กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 Slide PowerPoint_สื่อประกอบการสอน หน่วยการเรียนรู้ที่ 2 หน่วยการเรียนรู้ที่ 3 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3 วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เล่ม 1 หน่วยการเรียนรู้ที่ 4 บริษัท อักษรเจริญทัศน์ อจท. จ ำกัด : 142 ถนนตะนำว เขตพระนคร กรุงเทพฯ 10200 Aksorn CharoenTat ACT.Co.,Ltd : 142 Tanao Rd. Pranakorn Bangkok 10200 Thailand โทร./แฟกซ์ : 0 2622 2999 (อัตโนมัติ 20 คู่สำย) [email protected] / www.aksorn.com
ตัวชี้วัด ระบบนิเวศ หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 • อธิบำยปฏิสัมพันธ์ขององค์ประกอบของระบบนิเวศที่ได้จำกกำรส ำรวจ • อธิบำยรูปแบบควำมสัมพันธ์ระหว่ำงสิ่งมีชีวิตกับสิ่งมีชีวิตรูปแบบต่ำงๆ ในแหล่งที่อยู่เดียวกันที่ได้จำกกำรส ำรวจ • สร้ำงแบบจ ำลองในกำรอธิบำยกำรถ่ำยทอดพลังงำนในสำยใยอำหำร • อธิบำยควำมสัมพันธ์ของผู้ผลิต ผู้บริโภค และผู้ย่อยสลำยสำรอินทรีย์ในระบบนิเวศ • อธิบำยกำรสะสมสำรพิษในสิ่งมีชีวิตในโซ่อำหำร • ตระหนักถึงควำมสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต และสิ่งแวดล้อมในระบบนิเวศ โดยไม่ท ำลำยสมดุลของระบบนิเวศ
เรือขนน้้ามันล่มกลางทะเล มีผลต่อระบบนิเวศทางทะเลอย่างไร
ระบบนิเวศ หน่วยของความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมทั้งที่เป็นสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิตในแหล่งที่อยู่อาศัย แหล่งใดแหล่งหนึ่ง สิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ ที่มาอาศัย อยู่รวมกัน เรียกว่า กลุ่มสิ่งมีชีวิต (community) องค์ประกอบของระบบนิเวศ ประกอบด้วยอะไรบ้าง สิ่งไม่มีชีวิต • แสง • ดิน • หิน • น้้า • อากาศ • อุณหภูมิ
องค์ประกอบของระบบนิเวศ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้ องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต องค์ประกอบที่มีชีวิต ส่วนที่ท ำให้ระบบนิเวศ เกิดควำมสมดุล ซึ่งมีอิทธิพลต่อ กำรด ำรงชีวิตและกำรกระจำย ของสิ่งมีชีวิต ในระบบนิเวศ หำกขำดองค์ประกอบที่ไม่มีชีวิตเหล่ำนี้ สิ่งมีชีวิตจะไม่สำมำรถ ด ำรงชีวิตอยู่ได้ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่อำศัย อยู่ในระบบนิเวศ เช่น พืช จุลินทรีย์ สัตว์ โดยสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีควำมสัมพันธ์ กับสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น และมีควำมสัมพันธ์ กับสิ่งแวดล้อม
องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต อนินทรียสาร (inorganic substance) แร่ธาตุ แร่ธาตุ พืชและสัตว์แต่ละชนิดมีควำมต้องกำร แร่ธำตุต่ำงๆ ในปริมำณที่แตกต่ำงกัน เช่น ถ้ำพืชขำดธำตุแมกนีเซียมจะเกิด โรคคลอโรซิส แก๊สออกซิเจน แก๊สต่างๆ เช่น แก๊สออกซิเจน แก๊สคำร์บอนไดออกไซด์ เป็นแก๊สที่เกี่ยวข้องกับกระบวนหำยใจของ สิ่งมีชีวิต ตัวอย่ำงเช่น พืชใช้แก๊สคำร์บอนไดออกไซด์ในกำรสังเครำะห์ด้วยแสง และได้ แก๊สออกซิเจนเป็นผลผลิต ซึ่งสิ่งมีชีวิตอื่นจะ หำยใจเอำแก๊สออกซิเจนเข้ำสู่ร่ำงกำย น้้าตาล แสง น้้า น้้า เป็นปัจจัยก ำหนดสภำพแวดล้อม ควำมอุดมสมบูรณ์ ลักษณะ และชนิด ของระบบนิเวศ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดล้วน จ ำเป็นต้องอำศัยน้ ำในกำรด ำรงชีวิต
องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต อินทรียสาร (organic substance) เป็นสำรที่ได้จำกสิ่งมีชีวิต เช่น คำร์โบไฮเดรต โปรตีน ไขมัน ซึ่งได้จำกกำรเน่ำเปื่อยและผุพังของซำกพืชซำกสัตว์ ซากพืชซากสัตว์ที่ทับถมในดิน เป็นเวลานาน จะกลายเป็นฮิวมัส ซึ่งดินที่มีฮิวมัสมักมีสีด้าคล้้า อินทรียสารแตกต่างจาก อนินทรียสารอย่างไร
องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต สภาพแวดล้อมทางกายภาพ (physical environment) สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดต้องอำศัยอยู่ในสภำพแวดล้อมที่มี ควำมเป็นกรด-เบส ที่เหมำะสมจึงจะด ำรงชีวิตอยู่ได้ เช่น พืชส่วนใหญ่เจริญได้ดีในดินที่มีสภำพเป็นกลำง แสงสว่าง ความเป็นกรด-เบสของดินและน้้า แสงจำกดวงอำทิตย์เป็นแหล่ง พลังงำนที่ส ำคัญของโลก แสงเป็นตัวก ำหนดพฤติกรรมของ สิ่งมีชีวิต เช่น กำรออกหำกินของ สัตว์บำงชนิด
ความเค็ม ควำมเค็มมีอิทธิพลอย่ำงมำกกับสิ่งมีชีวิตที่อำศัยอยู่บริเวณ ผิวน้ ำ ตัวอย่ำงเช่น ป่ำชำยเลนเป็นบริเวณชำยฝั่งทะเลที่มี กำรเปลี่ยนแปลงควำมเค็มตลอดเวลำ เนื่องจำกอิทธิพล ของน้ ำขึ้นน้ ำลง อุณหภูมิ เป็นปัจจัยที่ควบคุมกำรเจริญเติบโต กำรสืบพันธุ์ และกำรแพร่กระจำยของสิ่งมีชีวิต นอกจำกนี้อุณหภูมิ ยังมีผลต่อกำรปรับตัวทั้งด้ำนโครงสร้ำงและพฤติกรรม ของสิ่งมีชีวิต องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต สภาพแวดล้อมทางกายภาพ (physical environment)
ความชื้น ควำมชื้นมีผลต่อกำรระเหยของน้ ำในร่ำงกำยของสิ่งมีชีวิต ท ำให้สิ่งมีชีวิตมีกำรปรับตัวเพื่อรักษำสมดุลของน้ ำภำยใน ร่ำงกำย เช่น กระบองเพชรในทะเลทรำยลดรูปจำกใบ กลำยเป็นหนำม กระแสลม มีอิทธิพลต่อกำรผสมพันธุ์ของพืช กำรแพร่กระจำยพันธุ์พืช และกำรคำยน้ ำของพืช เช่น ลมช่วยพัดพำเกสรของดอกหญ้ำ ไปยังพื้นที่ต่ำงๆ องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต สภาพแวดล้อมทางกายภาพ (physical environment) องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต มีความส้าคัญกับสิ่งมีชีวิต ในระบบนิเวศอย่างไร
องค์ประกอบที่มีชีวิต ได้แก่ พืช จุลินทรีย์สัตว์ ซึ่งมีบทบาทและหน้าที่ที่แตกต่างกัน
ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ ท้าไมต้นไม้ 2 ต้น จึงเจริญเติบโตแตกต่างกัน
โลก โลกเป็นระบบนิเวศที่มีขนาด ใหญ่ที่สุด ประกอบด้วย สิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิต (Biosphere) ระบบนิเวศ หน่วยความสัมพันธ์ระหว่าง สิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม ทั้งที่ เป็นสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิต (Ecosystem) (Population) สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันมาอาศัย อยู่ร่วมกันในบริเวณเดียวกัน และช่วงเวลาเดียวกัน ประชากร สิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตต้องการอาหาร น้้า และปัจจัยทางกายภาพ ในการด้ารงชีวิต (Organism) กลุ่มสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตหลายชนิดมาอาศัย อยู่ในแหล่งที่อยู่เดียวกัน และมีความสัมพันธ์กัน (Community) สิ่งมีชีวิตชนิดต่ำงกันที่มำอยู่รวมกัน จะมีควำมสัมพันธ์ ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง
ฝ่ายหนึ่งได้รับประโยชน์ อีกฝ่ายหนึ่งไม่ได้รับ และไม่เสียประโยชน์ • ภาวะอิงอาศัย (+,0) ต่างฝ่ายต่างได้รับประโยชน์ • ภาวะการได้รับประโยชน์ ร่วมกัน • ภาวะพึ่งพากัน (+,+) ฝ่ายหนึ่งได้รับประโยชน์ อีกฝ่ายหนึ่ง เสียประโยชน์ • ภาวะประสิต • ภาวะการล่าเหยื่อ (+,-) ต่างฝ่ายต่างเสียประโยชน์ • ภาวะการแก่งแย่งแข่งขัน (-,-) รูปแบบความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ
ภาวะอิงอาศัย (commensalism) เป็นความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด ที่มาอยู่รวมกัน โดยฝ่ายที่ขออิงอาศัยจะได้รับประโยชน์ (+) ส่วนอีกฝ่ายที่เป็น ผู้ให้อาศัยจะไม่ได้รับและไม่เสียประโยชน์ (0) ตัวอย่างเช่น เหำฉลำมกินเศษอำหำรที่เหลือจำกปลำฉลำม และไม่ได้สร้ำง ควำมเดือดร้อนให้กับปลำฉลำม จึงอำศัยอยู่ร่วมกันได้ เหาฉลามกับปลาฉลาม นกท ำรังบนที่สูงโดยอำศัยควำมสูงของต้นไม้ เพื่อป้องกัน อันตรำยจำกสัตว์ใหญ่ โดยนกไม่ได้สร้ำงควำมเสียหำยให้กับ ต้นไม้ จึงอำศัยอยู่ร่วมกันได้ นกท้ารังบนต้นไม้ นก (+) ต้นไม้ (0) เหำฉลำม (+) ปลำฉลำม (0)
ภาวะพึ่งพากัน (mutualism) เป็นความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด ที่มาอยู่รวมกัน แล้วพึ่งพาซึ่งกันและกัน ไม่สามารถแยกจากกันได้ ต้องอยู่ร่วมกันไปตลอดชีวิต ไลเคนหรือรากับสาหร่าย สำหร่ำยสำมำรถสร้ำงอำหำรเองได้ด้วยกำรสังเครำะห์ด้วยแสง ส่วนรำให้ควำมชื้นแก่สำหร่ำย และดูดซึมอำหำรจำกสำหร่ำย รำ (+) กับสำหร่ำย (+) ปลวกกินไม้เป็นอำหำรได้ เนื่องจำกในล ำไส้ปลวกมีโพรโทซัวชนิด ไทรโคนิมฟำ ที่สร้ำงเอนไซม์เซลลูเลสมำช่วยย่อยไม้ และโพรโทซัว จะได้รับสำรอำหำรจำกกำรย่อยไม้เป็นอำหำร โพรโทซัวในล้าไส้ปลวก ตัวอย่างเช่น โพรโทซัวในล ำไส้ปลวก (+) (Trichonympha sp.) ปลวก (+)
ภาวะการได้รับประโยชน์ร่วมกัน (cooperation) เป็นความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด ที่มาอยู่รวมกัน แล้วต่างฝ่ายต่างได้รับประโยชน์ร่วมกัน สามารถแยกจากกันได้ โดยไม่ส่งผล กระทบกับการด้ารงชีวิต ตัวอย่างเช่น ดอกไม้กับผีเสื้อ ผีเสื้อดูดน้ ำหวำนจำกดอกไม้เป็นอำหำร และดอกไม้ได้รับ ประโยชน์จำกผีเสื้อในกำรช่วยผสมเกสร ควายกับนกเอี้ยง นกเอี้ยงช่วยกินเห็บ หมัด บนผิวหนังควำยเป็นอำหำร ส่วนควำยได้นกเอี้ยงช่วยก ำจัดปรสิตบนผิวหนัง ผีเสื้อ(+) ดอกไม้ (+) นกเอี้ยง (+) ควำย (+)
ภาวะปรสิต (Parasitism) เป็นความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตที่มาอยู่รวมกัน แล้วฝ่ายหนึ่งได้รับประโยชน์ เรียกว่า ปรสิต (parasite) ส่วนฝ่ายเสียประโยชน์ เรียกว่า ผู้ถูกอาศัย (host) ปรสิตภายใน ตัวอย่างเช่น พยำธิใบไม้ตับ (+) ในท่อน้ ำดีของคน (-) พยำธิตัวตืด (+) ในล ำไส้ใหญ่ของคน (-) ปรสิตภายนอก กำฝำก (+) กับต้นไม้ (-) เพลี้ย (+) กับต้นไม้ (-)
ภาวะการล่าเหยื่อ (predation) เป็นความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตที่มาอยู่รวมกัน แล้วฝ่ายหนึ่งได้รับประโยชน์ เรียกว่า ผู้ล่า (predator) ส่วนฝ่ายเสียประโยชน์ เรียกว่า เหยื่อ (prey) หมีสีน้้าตาลล่าปลาเป็นอาหาร ตัวอย่างเช่น สิงโตล่าม้าลายเป็นอาหาร หมีสีน้ ำตำล (+) ปลำ (-) สิงโต (+) ม้ำลำย (-)
ภาวะการแก่งแย่งแข่งขัน (Competition) เป็นความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต 2 ฝ่าย ที่ต้องการทรัพยากรเดียวกัน ท้าให้เกิดการแก่งแย่งกัน แบ่งออกเป็น 2 แบบ ดังนี้ การแก่งแย่งแข่งขันระหว่างสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน (intraspecific competition) หมีต่อสู้กันเพื่อแย่งอำหำร กวำงต่อสู้กันเพื่อแย่งอำณำเขต การแก่งแย่งแข่งขันระหว่างสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกัน (interspecific competition) หมีต่อสู้กับหมำป่ำเพื่อ แย่งอำณำเขต หมำในและแร้งแย่งกัน กินซำกสิ่งมีชีวิต
การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตรูปแบบใด ท้าให้เกิดการถ่ายทอดพลังงาน ในระบบนิเวศ พืชเป็นผู้ผลิตที่สำมำรถสร้ำงอำหำรเองได้ ด้วยกำรสังเครำะห์ด้วยแสง โดยเปลี่ยน พลังงำนแสงให้เป็นพลังงำนเคมี เมื่อสัตว์กินพืช และสัตว์กินสัตว์ต่อไป อีกทอดหนึ่ง พลังงำนจำกผู้ผลิตจะถ่ำยทอดไป ยัง ผู้ บ ริโ ภ ค ผ่ ำ น ก ำ ร กิ น ข อง สิ่ง มี ชี วิ ต เ รี ย ก ค ว ำ ม สั ม พั น ธ์ นี้ ว่ ำ โ ซ่ อ า ห า ร (food chain) ธรรมชำติสิ่งมีชีวิตไม่ได้กินสัตว์ เพียงชนิดเดียว แต่อำจกินมำกกว่ำ 1 ชนิด จึงท ำให้เกิดโซ่อำหำรหลำยโซ่ที่มีควำมซับซ้อน มำกขึ้น เรียกควำมสัมพันธ์นี้ว่ำ สายใยอาหาร (food web)
ปริมาณ พลังงาน ปริมาณพลังงานในสิ่งมีชีวิต ในโซ่อาหารเป็นอย่างไร ผู้ผลิต ผู้บริโภคล้าดับที่ 2 ผู้บริโภคสัตว์ ผู้บริโภคล้าดับที่3 ผู้บริโภคซำกสัตว์ การเขียนแผนภาพโซ่อาหาร สามารถเขียนเป็นแผนภาพโดยเริ่มจากผู้ผลิตอยู่ทางด้านซ้าย และตามด้วยผู้บริโภคล้าดับที่ 1 ผู้บริโภคล้าดับที่ 2 ต่อไปเรื่อยๆ จนถึงผู้บริโภคล้าดับสุดท้าย และเขียนลูกศรแทนการถ่ายทอดพลังงาน โดยให้หัวลูกศรชี้ไปทางผู้บริโภค ผู้บริโภคล้าดับที่ 1 ผู้บริโภคพืช
ปริมาณสารพิษ ปริมาณพลังงาน น้อย มาก น้อย มาก ผู้ผลิต ผู้บริโภคล้าดับที่ 1 ผู้บริโภคล้าดับที่ 2 ผู้บริโภคล้าดับที่ 3 ผู้บริโภคล้าดับที่ 4 การสะสมสารพิษในโซ่อาหาร
Summary หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 ระบบนิเวศ ของระบบนิเวศ ระบบนิเวศ คือ กลุ่มสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในบริเวณ เดียวกันและมีความสัมพันธ์กันและ สัมพันธ์กับสิ่งไม่มีชีวิตในสิ่งแวดล้อม นั้นๆ อย่างเป็นระบบ องค์ประกอบที่มีชีวิต “ผู้ผลิต”พืช “ผู้บริโภค” ผู้บริโภคพืช เช่น กระต่าย ผู้บริโภคสัตว์ เช่น เสือ ผู้บริโภคทั้งพืชและสัตว์ เช่น มนุษย์ ผู้บริโภคซากสัตว์ เช่น แร้ง “ผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์” รา แบคทีเรีย องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต อนินทรียสาร อินทรียสาร - แร่ธาตุ เช่น N, P, K - แก๊สต่างๆ เช่น CO2 , O2 , N2 - น้้า - ซากพืชซากสัตว์ สภาพแวดล้อมทางกายภาพ - แสงสว่าง - ความเป็นกรด-เบส - ความเค็ม - อุณหภูมิ - ความชื้น - กระแสลม
ความสัมพันธ์ ในระบบนิเวศ รูปแบบ ลักษณะ ตัวอย่าง ความสัมพันธ์ ความสัมพันธ์ ความสัมพันธ์ ควำมสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด ที่ได้รับประโยชน์ ร่วมกัน ขำดจำกกันไม่ได้ ภาวะพึ่งพากัน • ไลเคน (รำกับสำหร่ำย) • โพรโทซัวในล ำไส้ปลวก (mutualism) • แบคทีเรียในปมรำกถั่ว , ควำมสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด ฝ่ำยหนึ่งได้รับประโยชน์ (ผู้อำศัย) อีกฝ่ำยหนึ่งไม่ได้รับและไม่เสียประโยชน์ (ผู้ให้อำศัย) ภาวะอิงอาศัย • เหำฉลำมกับปลำฉลำม • นกท ำรังบนต้นไม้ใหญ่ • กล้วยไม้กับต้นไม้ใหญ่ (commensalism) , ควำมสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด ฝ่ำยปรสิต (parasite) ได้รับประโยชน์อำจอยู่ภำยนอกหรืออยู่ภำยในอีกฝ่ำย หนึ่งซึ่งเป็นผู้ถูกอำศัย (host) จะเสียประโยชน์ ภาวะปรสิต • พยำธิในล ำไส้ใหญ่มนุษย์ • กำฝำกกับต้นไม้ใหญ่ (parasitism) • เห็บและหมัดบนตัวสุนัข , ควำมสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด ฝ่ำยที่เป็นผู้ล่ำ (predator) ได้รับประโยชน์ ส่วนอีกฝ่ำยที่เป็นเหยื่อ (prey) จะเสียประโยชน์ เพรำะเป็นอำหำรของผู้ล่ำ ภาวะการล่าเหยื่อ • เสือล่ำกวำง • นกกินหนอน • ต้นกำบหอยแครงกับแมลง (predation) ,
โซ่อาหารที่มีความซับซ้อนมากขึ้น ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตในบริเวณเดียวกัน ที่มีการถ่ายทอดพลังงานผ่านการกินต่อกัน เป็นทอดๆ เช่น หญ้า = ผู้ผลิต ตั๊กแตน = ผู้บริโภคล้าดับที่ 1 กบ = ผู้บริโภคล้าดับที่ 2 งู = ผู้บริโภคล้าดับที่ 3 เหยี่ยว = ผู้บริโภคล้าดับที่ 4 โดยปริมาณพลังงานที่ถูกถ่ายทอดจะลดลง ไปทีละขั้นตามล้าดับของผู้บริโภคที่สูงขึ้น