พื้นฐานทางนิเวศวิทยาและสิ่งแวดล้อม 1 บทที่ 1
การกําเนิดสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตเกิด มาจากไหน
สมมติฐานเกี่ยวกับการเกิดสิ่งมีชีวิต 1. Spontaneous Generation หรือ Abiogenesis สิ ่ งมีชีวิต เก ิดจากสิ ่งไม่มีชีวิต 2. Special Creation 3. Cosmozoa 4. Chemosynthetic 3
1. Spontaneous Generation หรือ Abiogenesis Thalesกล ่ าววา ชีวิตเก ่ ิดจากโคลนในทะเล โดยได้รับความร้อนและ ความอบอุ ่ นจากทะเล Anaximanderกล ่ าววา ชีวิตเก ่ ิดจากดินและนํ้ า โดยมีแสงแดดเป็น องค์ประกอบ และสิ่งมีชีวิตเริ่มแรกเก ิดขึ้ นในนํ้ า Aristotleกล ่ าววา สิ ่่งมีชีวิตเกิดจากสิ่งไม่มีชีวิต เมื่อประกอบกนขึ ั ้ น เป็ นรูปร่าง จะมีวิญญาณ (ดิน นํ้ า ลม ไฟ) มาสิงสู่ จากนั ้ นสิ่งมีชีวิตจะ เปลี่ยนรูปร่างให้มีความซับซ้อนขึ้ น เช ่น ไส้เดือนเกิ ดจากการบูดเน ่าใน ดิน ยุงเกิดจากนํ ้ าเน ่า เป็ นต้น 4
Jean Baptisevon Helmont สนับสนุนทฤษฎี Abiogenesis โดยทํา การทดลอง เพื่อสนับสนุนวา เหงื่อของมนุษย์ทําให้เก ่ ิดสิ่งมีชีวิตได้ นําเสื ้อที่ชุ่มด้วยเหงื่อใส่ภาชนะและใส่ข้าวสาลีลงไปแล้วปล่อยทิ ้ ง ไว้ พบวา มีหนูเก ่ ิดขึ้ น 5
• Francesco Redi (1668) ชาวอิตาลี เป็ นคนแรกที่คัดค้านทฤษฎี Abiogenesisโดยทดลองวา หนอนไม ่ ่ได้เกิดจากเนื ้ อเน ่ า • สรุปว่า หนอนเกิดจากไข่ของแมลงวัน 6
LazzaroSpallanzani ทดลองต้มเนื้อให้เดือด แล้วปิ ดฝาให้แน่ นขณะที่ยัง ร้อน ทําให้อากาศไม่สามารถเข้าสู่ภายในภาชนะ หลังจากตั ้ งทิ ้ งไว้ พบวา ไม ่ ่ มีสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้ น แต ่ถูกค้านโดย John Needham (เชื่อวา สิ ่่งมีชีวิตเกิดเนื่องจาก มีพลังชีวิต) กล ่ าววาการต้มเนื ่ ้อเป็ นเวลานานทําให้พลังชีวิต (Vital force) ในวัตถุถูก ทําลายหมด 7
Louis Pasteur นักเคมีชาวฝรั่ งเศษ เป็ นคนแรกที่ล้มล้างความเชื่อเรื่อง Abiogenesis ได้สําเร็จ ทดลองต้มอาหารในขวดแกวคอยาวแล้วตั ้ ้ งทิ ้ งไว้ พบวา ไม ่ ่มีจุลินทรีย์เก ิดขึ้ น (ส ่วนโค้งงอของปลายหลอดมีขนาดเล็ก ทําให้จุลินทรีย์ที่ติดมากบอากาั ศเคลื่อนที่เข้า ไปได้น้อยมาก) 8
2. Special Creation สิ่ งมีชีวิตเกิดขึ้นพร้อมกบโลก ั ในรูปต่ างๆ ตรงกบความเชื่อทางศาสนา ั โลกถูกสร้างขึ้ นในเวลา 7วัน พระเจ้าปั้นมนุษย์ด้วยดิน แล้ว ทรงระบายลมปราณ (วิญญาณ) ให้แก่ มนุษย์ด้วย พระเจ้าสร้างมนุษย์ผู้หญิงขึ้ นจาก โครงกระดูกของชาย 9
3. Cosmozoa ในจักรวาลมีสิ่งมีชีวิตอยูแล้ว และสิ ่่งมีชีวิตเหล่ านั ้ นถูกส ่งมายังโลก นักฟิ สิกส์ตรวจพบสปอร์บนอุกกาบาต แต่สรุปไม่ได้วาสปอร์ที่ ่ พบมาจาก โลกอื่น หรือเป็ นสปอร์ที่อยูในชั ่ ้ นบรรยากาศของโลก 10
4. Chemosynthetic นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียชื่อ โอพาริน (A.I. OPARIN) ได้เสนอความคิด วา สิ ่่งมีชีวิตเกิดขึ้ นอยางค ่ ่อยเป็ นค่อยไป โดยขบวนการทางชีวเคมี เป็ น เวลานานหลายล้านปี เริ่มจากโลกมีสภาวะพอเหมาะ มีแกสต ็ ่ างๆ แล้วเกิดปรากฏการณ์ทาง ธรรมชาติขึ้น ทําให้เกิดเป็ นโมเลกุลของสารอินทรีย์ขึ้นมา แล้วกลายเป็ น โมเลกุลขนาดใหญ่ เก ิดการรวมตัวกนมีลักษณะคล้ายเซลล์กลายเป็ นสิ ั่งมีชีวิต ขนาดใหญ่ขึ้ น ปัจจุบันเป็ นสมมติฐานที่มีคนยอมรับกนมากที่สุด ั 11
สแตนเลย์ มิวเลอร์(Stanley Miller, 1953) พิสูจน์แนวคิดของโอพาริน แสดงให้เห็นวาสารประกอบอย ่ างง ่ ่ ายของสิ่งมีชีวิต เช่น กรดอะมิโน กรดอินทรีย์ รวมทั ้ งสารอินทรีย์ เช่น ยูเรีย สามารถเกิดขึ้นได้ภายในชุดการทดลองที่คาดวาเป็ น ่ สภาวะของโลกในระยะเวลานั ้น คือไม่มีออกซิเจน แต่มีแก๊สมีเทน แอมโมเนีย นํ ้ าและ แก ๊สไฮโดรเจน และมีแหล่ งพลังงานจากไฟฟ้า Organic 12 compounds
http://www.mahjoob.com/en/forums/showthread.php?t=275459 http://explow.com/oparin 13
ลําดับขั้นทางชีววิทยา o Organ System: within an organism – several organs that work together in performing specific functions – heart and lungs o Tissues: within an organ – groups of similar cells with a specific function – muscle tissue o Cell: within a tissue – structure separated from its environment by a boundary called a membrane o Organelle: within a cell – membrane-bound structure that performs a specific function in a cell – mitochondria o Molecule: cluster of atoms held together by chemical bonds o Atom: the smallest particle of ordinary matter – H, O, C 14
o Biosphere: all of the environments on Earth that support life – land, water sky o Ecosystem: all of the organisms in an area as well as the non-living physical components with which they interact – mice, owls, grain in an old barn o Community: entire array of organisms inhabiting a particular ecosystem – mice, owls, grain plants o Population: all the individuals of ONE species living in a specified area – mice o Organism: an individual living thing – one mouse 15
ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งแวดล้อมกับสิ่งต่างๆ 16 Hydrosphere Atmosphere Lithosphere Biosphere
สิ่งแวดล้อม สิ ่ งต ่ างๆ ที่มีลักษณะทางกายภาพและชีวภาพ ที่อยูรอบตัวมนุษย์ ซึ่งเก ่ ิดโดยธรรมชาติและ สิ ่งที่มนุษย์สร้างขึ้ น 17 (พ.ร.บ. ส ่งเสริมและรักษาคุณภาพสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ พ.ศ. 2535)
ประเภทของสิ่งแวดล้อม เก ิดขึ้ นเองตามธรรมชาติ มนุษย์สร้างขึ้ น มีชีวิต ไม่มีชีวิต รูปธรรม นามธรรม 18 -มนุษย์ -สัตว์ -พืช -ความชื ้ น -แสงแดด -แร ่ ธาตุ -อาคาร -ถนน -รถยนต์ -ศาสนา -ความเชื่อ -ประเพณี
ค ุ ณสมบัติเฉพาะตัวของสิ่งแวดล้อม 19 สิ่งแวดล้อมแต่ละประเภทมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว สิ่งแวดล้อมนั้นจะไม่ อยูโดดเดี่ยวในธรรมชาติ ่ สิ่งแวดล้อมประเภทหนึ่งมีความต้องการสิ่งแวดล้อมอื่นเสมอ สิ่งแวดล้อมจะอยูรวมก ่ นเป็ นกลุ ั ่ ม สิ่งแวดล้อมทั้ งหลายมีความเกี่ยวเนื่องและสัมพันธ์ต่ อกน ั เป็ นลูกโซ่ สิ่งแวดล้อมแต่ละประเภทมีลักษณะทนทานและความเปราะต่ อการถูก กระทบแตกต ่ างกน ั สิ่งแวดล้อมมีการเปลี่ยนแปลงตามเวลาที่เปลี่ยนไป (เกษม จันทร์แกว ้, 2540)
1. สิ่งแวดล้อมแต่ละประเภทมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว 20 สิ่งแวดล้อมแต่ละประเภท จะมีเอกลักษณ์ที่เด่นชัดเฉพาะตัว (Unique) จะอยูที่ใดก ่ ตามเอกลักษณ์นั ็ ้ นจะบ ่ งบอกอยางชั ่ ดเจน เช ่ น ต้นไม้ มนุษย์ นํ้ า บ้าน ฯลฯ
2. สิ่งแวดล้อมนั้นจะไม่อย่โดดเดี่ยวในธรรมช ู าติ 21 สิ ่งแวดล้อมนั้นจะไม่ อยูโดดเดี่ยวในธรรมชาติ แ ่ ต ่จะมี สิ ่งแวดล้อมอื่นอยูด้วยเสมอเช ่ ่น ปลากบนํ ั ้ า มนุษย์กบที่อยู ั ่ อาศัย ต้นไม้กบดิน ฯลฯ ั
3. สิ่งแวดล้อมประเภทหนึ่งมีความต้องการสิ่งแวดล้อมอื่นเสมอ 22 สิ ่งแวดล้อมประเภทหนึ่งมีความต้องการสิ่งแวดล้อมอื่นเสมอ เช ่น ปลาต้องการนํ้ า มนุษย์ต้องการที่อยูอาศัย ่
4. สิ่งแวดล้อมจะอย่รวมกันเป็ นกล ู ่ม ุ 23 สิ่งแวดล้อมจะอยูรวมก ่ นเป็ นกลุ ั ่ม เรียกวา ระบบนิเวศ ่ หรือระบบ สิ่งแวดล้อมซึ่งภายในระบบนิเวศจะมีองค์ประกอบหรือหลากชนิด ของสิ่งแวดล้อม เช่น ระบบนิเวศป่ าไม้ระบบนิเวศทางทะเล ฯลฯ
5. สิ่งแวดล้อมทั้งหลายมีความเกี่ยวเนื่อง และสัมพันธ์ต่อกันเป็ นล ู กโซ่ 24 สิ่งแวดล้อมทั้ งหลายมีความเกี่ยวเนื่องและสัมพันธ์ต่ อกน ั เป็ นลูกโซ่ ทั ้ งนี ้ เพราะสิ่งแวดล้อมแต่ละชนิดมีความต้องการกนและก ั นทั ั ้ งทางตรงและ ทางอ้อม เช่ น การตัดไม้ทําลายป่ า ทําให้เกิดการพังทลายของดิน ส่งผลให้ดินขาด ความอุดมสมบูรณ์ เกิดอุทกภัย สูญเสียชีวิตและทรัพย์สิน ฯลฯ การเผาป่ า
6. สิ่งแวดล้อมแต่ละประเภทมีลักษณะทนทาน และความเปราะต่อการถ ู กกระทบแตกต่างกัน 25 สิ่งแวดล้อมแต่ละประเภทมีลักษณะทนทาน และความเปราะต่ อการถูก กระทบแตกต ่ างกน บางชนิดมีความคงทนดี บางชนิดเปราะง ั ่ าย เช ่ น ดินเกิดการชะล้างได้ง่ าย แต ่ เมื่ออยูร ่ ่ วมกบต้นไม้หรือ ั ต้นหญ้าที่ช่วยยึด หน้าดิน กทําให้ดินมีความคงทนได้ ็
7. สิ่งแวดล้อมมีการเปลี่ยนแปลงตามเวลาที่เปลี่ยนไป 26 สิ ่งแวดล้อม มีการเปลี่ยนแปลงตามเวลาที่เปลี่ยนไป อาจ เป็ นการเปลี่ยนแปลงแบบถาวร หรือชัวคราวก ่ ได้ เช ็ ่ น การ เติบโตของเมือง การเผาทําลายป่ า จะมีพืชค่อยๆ ขึ้ นทดแทน
ความสําคัญของสิ่งแวดล้อม --> ต่อสิ่งมีชีวิต 27 สิ่งแวดล้อมทางกายภาพมีความสําคัญต่อสิ ่ งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ ในสิ ่งแวดล้อมนั้ น นํ ้ า --> ใช้บริโภคของคน, ??? อากาศ -->ใช้หายใจ, ??? ดิน --> ที่อาศัยของสัตว์, ??? แสงแดด -->???
ความสําคัญของสิ่งแวดล้อม --> ต่อสิ่งมีชีวิต (ต่อ) 28 สิ่งแวดล้อมทางชีวภาพ จะช ่วยปรับให้สิ่งมีชีวิตอาศัยอยูในสภาพแวดล้อมได้ ่ เหมาะสมกบ ั การดํารงชีวิต ป่ าสมบูรณ์ -->อาหารสมบูรณ์ สัตว์ป่ าเข้ามาอาศัย สิ่งมีชีวิตจะเปลี่ยนแปลงไปตามสภาพแวดล้อม การลดรูปใบเป็ นหนามของพืชทะเลทราย การถือศีลในฤดูหนาวของหมี
ความสําคัญของสิ่งแวดล้อมต่อสิ่งมีชีวิต (ต่อ) 29 สิ ่งแวดล้อมจะเปลี่ยนแปลงไปตามการกระทําของสิ่ งมีชีวิตที่อยู่ ในสิ ่งแวดล้อมนั้ น - สัตว์กินพืชมาก -->พืชลดลง --> แก ่ งแยง ่ /ตาย --> สมดุล สิ ่งแวดล้อมจะกาหนดรูปแบบความสัมพันธ์ของสิ ํ ่ งมีชีวิตที่อาศัย อยูในสิ ่ ่งแวดล้อม - ในแง่ ของการถ ่ ายทอดพลังงาน - ในแง่ ของการอยูร ่ ่ วมกน ั
มิติของสิ่งแวดล้อม การศึกษาในทุกเรื่องที่มีความเกี่ยวข้องหรือสัมพันธ์กน ั โดยอาศัยความรู้ในหลายสาขา (สหวิทยาการ) มาผสมผสานกน ั เพื่อพัฒนาคุณภาพที่ดีของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม
มิติของสิ่งแวดล้อม 1. มิติทางทรัพยากร ทรัพยากรทางกายภาพ ทรัพยากรทางชีวภาพ คุณค ่ าการใช้ประโยชน์ คุณค ่ าคุณภาพชีวิต 2. มิติทางเทคโนโลยี เครื่องยนต์ แบบผลิตภัณฑ์ กระบวนการผลิต 3. มิติของเสียและมลพิษ 4. มิติมน ุ ษย์/เศรษฐสังคม
มิติทางทรัพยากร ทรัพยากรทางกายภาพ อากาศ นํ ้ า หิน เสียง ความร้อน ทรัพยากรทางชีวภาพ ป่ าไม้ พืช สัตว์ มนุษย์ คุณค ่ าการใช้ประโยชน์ เกษตรกรรม อุตสาหกรรม ชลประทาน การใช้ที่ดิน คุณค ่ าคุณภาพชีวิต ประชากร (การเก ิด ตาย ย้ายถิ่ น) การศึกษา สุขภาพ วัฒนธรรม เศรษฐก ิ จ
มิติทางเทคโนโลยี เทคโนโลยี เป็ นการนําเอาความรู้ทางวิทยาศาสตร์มาใช้ ในรูปความรู้ แนวคิด ทฤษฎี ซึ่งเรียกวา ซอฟท์แวร์ ่ (Software) อุปกรณ์สิ่งประดิษฐ์ทั้ งหลายที่เรียกวา ฮาร์ดแวร์ ่ (Hardware) Technology = software + hardware
มิติของเสียและมลพิษ แสดงถึงผลของการที่มนุษย์มีการใช้ทรัพยากรแล้วก่ อให้เก ิดของเสีย ปล่ อยสู ่สภาพแวดล้อมไม่ มากกน้อย ็ ของเสียที่เกิดขึ้ นมีทั ้ งของแข็ง/ของเหลว/ก ๊ าซ และลักษณะทางฟิ สิกส์ เช ่น ความร้อน การสันสะเทือน เสียง ่ ผลของการเปลี่ยนแปลงทรัพยากรทําให้เกิดความไม่สมดุล ซึ่งส ่ งผล กลับมายังมนุษย์ ดังนั้ น การควบคุมการเก ิดของเสียจึงเป็นเป้าหมาย หลักของการจัดการสิ่งแวดล้อม
มิติมน ุ ษย์/เศรษฐสังคม มิติมนุษย์ หมายถึง สิ่งที่เกิดขึ้นจากพฤติกรรม หรือก ิจกรรมมนุษย์ ทั ้ งที่เป็ นรูปธรรมและนามธรรม มิติเศรษฐสังคม เป็ นการแสดงขนาดและคุณลักษณะของทรัพยากร ทางสังคม ได้แก่ องค์ประกอบด้านประชากร การศึกษา การ สาธารณสุข สภาพทางเศรษฐก ิจ การเมืองการปกครอง วัฒนธรรม ศิลปกรรม ฯลฯ
สถานภาพของระบบสิ่งแวดล้อม 36 ภาวะสมด ุ ลธรรมชาติ โครงสร้างและการทํางานเป็ นไปตามธรรมชาติ อาจมีการเปลี่ยนแปลง แต ่ธรรมชาติสามารถรักษาตัวเองได้ ภาวการณ์เตือนภัย เป็ นการเตือนวาก ่ าลังเก ํ ิดการเปลี่ยนแปลงที่มีโอกาสเกิดพิษภัย ภาวะเสี่ยงภัย การเปลี่ยนแปลงที่ธรรมชาติไม่สามารถรักษาตัวเองได้หรือช่วยได้แต่ ต้องใช้เวลานาน จึงต้องใช้เทคโนโลยีช่ วย ภาวะวิกฤต - สิ่งมีชีวิตไม่ สามารถจะอยูอาศัยได้ ่
37
38
39
40
คําถาม 41 สถานภาพสิ ่งแวดล้อมของประเทศไทยวาอยู ่ ใน่ สภาวะใดบ้าง ปัญหา / การแกปัญหา ้