Transcript เอกสาร
21.4 การถ่ ายทอดพลังงานและ การหมุนเวียนสารในระบบนิเวศ มีความสาคัญต่ อสิ่ งมีชีวต ิ ในระบบ นิเวศเป็ นอย่ างมาก เพราะสารต่ าง ๆ ในระบบนิเวศไม่ ได้ สูญหายไปไหน แต่ มกี ารหมุนเวียน น ามาให้ ส ่ ิ ง มี ช ี ว ต ิ ใช้ ใ หม่ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 1 21.4 การถ่ ายทอดพลังงานและ การหมุนเวียนสารในระบบนิเวศ เกิดเป็ นวัฏจักร ทาให้ ระบบนิเวศเกิด ความสมดุลทางธรรมชาติ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 2 21.4.1 การถ่ ายทอดพลังงานใน สิ่ งมีชีวติ สิ่ งมีชีวติ 3 กลุ่มในระบบนิเวศคือ ผู้ผลิต ผู้บริโภคและผู้สลายสารอินทรีย์ มีความ สั มพันธ์ กนั ในรู ป การกินกันเป็ นอาหาร เป็ นทอด ๆ เรียกว่ า โซ่ อาหาร(food chain) ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 3 ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 4 21.4.1 การถ่ ายทอดพลังงานใน สิ่ งมีชีวติ เนื่องจากผ้ ูบริโภคมีการกินกันเองได้ หลายทอด จึงมีการลาดับผ้ ูบริโภคนีว้ ่ า ลาดับขั้นการกินอาหาร(trophic level) นิยมเขียนเป็ นแผนผัง ดังนี้ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 5 ผู้ผลิต ผ้ ูบริโภคลาดับที่ 1 ผ้ ูบริโภคลาดับที่ 2 ผู้บริโภคลาดับที่ 3 ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 6 - สาหร่ าย-> ลูกกุ้ง -> ปลา -> แมว - ใบไม้ -> หนอน -> นก -> งู ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 7 ในธรรมชาติ การกินต่ อ ๆ กันเป็ น ทอด ๆ ของสิ่ งมีชีวติ มีความสั มพันธ์ เชื่อมโยงกันซับซ้ อน ไม่ ได้ เป็ น ลักษณะของโซ่ อาหารเดีย่ ว ๆ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 8 ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 9 เรียกโซ่ อาหารที่มีความซับซ้ อนนีว้ ่ า สายใยอาหาร(food web) ทาให้ เกิด การถ่ ายทอดพลังงานในสิ่ งมีชีวติ (energy flow) ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 10 เรียกโซ่ อาหารที่มีความซับซ้ อนนีว้ ่ า สายใยอาหาร(food web) ทาให้ เกิด การถ่ ายทอดพลังงานในสิ่ งมีชีวติ (energy flow) ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 11 ในระบบนิเวศนอกจากมีโซ่ อาหารที่ เริ่มต้ นจากผู้ผลิต ไปยังผู้บริโภคแล้ ว พบว่ า ยังมีโซ่ อาหารอีกประเภทหนึ่ง ที่เริ่มต้ นจากการย่ อยสลายซากพืช และสั ตว์ ของผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์ ไปยังผู้บริโภคลาดับต่ าง ๆ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 12 เรียกโซ่ อาหารและสายใยอาหาร สารอินทรีย์ประเภทนีว้ ่ า โซ่ อาหาร ดีไทรทัสและสายใย อาหารดี ไทรทัส(detritus food chain and detritus food web) หรือ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 13 โซ่ อาหารแซโพรไฟติกและ สายใยอาหารแซโพรไฟติก (saprophytic food chain and saprophytic food web) ดังภาพที่ 1 – 38 ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 14 ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 15 http://undergroundmagiconline.com/images/soil_foodweb_diagram_8ijj.jpg ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 16 http://www.bcgrasslands.org/grasslands/ecosystemprocesses.htm ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 17 จากการที่โซ่ อาหารแต่ ละสาย มีชนิดและปริมาณของสิ่ งมีชีวติ แต่ ละลาดับขั้นของการกินมาก น้ อยต่ างกัน ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 18 สามารถเขียนความสั มพันธ์ แต่ ละ ลาดับขั้นได้ ในรูปของพีระมิด เรียกว่ า พีระมิดทางนิเวศวิทยา (ecological pyramid) จาแนกได้ เป็ น 3 แบบ คือ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 19 1. พีระมิดจานวน (pyramid of numbers) ใช้ จานวนของสิ่ งมีชีวต ิ ในระบบนิเวศ นั้นๆ มาเขียนเรียงลาดับ โดยบริ เวณฐานเป็ นผู้ผลิต ผู้บริ โภคลาดับต่ างๆ ก็จะเรี ยงลาดับต่ อ ขึน้ ไป มีหน่ วยเป็ น จานวนต่ อตารางเมตร ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 20 http://faculty.southwest.tn.edu/rburkett/ES%20-%20%20understanding_the_environment.htm ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 21 2.พีระมิดมวลชีวภาพ(pyramid of biomass) ใช้ มวลชี วภาพหรื อเนือ ้ เยือ่ ของสิ่ งมีชีวติ ทั้งหมดในรู ปของนา้ หนักแห้ ง หน่ วยเป็ นกรั มต่ อตารางเมตร ในการ สร้ างพีระมิด ดังภาพที่ 1 - 40 ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 22 http://faculty.southwest.tn.edu/rburkett/ES%20-%20%20understanding_the_environment.htm ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 23 http://faculty.southwest.tn.edu/rburkett/ES%20-%20%20understanding_the_environment.htm ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 24 3. พีระมิดพลังงาน (pyramid of energy) แสดงค่ าพลังงานในสิ่ งมีชีวต ิ แต่ ละชนิด มีหน่ วยเป็ น กิโลแคลอรี ต่อตารางเมตร ต่ อปี ดังภาพที่ 1- 41 ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 25 http://www.eduweb.com/portfolio/earthsystems/food/images/energy_pyramid.gif ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 26 พลังงานที่สิ่งมีชีวติ แต่ ละลาดับ ขั้นในระบบนิเวศได้ รับนั้น จะไม่ เท่ ากัน ตามหลักการของลินด์ แมน กล่ าวไว้ ว่า ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 27 พลังงานทีไ่ ด้ รับจากผู้ผลิตทุกๆ 100 ส่ วน จะมีเพียง 10 ส่ วน เท่ านั้นทีผ่ ้ ูบริโภคนาไปใช้ ในการ ดารงชีวติ และการเจริญเติบโต ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 28 และพลังงานในผู้บริโภคแต่ ละ ลาดับทุก ๆ 100 ส่ วน จะถูกนาไป ใช้ ได้ แค่ 10 ส่ วน เช่ นกัน เรียกว่ ากฎสิ บเปอร์ เซ็นต์ (Law of ten percent) ดังแสดงในภาพที่ 1-42 ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 29 http://www.kmitl.ac.th/agritech/nutthakorn/04090035_2202/multiweb/environ/ecosystem.html ประสิ ทธิภาพในการแอสซิมเิ ลชั่น = (แอสซิมเิ ลชั่นลาดับการกินที่ n/แอสซิมเิ ลชั่นลาดับการกินที่ n-1) ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 30 21.4.2 วัฏจักรสารในระบบนิเวศ ในระบบนิเวศ แร่ ธาตุและสาร ต่ างๆ เป็ นสิ่ งจาเป็ นในการดารงชีวติ เช่ น คาร์ บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และนา้ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 31 21.4.2 วัฏจักรสารในระบบนิเวศ สารต่ างๆ เหล่ านี้ เป็ นองค์ ประกอบ ของโมเลกลุ ทีส่ าคัญในเซลล์ สิ่งมีชีวติ เรียกว่ า ชีวโมเลกลุ (biomolcules) เช่ น ลิพดิ โปรตีน คาร์ โบไฮเดรต และกรดนิวคลีอกิ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 32 21.4.2 วัฏจักรสารในระบบนิเวศ ปกติแล้ วสารเหล่ านีจ ้ ะมีปริมาณ ค่ อนข้ างคงที่ และสมดุลในธรรมชาติ เนื่องจากมีการหมุนเวียนสารเหล่ านี้ กลับมาใช้ ใหม่ เป็ นการหมุนเวียนผ่ าน โซ่ อาหารเป็ นวัฏจักร เรียกว่ า ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 33 21.4.2 วัฏจักรสารในระบบนิเวศ วัฏจักรสาร (material cycle) เช่ น วัฏจักรนา้ วัฏจักรคาร์ บอน วัฏจักร ไนโตรเจน วัฏจักรฟอสฟอรัส และ วัฏจักรกามะถัน เป็ นต้ น ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 34 material cycle http://faculty.southwest.tn.edu/rburkett/ES%20-%20%20understanding_the_environment.htm ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 35 วัฏจักรนา้ (water cycle) นา้ (H2O)เป็ นสิ่ งที่จาเป็ นต่ อ สิ่ งมีชีวติ ทุกชนิดในระบบนิเวศ เพราะนอกจากจะเป็ นองค์ ประกอบ ของเซลล์ แล้ ว ..... ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 36 วัฏจักรนา้ (water cycle) นา้ ยังเป็ นตัวกลางสาคัญของ กระบวนการต่ างๆในสิ่ งมีชีวติ เป็ นแหล่ งทีอ ่ ย่ ูอาศัยของสิ่งมีชีวติ หลายชนิด ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 37 วัฏจักรนา้ (water cycle) เป็ นปัจจัยสาคัญที่ทาให้ เกิดระบบ นิเวศชนิดต่ างๆ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 38 วัฏจักรนา้ (water cycle) การหมุนเวียนของนา้ ในระบบ นิเวศ เกิดจาก 2 กระบวนการ คือ การระเหย (evaporation) การกลัน ่ ตัวเป็ นฝนตกลงส่ ู ผิวโลก (precipitation) ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 39 http://ednet.kku.ac.th/~sumcha/212300/graphics/sequence/sequence.html ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 40 วัฏจักรคาร์ บอน (carbon cycle) คาร์ บอน (C) เป็ นธาตุหลักใน สารประกอบอินทรีย์ทุกชนิด เป็ นองค์ ประกอบของสารอนินทรี ย์ ทีม่ อี ยู่ในระบบนิเวศ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 41 วัฏจักรคาร์ บอน (carbon cycle) เป็ นธาตุทมี่ กี ารหมุนเวียนเป็ น วัฏจักร ดังภาพที่ 21 - 42 ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 42 http://io.uwinnipeg.ca/~simmons/16cm05/1116/54-17-CarbonCycle-L.gif ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 43 วัฏจักรคาร์ บอน (carbon cycle) ผ้ ูผลิตจะรับคาร์ บอนในรูปของ CO2 เพือ่ นาไปใช้ ในการสั งเคราะห์ ด้ วยแสง ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 44 วัฏจักรคาร์ บอน (carbon cycle) เมื่อสั ตว์ กนิ พืชก็จะได้ รับ สารประกอบเหล่ านีไ้ ปใช้ ประโยชน์ และสร้ างเป็ นเนือ้ เยือ่ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 45 วัฏจักรคาร์ บอน (carbon cycle) เมื่อพืชและสั ตว์ ตายลง แบคทีเรีย เห็ดรา จะย่ อยสลายซากพืชซากสั ตว์ ตลอดจนสิ่ งขับถ่ าย ให้ เป็ น CO2 และ นา้ กลับคืนส่ ู บรรยากาศ รวมทั้งการเผาไหม้ ของเชื้อเพลิงก็ จะได้ CO2 คืนสู่ บรรยากาศได้ อกี ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 46 วัฏจักรคาร์ บอน (carbon cycle) ทั้งพืชและสั ตว์ จะคืนคาร์ บอนส่ ู บรรยากาศในรูปของ CO2 โดย กระบวนหายใจ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 47 วัฏจักรไนโตรเจน (nitrogen cycle) ไนโตรเจน (N) ในบรรยากาศมี ประมาณร้ อยละ 78 แต่ สิ่งมีชีวต ิ ส่ วนใหญ่ ไม่ สามารถนา แก๊ สนีม้ าใช้ ได้ โดยตรง ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 48 วัฏจักรไนโตรเจน (nitrogen cycle) โดยเฉพาะพืชจะใช้ ได้ กต ็ ่ อเมือ่ อยู่ ในรูป สารประกอบพวก เกลือแอมโมเนีย เกลือไนไตรท์ และ เกลือไนเตรต ซึ่งพืชจะนาไปสร้ าง สารประกอบต่ า งๆ ภายในเซลล์ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 49 วัฏจักรไนโตรเจน (nitrogen cycle) วัฏจักรไนโตรเจนประกอบด้ วย กระบวนการที่สาคัญ คือ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 50 วัฏจักรไนโตรเจน (nitrogen cycle) การตรึ งไนโตรเจน (nitrogen fixation) การเปลีย ่ นสารประกอบไนโตรเจน เป็ นแอมโมเนีย (ammonification) ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 51 วัฏจักรไนโตรเจน (nitrogen cycle) การเปลีย ่ นเกลือแอมโมเนียมเป็ น ไนไตรท์ และไนเตรต(nitrification) การเปลีย ่ นไนเตรต กลับเป็ นแก๊ ส ไนโตรเจนในบรรยากาศ (denitrification) ดั ง ภาพที ่ 21-43 ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 52 ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข http://faculty.southwest.tn.edu/rburkett/ES%20-%20%20understanding_the_environment.htm 53 วัฏจักรฟอสฟอรัส (phosphorus cycle) ฟอสฟอรัส (P) เป็ นธาตุทจี่ าเป็ น สาหรับเซลล์ ทุกชนิด เนื่องจากเป็ นองค์ ประกอบของ สาร พันธุกรรม เช่ น DNA RNA ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 54 วัฏจักรฟอสฟอรัส (phosphorus cycle) เป็ นส่ วนประกอบของสารพลังงาน สูง เช่ น ATP ADP เป็ นส่ วนประกอบที่สาคัญ ของ กระดูกและฟันในสั ตว์ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 55 วัฏจักรฟอสฟอรัส (phosphorus cycle) พืชนาไปใช้ ในการเจริ ญเติบโต เพือ ่ สร้ างความแข็งแรงและผลผลิตให้ สูงขึน้ เป็ นอีกธาตุหนึ่งทีม่ กี ารหมุนเวียน เป็ นวั ฏ จั ก ร จากภาพที ่ 21 44 ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 56 http://faculty.southwest.tn.edu/rburkett/ES%20-%20%20understanding_the_environment.htm ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 57 วัฏจักรฟอสฟอรัส (phosphorus cycle) แหล่ งสะสมฟอสฟอรั ส คือ ดิน หิน โดยเฉพาะหินและตะกอนที่ ทับถมกันอยู่ทใี่ ต้ ทะเล ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 58 วัฏจักรฟอสฟอรัส (phosphorus cycle) สาหรั บฟอสฟอรั สทีส ่ ะสมอยู่ใน ดิน เมือ่ ถูกกัดกร่ อนหรือชะล้ าง ตามธรรมชาติกจ็ ะได้ สารฟอสเฟต ซึ่งพืชสามารถดูดไปใช้ ได้ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 59 วัฏจักรฟอสฟอรัส (phosphorus cycle) เมื่อสั ตว์ กนิ พืช สารนีก้ จ็ ะถูก ถ่ ายทอดไปยังสั ตว์ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 60 วัฏจักรฟอสฟอรัส (phosphorus cycle) เมือ ่ พืชและสั ตว์ ตายลงจะถูกย่ อย สลาย ได้ สารประกอบฟอสเฟต ทับถมอยู่ในดิน และบางส่ วนจะ ลงสู่ แหล่ งนา้ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 61 วัฏจักรกามะถัน (sulfur cycle) กามะถัน (S) คือ ธาตุทเี่ ป็ น องค์ ประกอบสาคัญของโปรตีนใน พืช และสั ตว์ ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 62 วัฏจักรกามะถัน (sulfur cycle) โดยเฉพาะกรดอะมิโนที่จาเป็ น บางชนิด รวมทั้งวิตามินและโคเอนไซม์ บางชนิด ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 63 วัฏจักรกามะถัน (sulfur cycle) จะพบกามะถันบริสุทธิ์จาก บริเวณทีม่ ภี ูเขาไฟระเบิด หรือบริเวณ นา้ พรุ ้ อน ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 64 วัฏจักรกามะถัน (sulfur cycle) กามะถันส่ วนใหญ่ ที่พบ จะอยู่ใน รูปของสารประกอบ เช่ น SO2 H2S พวกซัลไฟด์ และซัลเฟต เป็ นต้ น ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 65 วัฏจักรกามะถัน (sulfur cycle) สิ่ งมีชีวติ ไม่ สามารถนากามะถัน มาใช้ โดยตรงได้ แต่ จะนามาใช้ ใน รูปของสารประกอบ โดยทีพ่ ชื ดดู ซัลเฟตในดินไปสร้ างเป็ นอินทรีย สารในพืช ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 66 วัฏจักรกามะถัน (sulfur cycle) สั ตว์ ได้ กามะถันจากการบริ โภคพืช เมือ ่ พืชและสั ตว์ ตายลง ก็จะถูก สลายโดยผ้ ูย่อยสลายอินทรียสาร จนได้ สารประกอบซัลเฟตที่ละ ลายนา้ ได้ อย่ ูในดิน ทาให้ พชื นาไปใช้ ได้ อกี ดังภาพที่ 21 - 45 ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 67 ครู เสกสรรค์ สุ วรรณสุ ข 68