ ระบบนิเวศป่าเบญจพรรณ ป่าเต็งรัง ป่าดิบชื้น ป่าดิบแล้ง ป่าดิบเขา เป็นต้น
2) ระบบนิเวศน์ป่าไม้เขตอบอุ่น ได้แก่ ระบบนิเวศป่าผลัดใบเขตอบอุ่น ป่าเมดิเตอร์เรเนียน
3) ระบบนิเวศน์ป่าไม้เขตหนาว ได้แก่ระบบนิเวศป่าสน
4) ระบบนิเวศน์ป่าชายฝั่ง (ป่าชายเลน ป่าชายหาด ป่าโขดหิน)
1.2 ระบบนิเวศน์ทุ่งหญ้า (Grassland Ecosystem) เป็นระบบนิเวศที่มีพืชตระกูลหญ้าเป็นพืชเด่น แบ่งได้ดังนี้
1) ระบบนิเวศน์ทุ่งหญ้าเขตร้อน ได้แก่ ระบบนิเวศทุ่งหญ้าซาวันนา โดยมีทุ่งหญ้าที่กว้างใหญ่ที่สุดในโลกที่รูจักกันในนามทุ่งหญ้าซาฟารี
2) ระบบนิเวศน์ทุ่งหญ้าเขตอบอุ่น ได้แก่ ระบบนิเวศทุ่งหญ้าแพรรี่, ทุ่งหญ้าสเตปป์
3) ระบบนิเวศน์ทุ่งหญ้าเขตหนาว ทุ่งหญ้าทุนดรา
1.3 ระบบนิเวศน์ทะเลทราย (Desert Ecosystem) เป็นพื้นที่ที่มีปริมาณฝนตกน้อยกว่าปริมาณการระเหยน้ำ แต่บางพื้นที่อาจมีฝนตกบ้างเล็กน้อยก็จะมีหญ้าเขตแห้งแล้งงอกงามได้ ได้แก่
1) ระบบนิเวศน์ทะเลทรายเขตร้อน ทะเลทรายเขตอบอุ่น
ระบบนิเวศนทุ่งหญ้ากึ่งทะเลทรายเขตร้อน ทุ่งหญ้ากึ่งทะเลทรายเขตร้อน
2. ระบบนิเวศทางน้ำ (Aquatic Ecosystems) เป็นระบบนิเวศในแหล่งน้ำต่าง ๆ ของโลก ซึ่งโครงสร้างหลัก คือ น้ำนั่นเอง แบ่งออกได้ดังนี้
2.1 ระบบนิเวศน้ำจืด (Fresh water Ecosystem) เป็นระบบที่น้ำเป็นน้ำจืด อาจแบ่งย่อยเป็น
2.1.1 ระบบนิเวศน้ำนิ่ง เช่น หนอง บึง ทะเลสาบน้ำจืด เป็นต้น
2.1.2 ระบบนิเวศน้ำไหล เช่น ลำธาร ห้วย แม่น้ำ เป็นต้น
2.2 ระบบนิเวศน้ำกร่อย (Estuarine Ecosystem) เป็นระบบนิเวศที่เกิดขึ้นตรงรอยต่อระหว่างน้ำจืดกับน้ำเค็ม มักเป็นบริเวณที่เป็นปากแม่น้ำต่าง ๆ จะมีตะกอนมากจึงมีป่าไม้กลุ่มป่าชายเลนขึ้นจึงเรียกว่าระบบนิเวศป่าชายเลน แต่บางพื้นที่อาจเป็นแอ่งน้ำขนาดใหญ่ เช่น ทะเลสงขลาตอนกลางก็จะมีลักษณะเป็นทะเลสาบน้ำกร่อยมีพืชน้ำสลับกับป่าโกงกาง
2.3 ระบบนิเวศน้ำเค็ม (Marine Ecosystem) เป็นระบบนิเวศที่มีน้ำเป็นน้ำเค็ม โดยปกติจะมีความเค็มประมาณพันละ 35 มีทั้งที่เป็นทะเลปิดและทะเลเปิด เนื่องจากเป็นห้วงน้ำขนาดใหญ่ จึงนิยมแบ่งออกเป็นระบบนิเวศย่อยตามความลึกของน้ำอีกด้วย คือ
2.3.1 ระบบนิเวศชายฝั่ง (Coastal Ecosystem) เป็นบริเวณที่ตกอยู่ภายใต้อิทธิพลของน้ำขึ้นน้ำลง สิ่งมีชีวิตต้องปรับตัวให้เข้ากับสภาพการเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำดังกล่าว มีระบบย่อย 2 ประเภท คือ ระบบนิเวศโขดหินชายฝั่ง และ ระบบนิเวศชายหาด
2.3.2 ระบบนิเวศน้ำตื้น เป็นระบบนิเวศที่นับจากระบบนิเวศชายฝั่งลงไปจนถึงน้ำลึก 200 เมตร
2.3.3 ระบบนิเวศทะเลลึก เป็นระบบนิเวศที่นับต่อเนื่องจากความลึก 200 เมตรลงไปถึงท้องทะเล ส่วนนี้มักเป็นบริเวณที่แสงแดดส่องลงไปไม่ถึง ดังนั้นจึงขาดแคลนผู้ผลิตของระบบ สัตว์น้ำต่าง ๆ จึงมีจำนวนน้อยและใช้ชีวิตโดยรอซากสิ่งชีวิตอื่นที่ตายจากด้านบนแล้ว
การสูญเสียธาตุอาหารไปจากระบบนิเวศ
ระบบนิเวศแต่ละแห่งอาจมีการสูญเสียธาตุอาหารออกไปนอกระบบได้โดยมีสาเหตุใหญ่ ๆ มาจาก 5 ประการ
1. สูญเสียโดยมนุษย์ กิจกรรมบางอย่างเป็นการทำให้ธาตุอาหารสูญเสียไปจากระบบนิเวศเป็นอันมาก เช่น การทำไม้ การทำเกษตรกรรม
2. สูญเสียไปโดยสัตว์ โดยธรรมชาติธาตุอาหารที่สัตว์บริโภคเข้าไปจะหมุนเวียนกลับคืนสู่ระบบนิเวศได้อีก แต่สัตว์บางชนิดมีการอพยพออกจากระบบนิเวศ จึงเท่ากับเป็นการนำธาตุอาหารออกไปจากระบบนิเวศ
3. สูญเสียไปโดยลม ระบบนิเวศที่เป็นที่โล่งมักถูกลมพัดพาออกไปได้ง่าย และไปสะสมอยู่ในระบบนิเวศที่มีสิ่งกีดขวางลม เช่น ป่าที่มีต้นไม้ใหญ่หนาแน่น ธาตุอาหารที่อยู่ในฝุ่นละอองจึงถูกเคลื่อนย้ายออกไปนอกระบบนิเวศ
4. สูญเสียไปโดยน้ำ น้ำเป็นตัวการนำธาตุอาหารออกไปจากระบบนิเวศได้ 2 วิธี วิธีแรก โดยการกัดเซาะ (Erosion) โดยพัดพาเอาดินและวัตถุหน้าดินบางอย่างไหลบ่าออกไปนอกระบบนิเวศ วิธีที่สอง โดยการซึม จากผิวดินลงไปข้างล่าง และชะล้างเอาธาตุอาหารไปสะสมอยู่ดินชั้นล่าง ที่พืชไม่สามารถดูดกลับมาใช้ในระบบนิเวศได้อีก
5. สูญเสียไปโดยขบวนการระเหิด เป็นรูปแบบหนึ่งของขบวนการแปรสภาพของธาตุอาหารในดินไปเป็นแก๊ส ที่พืชใช้ประโยชน์ไม่ได้ และอาจถูกเคลื่อนย้ายออกไปนอกระบบ เช่น ธาตุไนโตรเจน อยู่ในดินที่อากาศถ่ายเทได้ดี จะมีปฏิกิริยาบางอย่างเกิดขึ้น ทำให้กลายเป็นก๊าซ
การปรับเปลี่ยนระบบนิเวศ (Ecological Succession)
การเปลี่ยนแปลงระบบนิเวศ(Ecological Succession) คือ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในระบบนิเวศ เช่น มีสิ่งมีชีวิตใหม่เกิดขึ้น เกิดชุมชนใหม่ มีการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมทางกายภาพ ซึ่งจะทำให้เกิดการเปลี่ยนชนิดของสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ในชุมชนแห่งนั้นไปด้วย โดยการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวต้องใช้เวลาในการก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพอสมควร การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีสาเหตุสำคัญพอสรุปได้ 4 ประการ คือ
1. ปัจจัยการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา (Geological Cycle) อาจทำให้เกิดธารน้ำแข็งภูเขาไฟระเบิด แผ่นดินไหว คลื่นสึนามิ ล้วนเป็นสาเหตุให้ดุลธรรมชาติในกลุ่มสิ่งมีชีวิตเสียไป
2. ปัจจัยจากการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศอย่างรุนแรง ทำให้เกิดภัยวิบัติต่าง ๆ เช่น ไฟป่า น้ำท่วม พายุทอร์นาโด (Tonado) พายุเฮอริเคน (Hericanes) ทำให้สภาพแวดล้อมแปรเปลี่ยนไป สิ่งมีชีวิตถูกทำลายไปแล้วเกิดการเปลี่ยนแปลงแทนที่ขึ้นใหม่
3. ปัจจัยจากการกระทำของมนุษย์ (Human Factor) ได้แก่ การตัดไม้ทำลายป่า การทำไร่เลื่อนลอย ภาวะมลพิษที่เกิดจากโรงงานอุตสาหกรรม การสร้างเขื่อนหรือฝายกั้นน้ำและอื่น ๆ ซึ่งมีผลทำให้สภาพแวดล้อมแปรเปลี่ยนไป ดุลธรรมชาติถูกทำลาย เกิดโรคระบาด แมลงศัตรูพืชระบาดทำให้สิ่งมีชีวิตล้มตาย จึงเกิดการเปลี่ยนแปลแทนที่ของกลุ่มสิ่งมีชีวิตขึ้นใหม่อีก
4. ปฏิกิริยาของสิ่งมีชีวิตที่มีต่อแหล่งที่อยู่อาศัย เป็นผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแทนที่ เพราะกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ ทำให้สิ่งแวดล้อมบริเวณนั้น เช่น อุณหภูมิ ความเข้มข้นของแสง ความชื้น ความเป็นกรด ด่างของพื้นดินหรือแหล่งน้ำและอื่น ๆ เปลี่ยนไปทีละเล็กละน้อยจนในที่สุดไม่เหมาะสมต่อสิ่งมีชีวิตกลุ่มเดิม เกิดการเปลี่ยนแปลงแทนที่โดยกลุ่มสิ่งมีชีวิตใหม่ที่เหมาะสมกว่า
การปรับเปลี่ยนของระบบนิเวศ มี 2 ชนิด คือ
1. การเปลี่ยนแปลงแทนที่ขั้นปฐมภูมิ (Primary Succession) เป็นการเปลี่ยนแปลงแทนที่ในแหล่งที่ไม่เคยปรากฏสิ่งมีชีวิตใด ๆ มาก่อน เช่น บริเวณภูเขาไฟระเบิดใหม่ การเกิดแหล่งน้ำใหม่
2. การเปลี่ยนแปลงแทนที่ขั้นทุติยภูมิ (Secondary Succession) เป็นการเปลี่ยนแปลงแทนที่ในแหล่งที่เคยมีสิ่งมีชีวิตดำรงอยู่ก่อนแล้วแต่ถูกทำลายไป จึงมีการเปลี่ยนแปลงแทนที่ขึ้นใหม่เพื่อกลับเข้าสู่สภาพสมดุล เช่น บริเวณที่เคยเป็นป่าถูกบุกเบิกเป็นไร่นา แล้วละทิ้งกลายเป็นทุ่งหญ้าในภายหลัง ต่อมามีไม้ล้มลุก ไม้พุ่ม ไม้ใหญ่เข้าแทนที่ตามลำดับจนกลายเป็นป่าไม้อีกครั้งหนึ่ง
2. การเปลี่ยนแปลงแทนที่ขั้นทุติยภูมิ (Secondary Succession) เป็นการเปลี่ยนแปลงแทนที่ในแหล่งที่เคยมีสิ่งมีชีวิตดำรงอยู่ก่อนแล้วแต่ถูกทำลายไป จึงมีการเปลี่ยนแปลงแทนที่ขึ้นใหม่เพื่อกลับเข้าสู่สภาพสมดุล เช่น บริเวณที่เคยเป็นป่าถูกบุกเบิกเป็นไร่นา แล้วละทิ้งกลายเป็นทุ่งหญ้าในภายหลัง ต่อมามีไม้ล้มลุก ไม้พุ่ม ไม้ใหญ่เข้าแทนที่ตามลำดับจนกลายเป็นป่าไม้อีกครั้งหนึ่ง
ประโยชน์ของการรักษาระบบนิเวศ
การรักษาระบบนิเวศให้คงสภาพมีจุดประสงค์เพื่อรักษาสภาพกับดุลของธรรมชาติเพื่อประโยชน์ของมนุษย์เอง พอสรุปได้ดังนี้
1. ด้านการพักผ่อนหย่อนใจ สภาพของธรรมชาติที่อยู่ในภาวะสมดุลย่อมก่อให้เกิดทัศนียภาพที่สวยงาม มีความร่มรื่น เป็นแหล่งพักผ่อนหย่อนใจได้ดี
2. คุณค่าทางด้านการสร้างแหล่งที่อยู่อาศัย (Habitat) ระบบนิเวศที่อยู่ในธรรมชาติจะเป็นแบบอย่างให้มนุษย์จำลองระบบนิเวศขึ้นมาใหม่ เช่น ความร่มรื่นของอุทยานแห่งชาติเขาใหญ่กับสภาพที่มนุษย์ปรับปรุงขึ้นมาที่สวนพฤกษศาสตร์พุแค ความแตกต่างของสถานที่สองแห่งนี้จะเห็นได้ชัดระหว่างธรรมชาติล้วน ๆ กับป่าที่มนุษย์ปรับปรุงตกแต่งขึ้น
3. ทางการศึกษาสภาวะแวดล้อม สภาพของระบบนิเวศหรือองค์ประกอบแต่ละส่วนของระบบนิเวศ สามารถใช้เป็นเครื่องบ่งชี้สภาพแวดล้อมและการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมได้ เช่น การคดงอของหางลูกกบ เป็นเครื่องบ่งชี้ว่าเกิดจากยากำจัดศัตรูพืชและจากการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศ การม้วนของใบพืชบางชนิดเกิดเนื่องจากได้รับซัลเฟอร์ไดออกไซด์ซึ่งเป็นมลสารในอากาศ
4. ทางการวิจัยด้านวิทยาศาสตร์ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์บางครั้งต้องใช้ตัวอย่างที่เหมาะสม เช่น หอยทากชนิดหนึ่งมีระบบประสาทที่ง่ายและน่าสนใจเป็นอย่างยิ่งสำหรับนักประสาทวิทยา
5. คุณค่าทางด้านการอนุรักษ์ การเปลี่ยนแปลงระบบนิเวศ ธรรมชาติที่มีความอุดมสมบูรณ์สูง ให้เสื่อมโทรมก่อให้เกิดความหวาดกลัวในหมู่มนุษย์ เนื่องจากเมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงแล้วเป็นการยากที่จะทำให้กลับมามีสภาพดังเดิม และการเปลี่ยนแปลงอาจก่อให้เกิดผลกระทบอย่างรุนแรงต่อมนุษย์ เช่น การทำลายป่า การถมคลอง หนอง บึง ทำให้เกิดความแห้งแล้ง น้ำท่วม น้ำป่าไหลหลากอย่างรวดเร็ว ดังนั้นการรักษาระบบนิเวศให้คงสภาพตามธรรมชาติ หรือก่อให้เกิดความ สมดุลอย่างเสมอจะอำนวยประโยชน์ให้แก่มนุษย์อย่างมากมายแนวความคิดในเรื่องของนิเวศพัฒนาจึงเกิดขึ้น
ระบบนิเวศมีทั้งที่เกิดขึ้นมาเองตามธณรมชาติและระบบนิเวศที่มนุษย์สร้างขึ้นมาในภายหลัง เป็นที่น่าสังเกตว่าระบบนิเวศที่มนุษย์สร้างขึ้นมานั้นบางระบบม่าสารมารถดำรงอยู่ได้ด้วยตัวเองต้องพึ่งพาระบบนิเวศอื่นอยู่เสมอ เช่น ระบบนิเวศเมืองต้องอาศัยสารอาหาร วัตถุดิบการผลิตจากที่อื่นเสมอ
กฏเกณฑ์และปฏิสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตในระบบนิแวศ
องค์ประกอบในระบบนิเวศต่างมีบทบาทหรือหน้าที่ของตนเอง ซึ่งสามารถสร้างความสัมพันธ์ที่จะอยู่ร่วมกับสิ่งต่างๆ ได้ ความสัมพันธ์จะกระทำร่วมกันจนเป็นกลุ่มเล็กและกลุ่มใหญ่ สุดท้ายก็จะแสดงเอกลักษณะของระบบนั้นๆ ภายในระบบนั้นจะมีสิ่งแวดล้อมอยู่หลายๆ ประเภท ดังนั้นในระบบนิเวศจึงมีระบบย่อยหลายๆ ระบบ เช่น ระบบนิเวศป่าไม้ ประกอบด้วยระบบ(สิ่งแวดล้อม)น้ำ, ระบบ(สิ่งแวดล้อม)ดิน, ระบบ(สิ่งแวดล้อม)สัตว์ป่า, ระบบ(สิ่งแวดล้อม)พืช ฯลฯ ในทางปฏิบัติแล้วระบบนิเวศมักใช้เหมือนหรือแทนกันได้กับคำว่าระบบสิ่งแวดล้อมบางกรณีจะใช้คำเฉพาะร่วมกับระบบนิเวศก็จะทำให้เข้าใจได้เลยว่าเป็นระบบสิ่งแวดล้อม เช่น ระบบนิเวศเมือง ระบบนิเวศป่าไม้ ทำให้เข้าใจได้ว่าเป็นระบบสิ่งแวดล้อมของเมืองหรือป่าไม้สิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมที่อยู่โดยรอบในฐานะที่เป็นองค์ประกอบและทำหน้าที่อย่างใดอย่างหนึ่งในระบบนิเวศ การที่สิ่งมีชีวิตทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบของระบบนิเวศนี้ เรียกว่า “Ecological Niches” นอกจากสิ่งมีชีวิตจะทำหน้าที่ในการดำรงลักษณะทางรูปธรรมอยู่ในระบบนิเวศหรือสิ่งแวดล้อมแล้ว ยังทำหน้าที่รับส่งธาตุและพลังงานในสิ่งแวดล้อมตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมทางกายภาพและต่อชีวบริเวณด้วย
1. สิ่งมีชีวิตมีภาระต่อสิ่งแวดล้อม
1.1 ภาระของสิ่งมีชีวิตต่อสิ่งแวดล้อมเดียวกันย่อมต่างกัน สิ่งมีชีวิตต่างชนิดกันย่อมมีภาระหน้าที่ต่อสิ่งแวดล้อมต่างกัน แม้จะอาศัยอยู่ในถิ่นที่อยู่ (Habitat) เดียวกัน แต่สิ่งมีชีวิตต่างชนิดกันอาจอาศัยอยู่ในระบบนิเวศที่คล้ายกันและมีภาระหน้าที่ต่อสิ่งแวดล้อมคล้ายกันได้ เช่น ม้าลายในแอฟริกา จิงโจ้ในออสเตรเลีย ต่างอยู่ในระบบนิเวศทุ่งหญ้า
1.2 ลักษณะความสัมพันธ์บางอย่างคล้ายกัน การกระทำหรือถูกกระทำของสิ่งมีชีวิตต่อสิ่งแวดล้อมในระบบนิเวศที่สำคัญจะมีลักษณะคล้ายคลึงกัน เช่น นกกินปรสิตที่อยู่บนสัตว์อื่นในแอฟริกากับนกกระยางจะจับแมลงที่อยู่ใกล้ช้าง
1.3 การกำหนดลักษณะความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมทางกายภาพ เช่น แสงแดด ความชื้น ธาตุอาหารในดิน ฯลฯ จะเป็นปัจจัยกำหนดลักษณะความสัมพันธ์หรือภาระของสิ่งมีชีวิตต่อสิ่งแวดล้อม เช่น ในดินที่ชื้นพวกหนอนหรือไส้เดือนจะช่วยผสานองค์ประกอบต่าง ๆ ของดิน ทำให้เกิดฮิวมัส ส่วนในดินที่แห้งหนอนหรือไส้เดือนเกิดไม่ได้ก็มีมดเข้าไปทำรังอาศัยอยู่
การเรียนรู้เกี่ยวกับ Ecological Niches จะช่วยให้เกิดความระมัดระวังในการเปลี่ยนแปลงหรือนำสิ่งแปลกปลอมเข้าไปในระบบนิเวศ เช่น การเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมทางกายภาพ อาจทำให้สิ่งมีชีวิตเปลี่ยนถิ่นที่อยู่หรือเปลี่ยนนิสัยการกินอาหาร สิ่งมีชีวิตจะกระทำต่อสิ่งแวดล้อมทั้งเป็นผู้ให้และผู้รับไปพร้อมกันนั่นคือ สิ่งมีชีวิตจัดว่าเป็นตัวประกอบ (Element) ที่สำคัญของระบบนิเวศอย่างหนึ่ง ซึ่งจะต้องทำหน้าที่ทั้งเป็นผู้ให้และผู้รับที่สมดุลกัน การเพิ่มประชากรของสิ่งมีชีวิตใด ๆ มากเกินไป ย่อมทำให้ระบบนิเวศหรือสิ่งแวดล้อมขาดสมดุล (วินัย วีระวัฒนานนท์ และ บานชื่น สีพันผ่อง, 2537)
2. ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมทางธรรมชาติ
สิ่งแวดล้อมทั้งหลายไม่ว่าจะอาศัยที่ใดก็ตามจะต้องมีความสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมนั้นไม่เคยปรากฏว่าสิ่งมีชีวิตใดในธรรมชาติจะอยู่ได้โดยลำพังเพียงตัวเดียว สิ่งมีชีวิตทั้งมวลต่างก็มีความเกี่ยวข้องกัน ร่วมมือกัน พึ่งพากัน อยู่ร่วมกัน มีการแลกเปลี่ยนกัน เป็นสิ่งแวดล้อมให้แก่กัน ควบคุมสมดุลของจำนวนระหว่างชนิด ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมนี้ ทำให้มีการจัดตัวเป็นแบบแผนเฉพาะและมีการทำงานอย่างมีระบบเกิดขึ้น ซึ่งแตกต่างไปจากชุมชนหรือกลุ่มสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ แบบแผนของชุมชนหรือกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันนี้เรียก “Pattern of Diversity” มีดังนี้
1.1 Stratification Pattern เป็นแบบแผนของชุมชน หรือกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่มีการกระจายของสิ่งมีชีวิตอยู่ทั่วไปในลักษณะเป็นแนวตั้ง (Vertical Layering) เช่น ต้นไม้ที่มีระดับขนาดแตกต่างกันไป ในพวกไม้ยืนต้น ไม้พุ่มและไม้ล้มลุก
1.2 Zonation Pattern เป็นแบบแผนของชุมชนหรือกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่มีการกระจายของสิ่งมีชีวิตต่อเนื่องลดหลั่นกันไป เนื่องจากความแตกต่างกันของระดับความอดทนที่มีต่อสภาพแวดล้อมที่แปรเปลี่ยนไปทีละน้อย ทำให้เกิดเป็นเขตต่างๆ ขึ้น
1.3 Activity Pattern แบบแผนของชุมชน หรือกลุ่มสิ่งมีชีวิตแบบนี้ เกิดจากการตอบสนองต่อสภาพแวดล้อม การทำกิจกรรมอย่างใดอย่างหนึ่งของสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตบางพวกออกหากินเวลากลางคืน บางพวกก็ออกหากินในเวลากลางวัน ซึ่งทั้งสองพวกนี้จะมีความไวคนละช่วงเวลา (Periodicity) ทำให้แบบแผนของชุมชนหรือกลุ่มสิ่งมีชีวิตเปลี่ยนแปลงไปตามช่วงเวลา
1.4 Food Web Pattern เป็นแบบแผนของชุมชนของสิ่งมีชีวิตที่เกิดจากความสัมพันธ์เชิงอาหาร (Food Relationship) ในลักษณะที่ซับซ้อนหรือที่เรียกว่า “สายใยอาหาร” ซึ่งมีผลดีและให้ประโยชน์ในการถ่ายทอดพลังงาน และรักษาสมดุลของธรรมชาติ
1.5 Reproductive Pattern เป็นแบบแผนของชุมชนหรือกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่เป็นผลสืบเนื่องมาจากกระบวนการสืบพันธุ์
1.6 Social Pattern เป็นแบบแผนของชุมชนของสิ่งมีชีวิตที่เกิดจากการรวมฝูงกัน เช่น โขลงช้าง ฝูงลิง
1.7 Coactive Pattern เป็นแบบแผนของชุมชน หรือกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่เกิดจากความสัมพันธ์ในการอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิตที่มีการกระทบกระทั่งกันซึ่งมีหลายรูปแบบ เช่น ภาวะพึ่งพากัน ภาวะอิงอาศัย การแข่งขัน และ Antibiosis
1.8 Stochastic Pattern เป็นแบบแผนของชุมชนหรือกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่เกิดจากการพัดพาของกระแสลม กระแสน้ำ เช่น แพลงตอน แมงกะพรุน จอก แหน ผักตบชวา มะพร้าว เป็นต้น ซึ่งมีการผันแปรตลอดเวลา ทำให้มีแบบแผนไม่แน่นอน ขึ้นอยู่กับแรงธรรมชาติ
3. การแพร่กระจายของพืชและสัตว์
ในแต่ละส่วนของโลกพบว่ามีชนิดและปริมาณของพืชและสัตว์แตกต่างกัน ทั้งนี้เพราะสภาพแวดล้อมไม่เหมือนกัน เช่น บริเวณป่าดิบชื้น ป่าผลัดใบ ป่าสน ทุ่งหญ้า ทะเลทราย แม่น้ำ ทะเลสาบ ทะเลและมหาสมุทร ในแต่ละบริเวณนี้สิ่งมีชีวิตต้องปรับตัวให้เหมาะสมกับสิ่งแวดล้อม ทำให้ระบบการดำรงชีวิตแตกต่างกันไป พวกที่ปรับตัวไม่เหมาะสมก็ตายไปหรือย้ายถิ่นฐานกระจายออกไปสู่บริเวณอื่นๆ ต่อไป จึงทำให้เกิดการแพร่กระจายของพืชและสัตว์ แต่เนื่องจากสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดยังไม่มีความสมบูรณ์ด้วยตนเอง จึงไม่พบพืชและสัตว์ชนิดหนึ่งชนิดใดในทุกส่วนของโลกได้ นอกจากนี้ยังมีปัจจัยอื่นๆ ที่ควบคุมการแพร่กระจายของพืชและสัตว์ เช่น สภาพการแบ่งแยกทางภูมิศาสตร์ เป็นสิ่งกีดขวางที่สำคัญต่อการแพร่กระจายของประชากร สำหรับพืชและสัตว์บกจะมีเทือกเขาสูง แม่น้ำ ทะเลและมหาสมุทร เป็นสิ่งกีดขวางการแพร่กระจายสำหรับสัตว์น้ำในทะเลและมหาสมุทร สิ่งกีดขวางการแพร่กระจายคือ กระแสน้ำ อุณหภูมิของมวลน้ำ ในสัตว์บางชนิดที่สามารถเดินทางได้ไกล เช่น นก ก็ยังมีมหาสมุทรเป็นสิ่งกีดกั้นการแพร่กระจายอยู่
4. การปรับตัวของสิ่งมีชีวิต
การปรับตัว หมายถึง การที่สิ่งมีชีวิตมีการเปลี่ยนแปลงหรือการปรับลักษณะของตนเพื่อให้เหมาะสมที่จะอยู่รอดและแพร่พันธุ์ได้ในสภาพแวดล้อมนั้นๆ การปรับตัวของสิ่งมีชีวิตเป็นผลมาจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติ รูปแบบการปรับตัวอาจสรุปได้เป็น 3 แบบ คือ
1.1 การปรับตัวทางรูปร่างลักษณะหรือทางสัณฐาน (Morphological Adaptation) เป็นการปรับลักษณะ รูปร่างและอวัยวะภายนอกของสิ่งมีชีวิต เช่น ต้นโกงกางที่อยู่ตามป่าชายเลน มีรากค้ำจุนช่วยให้ไม่ล้มง่าย ผักกระเฉดมีทุ่นช่วยในการลอยตัว
1.2 การปรับตัวทางสรีระวิทยา (Physiological Adaptation) เป็นการปรับหน้าที่การทำงานของอวัยวะ เช่น นกทะเลมีต่อมขับเกลือ (Nasal Gland) สำหรับขับเกลือส่วนเกินออกนอกร่างกาย สัตว์เลือดอุ่นมีต่อมเหงื่อ สำหรับขับเหงื่อระบายความร้อน
1.3 การปรับตัวทางพฤติกรรม (Behavior Adaptation) เป็นการปรับการดำรงชีวิต เช่น การพันหลักของตำลึง หรือ การออกหากินกลางคืน การจำศีลของสัตว์ เพื่อหลบเลี่ยงสิ่งแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม
การหมุนเวียนของธาตุอาหารในระบบนิเวศ
การหมุนเวียนของแร่ธาตุและการถ่ายทอดพลังงานเป็นหัวใจสำคัญของระบบนิเวศทำให้ระบบนิเวศคงอยู่ได้ การหมุนเวียนของแร่ธาตุเป็นวัฏจักรจากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่สิ่งมีชีวิตและจากสิ่งมีชีวิตถูกปลดปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมอีก หมุนเวียนสับเปลี่ยนกันไป การหมุนเวียนของธาตุอาหารนี้เกิดขึ้นจากการทำงานร่วมกันระหว่างกระบวนการทางชีวภาพ การะบวนการทางกายภาพ และกระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นทั้งในสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม ทำให้แร่ธาตุเกิดการหมุนเวียนอยู่ในระบบนิเวศได้จึงเรียกว่า การหมุนเวียนทางชีวธรณีเคมี หรือ วัฏจักรชีวธรณีเคมี (Biogeochemical Cycle)
ภาพที่ 8 การหมุนเวียนของสสารระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม
วัฏจักรชีวธรณีเคมี (Biogeochemical Cycle) บนโลกนี้มีมากมายแต่วัฏจักรชีวธรณีเคมีที่สำคัญ ซึ่งเป็นการหมุนเวียนธาตุอาหารหลักของสิ่งมีชีวิตมีดังนี้
1. วัฏจักรของน้ำ (Hydrologic Cycle in Ecosystem)
น้ำเป็นปัจจัยสำคัญในการดำรงชีวิตของมนุษย์ และเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตทั้งหลาย น้ำมีอยู่ในโลกทั้งหมดราว 1,350 ล้านลูกบาศก์กิโลเมตร ประมาณร้อยละ 1 ของน้ำจำนวนนี้จะอยู่ในทะเลสาบ แม่น้ำลำคลอง และใต้ดิน ปริมาณน้ำจำนวนหนึ่งจะถูกส่งผ่านไปมาในบรรยากาศ น้ำที่ถูกส่งเข้าสู่บรรยากาศจะตกลงเป็นฝนหรือหิมะในปริมาณใกล้เคียงกัน ปริมาณน้ำทั้งหมดจะอยู่ในทะเลมหาสมุทร ร้อยละ 97 อยู่ใต้ดิน ร้อยละ 0.6 อยู่ในดิน ร้อยละ 0.2 อยู่ในลักษณะของน้ำแข็ง ร้อยละ 2.1 และอยู่ในลักษณะของไอน้ำที่ลอยอยู่ในบรรยากาศ ร้อยละ 0.001
ภาพที่ 9 วัฏจักรของน้ำ
จากภาพพลังงานจากแสงอาทิตย์ ทำให้น้ำจากแหล่งน้ำต่าง ๆ ระเหยกลายเป็นไอ รวมทั้งน้ำในดินด้วย ส่วนพืชมีการคายน้ำออกสู่บรรยากาศเช่นกัน น้ำเหล่านี้จะรวมตัวกันเป็นไอน้ำและเมื่อลอยสูงขึ้นสู่บรรยากาศก็รวมตัวกันเป็นเมฆ แล้วตกลงมาเป็นฝน บางส่วนถูกดูดเก็บไว้ในดิน ส่วนที่ไม่ได้ดูดเก็บไว้ก็ไหลลงสู่ลำธาร แม่น้ำ ทะเลสาบ แล้วลงสู่มหาสมุทรต่อไป น้ำในดินถ้าลงชั้นหินใต้ดินที่เก็บน้ำไว้ได้ก็จะเป็นแหล่งน้ำบาดาล ซึ่งอาจกลับขึ้นสู่ผิวโลกตามธรรมชาติ เป็นน้ำพุร้อนหรือด้วยการขุดเจาะน้ำกลับมาใช้ได้หรือไหลออกไปสู่ทะเล น้ำส่วนที่อยู่ในดินชั้นบนก็ถูกดูดมาใช้โดยพืชได้ สัตว์ได้รับน้ำโดยตรงจากแหล่งน้ำหรือจากพืช แล้วปล่อยน้ำออกมากับของเสียและการหายใจกลับสู่บรรยากาศ จึงเห็นได้ว่าน้ำสามารถหมุนเวียนเข้าสู่สิ่งมีชีวิตแล้วกลับคืนออกไปได้
วัฏจักรของน้ำจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตมากเพราะน้ำเป็นตัวละลายที่ดี จึงนำแร่ธาตุที่จำเป็นเข้าสู่พืช เพื่อสร้างเป็นสารอาหารให้แก่สิ่งมีชีวิต การทราบวัฏจักรของน้ำจึงมีประโยชน์ในด้านการอนุรักษ์สิ่งมีชีวิต และสภาพแวดล้อม
2. วัฏจักรของคาร์บอน (Carbon Cycle)
สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการธาตุคาร์บอน (C) เพราะเป็นธาตุหลักในสารประกอบอินทรีย์ทุกชนิด คาร์บอนหมุนเวียนระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิตในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์ ในบรรยากาศซึ่งมีอยู่ประมาณร้อยละ 0.04 และในน้ำซึ่งอยู่ในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์อิสระ หรือรูปของไบคาร์บอเนต
ภาพที่ 10 วัฏจักรคาร์บอน
คาร์บอนที่อยู่ในอากาศจะอยู่ในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ) โดยคาร์บอนไดออกไซด์ จะถูกพืชนำไปสร้างเป็นสารอาหาร โดยกระบวนการสังเคราะห์แสง ซึ่งจะถูกถ่ายทอดไปยังสัตว์โดยการกิน ในที่สุดทั้งพืชและสัตว์จะปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่บรรยากาศด้วยการหายใจและบางส่วนที่ยังคงอยู่ในรูปของเนื้อเยื่อพืชและสัตว์ จะมีการหมุนเวียนกลับสู่บรรยากาศใหม่หลังจากพืชและสัตว์ตายและมีการย่อยสลายเกิดขึ้น นอกจากนี้บางส่วนที่ไม่ย่อยสลายก็ทับถมกันเป็นเวลานาน กลายเป็นถ่านหิน น้ำมันและก๊าซ เมื่อมนุษย์นำมาใช้เกิดการเผาไหม้ก็จะได้คาร์บอนไดออกไซด์คืนสู่บรรยากาศ นอกจากนี้ยังได้จากการระเบิดของภูเขาไฟเป็นครั้งคราวอีกด้วย
3. วัฏจักรของไนโตรเจน (Nitrogen Cycle)
ธาตุไนโตรเจนเป็นธาตุที่จำเป็นในการสร้างโปรโตปลาสซึม ของสิ่งมีชีวิต โดยจะเป็นส่วนประกอบหลักของโปรตีน ในบรรยากาศมีก๊าซไนโตรเจน ประมาณร้อยละ 78 แต่สิ่งมีชีวิตไม่สามารถนำมาใช้ได้โดยตรง แต่จะใช้ได้เมื่ออยู่ในสภาพของสารประกอบ แอมโมเนีย ไนไตรท์และไนเตรท ไนโตรเจนในบรรยากาศ จึงต้องเปลี่ยนรูปให้อยู่ในสภาพที่สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่จะใช้ได้
ภาพที่ 11 วัฏจักรของไนโตรเจน
4. วัฏจักรฟอสฟอรัส (Phosphorus Cycle)
ฟอสฟอรัส เป็นธาตุที่จำเป็นต่อการดำรงชีพของสิ่งมีชีวิต เพราะเป็นองค์ประกอบของ DNA, RNA และ ATP ฟอสฟอรัสเป็นธาตุที่อยู่ในธรรมชาติน้อยมาก และเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา เช่น แผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด ด้วยเหตุนี้ฟอสฟอรัสจึงถูกใช้หมุนเวียนอยู่ระหว่างสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิตในปริมาณที่จำกัด ดังนั้นฟอสฟอรัส จึงเป็นปัจจัยที่จำกัดจำนวนสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศหลายชนิด ฟอสฟอรัสส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของหินฟอสเฟตหรือแร่ฟอสเฟต เมื่อถูกกัดกร่อนโดยน้ำและกระแสลมปะปนอยู่ในดิน แล้วถูกน้ำชะล้างให้อยู่ในรูปที่ละลายน้ำได้ ซึ่งพืชสามารถนำไปใช้และ ถ่ายทอดไปในระบบนิเวศตามห่วงโซ่อาหาร เมื่อตายลงก็จะถูกย่อยสลายด้วยพอสฟาไท ซึ่งแบคทีเรีย (Phosphatizing Bacteria) ให้อยู่ในรูปที่ละลายน้ำได้ ส่วนนี้นอกจากพืชนำไปใช้โดยตรงแล้ว ยังถูกกระบวนการชะล้างพัดพาลงสู่ทะเล มหาสมุทรปะปนอยู่ในดินตะกอนทั้งทะเลลึกและตื้น และถูกสิ่งมีชีวิตเล็ก ๆ ในทะเลนำมาใช้ถ่ายทอดไปตามห่วงโซ่อาหารจนถึงปลาขนาดใหญ่และนกทะเล เมื่อสัตว์พวกนี้ตายลงเกิดการสะสมเป็นแหล่งสะสมชนิดกัวโน (Guano) ซึ่งเกิดจากการสะสมตัวของมูลนกและกระดูกนกเช่นเดียวมูลค้างคาว ธาตุไนโตรเจนที่เกิดร่วมอยู่ด้วยในมูลสัตว์เหล่านี้ละลายน้ำได้ดีมากจึงถูกพัดพาไปหมด คงเหลือไว้แต่ธาตุฟอสฟอรัสที่สลายตัวยาก นำมาใช้ไม่ได้ จากนั้นจะเริ่มวัฏจักรใหม่อีก
ภาพที่ 12 วัฏจักรฟอสฟอรัส
5. วัฏจักรซัลเฟอร์ (Sulfur Cycle)
ซัลเฟอร์ หรือกำมะถันเป็นธาตุที่สำคัญในการเจริญเติบโตและเมตาโบลิซัม ของสิ่งมีชีวิตดังนั่นถ้าขาดกำมะถันจะไม่สามารถมีชีวิตอยู่ได้ กำมะถันที่พบในธรรมชาติจะอยู่ในสภาพของแร่ธาตุและในสภาพของสารประกอบหลายชนิด เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) และซัลเฟต (SO42-)
ภาพที่ 13 วัฏจักรซัลเฟอร์
สารประกอบอินทรีย์ในพืชและสัตว์จะถูกย่อยสลายเป็นไฮโดรเจนซัลไฟต์ โดยปฏิกิริยาของแบคทีเรียและถูกเปลี่ยนต่อจนกลายเป็นซัลเฟต ซึ่งพืชจะนำกลับไปใช้ได้กำมะถันในซากของพืชและสัตว์บางส่วนจะถูกสะสมและถูกตรึงไว้ในถ่านหิน และน้ำมันปิโตรเลียม เมื่อมีการนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงเกิดการเผาไหม้ได้ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) เมื่อก๊าซนี้อยู่ในบรรยากาศจะรวมตัวกับละอองน้ำตกลงมาเป็นเม็ดฝนของกรดกำมะถันหรือกรดซัลฟิวริก (H2SO4) ซึ่งจะกัดและทำให้ สิ่งก่อสร้างต่าง ๆ สึกกร่อนและเป็นอันตรายต่อการหายใจของคน
วัฏจักรต่าง ๆ เหล่านี้เป็นวัฏจักรที่สำคัญในการรักษาสมดุลธรรมชาติ (Balance of Nature) ยังมีวัฏจักรอื่น ๆ อีกหลายอย่างในธรรมชาติ แต่ละวัฏจักรก็มีระบบภาวะธำรงดุลของตนเอง ถ้าส่วนใดส่วนหนึ่งของระบบถูกทำลายไปก็จะส่ง ผลกระทบไปยังวัฏจักรอื่น ๆ ทำให้สมดุลธรรมชาติเสียหาย การที่สารต่าง ๆ มีการหมุนเวียนกลับคืนสู่ธรรมชาติ ทำให้ปริมาณสารที่มีอยู่ในธรรมชาติไม่หมดสิ้นไป ทำให้มีอยู่ในปริมาณที่สมดุลกับสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศนั้น ๆ ดุลธรรมชาติจึงเป็นปรากฏการณ์ที่เกี่ยวกับความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตด้วยกันกับสิ่งไม่มีชีวิตในธรรมชาติ
ความสมดุลในธรรมชาติ
สมดุลทางธรรมชาติ เป็นภาวะการณ์ทางธรรมชาติของระบบนิเวศใดก็ตามที่ระบบความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบเป็นไปอย่างสมบูรณ์ หมายความว่า บรรดาสิ่งมีชีวิตทั้งหลายในระบบนิเวศจะต้องทำหน้าที่ครบถ้วน 3 กลุ่ม คือ มีทั้งผู้ผลิต ผู้บริโภคและผู้ย่อยสลาย ในส่วนของสิ่งไม่มีชีวิตเองก็ทำหน้าที่สนับสนุนอย่างต่อเนื่องไม่ขาดหาย ความสมดุลทางธรรมชาติมีความแตกต่างกันไปตามความแตกต่างของระบบนิเวศ ซึ่งในธรรมชาติระบบนิเวศจะมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา การเปลี่ยนแปลงนี้อาจเป็นไปโดยธรรมชาติหรือโดยมนุษย์ก็ได้ ลักษณะการเปลี่ยนแปลงเป็นไปได้ 2 แบบ คือ แบบกระทันหันและแบบค่อยเป็นค่อยไป การเปลี่ยนแปลงระบบนิเวศโดยธรรมชาติแบบกระทันหัน ทำให้ระบบนิเวศเสียสมดุลและมีผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิต ทำให้ตายหรือสูญพันธุ์ไปได้ง่าย เช่น การเกิดไฟไหม้ป่า อุทกภัย การเกิดโรคระบาด ฯลฯ สำหรับการเปลี่ยนแปลงแบบค่อยเป็นค่อยไปตามธรรมชาติ เป็นการเปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ ก่อให้เกิดอันตรายต่อมนุษย์และสิ่งสิ่งมีชีวิตอื่นน้อยมาก แต่เมื่อระยะเวลานานเข้าการเปลี่ยนแปลงจะมีมากขึ้น จะเกิดผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตอย่างเด่นชัดขึ้น เช่น ทุ่งนา หรือไร่ร้าง จะมีการเปลี่ยนแปลงเป็นทุ่งหญ้าและพืชพวกไม้พุ่มในเวลาต่อมา จนในที่สุดหากไม่มีสิ่งแวดล้อมภายนอกมารบกวนก็จะกลายเป็นป่าที่สมบูรณ์ได้ ดังนั้นสิ่งมีชีวิตจะต้องสามารถปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงได้
การสูญเสียความสมดุลในระบบนิเวศหากเกิดโดยธรรมชาติ ระบบนิเวศจะช่วยแก้ไขได้ด้วยตัวเอง แต่ถ้าเกิดจากมนุษย์จะแก้ไขได้ยากมาก เมื่อมนุษย์เพิ่มจำนวนมากขึ้นอย่างรวดเร็ว มีการพัฒนาวิถีชีวิตมากขึ้นด้วยเทคโนโลยี ทำให้ความเป็นอยู่สุขสบายมากขึ้นมนุษย์จึงได้ชื่อว่า “เป็นตัวการทำลายระบบนิเวศมากที่สุด”
สาเหตุที่ทำให้ระบบนิเวศเสียความสมดุล
1. การเพิ่มประชากร ทำให้ความต้องการใช้ที่ดินทำการเกษตรมากขึ้น โดยเฉพาะเขตร้อน ประชากรจะบุกเบิกป่าใหม่ ๆ เพื่อใช้พื้นที่ทำไร่เลื่อนลอยทำให้ดิน ป่าไม้ สภาวะแวดล้อมเสียหายปีละจำนวนมาก
2. การเกษตรสมัยใหม่ การเกษตรในปัจจุบันมุ่งเพื่อการค้ามากขึ้น มีการใช้ปุ๋ยและยาฆ่าแมลงจำนวนมาก สารเหล่านี้จะตกค้างในดิน และอาจถูกชะล้างลงสู่แหล่งน้ำ ทำให้มีผลต่อชีวิตสัตว์ในดินและในน้ำ
3. การขยายตัวของเมือง การเพิ่มประชากรทำให้ความต้องการที่อยู่อาศัยเพิ่มขึ้น เมืองขยายตัวอย่างรวดเร็ว ทำให้พื้นที่การเกษตรถูกใช้ไปเพื่อสร้างตึก ศูนย์การค้า ถนน ระบบนิเวศเปลี่ยนไป การถ่ายเทของเสียจากเมือง ก่อให้เกิดมลพิษของน้ำและอากาศ
4. การอุตสาหกรรม การพัฒนาอุตสาหกรรมทำให้ทรัพยากรถูกใช้เป็นวัตถุดิบมากยิ่งขึ้น กระบวนการผลิตทำให้มีของเสีย เช่น น้ำเสีย ไอเสีย ซึ่งส่งผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงระบบนิเวศในบริเวณที่โรงงานอุตสาหกรรมตั้งอยู่และบริเวณใกล้เคียง
ความสมดุลของระบบนิเวศเป็นเรื่องสำคัญยิ่งต่อการพัฒนาในบุคปัจจุบัน เพราะการพัฒนาที่ขาดความเข้าใจในเรื่องระบบนิเวศจะทำให้ระบบนิเวศเสียสมดุล และจะส่งผลกระทบในทางลบมาสู่มนุษยชาติเอง
1. การเพิ่มประชากร ทำให้ความต้องการใช้ที่ดินทำการเกษตรมากขึ้น โดยเฉพาะเขตร้อน ประชากรจะบุกเบิกป่าใหม่ ๆ เพื่อใช้พื้นที่ทำไร่เลื่อนลอยทำให้ดิน ป่าไม้ สภาวะแวดล้อมเสียหายปีละจำนวนมาก
2. การเกษตรสมัยใหม่ การเกษตรในปัจจุบันมุ่งเพื่อการค้ามากขึ้น มีการใช้ปุ๋ยและยาฆ่าแมลงจำนวนมาก สารเหล่านี้จะตกค้างในดิน และอาจถูกชะล้างลงสู่แหล่งน้ำ ทำให้มีผลต่อชีวิตสัตว์ในดินและในน้ำ
3. การขยายตัวของเมือง การเพิ่มประชากรทำให้ความต้องการที่อยู่อาศัยเพิ่มขึ้น เมืองขยายตัวอย่างรวดเร็ว ทำให้พื้นที่การเกษตรถูกใช้ไปเพื่อสร้างตึก ศูนย์การค้า ถนน ระบบนิเวศเปลี่ยนไป การถ่ายเทของเสียจากเมือง ก่อให้เกิดมลพิษของน้ำและอากาศ
4. การอุตสาหกรรม การพัฒนาอุตสาหกรรมทำให้ทรัพยากรถูกใช้เป็นวัตถุดิบมากยิ่งขึ้น กระบวนการผลิตทำให้มีของเสีย เช่น น้ำเสีย ไอเสีย ซึ่งส่งผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงระบบนิเวศในบริเวณที่โรงงานอุตสาหกรรมตั้งอยู่และบริเวณใกล้เคียง
ความสมดุลของระบบนิเวศเป็นเรื่องสำคัญยิ่งต่อการพัฒนาในบุคปัจจุบัน เพราะการพัฒนาที่ขาดความเข้าใจในเรื่องระบบนิเวศจะทำให้ระบบนิเวศเสียสมดุล และจะส่งผลกระทบในทางลบมาสู่มนุษยชาติเอง
ที่มา http://human.uru.ac.th/Major_online/SOC/02Ecosystem/Life_2.htm
