โครงสร้างของระบบนิเวศ

 

      ตามความหมายของ Odum (1962) โครงสร้างของระบบนิเวศหมายถึง (1) องค์ประกอบของสังคมชีวิตซึ่ง ได้แก่ ชนิด จำนวน ความหนาแน่น มวลชีวภาพ รูปชีวิต ชั้นอายุ และการกระจายของประชากรของทั้งพืชและสัตว์ รวมตลอดถึงมนุษย์ซึ่งเป็นตัวการที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระบบนิเวศที่สำคัญยิ่ง (2) ปริมาณและการกระจายของสิ่งไม่มีชีวิต ได้แก่ ดิน หิน น้ำ แร่ธาตุอาหาร รวมทั้งลักษณะสภาพภูมิประเทศต่าง ๆ และ (3) สภาพและช่วงความแตกต่างในด้านปัจจัยแวดล้อม เช่นอุณหภูมิ ความชื้น แสงสว่าง ปริมาณน้ำฝน และสภาพลมฟ้าอากาศอื่น ๆ จะเห็นว่าระบบนิเวศแต่ละระบบจะมีลักษณะโครงสร้างแตกต่างกัน การจำแนกลักษณะโครงสร้างของระบบนิเวศออกเป็น 3 ลักษณะใหญ่ ๆ ดังกล่าวช่วยให้การศึกษาและวิเคราะห์ระบบนิเวศได้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น อย่างไรก็ดี โครงสร้างของระบบนิเวศไม่ว่าจะเป็นระบบนิเวศบนบก หรือ ระบบนิเวศในน้ำต่างก็มีลักษณะหลาย ๆ อย่างที่คล้าย ๆ กันและบางอย่างก็แตกต่างกันไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งต่างก็มีองค์ประกอบของชีวิตที่สำคัญแบ่งตามลักษณะการบริโภคอยู่ 3 ระดับชีวิต (trophic levels) ด้วยกันคือ
    1) ผู้ผลิต (primary producers) ได้แก่ พืชใบเขียวทุกชนิดที่สามารถปรุงอาหารเองได้เราเรียกพวกนี้ว่าออโตทรอพฟิค (autotrophic) พืชพวกนี้จะตรึงพลังงานจากแสงอาทิตย์ โดยกระบวนการสังเคราะห์แสง แล้วเปลี่ยนพลังงานแสงมาเป็นพลังงานทางชีวเคมีในรูปของแป้งและน้ำตาลที่อยู่ในพืชซึ่งใช้สำหรับการดำรงชีพของพืชเองและใช้เป็นอาหารสำหรับสัตว์ด้วย 
    2) ผู้บริโภค (Consumers) ได้แก่ สัตว์ที่บริโภคแยกแยะและกระจายพลังงานที่พืชตรึงเอาไว้โดยทางตรงและทางอ้อม พวกกินพืชโดยตรงเรียกเฮอร์บีวอร์ (herbivores) หรือผู้บริโภคขั้นปฐมภูมิ (primary consumers) พวกนี้ ได้แก่ ช้าง ม้า วัว ควาย แพะ แกะ กวาง และกระต่าย เป็นต้น สำหรับสัตว์ที่ไม่กินพืชโดยตรง แต่อาศัยพลังงานจากพืชทางอ้อมด้วยการกินเนื้อของสัตว์ที่กินพืชอีกทอดหนึ่ง พวกนี้เรียกว่าคาร์นิวอร์ (carnivores) หรือผู้บริโภคขั้นทุติยภูมิ (secondary consumers) เช่นสุนัขจิ้งจอก เสือ และสิงโต เป็นต้น สำหรับสัตว์กินเนื้อที่มีขนาดใหญ่กว่าบริโภคสัตว์กินเนื้อที่มีขนาดเล็กกว่า กรณีเช่นนี้อาจจัดสัตว์ที่บริโภคสัตว์กินเนื้อด้วยกันเองไว้เป็นผู้บริโภคขั้นตติยภูมิ (tertiary Consumers) ก็ได้สำหรับมนุษย์เราซึ่งเป็นตัวการสำคัญในการควบคุมและเปลี่ยนแปลงระบบนิเวศนั้น เป็นผู้บริโภคได้ทั้งพืชและสัตว์จึงเรียกพวกที่บริโภคได้ทั้งพืชและสัตว์นี้ว่า โอมนิวอร์ (omivores) จะเห็นว่าผู้บริโภคระดับต่าง ๆ ดังกล่าวไม่สามารถปรุงอาหารไว้กินเองเหมือนผู้ผลิตได้ พวกนี้ดำรงชีวิตอยู่ได้ด้วยการกินสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ซึ่งจัดเป็นอาหารสำเร็จรูปแล้วเราจึงเรียกพวกนี้ ว่าเฮทเทอโรทรอพฟิค (heterotrophic) 
    3) ผู้ย่อยสลายอินทรีย์สาร (decomposers) ได้แก่ พวกเห็ดรา จุลินทรีย์ หรือบักเตรีบางชนิด เป็นพวกที่ดำรงชีวิตโดยการดูดซับอาหารจากซากพืชและสัตว์ จัดเป็นพวกเฮทเทอโรทรอพฟิค ที่ช่วยให้ซากพืชและสัตว์ผสลายและปลดปล่อยธาตุต่าง ๆ กลับสู่ดินไปเป็นอาหารแก่พืชหรือผู้ผลิตอีกครั้งหนึ่ง    นอกจากจะมีองค์ประกอบของชีวิตเหมือนกันแล้ว ระบบนิเวศบนบกและในน้ำยังต้องการสารและแร่ธาตุอาหารที่คล้าย ๆ กัน เช่นในโตรเจน ฟอสฟอรัส โปแตสเซียม และแร่ธาตุอื่น ๆ อีกทั้งถูก จำกัด และควบคุมโดยปัจจัยแวดล้อมที่คล้าย ๆ กัน เช่นอุณหภูมิ และแสงสว่าง เป็นต้น ประการสุดท้ายระบบนิเวศทั้งบนบก และในน้ำ ยังมีการจัดเรียงหน่วยของสังคมชีวิตในแนวตั้งแบบเดียวกันด้วย คือจะมีพวกออโตทรอพฟิคอยู่ชั้นบน และเฮทเทอโรทรอพรีคอยู่ชั้นล่าง กระบวนการสังเคราะห์แสงซึ่งกระทำโดยผู้ผลิตส่วนใหญ่จึงเกิดในชั้นบนที่ได้รับแสงสว่าง ขณะที่กิจกรรมของผู้บริโภค และผู้ย่อยสลายอินทรีย์สารจะดำเนินอยู่ในระดับที่ต่ำลงมา และขอเน้นในที่นี้ว่าถึงชั้นความหนาในแนวตั้งของระบบนิเวศจะแตกต่างกันไปมากก็ตาม แต่พลังงานจากแสงที่ระบบนิเวศได้รับในแนวระดับจะเท่ากันหมด ดังนั้นการศึกษาเปรียบเทียบระบบนิเวศต่าง ๆ จึงควรเปรียบเทียบต่อหน่วยพื้นที่มากกว่าต่อหน่วยปริมาตร
    อย่างไรก็ตาม ระบบนิเวศบนบกและในน้ำต่างก็มีโครงสร้างทั้งที่แตกต่างกันและเหมือนกัน เช่น องค์ประกอบชนิดพืชและสัตว์มีความแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง บทบาทของผู้ผลิต ผู้บริโภค และผู้ย่อยสลายอินทรียสาร มีความแตกต่างกันมากตามความสามารถในการปรับตัวและจากผลของการวิวัฒนาการ โครงสร้างระหว่างระดับชีวิตที่จัดเรียงตามลำดับขั้นของการบริโภคก็แตกต่างกันมาก โดยที่ผู้ผลิตในระบบนิเวศบนบกส่วนมากจะมีขนาดใหญ่ แต่มีจำนวนน้อยขณะที่ผู้ผลิตของระบบนิเวศในน้ำส่วนมากมีขนาดเล็ก แต่มีเป็นจำนวนมากปกติระบบนิเวศบนบกหรือ โดยทั่วไปจะมีมวลชีวภาพของผู้ผลิตมากที่สุดและมวลชีวภาพของผู้บริโภคในระดับสวดถัดขึ้นไปจะลดน้อยลงตามลำดับ สำหรับระบบนิเวศในน้ำมวลชีวภาพของผู้ผลิตส่วนใหญ่เป็นพวกแพลงตอนพืช ซึ่งอาจมีน้อยกว่ามวลชีวภาพของผู้บริโภคได้เนื่องจากพวกแพลงตอนพืชในน้ำมีอัตราการผลิตและการตายแล้วเกิดขึ้นทดแทนใหม่หรือที่เรียกว่าอัตราการผนเวียน (turnover) สูง ดังนั้นถ้าหากคิดเทียบต่อหน่วยเวลาแล้วผู้ผลิตก็จะมีมวลชีวภาพรวมมากกว่าผู้บริโภคได้เช่นกันจึงอาจกล่าวโดยทั่วไปได้ว่ามวลชีวภาพในช่วงเวลาหนึ่ง (standing crop biomass) ของผู้ผลิตในระบบนิเวศบนบกจะมีมากกว่าของผู้บริโภค แต่สำหรับระบบนิเวศในน้ำแล้วอาจจะเป็นไปในทางตรงกันข้าม คือ มวลชีวภาพของผู้ผลิตอาจจะมีน้อยกว่าของผู้บริโภคได้ ทั้งนี้เพราะระบบนิเวศในน้ำจะถูกควบคุมโดยปัจจัยทางกายภาพมากกว่าปัจจัยของสิ่งมีชีวิต และอัตราการเจริญเติบโต การขยายพันธุ์ และการตายแล้วเกิดขึ้นทดแทนใหม่จะเป็นไปอย่างรวดเร็ว สำหรับระบบนิเวศบนบกปัจจัยสิ่งมีชีวิตจะมีอิทธิพลและมีบทบาทมากกว่าปัจจัยทางกายภาพ สังคมชีวิตบนบกมีการเปลี่ยนแปลงได้ช้ากว่าสังคมชีวิตในน้ำ และอยู่ในสภาพใกล้สู่จุดดุลยภาพหรือมีเสถียรภาพมากกว่าระบบนิเวศในน้ำ
    สำหรับสิ่งไม่มีชีวิตในระบบนิเวศที่เป็นปัจจัยควบคุมกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตนั้นมักจะยากต่อการควบคุม จึงเป็นหน้าที่ของมนุษย์จะต้องพิจารณาตัดสินใจในการใช้ประโยชน์ตามความเหมาะสมของแต่ละท้องที่ซึ่งไม่เหมือนกัน โครงสร้างส่วนที่มีชีวิตในระบบนิเวศนั้นควบคุมและจัดการได้สะดวกกว่า และทางหนึ่งที่จะส่งเสริมให้ระบบนิเวศมีสภาพดีขึ้นได้นั้นก็โดยเน้นการควบคุมและดำเนินการจัดการในระดับผู้ผลิตของระบบนิเวศนั้น ๆ ถ้าผู้ผลิตอยู่ในสภาพสมบูรณ์ดีย่อมช่วยให้ระดับชีวิตอื่น ๆ ได้แก่ ผู้บริโภคในระดับต่าง ๆ สมบูรณ์ไปด้วยเนื่องจากโครงสร้างแต่ละส่วนของระบบนิเวศต่างมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันอย่างใกล้ชิด การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ต่อส่วนหนึ่งส่วนใดของโครงสร้างระบบนิเวศย่อมจะกระทบกระเทือนต่อทุกสิ่งทุกอย่างในระบบแบบปฏิกริยาลูกโซ่ การจัดการใช้ประโยชน์จึงควรพิจารณากันทั้งระบบเป็นหลัก (นิวัติ เรืองพานิช, 2558)
 

ข้อมูลเกี่ยวข้อง

การวิจัยการใช้ประโยชน์และนิเวศวิทยาของชาเมี่ยงในพื้นที่ภาคเหนือ

โครงสร้างของระบบนิเวศ

        ตามความหมายของ Odum (1962) โครงสร้างของระบบนิเวศหมายถึง (1) องค์ประกอบของสังคมชีวิตซึ่ง ได้แก่ ชนิด จำนวน ความหนาแน่น มวลชีวภาพ รูปชีวิต ชั้นอายุ และการกระจายของประชากรของทั้งพืชและสัตว์ รวมตลอดถึงมนุษย์ซึ่งเป็นตัวการที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระบบนิเวศที่สำคัญยิ่ง (2) ปริมาณและการกระจายของสิ่งไม่มีชีวิต ได้แก่ ดิน หิน น้ำ แร่ธาตุอาหาร รวมทั้งลักษณะสภาพภูมิประเทศต่าง ๆ และ (3) สภาพและช่วงความแตกต่างในด้านปัจจัยแวดล้อม เช่นอุณหภูมิ ความชื้น แสงสว่าง ปริมาณน้ำฝน และสภาพลมฟ้าอากาศอื่น ๆ จะเห็นว่าระบบนิเวศแต่ละระบบจะมีลักษณะโครงสร้างแตกต่างกัน การจำแนกลักษณะโครงสร้างของระบบนิเวศออกเป็น 3 ลักษณะใหญ่ ๆ ดังกล่าวช่วยให้การศึกษาและวิเคราะห์ระบบนิเวศได้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น อย่างไรก็ดี โครงสร้างของระบบนิเวศไม่ว่าจะเป็นระบบนิเวศบนบก หรือ ระบบนิเวศในน้ำต่างก็มีลักษณะหลาย ๆ อย่างที่คล้าย ๆ กันและบางอย่างก็แตกต่างกันไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งต่างก็มีองค์ประกอบของชีวิตที่สำคัญแบ่งตามลักษณะการบริโภคอยู่ 3 ระดับชีวิต (trophic levels) ด้วยกันคือ     1) ผู้ผลิต (primary producers) ได้แก่ พืชใบเขียวทุกชนิดที่สามารถปรุงอาหารเองได้เราเรียกพวกนี้ว่าออโตทรอพฟิค (autotrophic) พืชพวกนี้จะตรึงพลังงานจากแสงอาทิตย์ โดยกระบวนการสังเคราะห์แสง แล้วเปลี่ยนพลังงานแสงมาเป็นพลังงานทางชีวเคมีในรูปของแป้งและน้ำตาลที่อยู่ในพืชซึ่งใช้สำหรับการดำรงชีพของพืชเองและใช้เป็นอาหารสำหรับสัตว์ด้วย      2) ผู้บริโภค (Consumers) ได้แก่ สัตว์ที่บริโภคแยกแยะและกระจายพลังงานที่พืชตรึงเอาไว้โดยทางตรงและทางอ้อม พวกกินพืชโดยตรงเรียกเฮอร์บีวอร์ (herbivores) หรือผู้บริโภคขั้นปฐมภูมิ (primary consumers) พวกนี้ ได้แก่ ช้าง ม้า วัว ควาย แพะ แกะ กวาง และกระต่าย เป็นต้น สำหรับสัตว์ที่ไม่กินพืชโดยตรง แต่อาศัยพลังงานจากพืชทางอ้อมด้วยการกินเนื้อของสัตว์ที่กินพืชอีกทอดหนึ่ง พวกนี้เรียกว่าคาร์นิวอร์ (carnivores) หรือผู้บริโภคขั้นทุติยภูมิ (secondary consumers) เช่นสุนัขจิ้งจอก เสือ และสิงโต เป็นต้น สำหรับสัตว์กินเนื้อที่มีขนาดใหญ่กว่าบริโภคสัตว์กินเนื้อที่มีขนาดเล็กกว่า กรณีเช่นนี้อาจจัดสัตว์ที่บริโภคสัตว์กินเนื้อด้วยกันเองไว้เป็นผู้บริโภคขั้นตติยภูมิ (tertiary Consumers) ก็ได้สำหรับมนุษย์เราซึ่งเป็นตัวการสำคัญในการควบคุมและเปลี่ยนแปลงระบบนิเวศนั้น เป็นผู้บริโภคได้ทั้งพืชและสัตว์จึงเรียกพวกที่บริโภคได้ทั้งพืชและสัตว์นี้ว่า โอมนิวอร์ (omivores) จะเห็นว่าผู้บริโภคระดับต่าง ๆ ดังกล่าวไม่สามารถปรุงอาหารไว้กินเองเหมือนผู้ผลิตได้ พวกนี้ดำรงชีวิตอยู่ได้ด้วยการกินสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ซึ่งจัดเป็นอาหารสำเร็จรูปแล้วเราจึงเรียกพวกนี้ ว่าเฮทเทอโรทรอพฟิค (heterotrophic)      3) ผู้ย่อยสลายอินทรีย์สาร (decomposers) ได้แก่ พวกเห็ดรา จุลินทรีย์ หรือบักเตรีบางชนิด เป็นพวกที่ดำรงชีวิตโดยการดูดซับอาหารจากซากพืชและสัตว์ จัดเป็นพวกเฮทเทอโรทรอพฟิค ที่ช่วยให้ซากพืชและสัตว์ผสลายและปลดปล่อยธาตุต่าง ๆ กลับสู่ดินไปเป็นอาหารแก่พืชหรือผู้ผลิตอีกครั้งหนึ่ง    นอกจากจะมีองค์ประกอบของชีวิตเหมือนกันแล้ว ระบบนิเวศบนบกและในน้ำยังต้องการสารและแร่ธาตุอาหารที่คล้าย ๆ กัน เช่นในโตรเจน ฟอสฟอรัส โปแตสเซียม และแร่ธาตุอื่น ๆ อีกทั้งถูก จำกัด และควบคุมโดยปัจจัยแวดล้อมที่คล้าย ๆ กัน เช่นอุณหภูมิ และแสงสว่าง เป็นต้น ประการสุดท้ายระบบนิเวศทั้งบนบก และในน้ำ ยังมีการจัดเรียงหน่วยของสังคมชีวิตในแนวตั้งแบบเดียวกันด้วย คือจะมีพวกออโตทรอพฟิคอยู่ชั้นบน และเฮทเทอโรทรอพรีคอยู่ชั้นล่าง กระบวนการสังเคราะห์แสงซึ่งกระทำโดยผู้ผลิตส่วนใหญ่จึงเกิดในชั้นบนที่ได้รับแสงสว่าง ขณะที่กิจกรรมของผู้บริโภค และผู้ย่อยสลายอินทรีย์สารจะดำเนินอยู่ในระดับที่ต่ำลงมา และขอเน้นในที่นี้ว่าถึงชั้นความหนาในแนวตั้งของระบบนิเวศจะแตกต่างกันไปมากก็ตาม แต่พลังงานจากแสงที่ระบบนิเวศได้รับในแนวระดับจะเท่ากันหมด ดังนั้นการศึกษาเปรียบเทียบระบบนิเวศต่าง ๆ จึงควรเปรียบเทียบต่อหน่วยพื้นที่มากกว่าต่อหน่วยปริมาตร     อย่างไรก็ตาม ระบบนิเวศบนบกและในน้ำต่างก็มีโครงสร้างทั้งที่แตกต่างกันและเหมือนกัน เช่น องค์ประกอบชนิดพืชและสัตว์มีความแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง บทบาทของผู้ผลิต ผู้บริโภค และผู้ย่อยสลายอินทรียสาร มีความแตกต่างกันมากตามความสามารถในการปรับตัวและจากผลของการวิวัฒนาการ โครงสร้างระหว่างระดับชีวิตที่จัดเรียงตามลำดับขั้นของการบริโภคก็แตกต่างกันมาก โดยที่ผู้ผลิตในระบบนิเวศบนบกส่วนมากจะมีขนาดใหญ่ แต่มีจำนวนน้อยขณะที่ผู้ผลิตของระบบนิเวศในน้ำส่วนมากมีขนาดเล็ก แต่มีเป็นจำนวนมากปกติระบบนิเวศบนบกหรือ โดยทั่วไปจะมีมวลชีวภาพของผู้ผลิตมากที่สุดและมวลชีวภาพของผู้บริโภคในระดับสวดถัดขึ้นไปจะลดน้อยลงตามลำดับ สำหรับระบบนิเวศในน้ำมวลชีวภาพของผู้ผลิตส่วนใหญ่เป็นพวกแพลงตอนพืช ซึ่งอาจมีน้อยกว่ามวลชีวภาพของผู้บริโภคได้เ