โซ่อาหารและการถ่ายทอดพลังงานของสิ่งมีชีวิต มัธยมศึกษาปีที่ 6 ชีววิทยา

ในระบบนิเวศรอบตัวเรามีทั้งสิ่งมีชีวิตที่เป็นผู้ผลิต ผู้บริโภค และผู้ย่อยสลาย เพื่อน ๆ เคยสงสัยไหมว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีพลังงานทำกิจกรรมต่าง ๆ ได้อย่างไร พลังงานเหล่านี้มาจากไหนกัน คำตอบก็คือในระบบนิเวศจะมี ‘การถ่ายทอดพลังงานของสิ่งมีชีวิต’ จากการกินและการสลายอาหารเพื่อให้ได้พลังงาน ในบทความนี้เราจะมาดูกันว่าในทางนิเวศวิทยา เราศึกษาการกินของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศอย่างไร

ส่วนใครอยากดูในรูปแบบวิดีโอ ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน StartDee มาเรียนกันได้เลยนะ คลิกที่แบนเนอร์ด้านล่างเลย

ใครเป็นใครในระบบนิเวศ: บทบาทของผู้ผลิต ผู้บริโภค ผู้ย่อยสลายในระบบนิเวศ

เพื่อน ๆ เคยสังเกตไหมว่านอกจากจะมีความสัมพันธ์กันในรูปแบบต่าง ๆ สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดในระบบนิเวศยังมีบทบาทหน้าที่แตกต่างกันไปด้วย ถ้าเราแบ่งประเภทสิ่งมีชีวิตตามความสามารถในการสร้างอาหารจะแบ่งได้ 2 กลุ่ม คือ

1. สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองได้ (autotroph) ได้แก่ผู้ผลิต (producer) ที่มีปฏิสัมพันธ์กับปัจจัยที่ไม่มีชีวิตอย่างแสง น้ำ อุณหภูมิ และใช้ ‘กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง’ สร้างอาหารด้วยการเปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานเคมี และเก็บไว้ในรูปของน้ำตาล แป้ง หรืออาจถูกเปลี่ยนต่อไปเป็นสารชีวโมเลกุลอื่น ๆ
2. สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองไม่ได้ (heterotroph) ได้แก่ 
   2.1 ผู้บริโภค (consumer) คือสิ่งมีชีวิตที่กินสิ่งมีชีวิตอื่นเป็นอาหาร ผู้บริโภคแบ่งออกเป็น 4 กลุ่ม ได้แก่

- ผู้บริโภคพืช (herbivore) คือผู้บริโภคที่กินพืชเป็นอาหาร เช่น วัว กวาง หอยทาก

- ผู้บริโภคสัตว์ (carnivore) คือผู้บริโภคที่กินสัตว์อื่นเป็นอาหาร เช่น เสือ จระเข้

- ผู้บริโภคทั้งพืชและสัตว์ (omnivore) ผู้บริโภคที่กินทั้งพืชและสัตว์ เช่น มนุษย์

- ผู้บริโภคซากพืชและสัตว์ (detritivore) เช่น ไส้เดือน และผู้บริโภคซากขนาดใหญ่ (scavenger) เช่น นกแร้ง  ไฮยีน่า

2.2 ผู้ย่อยสลายอินทรียสาร (saprotroph) ได้แก่พวก (decompose)  ทำหน้าที่สลายอินทรียสารต่าง ๆ เช่น เห็ด รา แบคทีเรียต่าง ๆ 

Note: ความแตกต่างระหว่าง detritivore และ scavenger คือ detritivore มักเป็นสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังและจะกินซากพืชหรือสัตว์ที่ตายแล้วในระดับหรือปริมาณที่ต่ำกว่า โดยอาจมีการบริโภคอุจจาระหรือซากที่มีการเน่าเปื่อยแล้ว ส่วน scavenger มักเป็นสัตว์ที่มีกระดูกสันหลัง เช่น นกหลายชนิด ไฮยีน่า เป็นต้น และมักมีการกินในระดับและปริมาณที่สูงกว่า แต่ในบางครั้ง คำสองคำนี้ก็มักใช้ในความหมายรวม ๆ เดียวกัน นั่นก็คือ สิ่งมีชีวิตที่บริโภคสิ่งมีชีวิตอื่นที่ตายแล้ว เช่น พืช หรือสัตว์ ที่ตายแล้ว โดย ไม่ว่าจะเป็น detritivore หรือ scavenger จะมีบทบาทสำคัญที่ทำให้ซากสิ่งมีชีวิตที่ตายแล้วนั้นมีขนาดเล็กลงและสามารถถูกย่อยสลายต่อไปโดยผู้ย่อยสลาย 

โซ่อาหารคืออะไร ?

เมื่อสิ่งมีชีวิตที่เป็นผู้บริโภคเริ่มกินผู้ผลิต และเริ่มการกินต่อกันเป็นทอด ๆ ไปเรื่อย ๆ เราจะเรียก การกินกันเป็นทอด ๆ แบบไม่เป็นวัฏจักร นี้ว่า ‘โซ่อาหาร (food chain)’ โดยโซ่อาหารส่วนใหญ่มักเริ่มจากการที่ผู้ผลิตถูกกินโดยผู้บริโภคลำดับที่ 1 (primary consumer) จากนั้นผู้บริโภคลำดับ 2 และผู้บริโภคลำดับต่อ ๆ มาจะกินกันต่อเป็นทอด ๆ จนกระทั่งถึงผู้บริโภคลำดับสุดท้าย (last consumer) เราเรียกการบริโภคเป็นขั้น ๆ ในโซ่อาหารนี้ว่า ‘ลำดับขั้นการกิน (trophic level)’ และเขียนออกมาเป็นโซ่อาหารได้ดังรูปนี้

Did you know: การเรียกลำดับผู้บริโภคในโซ่อาหารไม่ได้ยากอย่างที่คิด

ในการเขียนโซ่อาหาร เราจะเรียงผู้บริโภคตามลำดับในการกินไปเรื่อย ๆ เช่น ผู้บริโภคลำดับที่ 1 หรือผู้บริโภคลำดับปฐมภูมิสามารถเขียนเป็นภาษาอังกฤษได้ว่า primary consumer หากเพื่อน ๆ สังเกตดี ๆ ลำดับทั้งในภาษาไทย (แต่ใช้คำบาลี) และภาษาอังกฤษคือคำศัพท์เกี่ยวกับการเรียงลำดับที่เราเคยเรียนรู้กันมาแล้ว เปรียบเทียบชัด ๆ ตามตารางนี้

การนำมาใช้ก็ไม่ยาก ยกตัวอย่างเช่น ผู้บริโภคลำดับที่ 5 ก็คือ quinary consumer (ส่วนคำบาลีจะใช้คำว่าปัญจภูมิซึ่งไม่เป็นที่นิยมมากนัก) นอกจากจะใช้เรียกลำดับผู้บริโภคในโซ่อาหาร เรายังพบคำศัพท์เกี่ยวกับการเรียงลำดับได้ในบทเรียนเนื้อหาอื่น ๆ ด้วย เช่น การเปลี่ยนแปลงแบบแทนที่ของระบบนิเวศ โครงสร้างโปรตีน หรือศัพท์ในวงการศิลปะและการผสมสีก็ยังใช้คำบ่งบอกลำดับเหล่านี้ไปบัญญัติคำใหม่ ๆ เช่นกัน

โซ่อาหารมีกี่แบบ: การเขียนโซ่อาหารและประเภทของโซ่อาหาร

เราสามารถเขียนโซ่อาหารได้ง่าย ๆ ด้วยการเขียนลูกศรชี้จากผู้ถูกกินไปยังผู้กิน จำง่าย ๆ ว่า หัวลูกศรจะชี้ไปยังผู้กิน นั่นเอง เราสามารถพบโซ่อาหารในธรรมชาติได้ถึง 3 แบบด้วยกัน ได้แก่

2. โซ่อาหารแบบเศษอินทรีย์ (detritus food chain) โซ่อาหารแบบเศษอินทรีย์จะมีบทบาทของผู้บริโภคซากพืชหรือผู้บริโภคซากสัตว์เข้ามาเกี่ยวข้องด้วย เช่น ซากใบไม้ -> ไส้เดือน -> ไก่ -> มนุษย์

3. โซ่อาหารแบบปรสิต (parasitic food chain) คือโซ่อาหารที่มีภาวะปรสิตอยู่ในโซ่อาหาร เช่น พริก -> เพลี้ยไฟ -> มวนตัวห้ำ

*ข้อควรระวัง: อย่าสับสนระหว่าง ‘ผู้ย่อยสลายอินทรียสาร’ กับ ‘ผู้บริโภคซากพืชซากสัตว์’ จากตัวอย่างที่เรายกมา สังเกตว่าผู้ย่อยสลายจะไม่มีบทบาทในโซ่อาหารเลย และไม่ใช่ผู้บริโภคลำดับสุดท้ายอย่างที่หลาย ๆ คนเข้าใจด้วย โดย ผู้ย่อยสลายจะมีบทบาทต่อการหมุนเวียนของสารในวัฏจักรสาร ไม่ใช่การถ่ายทอดพลังงานในโซ่อาหาร

สายใยอาหาร (food web)

เพราะในระบบนิเวศจริง ๆ มีความซับซ้อนมาก สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งอาจกินอาหารมากกว่าหนึ่งชนิด ทำให้โซ่อาหารหลาย ๆ อันเกี่ยวพันกันและซับซ้อนขึ้นกลายเป็น ‘สายใยอาหาร (food web)’ ยกตัวอย่างเช่นสายใยอาหารในทุ่งหญ้าแห่งหนึ่งที่ปรากฎในรูปนี้

ไบโอแม็กนิฟิเคชันคืออะไร ?

นอกจากการพลังงาน ‘สารพิษที่ย่อยสลายไม่ได้ในระบบทางเดินอาหารของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ’ ก็สามารถถ่ายทอดผ่านลำดับขั้นการกินในโซ่อาหารได้เช่นกัน โดยสารพิษจะสะสมมากขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้ผู้บริโภคลำดับสุดท้าย (last consumer) มีปริมาณสารพิษสะสมมากที่สุด เราเรียกกระบวนการนี้ว่า ‘ไบโอแม็กนิฟิเคชัน (biomagnification bioamplification หรือ biological magnification)’ ยกตัวอย่างเช่นการปนเปื้อนของไมโครพลาสติกในน้ำทะเล ไมโครพลาสติกเหล่านี้จะสะสมในแพลงก์ตอนสัตว์ สะสมมากขึ้นในปลาทะเลที่กินแพลงก์ตอนสัตว์ และสะสมมากที่สุดในมนุษย์ที่กินปลาทะเลเหล่านั้นเข้าไป 

ไบโอแม็กนิฟิเคชันของไมโครพลาสติก ขอบคุณรูปภาพจาก www.researchgate.net

นอกจากโซ่อาหารและสายใยอาหาร การกินและการถ่ายทอดพลังงานของสิ่งมีชีวิตในแต่ละขั้นยังสามารถแสดงในรูปแบบพีระมิดนิเวศวิทยา (ecological pyramid) ได้ด้วย ถ้าเพื่อน ๆ สงสัยว่าการถ่ายทอดพลังงานของสิ่งมีชีวิตมีหลักการอย่างไรก็สามารถดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน StartDee มานั่งเรียนได้เลย นอกจากนี้บล็อกของเราก็ยังมีบทเรียนชีววิทยาให้เพื่อน ๆ อ่านอีกเพียบ ทั้ง เมทามอร์โฟซิส (metamorphosis) และ ระบบประสาทโซมาติกและรีเฟล็กซ์ (Reflex) คลิกไปอ่านกันต่อได้เลย

ขอบคุณข้อมูลจาก: หฤษฎ์ ยวงมณี (ครูติ๊ก)

References:

Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., & Jackson, R. B. (2011). Ecosystems and Restoration Ecology. In 1330265271 976064966 J. B. Reece (Author), Campbell Biology (9th ed., pp. 1264-1266). Boston: Pearson.

เจนพาณิชย์, จ. (2009). ประชากรศาสตร์และระบบนิเวศ. In BIOLOGY for high school student (pp. 214-215). บูมคัลเลอร์ไลน์.

ไพโรหกุล, ศ. (2012). หลักนิเวศวิทยาเบื้องต้น. In Essential Biology (pp. 272-273). กรุงเทพฯ: ธนาเพรส.