วงจรรวม (Integrated Circuit) หรือไอซี (IC) เป็นวงจรที่นำเอาไดโอด ทรานซิสเตอร์ ตัวต้านทาน ตัว เก็บประจุ และองค์ประกอบวงจรต่าง ๆ มาประกอบรวมกันบนแผ่นวงจรขนาดเล็ก ปัจจุบันแผ่นวงจรนี้จะทำ ด้วยแผ่นซิลิคอน อาจเรียกว่า ซิลิคอนชิป (Silicon Chip) หรือชิป (Chip) และสร้างองค์ประกอบวงจรต่าง ๆ ฝั่งอยู่บนแผ่นผลึกนี้ วงจรรวมที่มีความซับซ้อน เช่น ไมโครโพรเซสเซอร์ (Microprocessor) จะใช้ทำงาน ควบคุมคอมพิวเตอร์จนถึงโทรศัพท์มือถือ แม้กระทั่งเตาอบไมโครเวฟแบบดิจิทัล วงจรรวมหรือไอซีที่ใช้งานใน วงจรอิเล็กทรอนิกส์จำแนกได้เป็น 2 ชนิด ได้แก่ 1. ไอซีแบบแอนะล็อก (Analog IC) หรือไอซีเชิงเส้น (Linear IC) เป็นไอซีที่ทำหน้าที่ในการขยาย สัญญาณและควบคุมแรงดันไฟฟ้า ไอซีที่ทำหน้าที่ขยายสัญญาณ เรียกว่า ออปแอมป์ (Operation Amplifier) เป็นวงจรรวมที่ประกอบขึ้นโดยมีทรานซิสเตอร์มากกว่าหนึ่งตัวรวมอยู่ภายในไอซีตัวเดียว จึงทำให้ไอซีออปแอมป์มีอัตราขยายสูงมาก 2. ไอซีแบบดิจิตอล (Digital IC) เป็นไอซีที่ประกอบขึ้นจากวงจรการทำงานทางดิจิทัลต่างๆ ทำงานได้ กับสัญญาณดิจิทัล ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ในทางดิจิทัล มีทั้งที่เป็นวงจรพื้นฐาน เช่น วงจรนับ หรือ แม้กระทั่งวงจรที่ซับซ้อน วงจรรวม (Integrated Circuit)
งานและพลังงาน มีความเกี่ยวข้องและสัมพันธ์กัน โดยจากกฎอนุรักษ์พลังงาน กล่าวว่า พลังงานไม่ สามารถสูญหายได้ แต่สามารถถ่านโอน แลกเปลี่ยน หรือเปลี่ยนรูปร่างได้ โดยเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำ ใด ๆ จะทำให้เกิดสนามไฟฟ้าและแรงไฟฟ้ากระทำต่อประจุไฟฟ้าให้เคลื่อนที่ และจะเกิดการถ่ายโอนพลังงาน ในกับส่วนต่าง ๆ ในวงจรไฟฟ้า เรียกว่า พลังงานไฟฟ้า (Electrical Energy) จากที่ได้ศึกษาเกี่ยวกับงานและพลังงาน อัตราการทำงานหรืองานที่ได้ใน 1 หน่วยเวลา เรียกว่า กำลัง (Power) ดังนั้น ในหัวข้อนี้ กำลังไฟฟ้า (Electric Power) จึงหมายถึง งานที่ประจุไฟฟ้าทำได้ใน 1 หน่วย เวลา โดยสามารถแสดงความสัมพันธ์ได้ ดังสมการ ดังนั้น สามารถคำนวณหาพลังงานไฟฟ้าที่เครื่องใช้ไฟฟ้าใช้ได้ จากสมการ บทที่ 2 ไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน P = W t คือ พลังงานไฟฟ้า มีหน่วยเป็น จูล (J) คือ กำลังไฟฟ้า มีหน่วยเป็น วัตต์ (W) คือ เวลา มีหน่วยเป็น วินาที (s) W = Pt W P t พลังงานไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้า ตัวอย่างโจทย์ที่ 1 หลอดไฟฟ้าดวงหนึ่งใช้พลังงานไฟฟ้าไป 1,500 จูล ภายในเวลา 15 วินาที จงหาว่าหลอดไฟดวงนี้มีกำลังไฟฟ้าเท่าใด วิธีทำ จากโจทย์ สามารถคำนวณหากำลังไฟฟ้าได้ จากสมการ P = W t P = 1,500 J 15 s P = 100 W ดังนั้น หลอดไฟดวงนี้กำลังไฟฟ้าเท่ากับ 100 วัตต์
เครื่องใช้ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าจะสามารถทำงานได้ก็ต่อเมื่อมีการต่อเข้ากับวงจรไฟฟ้าอย่างถูกต้อง โดยเครื่องใช้ไฟฟ้าใด ๆ ถ้ามีความต่างศักย์คงที่ ถ้ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านเครื่องใช้ไฟฟ้าตัวใดมาก แสดงว่า เครื่องใช้ไฟฟ้าตัวนั้นใช้พลังงานไฟฟ้าหรือมีกำลังไฟฟ้ามาก แต่ถ้าหากมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเครื่องใช้ไฟฟ้าตัว ใดน้อย แสดงว่าเครื่องใช้ไฟฟ้าตัวนั้นใช้พลังงานไฟฟ้าหรือมีกำลังไฟฟ้าน้อย กล่าวได้ว่า กำลังไฟฟ้าจะมีค่ามาก หรือน้อยขึ้นอยู่กับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน และความต่างศักย์ที่ตกคร่อมเครื่องใช้ไฟฟ้านั้น ๆ สามารถ แสดงความสัมพันธ์ของกำลังไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และความต่างศักย์โดยอาศัยกฎของโอห์มได้ ดังสมการ ตัวอย่างโจทย์ที่ 2 เตารีดไฟฟ้าตัวหนึ่งมีกำลังไฟฟ้า 1,000 วัตต์ เมื่อเปิดใช้งานเป็นเวลา 20 นาที อยากทราบว่าเตารีดไฟฟ้าตัวนี้ใช้พลังงานไฟฟ้าเท่าใด วิธีทำ จากโจทย์ 20 นาที คิดเป็น 20 × 60 = 1,200 วินาที สามารถคำนวณหาพลังงานไฟฟ้าได้ จากสมการ W = Pt W = 1,000 W × 1,200 s W = 1,200,000 J = 1.2 × 106 J ดังนั้น เตารีดไฟฟ้าตัวนี้ใช้พลังงานไฟฟ้าเท่ากับ 1,200,000 จูล หรือ 1.2 × 106 J คือ กำลังไฟฟ้า มีหน่วยเป็น วัตต์ (W) คือ กระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็น แอมแปร์ (A) คือ ความต้านทาน มีหน่วยเป็น โอห์ม (Ω) คือ ความต่างศักย์ มีหน่วยเป็น โวลต์ (V) P = IV = I 2R = V 2 R P I R V
โทรทัศน์สีเครื่องหนึ่งมีกำลังไฟฟ้า 80 วัตต์ เมื่อเปิดใช้งานเป็นเวลา 1 ชั่วโมง อยากทราบว่า มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านโทรทัศน์สีเครื่องนี้กี่แอมแปร์ กำหนดให้โทรทัศน์สีเครื่องนี้มีความต้านทาน 5 โอห์ม วิธีทำ สามารถคำนวณหากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านโทรทัศน์สีได้ จากสมการ P = IV P = I × IR P = I 2R 80 W = I 2 × 5 Ω I 2 = 80 W 5 Ω I 2 = 16 A I = √16 A I = 4 A ดังนั้น กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านโทรทัศน์สีเครื่องนี้เท่ากับ 4 แอมแปร์ ไฟฟ้าที่ใช้ในบ้านเรือนมีจุดเริ่มต้นมาจากแหล่งพลังงานไฟฟ้าหรือแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ โดย ไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านสายไฟฟ้าเข้าสู่บ้านเรือน นั้นหมายความว่า ไฟฟ้าที่ใช้ในบ้านเรือนเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ เมื่อโรงงานไฟฟ้าผลิตกระแสไฟฟ้า จะส่งไปที่หม้อแปลงไฟฟ้าเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้สูงขึ้น ทำให้สามารถส่ง กระแสไฟฟ้าเป็นระยะทางไกล ๆ ได้ เพราะการส่งไฟฟ้าระบบทางไกลจะเกิดปัญหาเกี่ยวกับแรงดันและ กำลังไฟฟ้าที่สูญเสียไป เนื่องจากความต้านทานของสายไฟฟ้าและการเปลี่ยนรูปไปเป็นพลังงานร้อน อย่างไรก็ ตาม ก่อนที่จะจ่ายไฟฟ้าให้ผู้ใช้ไฟฟ้าตามบ้านเรือนจะต้องผ่านหม้อแปลงอีกครั้งหนึ่ง เพื่อลดแรงดันและ กำลังไฟฟ้าลงให้พอดีและเหมาะสมกับลักษณะการใช้งาน โดยทั่วไปแรงดันไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ตาม บ้านเรือนจะเท่ากับ 220 โวลต์ ตัวอย่างโจทย์ที่ 1 การคำนวณค่าไฟฟ้า
ประเทศไทยมีผู้ให้บริการและรับผิดชอบการจำหน่ายไฟฟ้าให้กับประชาชนผู้ใช้งาน 2 ส่วนหลักๆ ได้แก่ โดยผู้ให้บริการไฟฟ้าหรือการไฟฟ้าจะสามารถตรวจสอบได้ว่า บ้านเรือนแต่ละหลังใช้พลังงานไฟฟ้าไป เท่าใด โดยมีอุปกรณ์เครื่องมือวัดที่ติดอยู่บนเสาไฟฟ้าหรือบริเวณหน้าบ้าน เรียกว่า มาตราไฟฟ้าหรือมิเตอร์วัด พลังงานไฟฟ้า (Kilowatt-Hour Meter) โดยการคำนวณค่าไฟฟ้าเป็นการคำนวณราคาพลังงานไฟฟ้าที่ถูกใช้ ไปตามอัตราที่การไฟฟ้ากำหนด เนื่องจากการคำนวณไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้าตามระบบเอสไอ (SI Units) ค่าที่ได้ ออกมาเป็นหน่วยที่เล็ก จึงมีการแทนค่าและปรับเปลี่ยนให้มีหน่วยที่ใหญ่มากขึ้น เพื่อสะดวกในการคำนวณค่า ไฟฟ้า โดยมีหลักการเปลี่ยนหน่วย ดังนี้ กำลังไฟฟ้า : วัตต์ (W) เปลี่ยนเป็น กิโลวัตต์ (kW) เวลา : วินาที เปลี่ยนเป็น ชั่วโมง (h) พลังงานไฟฟ้า : จูล เปลี่ยนเป็น กิโลวัตต์ ชั่วโมง (kW h) มีพื้นที่บริการทุกจังหวัดทั่วประเทศไทย ยกเว้น จังหวัดนนทบุรี จังหวัดสมุทรปราการและ กรุงเทพมหานคร การไฟฟ้าส่วนภูมิภาพ (กฟภ.) มีพื้นที่บริการในจังหวัดนนทบุรี จังหวัดสมุทรปราการ และกรุงเทพมหานคร การไฟฟ้านครหลวง (กฟน.)
ดังนั้น ค่าไฟฟ้าหรือราคาพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไป สามารถคำนวณได้ จากสมการ การคิดค่าไฟฟ้าที่ใช้ในแต่ละเดือนนั้น นอกจากจะคิดจากพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดที่ใช้ ซึ่งคือไฟฟ้าฐาน ยังรวมค่าบริการรายเดือน ค่าไฟฟ้าผันแปร (Ft) และภาษีมูลค่าเพิ่มเข้าไปด้วย ดังสมการนี้ ค่าไฟฟ้าฐานและค่าบริการ คิดออกมาจากต้นทุน โดยถ้าหากค่าไฟฟ้าฐานนั้น จะคิดจากต้นทุนการ ก่อสร้างโรงไฟฟ้า ระบบส่ง ระบบจำหน่าย เป็นต้น แต่ถ้าค่าบริการ จะคิดจากต้นทุนที่เกิดขึ้นในแต่ละเดือน ของผู้ประกอบกิจการจำหน่ายไฟฟ้า โดยมีแบ่งการคิดค่าใช้จ่ายประเภทบ้านอยู่อาศัยออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้ ค่าไฟฟ้า = ค่าไฟฟ้าฐาน + ค่าบริการรายเดือน + ค่าไฟฟ้าผันแปร + ภาษีมูลค่าเพิ่ม ค่าไฟฟ้าฐานและค่าบริการ คือ พลังงานไฟฟ้า มีหน่วยเป็น กิโลวัตต์ ชั่วโมง (kW H) หรือหน่วย (Unit) คือ กำลังไฟฟ้า มีหน่วยเป็น กิโลวัตต์ (kW) คือ เวลา มีหน่วยเป็น ชั่วโมง (h) W = Pt W P t ตัวอย่างโจทย์ บ้านหลังหนึ่งใช้หลอดไฟฟ้า ขนาด 40 วัตต์ จำนวน 6 หลอด วันละ 4 ชั่วโมง อยากทราบว่าพลังงานไฟฟ้าที่หลอดไฟฟ้าในบ้านหลังนี้ใช้ไปเป็นกี่หน่วยใน 1 เดือน (1 เดือนคิด 30 วัน) วิธีทำ กำลังไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้ามีขนาด 40 วัตต์ หรือ 0.04 กิโลวัตต์ บ้านหลังนี้ใช้หลอดไฟฟ้าเป็นเวลาวันละ 4 ชั่วโมง (1 เดือน จึงเท่ากับ 120 ชั่วโมง) จากความสัมพันธ์ W = Pt W = 0.04 kW × 120 h W = 4.8 kW h หรือ 4.8 Unit ดังนั้น หลอดไฟฟ้า จำนวน 1 หลอด ใช้พลังงานไฟฟ้าเดือนละ 4.8 หน่วย ถ้าหลอดไฟฟ้า จำนวน 6 หลอด ใช้พลังงานไฟฟ้าเดือนละ 4.8 หน่วย × 6 หลอด เท่ากับ 28.8 หน่วย
อัตราการใช้พลังงานไฟฟ้าปกติไม่เกิน 150 หน่วยต่อเดือน หน่วยละ (บาท) อัตราการใช้พลังงานไฟฟ้าปกติเกิน 150 หน่วยต่อเดือน หน่วยละ (บาท) 15 หน่วยแรก (หน่วยที่ 1 – 15 ) 2.3488 150 หน่วยแรก (หน่วยที่ 1 - 150) 3.2484 10 หน่วยต่อไป (หน่วยที่ 16 - 25) 2.9882 250 หน่วยต่อไป (หน่วยที่ 151 - 400) 4.2218 10 หน่วยต่อไป (หน่วยที่ 26 - 35) 3.2405 เกินกว่า 400 หน่วย (หน่วยที่ 401 ขึ้นไป) 4.4217 65 หน่วยต่อไป (หน่วยที่ 36 - 100) 3.6237 ค่าบริการรายเดือน 38.22 บาท 50 หน่วยต่อไป (หน่วยที่ 101 - 150) 3.7171 ค่าบริการรายเดือน 8.19 บาท ค่าไฟฟ้าตามสูตรการปรับอัตราค่าไฟฟ้าโดยอัตราค่าไฟฟ้าโดยอัตโนมัติ (Ft) คำนวณจากต้นทุนในการ ผลิตไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงจากค่าไฟฟ้าฐาน ซึ่งมีการเรียกเก็บค่าไฟฟ้าผันแปรทุกเดือน โดยค่าไฟฟ้าแปรผันที่ เรียกเก็บจะปรับเปลี่ยนทุก ๆ 4 เดือน โดยกำหนดให้ค่า Ft เป็นอัตราคงที่ต่อหน่วยการใช้พลังงานไฟฟ้า และ ค่า Ft มีทั้งค่าที่เป็นบวก (+) และค่าที่เป็นลบ (-) ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงตามต้นทุนการผลิตไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจริงใน แต่ละช่วงเวลา โดยสามารถคำนวณหาค่าไฟฟ้าแปรผันได้ จากสมการต่อไปนี้ เป็นภาษีทางอ้อมประเภทหนึ่งที่เรียกเก็บจากการขายสินค้าหรือการให้บริการในแต่ละขั้นตอนการ ผลิต ทั้งที่ผลิตภายในประเทศและนำเข้าจากต่างประเทศ ดังนั้นตั้งแต่ พ.ศ. 2540 เป็นต้นมา ประเทศไทยได้ กำหนดอัตราภาษีมูลค่าเพิ่มไว้ที่ร้อยละ 7 โดยค่าภาษีมูลค่าเพิ่มจากากรใช้พลังงานไฟฟ้า การไฟฟ้าจะเรียกเก็บ จากผู้ใช้ในอัตราร้อยละ 7 ของค่าไฟฟ้าฐานและค่าไฟฟ้าผันแปร ซึ่งสามารถคำนวณได้จากสมการ ค่าไฟฟ้าแปรผัน = จำนวนพลังงานไฟฟ้า (ค่า W) × ค่า Ft ค่าภาษีมูลค่าเพิ่ม = (ค่าไฟฟ้าฐาน + ค่าไฟฟ้าแปรผัน) × 7 100 ค่าไฟฟ้าผันแปร ค่าภาษีมูลค่าเพิ่ม (Value Added Tax : VAT)
ตัวอย่างโจทย์ เดือนกันยายน ที่บ้านของหนูนิดใช้พลังงานไฟฟ้าทั้งหมด 140 หน่วย หนูนิดต้องชำระค่าไฟฟ้าเท่าไหร่ (กำหนดให้ค่า Ft = -11.60 สตางค์ต่อหน่วย , ภาษีมูลค่าเพิ่ม = 7%) วิธีทำ ใช้พลังงานไฟฟ้าไปทั้งหมด 140 หน่วย ใช้อัตราปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าไม่เกิน 150 หน่วยต่อหน่วย คิดค่าพลังงานไฟฟ้าได้ดังนี้ 15 หน่วยแรก (หน่วยที่ 1 – 15) เป็นเงิน 15 × 2.3488 = 35.232 บาท 10 หน่วยต่อไป (หน่วยที่ 16 - 25) เป็นเงิน 10 × 2.9882 = 29.882 บาท 10 หน่วยต่อไป (หน่วยที่ 26 - 35) เป็นเงิน 10 × 3.2405 = 32.405 บาท 65 หน่วยต่อไป (หน่วยที่ 36 - 100) เป็นเงิน 65 × 3.6237 = 235.541 บาท 40 หน่วยต่อไป (หน่วยที่ 100 - 140) เป็นเงิน 40 × 3.7171 = 148.684 บาท ค่าพลังงานไฟฟ้า = 35.232 + 29.882 + 32.405 + 235.541 + 148.684 ≈ 481.74 บาท ค่าบริการ สำหรับบ้านอยู่อาศัยที่มีปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าไม่เกิน 150 หน่วยต่อเดือน = 8.19 บาท ค่าไฟฟ้าแปรผัน = จำนวนพลังงานไฟฟ้า (ค่า W) × ค่า Ft = 140 หน่วย × (-11.61) สต./หน่วย = 140 × −11.60 100 = -16.24 บาท ค่าภาษีมูลค่าเพิ่ม = 7 100 (ค่าพลังงานไฟฟ้า + ค่าบริการ + ค่า ) ดังนั้น ค่าไฟฟ้าที่ต้องชำระ = ค่าพลังงานไฟฟ้า + ค่าบริการ + ค่า Ft + ค่าภาษีมูลค่าเพิ่ม = 481.74 + 8.19 + (-16.24) + 33.16 = 506.85 บาท ดังนั้น หนูนิดจะต้องชำระค่าไฟฟ้า 506.85 บาท
การผลิตพลังงานไฟฟ้าต้องอาศัยพลังงานจากแหล่งต่าง ๆ เช่น น้ำมัน แก๊สธรรมชาติ ถ่านหิน จึงมี ความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องช่วยกันประหยัดพลังงานและทรัพยากรธรรมชาติเหล่านี้ไว้ให้ใช้ได้นาน ๆ โดย การเลือกใช้เครื่องใช้ไฟฟ้า ให้เหมาะสมกับสภาพความเป็นอยู่ความจำเป็นที่จะต้องใช้ และจำนวนสมาชิก ภายในบ้าน เพื่อจะได้ใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าให้เกิดประโยชน์อย่างสูงสุด เลือกใช้ขนาดเครื่องปรับอากาศให้เหมาะสมกับขนาดห้อง เครื่องปรับอากาศ ปิดสวิตช์ไฟฟ้าของเครื่องทำน้ำอุ่นเมื่อไม่ได้ใช้งาน เครื่องทำน้ำอุ่น เลือกใช้หลอดไฟที่มีกำลังวัตต์เหมาะสมกับการใช้งาน หลอดไฟ เลือกขนาดให้เหมาะสมกับการใช้งานและไม่ควรเสียบปลั๊กทิ้งไว้ โทรทัศน์ ควรรีดผ้าคราวละมาก ๆ ติดต่อกันจนเสร็จ เตารีดไฟฟ้า การใช้ไฟฟ้าอย่างประหยัดและปลอดภัย การใช้ไฟฟ้าอย่างประหยัด
ในบริเวณหนึ่งๆ จะพบสิ่งที่มีชีวิตหลายชนิดที่แตกต่างกัน เช่น พืช สัตว์ เห็ดรา แบคทีเรีย บริเวณที่ สิ่งมีชีวิตเหล่านี้อาศัยอยู่ เรียกว่า แหล่งที่อยู่ (Habitat) เช่น สระน้ำ สนามหญ้า ขอนไม้ ในแต่ละแหล่งที่อยู่ ซึ่งมีสภาพแวดล้อมแตกต่างกันจะพบสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกัน โดยสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันที่อาศัยอยู่ในแหล่งที่อยู่ เดียวกันในช่วงเวลาหนึ่ง เรียกว่า ประชากร (Population) แต่ถ้าหากสิ่งมีชีวิตหลายชนิดที่อาศัยอยู่ในแหล่ง ที่อยู่เดียวกันในช่วงเวลาหนึ่ง เรียกว่า กลุ่มสิ่งมีชีวิต (Community) ซึ่งเราจะเรียกลุ่มสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ที่อยู่ใน แหล่งที่อยู่เดียวกันมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันและมีความสัมพันธ์กับแหล่งที่อยู่นั้นว่า ระบบนิเวศ (Ecosystem) ประชากรของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะถูกคัดเลือกจากธรรมชาติให้รอดและขยายพันธ์ ทำให้จำนวน ประชากรในธรรมชาติอาจคงที่หรือเปลี่ยนแปลงได้ ดังนั้น ความหนาแน่นของประชากร หมายถึง สัดส่วนของ จำนวนประชากรทั้งหมดที่อาศัยอยู่ในบริเวณใดบริเวณหนึ่งต่อพื้นที่หรือปริมาตรที่ประชากรอาศัยอยู่ ขนาดของประชากร หมายถึง จำนวนประชากรที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ที่กำหนดหรือแหล่งที่อยู่เดียวกัน ในธรรมชาติประชากรของสิ่งมีชีวิตมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ถ้าสภาพแวดล้อมเหมาะสมดีก็จะมีการ เพิ่มจำนวนประชากร แต่ในทางตรงกันข้ามถ้าสภาพแวดล้อมไม่เหมาะสมจำนวนประชากรก็จะลดลง โดย สาเหตุสำคัญที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดของประชากร มี 4 ประการ ดังนี้ 1. การตาย 2. การเกิด 3. การอพยพออก 4. การอพยพเข้า การเปลี่ยนแปลงขนาดของประชากรนั้นจะเกี่ยวของกันการเกิดการตายและการอพยพเข้าอพยพออก ของประชากรเช่นกัน ยกตัวอย่างเช่น ถ้าหากอัตราการเกิดมีมากกว่าอัตราการตายของประชากร ประชากรใน พื้นที่จะมีจำนวนเพิ่มขึ้น เช่นเดียวกันกับถ้าอัตราการอพยพออกมีมากกว่าอัตราการอพยพเข้า ประชากรใน พื้นที่จะมีจำนวนลดลงนั้นเอง บทที่ 1 ระบบนิเวศ ความหนาแน่นและการเปลี่ยนแปลงขนาดของประชากร ความหนาแน่นของประชากร = จำนวนประชากรทั้งหมดในพื้นที่หรือปริมาณที่กำหนด จำนวนพื้นที่หรือปริมาตร หน่วยการเรียนรู้ที่ 7 ระบบนิเวศและความหลากหลายทางชีวภาพ
ในธรรมชาติจะพบระบบนิเวศขนาดเล็ก เช่น ระบบนิเวศของไม้ผุ และระบบนิเวศขนาดใหญ่ เช่น ระบบนิเวศป่าไม้ ในที่นี้จะให้นักเรียนได้ศึกษาระบบนิเวศ 4 ชนิด ได้แก่ 1. ระบบนิเวศแหล่งน้ำจืด ได้แก่ แม่น้ำ ลำคลอง สระน้ำจืด ทะเลสาบ หนอง คู บึง อ่างเก็บน้ำ ซึ่ง เป็นแหล่งที่อยู่ของสัตว์น้ำและพืชน้ำนานาชนิดจำนวนมาก รวมทั้งสัตว์ต่าง ๆ ที่อาศัยอยู่ในแหล่งน้ำจืด 2. ระบบนิเวศทะเล เป็นระบบนิเวศขนาดใหญ่ในน้ำทะเลมีสารประกอบพวกเกลือละลายอยู่หลาย ชนิดทำให้มีความเค็ม สิ่งมีชีวิตที่อยู่จะต้องมีการปรับตัวให้เหมาะสมต่อการดำรงชีวิต 3. ระบบนิเวศป่าชายเลน เป็นป่าบริเวณชายทะเลและปากแม่น้ำ มีตะกอนดินและโคลนตม ดินมี ความสมบูรณ์ สิ่งมีชีวิตต้องมีการปรับตัว กลุ่มพืชที่พบแตกต่างจากพืชทั่วไป เช่น โกงกาง แสม ลำพู และมี สัตว์อาศัยอยู่จำนวนมาก ที่สำคัญจะเป็นแหล่งอนุบาลสัตว์อ่อน 4. ระบบนิเวศป่าไม้เป็นแหล่งของพันธุ์ไม้และสัตว์ป่านานาชนิด เป็นแหล่งผลิตแก๊สออกซิเจน และใช้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในการสร้างอาหาร นอกจากนี้ยังเป็นแหล่งของต้นน้ำลำธารที่สำคัญอีกด้วย ระบบนิเวศในโลกมีจำนวนมากมาย โลกทั้งโลกเป็นที่รวมของระบบนิเวศทั้งหมด จึงเป็นระบบนิเวศ ขนาดใหญ่ เรียกว่า โลกของสิ่งมีชีวิตหรือชีวภาค (Biosphere) ชนิดของระบบนิเวศ
ระบบนิเวศบนโลกในแต่ละพื้นที่มีความแตกต่างกัน บางพื้นที่เป็นป่าไม้ บางพื้นที่เป็นทะเลทราย บางพื้นที่เป็นทะเล แต่ในทุกสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันล้วนประกอบไปด้วย 2 องค์ประกอบ ดังนี้ เป็นส่วนที่ทำให้ระบบนิเวศเกิดความสมดุล ซึ่งมีอิทธิพลต่อการดำรงชีวิตและการกระจายของสิ่งมีชีวิต ในระบบนิเวศ หากขาดองค์ประกอบที่ไม่มีชีวิตเหล่านี้ ซึ่งมีชีวิตจะไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ แบ่งออกเป็น 3 ประเภท ดังนี้ 1. อนินทรียสาร (Inorganic Substance) เป็นสารที่ได้จากธรรมชาติ มีดังนี้ - แร่ธาตุพืชและสัตว์แต่ละชนิดมีความต้องการแร่ธาตุต่าง ๆ ในปริมาณที่แตกต่างกัน เช่น พืช ต้องการธาตุไนโตรเจน ฟอสฟอรัส โพแทสเซียมในปริมาณมาก ในขณะที่ธาตุแคลเซียม แมกนีเซียม กำมะถัน เป็นธาตุที่พืชต้องการในปริมาณน้อย แต่ชาดไม่ได้ หากขาดแร่ธาตุเหล่านี้ พืชจะเป็นโรคและตายในที่สุด - แก๊สต่าง ๆ เช่น แก๊สออกซิเจน แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นแก๊สที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการหายใจ ของสิ่งมีชีวิต โดยทั่วไปสิ่งมีชีวิตจะหายใจเอาแก๊สออกซิเจนเข้าสู่ร่างกาย และปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ กลับคืนสู่สิ่งแวดล้อม ขณะเดียวกันพืชจะนำแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ แล้ว ปล่อยแก๊สออกซิเจนออกทางปากใบ - น้ำ เป็นปัจจัยกำหนดสภาพแวดล้อม ความอุดมสมบูรณ์ ลักษณะและชนิดของระบบนิเวศ สิ่งมีชีวิต ทุกชนิดล้วนจำเป็นต้องอาศัยน้ำในการดำรงชีวิต เนื่องจากน้ำเป็นที่อยู่อาศัยและเป็นแหล่งเพาะพันธุ์ของ สิ่งมีชีวิตบางชนิด และสิ่งมีชีวิตต้องการน้ำเพื่อใช้อุปโภคและบริโภค 2. อินทรียสาร (Organic Substance) เป็นสารที่ได้จากสิ่งมีชีวิต เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ไขมัน ซึ่งได้จากการเน่าเปื่อย และผุพังของซากพืชซากสัตว์ แล้วทับถมกลายเป็นฮิวมัส องค์ประกอบของระบบนิเวศ องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต (Abiotic Component)
3. สภาพแวดล้อมทางกายภาพ (Physical Environment) ทำให้สิ่งมีชีวิตปรับตัวให้เข้ากับ สภาพแวดล้อมและมีอิทธิพลต่อการกระจายของสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างเช่น - แสงสว่าง แสงจากดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานสำคัญของโลก โดยพืชสามารถเปลี่ยนพลังงานแสง ให้กลายเป็นพลังงานเคมีในรูปแบบของอาหารด้วยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง และได้แก๊สออกซิเจนซึ่ง จำเป็นต่อกระบวนการหายใจของสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ แสงยังเป็นตัวกำหนดพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิตอีกด้วย - ความเป็นกรด-เบสของดินและน้ำ สภาพความเป็นกรด-เบสในดินหรือน้ำแต่ละแห่งจะมีค่าไม่ เท่ากันขึ้นอยู่กับปริมาณแร่ธาตุต่าง ๆ ที่อยู่ในดินโดยสิ่งมีชีวิต แต่ละชนิดต้องอาศัยอยู่ในสภาพที่มีความเป็น กรด-เบสที่เหมาะสมจึงจะดำรงชีวิตอยู่ได้ เช่น พืชส่วนใหญ่เจริญได้ดีในดินที่มีความเป็นกลาง - ความเค็มของดินและน้ำ ความเค็มของดินและน้ำมีอิทธิพลอย่างมากกับสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ใน บริเวณผิวน้ำและผิวดิน ตัวอย่างเช่น พืชที่เจริญในดินเค็มถ้าไม่สามารถปรับตัวให้ทนต่อความเค็มได้จะส่งผลให้ พืชมีลำต้นแคระแกร็น ใบไหม้ และตายในที่สุด - ความชื้น เป็นปริมาณไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศ ซึ่งแตกต่างกันไปตามแต่ละพื้นที่ของโลก เช่น พื้นที่ที่อยู่ ในเขตร้อนจะมีความชื้นสูง เนื่องจากเป็นบริเวณที่มีฝนตกชุก ในชณะที่พื้นที่อยู่ในเขตหนาวจะมีความชื้นต่ำ โดยความชื้นมีผลต่อการระเหยของน้ำในร่างกายของสิ่งมีชีวิต ทำให้สิ่งมีชีวิตมีการปรับตัวเพื่อรักษาสมดุลของ น้ำภายในร่างกาย เช่น กระบองเพชรในทะเลทรายลดรูปจากใบกลายเป็นหนาม - อุณหภูมิเป็นปัจจัยที่ควบคุมการเจริญเติบโต การสืบพันธุ์และการแพร่กระจายของสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้อุณหภูมิยังมีผลต่อการปรับตัวทั้งด้านโครงสร้างและพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิต เช่น การจำศีลของสัตว์ บางชนิดในช่วงฤดูหนาว
เป็นสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่อาศัยอยู่ในระบบนิเวศนั้น เช่น พืช จุลินทรีย์ สัตว์ โดยสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมี ความสัมพันธ์กับสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นและสิ่งแวดล้อม จากภาพจะเห็นได้ว่าสภาพแวดล้อมต่าง ๆ ล้วนประกอบไปด้วยองค์ประกอบที่ไม่มีชีวิตและ องค์ประกอบที่มีชีวิต โดยองค์ประกอบที่มีชีวิตต่างมีบทบาทและหน้าที่แตกต่างกัน ดังนี้ คือ สิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างอาหารเองได้ ได้แก่ พืชและจุลินทรีย์บางชนิด โดยผู้ผลิตมีบทบาทสำคัญ อย่างมากต่อระบบนิเวศ ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์ไปเป็นพลังงานเคมีในรูปของอาหารด้วย กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง และถ่ายทอดพลังงานไปสู่ผู้บริโภคผ่านการกินกันเป็นทอดๆ องค์ประกอบที่มีชีวิต (Biotic Component) ผู้ผลิต (Producer)
คือ สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารได้เอง จำเป็นต้องมีการบริโภคสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น แบ่งออกเป็น 4 ประเภท ดังนี้ - ผู้บริโภคพืช (Herbivore) - ผู้บริโภคสัตว์ (Carnivore) - ผู้บริโภคทั้งพืชและสัตว์ (Omnivore) - ผู้บริโภคซากพืชซากสัตว์ (Scavenger) คือ สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารได้เอง ต้องอาศัยการย่อยสลายซากสิ่งมีชีวิตอื่นโดยผลิตเอนไซม์ ออกมาย่อยซากสิ่งมีชีวิตให้เป็นสารชีวโมเลกุลขนาดเล็กแล้วดูดซึมนำไปใช้เป็นอาหาร อีกส่วนหนึ่งปล่อย กลับคืนสู่ธรรมชาติ ผู้บริโภค (Consumer) ผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์ (Decomposer)
ในธรรมชาติกลุ่มสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศล้วนมีความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตด้วยกันทั้งทางตรงและ ทางอ้อม โดยสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดไม่สามารถดำรงชีวิตแบบอิสระได้และจำเป็นต้องพึ่งพาสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นในการ ดำรงชีวิต ซึ่งสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดต่างก็มีรูปแบบความสัมพันธ์ที่แตกต่างกัน โดยความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิต ในระบบนิเวศอาจทำให้สิ่งมีชีวิตบางชนิดได้ประโยชน์หรือเสียประโยชน์ หรือไม่มีผลต่อการดำรงชีวิตของ สิ่งมีชีวิตนั้นเลยก็ได้ 1. ภาวะอิงอาศัย (Commensalism) เป็นความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด ที่มาอยู่ร่วมกัน โดย ฝ่ายที่ขออิงอาศัยจะได้ประโยชน์ (+) ส่วนอีกฝ่ายที่เป็นผู้อาศัยจะไม่ได้รับและไม่เสียประโยชน์ (0) มี เครื่องหมายแสดงความสัมพันธ์เป็น (+ , 0) ตัวอย่างเช่น นกแร้งทำรังอยู่บนต้นไม้สูง เนื่องจากความสูงของ ต้นไม้ช่วยป้องกันอันตรายจากสัตว์ใหญ่และให้ความร่มเย็นแก่นกได้ โดนไม่ส่งผลกระทบต่อต้นไม้ ดังนั้น ต้นไม้ จึงไม่ได้รับและไม่เสียประโยชน์ แต่ในบางกรณีต้นไม้อาจได้รับประโยชน์จากนกที่ช่วยกินหนอนหรือแมลงที่มา กัดกินใบไม้เป็นอาหาร 2. ภาวะพึ่งพากัน (Mutualism) เป็นความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด ที่มาอยู่ร่วมกัน แล้ว พึ่งพาอาศัยซึ่งกันและกัน ต่างฝ่ายต่างได้ประโยชน์ร่วมกัน โดยสิ่งมีชีวิตต้องอยู่ร่วมกันตลอดไป ไม่สามารถ แยกกันได้มีเครื่องหมายแสดงความสัมพันธ์เป็น (+ , +) ตัวอย่างเช่น ไลเคน คือ ความสัมพันธ์ระหว่างรากับ สาหร่ายที่อาศัยอยู่ร่วมกัน โดนสาหร่อยสามารถสร้างอาหารได้เองจากการสังเคราะห์ด้วยแสง แต่ไม่สามารถ ดำรงชีวิตอยู่ได้หากไม่มีความชื้น จึงจำเป็นต้องอาศัยความชื้นจากรา ส่วนราได้ประโยชน์จากการดูดซึมอาหาร ที่สาหร่ายสร้างขึ้น ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ
3. ภาวะปรสิต (Parasitism) เป็นความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตที่มาอยู่ร่วมกัน แล้วฝ่ายหนึ่งได้ ประโยชน์แต่อีกฝ่ายหนึ่งเสียประโยชน์ มีเครื่องหมายความสัมพันธ์เป็น (+ , -) โดยฝ่ายที่ได้ประโยชน์เรียกว่า ปรสิต (Parasite) ส่วนฝ่ายที่เสียประโยชน์เรียกว่า ผู้ถูกอาศัย (Host) ซึ่งปรสิตอาจอาศัยอยู่ภายในหรือ ภายนอกร่างกายของผู้ถูกอาศัยก็ได้ โดยภาวะปรสิตแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้ 1. ปรสิตภายใน คือ ปรสิตที่อาศัยและแกะอยู่ภายในร่างกายของผู้ถูกอาศัย ตัวอย่างเช่น พยาธิตัวตืด พยาธิใบไม้ดับ จุลินทรีย์บางชนิด เช่น แบคทีเรียในกระเพาะอาหารของคน รวมทั้งไวรัสที่สามารถ เพิ่มจำนวนได้ เมื่อเข้าไปในร่างกายของผู้ถูกอาศัย ทำให้สิ่งมีชีวิตที่เป็นผู้ถูกอาศัยติดเชื้อและตายในที่สุด 2. ปรสิตภายนอก คือ ปรสิตที่อาศัยและเกาะกินอยู่ภายนอกร่างกายของผู้ถูกอาศัย ตัวอย่างเช่น ไร เห็บ หมัด เหา เป็นปรสิตขนาดเล็กที่เกาะบนผิวหนังสัตว์ แล้วดูดเลือดเป็นอาหาร หากบน ร่างกายมีเห็บและหมัดจำนวนมากจะส่งผลให้เกิดการอักเสบบริเวณผิวหนัง และติดเชื้อบริเวณที่เกิดรอยแผล นอกจากนี้ น้ำลายของหมัดมีสารที่ก่อให้เกิดรอบแผล นอกจากนี้ น้ำลายของหมัดมีสารที่ก่อให้เกิดการแพ้ จึง ทำให้สัตว์มีอาการคันและขนร่วง
4. ภาวะการล่าเหยื่อ (Predation) เป็นความสัมพันธ์ที่ฝ่ายหนึ่งได้ประโยชน์ เรียกว่า ผู้ล่า (Predator) และอีกฝ่ายหนึ่งเสียประโยชน์เรียกว่า เหยื่อ (Prey) มีเครื่องหมายแสดงความสัมพันธ์เป็น (+ , - ) เช่น เสือกับ กวาง กบกับแมลง นกกับหนอน 5. ภาวะการแก่งแย่งแข่งขัน (Competition) เป็นความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิต 2 ฝ่าย ที่ต้องการ ทรัพยากรเดียวกันในการดำรงชีวิต ทำให้สิ่งมีชีวิตทั้ง 2 ฝ่าย เสียประโยชน์ มีเครื่องหมายความสัมพันธ์ เป็น (- , -) แบ่งออกได้เป็น 2 แบบ คือ การแก่งแย่งแข่งขันระหว่างสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน (Intraspecific Competition) และการแก่งแย่งแข่งขันระหว่างสิ่งมีชีวิตคนละชนิด (Interspecific Competition) 6. ภาวะการได้รับประโยชน์ร่วมกัน (Cooperation) เป็นความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด โดยที่ต่างฝ่ายต่างได้ประโยชน์ซึ่งกันและกัน แต่สามารถแยกออกจากกันได้โดยไม่ส่งผลกระทบกับการ ดำรงชีวิตของอีกฝ่าย มีเครื่องหมายความสัมพันธ์เป็น (+ , +) ตัวอย่างเช่น ความกับนกเอี้ยง นกเอี้ยงได้กิน แมลงบนผิวหนังควายเป็นอาหาร ส่วนควายจะได้ประโยชน์จากนกเอี้ยงที่ช่วยลดจำนวนแมลงที่เป็นปรสิต
ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งมีชีวิต ในระบบนิเวศ รูปแบบความสัมพันธ์ ลักษณะความสัมพันธ์ เมื่ออยู่ร่วมกัน ตัวอย่างความสัมพันธ์ เมื่อแยกกันอยู่ ภาวะ ได้ประโยชน์ร่วมกัน (Protocooperation) ได้ประโยชน์ร่วมกัน แยกกันอยู่ได้ (ขาดเธอแล้วไม่ตาย) + , + 0 , 0 - เพลี้ยกับมดดำ - ดอกไม้กับแมลง - นกเอี้ยงบนหลังควาย - ปูเสฉวนกับดอกไม้ทะเล ภาวะพึ่งพา (Mutualism) ได้ประโยชน์ร่วมกัน แยกกันไม่ได้ เสียประโยชน์ทั้งคู่ (ขาดเธอแล้วขาดใจ) + , + - , - - โปรโตซัวในลำไส้ปลวก - ไลเคนส์ (รากับสาหร่าย) - แบคทีเรียในลำไส้ของคน - แบคทีเรียไรโซเบียมในปมรากถั่ว ภาวะอิงอาศัย/ ภาวะเกื้อกูล (Commensalism) ฝ่ายหนึ่งได้ประโยชน์ ฝ่ายหนึ่งไม่ได้ ไม่เสีย ประโยชน์ (ขาดเธอฉันเศร้าใจ) + , 0 - , 0 - เหาฉลามกับปลาฉลาม - เสือกับแร้ง - นกทำรังบนต้นไม้ใหญ่ - พลูด่าง กล้วยไม้ เฟิน เกาะต้นไม้ใหญ่ ภาวะล่าเหยื่อ (Predation) ผู้ล่าได้ประโยชน์ เหยื่อเสียประโยชน์ + , - - , 0 - เสือกับกวาง - ปลาใหญ่กินปลาเล็ก - งูกับกบ - สิงโตกินม้าลาย - กาบหอยแครงดักจับแมลง ภาวะปรสิต (Parasitism) ปรสิตได้ประโยชน์ เจ้าบ้าน (ผู้ถูกอาศัย) Host เสียประโยชน์ + , - - , 0 - กาฝากบนต้นไม้ใหญ่ - เห็บ,หมัดกับสุนัข - เหาบนหัวคน - ไรแดงกับปลาหางนกยูง - พยาธิในลำไส้คน/สัตว์ ภาวะแก่งแย่งแข่งขัน (Competition) แย่งกัน ต่างฝ่ายต่างเสียประโยชน์ - , - 0 , 0 - เสือ 2 ตัว - ต้นไม้ 2 ต้น - เสือกับสิงโต - หอยเชอรีกับหอยโข่ง ภาวะเป็นกลาง (Neutraiism) อยู่ในสถานที่เดียวกัน แต่ไม่เกี่ยวข้องกัน 0 , 0 0 , 0 - สุนักกับดอกไม้ - ไส้เดือนดินกับตั๊กแตนในนาข้าว ภาวะมีการย่อยสลาย (Saprophytism) สิ่งมีชีวิตหนึ่ง ย่อยสลายอีก สิ่งมีชีวิตหนึ่งเป็นอาหาร + , 0 - , 0 - เห็ด รา ที่ขึ้นตามขอนไม้ ภาวะ การหลั่งสารยับยั้ง (Antibiosis) สิ่งมีชีวิตหนึ่ง หลั่งสารมา ยับยั้งอีกสิ่งมีชีวิตหนึ่ง 0 , - 0 , 0 - ต้นดาวเรืองหลั่งสารยับยั้งไส้เดือนฝอย - ราเพนนิซิเลียมหลั่งสารยับยั้งแบคทีเรีย ภาวะ การกระทบกระเทือน (Amensalism) สิ่งมีชีวิตหนึ่ง มีผลกระทบ อีกสิ่งมีชีวิตหนึ่ง 0 , - 0 , 0 - ต้นไม้ใหญ่บังแสงต้นไม้เล็ก - หญ้าแย่งสารอาหารจากต้นไม้ - ผักตบชวาหนาแน่นส่งผลให้สัตว์น้ำตาย
การถ่ายทอดพลังงานเป็นรูปแบบความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตที่สำคัญอย่างหนึ่งในระบบนิเวศ เนื่องจากพลังงานสามารถเปลี่ยนจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่งได้ และสามารถถ่ายทอดจากสิ่งมีชีวิตหนึ่ง ไปยังสิ่งมีชีวิตหนึ่งได้โดยการกินอาหาร ซึ่งหากพิจารณาถึงจุดเริ่มเต้นของอาหารที่สัตว์กินเข้าไปจะพบว่าเป็น พืช แสงจากดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานของโลก โดยมีพืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่สามารถเปลี่ยนพลังงานแสง ให้ กลายเป็นพลังงานเคมีเก็บสะสมในรูปของอาหารตามส่วนต่าง ๆ ของพืช เมื่อสัตว์มากินพืช พลังงานจะถูก ถ่ายทอดต่อไป ทำให้เกิดความสัมพันธ์ระหว่างผู้ผลิต ผู้บริโภค และผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์ โดยที่พืชจะทำ หน้าที่เป็นผู้ผลิต และมีผู้บริโภคมากกว่า 1 ชนิดกินต่อกันเป็นลำดับ เรียกว่า โซ่อาหาร (Food Chain) โดย สามารถเขียนเป็นแผนภาพโซ่อาหาร เริ่มจากผู้ผลิตอยู่ทางด้านซ้ายและตามด้วยผู้บริโภคลำดับที่ 1 ผู้บริโภค ลำดับที่ 2 ผู้บริโภคลำดับที่ 3 ต่อไปเรื่อย ๆ จนถึงผู้บริโภคลำดับสุดท้าย และเขียนลูกศรแทนการถ่ายทอด พลังงาน โดยให้หัวลูกศรขี้ไปทางผู้ล่าและปลายลูกศรหันไปทางเหยื่อ พลังงานที่ได้จากากรกินกันเป็นทอดๆ จะถ่ายทอดจากผู้ผลิตไปยังผู้บริโภค ตามลำดับ แต่ปริมาณ พลังงานที่ถ่ายทอดไปตามโซ่อาหารจะลดลงไปทีละขั้นตามลำดับของผู้บริโภคที่สูงขึ้นตามกฎสิบเปอร์เซ็นต์ (Law Of Ten Percent) กล่าวคือ ผู้บริโภคจะได้รับพลังงานเพียง 10% จากอาหารที่บริโภคเนื่องจากผู้บริโภค ไม่สามารถกินพืชหรือสัตว์ได้หมดทุกส่วน โดยบางส่วนถูกเปลี่ยนพลังงานที่ใช้ในการดำเนินชีวิตประจำวันแต่ บางส่วนถูกถ่ายโอนสู่สิ่งแวดล้อมในรูปของพลังงานความร้อน แต่ในขณะเดียวกันสารพิษที่ปนเปื้อนสู่ สิ่งแวดล้อมจะถูกถ่ายทอดผ่านลำดับการกินเช่นกันแต่จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ตามลำดับการกินต่อกันเป็นทอด ๆ ด้วยเช่นกัน การถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ โซ่อาหาร
ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในโซ่อาหารเป็นความสัมพันธ์ในด้านถ่ายทอดพลังงาน โดยการกินกัน เป็นทอดๆ ไม่ซับซ้อน แต่ในธรรมชาติอาจมีผู้ผลิตมากกว่าหนึ่งชนิดและมีผู้บริโภคที่สามารถบริโภคพืชและสัตว์ อื่น ๆ ได้หลายชนิด ในขณะเดียวกันผู้บริโภคชนิดหนึ่งอาจเป็นอาหารของผู้บริโภคได้หลายชนิด ความสัมพันธ์ ของสิ่งมีชีวิตในการถ่ายทอดพลังงานในโซ่อาหารหลายสายที่สัมพันธ์ซับซ้อน เรียกว่า สายใยอาหาร (Food Web) จากรูปที่แสดงข้างต้น จะเห็นได้ว่า ถ้าหากจำนวนของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศเกิดการเปลี่ยนแปลง เช่น ถ้าหากสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งมีจำนวนลดลงหรือ เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว จะส่งผลกระทบโดยตรงต่อผู้บริโภคที่ กินสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นหรือถูกสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นกิน และอาจส่งผลกระทบทางอ้อมต่อสิ่งมีชีวิตอื่นในโซ่อาหารหรือ สายใยอาหาร ในกรณีที่ผู้บริโภคสามารถกินสิ่งมีชีวิตอื่นได้หลายชนิดอาจไม่ส่งผลกระทบต่อผู้บริโภคมากนัก หากสิ่งมีชีวิตที่เป็นอาหารมีจำนวนลดลง จะส่งผลกระทบต่อผู้บริโภคชนิดนั้นถึงขั้นสูญพันธุ์ได้ เมื่อผู้ผลิตและผู้บริโภคตายลงกลายเป็นซากสิ่งมีชีวิต จะมีจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในดินหรือน้ำตาม ธรรมชาติซึ่งมีบทบาทเป็นผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์ ทำหน้าที่ย่อยสลายซากพืชซากสัตว์เหล่านี้ให้กลายเป็น อนินทรีย์สารคืนสู่ธรรมชาติ แล้วพืชสามารถดูดซึมนำไปใช้ได้ ดังนั้น ในระบบปนิเวศจำเป็นต้องมีกระบวนการ ถ่ายทอดพลังงานที่เกิดขึ้นพร้อมกับการหมุนเวียนสารเป็นวัฏจักร ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ลักษณะ ดังนี้ 1. วัฏจักรของสารที่มีการหมุนเวียนสารโดยไม่ผ่านบรรยากาศ 2. วัฏจักรที่มีการหมุนเวียนสารผ่านชั้นบรรยากาศ สายใยอาหาร ภาวะสมดุล (Equilibrium)
เป็นวัฏจักรที่มีการหมุนเวียนสารผ่านชั้นบรรยากาศ 1. การหมุนเวียนของน้ำโดยผ่านสิ่งมีชีวิต เริ่มจากสิ่งมีชีวิตกินน้ำแล้วมีการขับถ่าย การหายใจการคาย น้ำของพืช การสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช ซึ่งกลายเป็นไอขึ้นสู่บรรยากาศ รวมตัวเป็นเมฆและควบแน่นตกเป็น ฝนกลับให้พืชและสัตว์ต่อไป 2. การหมุนเวียนของน้ำโดยไม่ผ่านสิ่งมีชีวิต เริ่มจากน้ำในแหล่งน้ำต่าง ๆ เช่น แม่น้ำ ทะเล มหาสมุทร ได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์ เกิดการกลายเป็นไอลอยขึ้นไปรวมตัวกับไปน้ำในบรรยากาศไอน้ำบางส่วนจะ ควบแน่นเป็นหยดน้ำ เป็นวัฏจักรที่มีการหมุนเวียนสารผ่านชั้นบรรยากาศ นักเรียนทราบแล้วว่าสารคาร์บอนเป็นส่วนประกอบในสารอาหารประเภทน้ำตาล โปรตีน และไขมัน พืชสามารถสร้างสารคาร์บอนได้จากการสังเคราะห์แสง สัตว์ได้รับสารคาร์บอนจากการกินพืชและสัตว์ เมื่อพืช และสัตว์ตาย ผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์จะสลายสารในสิ่งมีชีวิตที่ตายให้เป็นสารขนาดเล็ก ๆ และได้แก๊ส คาร์บอนไดออกไซด์ นอกจากนี้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ยังได้จากการหายใจของสิ่งมีชีวิต พืชนำแก๊ส คาร์บอนไดออกไซด์ที่ได้นั้นไปใช้ในการสร้างอาหาร ทำให้สารคาร์บอนหมุนเวียนเป็นวัฏจักรซ้ำแล้วซ้ำอีก วัฏจักรน้ำ (Water Cycle) วัฏจักรคาร์บอน (Carbon Cycle)
เป็นวัฏจักรที่มีการหมุนเวียนสารผ่านชั้นบรรยากาศ ไนโตรเจนเป็นธาตุที่สำคัญที่พืชต้องการในปริมาณมากในอากาศมีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบมาก ที่สุด เพราะมีประโยชน์ทำให้บรรยากาศเจือจางเหมาะในการหายใจ พืชใช้ธาตุไนโตรเจนในรูปของ สารประกอบพวกเกลือแอมโมเนีย เกลือแอมโมเนียบางส่วนเปลี่ยนไปเป็นเกลือไนไตรด์และเกลือไนเตรต ตามลำดับ ซึ่งพืชสามารถนำสารประกอบไนเตรตสร้างสารประกอบต่าง ๆ ภายในเซลล์ เป็นวัฏจักรของสารที่มีการหมุนเวียนสารโดยไม่ผ่านบรรยากาศ ฟอสฟอรัสเป็นธาตุที่จำเป็นในการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต เป็นธาตุที่สำคัญต่อการเจริญเติบโตและการ ให้ผลผลิตของพืช ตามธรรมชาติฟอสฟอรัสอยู่ในรูปของฟอสเฟตไอออนและสารประกอบฟอสเฟต ซึ่งจะถ่าย ไปยังมนุษย์และสัตว์ทางสารใยอาหาร เมื่อมนุษย์ สัตว์ และพืชตายลง แบคทีเรียบางกลุ่มที่อยู่ในดินจะย ่อย สลายเป็นกรดฟอสฟอริก แล้วทำปฏิกิริยากับสารในดินเกิดเป็นสารประกอบฟอสฟอรัสดังเดิม วัฏจักรไนโตรเจน (Nitrogen Cycle) วัฏจักรฟอสฟอรัส (Phosphorus Cycle)
โลกประกอบด้วยระบบนิเวศที่หลากหลายและแตกต่างกัน ทำให้เกิดความหลากหลายทางระบบนิเวศ ขึ้น โดยในแต่ระบบนิเวศล้วนแต่มีสิ่งมีชีวิตหลายชนิดอาศัยอยู่ ทำให้เกิดความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต และใน สิ่งมีชีวิตแต่ละสิ่งมีชีวิตล้วนมีความหลากหลายทางพันธุกรรม จึงกล่าวได้ว่า โลกมีความหลากหลายทางชีวภาพ โดยความหลากหลายทางชีวภาพ (Biodiversity) แบ่งออกได้เป็น 3 ระดับ ดังนี้ คือ ความหลากหลายของลักษณะพื้นที่ในแต่ละภูมิภาคของโลกที่แตกต่างกัน รวมทั้งสภาพภูมิอากาศ ลักษณะภูมิประเทศ ทำให้ระบบนิเวศในแต่ละพื้นที่มีความหลากหลายและแตกต่างกันตามแต่ละภูมิภาคส่งผล ให้สิ่งมีชีวิตในแต่ละพื้นที่มีความแตกต่างกันไปโดยมีการปรับตัวให้เข้ากับระบบนิเวศนั้น ๆ เช่น ประเทศไทย ตั้งอยู่ในโซนร้อนเหนือเส้นศูนย์สูตรเล็กน้อยและอยู่ติดกับทะเล ทำให้มีระบบนิเวศที่แตกต่างตามแต่ละภูมิภาค จึงทำให้มีสิง่มีชีวิตอาศัยอยู่ในประเทศไทยหลายชนิด และประเทศไทยถูกจัดอันดับให้เป็นประเทศที่อยู่ในพื้นที่ ที่มีความหลากหลายทางชีวภาพสูงเป็นอันดับต้น ๆ ของโลก บทที่ 2 ความหลากหลายทางชีวภาพ ความหลากหลายของระบบนิเวศ (Ecosystem Diversity)
คือ ความหลากหลายของชนิดสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในพื้นที่หนึ่ง ซึ่งเป็นความแปรผันที่เกิดขึ้นในระดับกลุ่ม ของสิ่งมีชีวิต พิจารณาจากความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ 2 ลักษณะ คือ จำนวนชนิดของ สิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่ (Species Richness) และ ความสม่ำเสมอของชนิดสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ (Species Evenness) ตัวอย่างเช่น บริเวณป่าดิบชื้นที่มีความอุดมสมบูรณ์เหมาะแก่การดำรงชีวิตและการ กระจายพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต เมื่อเทียบกับขั้วโลกเหนือที่มีอุณหภูมิต่ำมาก จึงทำให้บริเวณป่าดิบชื้นรักษาสมดุล ของระบบนิเวศได้ดีกว่า ดังนั้น ความหลากหลายของชนิดสิ่งมีชีวิตจึงขึ้นอยู่กับความแตกต่างของลักษณะภูมิ ประเทศและภูมิอากาศของแต่ละพื้นที่บนโลก จากกราฟที่แสดงข้างต้น จะเห็นได้ว่าประเทศไทยมีความหลากหลายของชนิดสิ่งชีวิตมากกว่าประเทศ ซาอุดิอาระเบียจึงทำให้มีความหลากหลายของชนิดสิ่งมีชีวิตมากตามไปด้วย โดยที่จำนวนสิ่งมีชีวิตที่พบใน ประเทศต่าง ๆ อาจเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับการสำรวจพบสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่และการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต ความหลากหลายของชนิดสิ่งชีวิต (Species Diversity) 1,081,098 667,732 0 200,000 400,000 600,000 800,000 1,000,000 1,200,000 ประเทศไทย ประเทศซาอุดิอาระเบีย แผนภูมิเปรียบเทียบจ านวนชนิดสิ่งมีชีวิตที่พบในประเทศไทยและประเทศ ซาอุดิอาระเบีย ปี 2562
คือ ความหลากหลายของหน่วยพันธุกรรมหรือยีน (Gene) ที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดซึ่งเป็นความ แปรผันทางพันธุกรรมที่เกิดขึ้นในระดับประชากรของสิ่งมีชีวิต ชนิดเดียวกัน ตัวอย่างเช่น สุนัขมีความ หลากหลายสายพันธุ์ที่มีลักษณะที่แตกต่างกัน แต่ก็ล้วนเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน ตัวอย่างเช่น สุนัขที่มีหลาย พันธุ์ เช่น พันธุ์อิงลิช บลูด็อก พันธุ์ลาบราดอร์ รีทรีฟเวอร์ พันธุ์บาสเซ็ต ฮาวด์ โดยการเปลี่ยนแปลงทาง พันธุกรรมอาจเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติหรือเกิดจากการปรับปรุงพันธุ์โดยมนุษย์ โดยสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธ์แบบอาศัยเพศจะเกิดความหลากหลายทางพันธุกรรมมากกว่าสิ่งมีชีวิตที่สืบพันธุ์ แบบไม่อาศัยเพศ เนื่องจากขั้นตอนการแบ่งเซลล์สืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต (Meiosis) จะเกิดกลไกการแลกเปลี่ยน ชิ้นส่วนยีน เรียกว่า การครอสซิงโอเวอร์ (Crossing Over) ทำให้สิ่งมีชีวิตที่เกิดมามีลักษณะคล้ายกับพ่อแม่ แต่ไม่เหมือนกันทุกประการ 1. โลกของสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีความสำคัญต่อระบบนิเวศ เพราะสิ่งมีชีวิตมีความสัมพันธ์กันอย่าง ซับซ้อน ถ้าสิ่งมีชีวิตชนิดใดชนิดหนึ่งสูญพันธุ์ไปก็จะกระทบกระเทือนต่อสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ในระบบนิเวศด้วย นอกจากการนี้ความหลากหลายของระบบนิเวศหนึ่งมีผลเกื้อกูลต่อระบบนิเวศอื่น ๆ เช่น ป่าไม้เป็นแหล่งต้นน้ำ ที่มีผลต่อระบบนิเวศในลำธาร เป็นต้น 2. มนุษย์ความหลากหลายทางชีวภาพทำให้มนุษย์ได้รับประโยชน์มากมายทั้งในด้านเกษตรกรรม อุตสาหกรรม ยารักษาโรค และอื่น ๆ คุณค่าของความหลากหลายทางชีวภาพ ความหลากหลายทางพันธุกรรม (Genetic Diversity)
ในชณะที่มนุษย์ใช้ประโยชน์จากความหลากหลายทางชีวภาพเพื่อตอบสนองความต้องการในการ ดำรงชีวิตนั้น ขณะเดียวกันการกระทำของมนุษย์ก็มีส่วนทำลายระบบนิเวศ โดยปัจจัยที่มีผลคุกคามต่อความ หลากหลายทางชีวภาพ อาจเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตและทำให้ระบบนิเวศเสียสมดุล ซึ่ง จะส่งผลต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์เองในที่สุด มีดังนี้ มีสาเหตุมาจากการเพิ่มขึ้นของจำนวนประชากร ทำให้เกิดการบุกรุกพื้นที่ป่าและตัดไม้ทำลายป่าเพื่อ สร้างถนน สร้างเขื่อน สร้างบ้านเรือน หรือทำเกษตรกรรม ส่งผลให้พืชและสัตว์จำนวนมากลดจำนวนลงจน อาจสูญพันธุ์ได้ มีสาเหตุมาจากการทำประมงอย่างต่อเนื่อง การปล่อยน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม ทำให้ สิ่งแวดล้อมปนเปื้อนส่งผลกระทบโดยตรงต่อสัตว์น้ำ ปริมาณสัตว์น้ำในแหล่งน้ำลดน้อยลง และเกิดการสะสม สารพิษในโซ่อาหาร การสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพ การลดลงของพื้นที่ป่า แหล่งน้ำเสื่อมโทรม
มีสาเหตุมาจากสิ่งมีชีวิตต่างถิ่นอพยพเข้ามาแย่งที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตประจำถิ่น ทำให้เกิดภาวะ แข่งขันแย่งชิงอาหาร และทำให้สิ่งมีชีวิตประจำถิ่นลดจำนวนลง โดยบางชนิดถึงขั้นสูญพันธุ์ จากผลของความเสียหายของระบบนิเวศ ทำให้เกิดการรณรงค์ให้ทุกคนตระหนักถึงความสำคัญและ การมีส่วนร่วมในการรักษาความหลากหลายทางชีวภาพ เช่น การไม่บุกรุกพื้นที่ป่าเพื่อทำการเกษตรและที่อยู่ อาศัย การปลูกป่าและดูแลรักษาป่า การอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติ การปลูกป่าชายเลนเพื่อเป็นแหล่งอนุบาล สัตว์น้ำ การสร้างแนวปะการังเทียมเพื่อสร้างแนวปะการังใหม่หรือซ่อมแซมแนวปะการังเดิม ทั้งนี้เพื่อให้ สภาพแวดล้อมเหมาะสมต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตและเป็นการดูแลรักษาความหลากหลายทางชีวภาพ ให้คงอยู่ต่อไป การรุกรานของสิ่งมีชีวิต การรักษาความหลากหลายทางชีวภาพให้ยั่งยืน
ประโยชน์ของความหลากหลายทางชีวภาพ โทษของความหลากหลายทางชีวภาพ ประโยชน์ของความหลากหลายทางชีวภาพ จากพืช จากสัตว์ จากจุลินทรีย์ เป็นแหล่งอาหารที่สำคัญของ สิ่งมีชีวิตอื่น นำมาทำเป็นยารักษาโรค เป็นตัวดูดซับแก๊ส คาร์บอนไดออกไซด์ นำบางส่วนมาทำเป็นยารักษาโรค นำมาทำเป็นอาหารของมนุษย์ บางชนิดนำมาใช้กำจัดแมลง ศัตรูพืช บางชนิดนำมาผลิตยาปฏิชีวนะ ช่วยในการถนอมอาหาร ทำให้เกิดการหมุนเวียนในระบบ นิเวศ โทษของความหลากหลายทางชีวภาพ จากแบคทีเรีย จากไวรัส จากสัตว์ ก่อให้เกิดโรคในมนุษย์ เช่น ท้องร่วง บาดทะยัก ก่อให้เกิดโรคในสัตว์ เช่น แอนแทรกซ์ เป็นต้น ทำให้อาหารเน่าเสีย ก่อให้เกิดโรคในมนุษย์ เช่น ไข้หวัด เอดส์ ก่อให้เกิดโรคใบด่างในยาสูบ ก่อให้เกิดโรคในสัตว์ เช่น โรคกลัวน้ำ เป็นต้น เป็นพิษต่อร่างกายมนุษย์ เช่น ปลาปักเป้า ก่อให้เกิดโรคในมนุษย์ เช่น ไรฝุ่น ทำให้เกิดโรคภูมิแพ้ พยาธิทำให้ เกิดโรคพยาธิ เป็นต้น