สิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมและระบบนิเวศ

องค์ความรู้

• ระบบนิเวศ คือกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในบริเวณหนึ่ง ร่วมกับสิ่งแวดล้อมที่ไม่มีชีวิตในบริเวณนั้น โดยทุกส่วนมีความสัมพันธ์และพึ่งพากัน
• องค์ประกอบที่มีชีวิต แบ่งตามหน้าที่ในการได้อาหารเป็น 3 กลุ่ม
  • ผู้ผลิต — พืชสีเขียว สาหร่าย แพลงก์ตอนพืช สร้างอาหารเองได้ด้วยการสังเคราะห์ด้วยแสง (ดู sc-plant-02) จึงเป็นจุดเริ่มต้นของอาหารในระบบนิเวศ
  • ผู้บริโภค — สัตว์ที่สร้างอาหารเองไม่ได้ ต้องกินสิ่งมีชีวิตอื่น แบ่งเป็นผู้บริโภคพืช (กระต่าย วัว ช้าง) · ผู้บริโภคสัตว์ (เสือ งู กบ) · ผู้บริโภคทั้งพืชและสัตว์ (คน ไก่ หมู)
  • ผู้ย่อยสลาย — เห็ดราและแบคทีเรีย ทำหน้าที่ย่อยซากพืชซากสัตว์และของเสียให้เป็นธาตุอาหารกลับคืนสู่ดิน พืชจึงนำไปใช้ใหม่ได้
• องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต ได้แก่ แสง อุณหภูมิ น้ำ อากาศ ดิน แร่ธาตุ และความชื้น · ถ้าองค์ประกอบเหล่านี้เปลี่ยนไป สิ่งมีชีวิตในระบบก็อยู่อาศัยได้ยากขึ้น
• ระบบนิเวศมีทั้งขนาดเล็กและใหญ่ — สระน้ำ ใต้ก้อนหิน ทุ่งนา ล้วนเป็นระบบนิเวศได้ · ระบบนิเวศที่ใหญ่ที่สุดคือโลกของเรา ที่ทุกส่วนเชื่อมโยงกัน
• เหตุใดผู้ย่อยสลายจึงสำคัญ — ถ้าไม่มีผู้ย่อยสลาย ซากพืชซากสัตว์จะทับถมอยู่โดยไม่ย่อยสลายไป และธาตุอาหารในดินก็หมุนเวียนกลับมาใช้ไม่ได้

ตัวอย่างและวิธีคิด

• ในสระน้ำแห่งหนึ่ง พืชน้ำเป็นอะไร และปลาที่กินพืชน้ำเป็นอะไร — พืชน้ำเป็น ผู้ผลิต ได้พลังงานจากแสงอาทิตย์ ส่วนปลาที่กินพืชน้ำเป็น ผู้บริโภคพืช (ผู้บริโภคอันดับ 1)
• เห็ดที่ขึ้นบนท่อนไม้ผุ ทำหน้าที่ใดในระบบนิเวศ — เป็น ผู้ย่อยสลาย ย่อยท่อนไม้และซากอื่นให้เป็นธาตุอาหารกลับคืนสู่ดิน
• ทำไมแบคทีเรียจึงไม่ใช่ผู้ผลิต — แบคทีเรียไม่มีคลอโรฟิลล์ จึงไม่สามารถสร้างอาหารเองด้วยการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ ต้องอาศัยอาหารจากที่อื่น
• หากร่มเงาของต้นไม้ใหญ่ถูกตัดจนหมด แสงที่มากขึ้นจะกระทบพืชอย่างไร — พืชขนาดเล็กที่เคยอยู่ใต้ร่มเงาได้รับการแสงมากขึ้นและอาจเจริญเร็วขึ้น แต่พืชที่ชอบร่มกลับอยู่ไม่ได้ ระบบจึงเปลี่ยนไป

ภาพและไดอะแกรม

mindmap
  root((ระบบนิเวศ))
    องค์ประกอบที่มีชีวิต
      ผู้ผลิต พืช สาหร่าย สร้างอาหารเอง
      ผู้บริโภค สัตว์ กินพืช กินสัตว์ หรือทั้งสองอย่าง
      ผู้ย่อยสลาย เห็ดรา แบคทีเรีย ย่อยซากคืนธาตุอาหาร
    องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต
      แสง อุณหภูมิ น้ำ อากาศ
      ดิน แร่ธาตุ ความชื้น

คำบรรยายภาพ: แผนภาพความคิดแยกองค์ประกอบของระบบนิเวศเป็นสองส่วน ส่วนที่มีชีวิตแบ่งตามหน้าที่เป็นผู้ผลิต ผู้บริโภค และผู้ย่อยสลาย ส่วนที่ไม่มีชีวิตคือปัจจัยแวดล้อม ได้แก่ แสง อุณหภูมิ น้ำ อากาศ ดิน แร่ธาตุ และความชื้น ซึ่งทุกส่วนมีความสัมพันธ์และพึ่งพากัน

องค์ความรู้

• ห่วงโซ่อาหาร คือการถ่ายทอดอาหารต่อกันเป็นโซ่เส้นเดียว เรียงจาก ผู้ผลิต → ผู้บริโภคอันดับ 1 → ผู้บริโภคอันดับ 2 → ผู้บริโภคอันดับ 3 ตามลำดับการกิน
• ลูกศรในห่วงโซ่อาหารชี้จาก «ผู้ถูกกิน» ไปยัง «ผู้กิน» เพื่อบอกทิศทางการถ่ายทอดพลังงาน เช่น ข้าว → ตั๊กแตน → กบ → งู
• ผู้บริโภคอันดับ 1 กินพืชโดยตรง · อันดับ 2 กินสัตว์ที่กินพืช · อันดับถัดไป กินสัตว์ที่กินสัตว์ต่อ ๆ กันไปเป็นทอด
• ห่วงโซ่อาหารหนึ่งเส้นมักมีไม่กี่อันดับ (ประมาณ $3$–$5$ อันดับ) เพราะพลังงานถูกใช้และสูญเสียไปในแต่ละขั้นจนเหลือน้อยสำหรับผู้บริโภคขั้นถัดไป
• สายใยอาหาร คือ หลายห่วงโซ่อาหารที่เชื่อมกัน ในระบบนิเวศเดียวกัน เพราะสัตว์หนึ่งชนิดกินอาหารได้หลายอย่าง และอาจถูกสัตว์หลายชนิดกิน
• ห่วงโซ่อาหารเส้นเดียว ≠ สายใยอาหาร — ถ้าภาพมีเส้นหลายเส้นตัดกันเป็นตาข่าย ให้ตอบว่าสายใยอาหาร
• เมื่อตัวใดตัวหนึ่งหายไป สายใยอาหารจะกระทบต่อเนื่อง เช่น ถ้ากบลดลง งูจะขาดอาหาร ส่วนตั๊กแตนอาจเพิ่มจำนวนขึ้นและกัดกินข้าวมากขึ้น
• พลังงานเริ่มต้นจากดวงอาทิตย์ เสมอ เพราะผู้ผลิตใช้พลังงานแสงสร้างอาหารก่อนส่งต่อให้ผู้บริโภค

ตัวอย่างและวิธีคิด

• เรียงห่วงโซ่อาหารจากหญ้า ตั๊กแตน กบ งู — หญ้า → ตั๊กแตน → กบ → งู โดยหญ้าเป็นผู้ผลิต และตั๊กแตนเป็นผู้บริโภคอันดับ 1
• ลูกศรจากกบไปงู หมายความว่าอย่างไร — หมายความว่างูกินกบ ลูกศรชี้ทิศทางที่พลังงานและอาหารถูกถ่ายทอดไป ไม่ได้หมายความว่ากบกินงู ซึ่งเป็นจุดที่เด็กเข้าใจผิดบ่อยที่สุด
• หญ้า → กระต่าย → เหยี่ยว และ หญ้า → ตั๊กแตน → นก → เหยี่ยว สองเส้นนี้รวมกันเรียกว่าอะไร — รวมกันเป็น สายใยอาหาร เพราะมีมากกว่าหนึ่งห่วงโซ่เชื่อมกันด้วยเหยี่ยวตัวเดียวกัน
• ถ้าฆ่างูออกจากทุ่งนาทั้งหมด คาดว่าจะเกิดอะไรขึ้น — กบและหนูซึ่งเป็นเหยื่อของงูจะเพิ่มจำนวนขึ้น ทำให้ตั๊กแตนและพืชที่สัตว์เหล่านั้นกินลดลงตามลำดับ ระบบจึงเสียสมดุล
• ในนาข้าวมีกบ งู ตั๊กแตน ข้าว สัตว์ใดเป็นผู้ผลิต — ข้าว เพราะสร้างอาหารเองด้วยการสังเคราะห์ด้วยแสง สัตว์ที่เหลือล้วนเป็นผู้บริโภค

ภาพและไดอะแกรม

flowchart LR
    G[ข้าว ผู้ผลิต] --> A[ตั๊กแตน ผู้บริโภคอันดับ 1]
    A --> F[กบ ผู้บริโภคอันดับ 2]
    F --> S[งู ผู้บริโภคอันดับ 3]
    G --> M[หนู ผู้บริโภคอันดับ 1]
    M --> S
    M --> N[เหยี่ยว]
    F --> N

คำบรรยายภาพ: แผนผังสายใยอาหารในทุ่งนา เริ่มจากข้าวเป็นผู้ผลิต มีสองเส้นทางคือข้าวไปตั๊กแตนแล้วถึงกบ และข้าวไปหนูซึ่งเป็นผู้บริโภคอันดับ 1 ทั้งกบและหนูถูกงูและเหยี่ยวกินต่อ ลูกศรทุกเส้นชี้จากผู้ถูกกินไปยังผู้กิน และเมื่อนับเส้นที่เชื่อมกันหลายเส้นก็จะได้เป็นสายใยอาหาร

องค์ความรู้

• ภาวะพึ่งพา — สิ่งมีชีวิตสองชนิดอยู่ร่วมกันโดย ทั้งสองฝ่ายได้ประโยชน์ เช่น ผึ้งกับดอกไม้ (ผึ้งได้น้ำหวาน ดอกไม้ได้การถ่ายเรณู) · ไลเคน (รากับสาหร่ายอยู่ร่วมกัน) · แบคทีเรียและโปรโตซัวในกระเพาะปลวกที่ช่วยย่อยเนื้อไม้ให้ปลวกใช้เป็นอาหาร
• ภาวะอิงอาศัย — อยู่ร่วมกันโดย ฝ่ายหนึ่งได้ประโยชน์ อีกฝ่ายไม่ได้และไม่เสีย เช่น นกทำรังบนต้นไม้ · กล้วยไม้เกาะอยู่บนต้นไม้เพื่อรับแสง · เหาฉลามเกาะติดไปกับปลาฉลาม
• ภาวะปรสิต — ฝ่ายหนึ่งได้ประโยชน์ อีกฝ่ายเสียประโยชน์ โดยปรสิตอาศัยบนหรือในตัวของ «เจ้าบ้าน» แล้วดูดกินอาหารจากเจ้าบ้าน เช่น เห็บ หมัด ไร บนตัวสัตว์ · พยาธิในลำไส้ของคน · กาฝากที่ขึ้นบนต้นไม้
• ภาวะล่าเหยื่อ — สัตว์หนึ่ง ล่าและกิน สัตว์อีกชนิดเป็นอาหาร เช่น เสือกับกวาง · งูกับหนู · กบกับตั๊กแตน · เหยี่ยวกับไก่
• การแข่งขัน — สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันหรือต่างชนิดกันแย่งอาหาร ที่อยู่ หรือแสง เพราะจำเป็นต่อการอยู่รอด
• ภาวะพึ่งพากับภาวะอิงอาศัยต่างกันที่ฝ่ายที่สอง — ภาวะพึ่งพาได้ทั้งสองฝ่าย · ภาวะอิงอาศัยมีเพียงฝ่ายเดียวที่ได้ ส่วนภาวะปรสิตฝ่ายที่สองถึงกับเสียประโยชน์
• ทำไมความสัมพันธ์เหล่านี้สำคัญ — เพราะทำให้ระบบนิเวศมีความสมดุล ถ้าความสัมพันธ์ใดถูกทำลาย เช่น ปรสิตเพิ่มมากเกินหรือผู้ล่าหายไป จำนวนสิ่งมีชีวิตในระบบก็จะเสียสมดุลตามไปด้วย (ดู sc-ecosys-02)

ตัวอย่างและวิธีคิด

• หญ้ากับวัวเป็นความสัมพันธ์แบบใด — เป็นภาวะล่าเหยื่อ (ฝ่ายหนึ่งกินอีกฝ่ายเป็นอาหาร) ต่างจากภาวะพึ่งพาที่ทั้งสองฝ่ายได้ประโยชน์ร่วมกัน
• ผีเสื้อกับดอกไม้เป็นความสัมพันธ์แบบใด — ภาวะพึ่งพา ผีเสื้อได้น้ำหวานเป็นอาหารและดอกไม้ได้การถ่ายเรณู ทำให้พืชสืบพันธุ์ต่อได้
• เห็บที่เกาะบนหลังหมาเป็นแบบใด เพราะเหตุใด — ภาวะปรสิต เพราะเห็บได้อาหารจากเลือดหมาโดยตรง ส่วนหมาเสียเลือดและอาจติดเชื้อโรคได้
• นกทำรังบนต้นไม้กับกาฝากขึ้นต้นไม้ ต่างกันอย่างไร — นกทำรังเป็นภาวะอิงอาศัย ต้นไม้ไม่ได้และไม่เสียประโยชน์ · กาฝากเป็นภาวะปรสิต เพราะดูดน้ำและธาตุอาหารจากต้นไม้เจ้าบ้าน ต้นไม้จึงเสียประโยชน์
• ในสระน้ำมีปลาหลายชนิดกินแพลงก์ตอนพืชเหมือนกัน เรียกความสัมพันธ์นี้ว่าอะไร — การแข่งขัน เพราะต่างแย่งอาหารชนิดเดียวกัน

ภาพและไดอะแกรม

flowchart TD
    R[สิ่งมีชีวิตอยู่ร่วมกัน] --> A[ภาวะพึ่งพา ทั้งสองได้ประโยชน์]
    R --> B[ภาวะอิงอาศัย ฝ่ายหนึ่งได้ อีกฝ่ายไม่เสีย]
    R --> C[ภาวะปรสิต ฝ่ายหนึ่งได้ อีกฝ่ายเสีย]
    R --> D[ภาวะล่าเหยื่อ ฝ่ายหนึ่งกินอีกฝ่าย]
    R --> E[การแข่งขัน แย่งอาหาร ที่อยู่ แสง]
    A --> A1[ผึ้งกับดอกไม้ ไลเคน]
    B --> B1[นกทำรังบนต้นไม้ เหาฉลาม]
    C --> C1[เห็บกับหมา กาฝากกับต้นไม้]
    D --> D1[เสือกับกวาง งูกับหนู]
    E --> E1[ปลาหลายชนิดกินแพลงก์ตอนเดียวกัน]

คำบรรยายภาพ: แผนผังสรุปความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศห้าแบบ โดยระบุว่าแบบใดทั้งสองฝ่ายได้ประโยชน์ แบบใดมีฝ่ายเดียวได้ แบบใดอีกฝ่ายเสียประโยชน์ แบบใดเป็นการกินกันเป็นอาหาร และแบบใดเป็นการแย่งปัจจัยเดียวกัน พร้อมตัวอย่างของแต่ละแบบ

องค์ความรู้

• ทรัพยากรธรรมชาติ คือสิ่งที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและมนุษย์นำมาใช้ประโยชน์ เช่น ดิน น้ำ อากาศ ป่าไม้ สัตว์ป่า แร่ธาตุ และพลังงานจากธรรมชาติ
• ทรัพยากรที่ใช้แล้วหมดไป เช่น แร่ธาตุ ถ่านหิน น้ำมัน · ทรัพยากรที่เกิดทดแทนได้ เช่น ป่าไม้ สัตว์ป่า น้ำจืด อากาศ — แต่ ถ้าใช้เร็วกว่าอัตราที่ธรรมชาติสร้างคืน ก็หมดได้เช่นกัน
• ผลกระทบเมื่อตัดไม้ทำลายป่ามากเกินไป — ดินไม่มีรากยึดและไม่มีร่มเงา ฝนชะหน้าดินให้พังทลายและไหลลงแม่น้ำ ทำให้เกิดดินถล่มและน้ำท่วม · สัตว์ป่าสูญเสียที่อยู่อาศัยและอาหาร · อากาศร้อนขึ้นเพราะไม่มีต้นไม้ช่วยดูดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์
• ผลกระทบจากการทิ้งขยะและน้ำเสียลงแหล่งน้ำ — น้ำเน่าเสีย สัตว์น้ำขาดแก๊สออกซิเจนและตายเป็นจำนวนมาก · ขยะที่ย่อยสลายยาก เช่น พลาสติกและโฟม ใช้เวลานานมากในการย่อยสลาย และอาจถูกสัตว์กินเข้าไปโดยเข้าใจว่าเป็นอาหาร
• ผลกระทบจากพลังงานและแก๊สเรือนกระจก — การเผาเชื้อเพลิงมากทำให้แก๊สเรือนกระจกในอากาศเพิ่มขึ้น และเกิด ภาวะโลกร้อน ซึ่งกระทบทั้งระบบนิเวศ (ดู sc-env-03)
• แนวทางลดผลกระทบ
  • ใช้ทรัพยากรให้คุ้มค่า ใช้ซ้ำ และแยกขยะก่อนทิ้ง · ลดการใช้ถุงพลาสติกและภาชนะใช้ครั้งเดียว
  • ประหยัดน้ำและประหยัดไฟฟ้า · เลือกใช้พลังงานทดแทน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม (ดู sc-power-04)
  • ปลูกต้นไม้ทดแทน ดูแลแหล่งน้ำ และไม่ล่าหรือค้าสัตว์ป่า
  • ช่วยกันดูแลระบบนิเวศในท้องถิ่น เช่น ไม่ทิ้งขยะลงคลอง ไม่รบกวนสัตว์ในแหล่งธรรมชาติ

ตัวอย่างและวิธีคิด

• เพราะเหตุใดการตัดไม้ทำลายป่าจึงทำให้น้ำท่วมรุนแรงขึ้น — เพราะไม่มีรากไม้และพืชคลุมดินคอยชะลอและดูดซับน้ำ ฝนจึงไหลบ่าลงแม่น้ำอย่างรวดเร็วและพัดพาหน้าดินลงมาด้วย
• ทำไมจึงควรแยกขยะก่อนทิ้ง — เพื่อให้ขยะที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ถูกนำไปแยกและรีไซเคิล ส่วนขยะที่ย่อยสลายได้ก็นำไปทำปุ๋ย ลดปริมาณขยะที่ต้องฝังกลบและลดมลพิษที่เกิดจากกองขยะ
• พืชและสัตว์ได้รับผลกระทบอย่างไรเมื่อป่าถูกทำลาย — พืชในระบบนิเวศเสียหายก่อน สัตว์ที่กินพืชขาดอาหาร สัตว์ที่กินสัตว์ก็พลอยขาดอาหารตามลำดับ เพราะห่วงโซ่อาหารถูกตัดตอน (ดู sc-ecosys-02)
• ในบ้านของเรา มีวิธีใช้ทรัพยากรให้คุ้มค่าอะไรบ้าง — ปิดไฟและพัดลมเมื่อไม่ใช้ · ไม่เปิดน้ำทิ้งเวลาถูจานหรือแปรงฟัน · ใช้ถุงผ้าไปตลาดแทนถุงพลาสติก · แยกขยะเปียก ขยะรีไซเคิล และขยะอันตรายออกจากกัน