การใช้พลังงานในระบบนิเวศ
โลกได้รับพลังงานจากระบบนิเวศอยู่เสมอในอัตรานาทีละ 11.4 x 1019 กิโลแคลอรี ในจำนวนที่ผ่านมายังโลกนี้ราวนาทีละ 7.2 x 1019 กิโลแคลอรี จะสะท้อนกลับออกไปสู่บรรยากาศ นั่นคือ พลังงานจากดวงอาทิตย์ประมาณ 4.2 x 1019 กิโลแคลอรีต่อนาที จะเข้าสู่ผิวโลกในชีวภาค และพลังงานที่พืชนำมาใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงจะมีอัตราประมาณ 6.4 x 1019 กิโลแคลอรีต่อนาที หรือประมาณร้อยละ 0.2 ของพลังงานที่ส่งมาถึงโลกเท่านั้นที่ถูกนำไปใช้อยู่ในระบบนิเวศทุกระบบในโลก ถึงแม้ดูเหมือนว่าพืชได้นำพลังงานจากแสงอาทิตย์มาใช้เพียงเล็กน้อย แต่ถ้าคิดเป็นตัวเลขออกมาแล้ว ในเวลา 1 ปี พืชจะใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ถึง 20,810 กิโลแคลอรีต่อตารางเมตร ซึ่งก็เป็นปริมาณเพียงพอที่จำทำให้ระบบนิเวศดำรงอยู่ได้
1. ระดับการรับส่งพลังงาน ในทางนิเวศวิทยาเรียกพืชซึ่งเป็นผู้ผลิตอาหารขั้นต้นให้กับระบบนิเวศว่าเป็น ผู้รับส่งพลังงานขั้นที่ 1 พวกสัตว์ที่กินพืชเป็นอาหารเป็น ผู้รับส่งพลังงานขั้นที่ 2 และพวกที่กินสัตว์เป็นอาหารเป็น ผู้รับส่งพลังงานขั้นที่ 3 ดังนั้นระดับการรับส่งพลังงานก็คือ ขั้นในการรับพลังงานจากดวงอาทิตย์ที่เกิดจากการรับเอาอาหารต่อๆ กันไปของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ นั่นเอง แต่อย่างไรก็ตาม การนับระดับการรับส่งพลังงานนั้น จะต้องพิจารณาว่าพลังงานถูกส่งผ่านไปในสิ่งมีชีวิตอย่างไรมาประกอยด้วย
ระดับในการรับส่งพลังงานของระบบนิเวศอาจไม่เหมือนกัน เช่น ต้นข้าวที่อยู่ในทุ่งนานับเป็นผู้รับส่งพลังงานขั้นที่ 1 มนุษย์นำข้าวไปกินเป็นอาหาร ดังนั้นมนุษย์จึงเป็นผู้รับส่งพลังงานขั้นที่ 2 แต่ถ้าวัวกินข้าวในทุ่งนานั้น วัวจะเป็นผู้รับส่งพลังงานขั้นที่ 2 เมื่อมนุษย์นำวัวไปฆ่า และนำเนื้อมาเป็นอาหาร มนุษย์ก็จะเป็นผู้รับส่งพลังงานขั้นที่ 3
(รูปภาพ ระดับการรับส่งพลังงานซึ่งมีพืชเป็นผู้ผลิตอาหารขั้นต้นในระบบนิเวศ )
2. ประสิทธิภาพของระบบนิเวศ จากกฎของพลังงานที่ว่า พลังงานย่อมสูญเสียไปในระหว่างการเปลี่ยนแปลงพลังงาน ถ้านำมาอธิบายถึงการรับส่งพลังงานในระดับต่างๆ จะพบว่าพลังงานอาหารเพียงร้อยละ 10 ของพลังงานทั้งหมดที่มีอยู่ในระดับหนึ่งเท่านั้นที่จะถูกส่งต่อ และเก็บไว้ในระดับต่อไป นั่นคือประมาณร้อยละ 90 ของพลังงานในอาหารจะสูญไปในรูปของความร้อนให้แก่สิ่งแวดล้อม
ประสิทธิภาพของระบบนิเวศหรืออาจเรียกว่า ประสิทธิภาพของห่วงโซ่อาหารอาจแตกต่างกันไปได้บ้างแล้วแต่ชนิดของสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่ในระบบนิเวศนั้น เช่น แบคทีเรียบางชนิดมีประสิทธิภาพที่จะรับพลังงานจากสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ได้เพียงร้อยละ 2 เท่านั้น สัตว์เลือดเย็นบางชนิดก็มีประสิทธิภาพในการรับส่งพลังงานไว้ได้ร้อยละ 20-30 แต่เมื่อเฉลี่ยประสิทธิภาพของการรับส่งพลังงานที่จะนำไปใช้ประโยชน์ได้ในระบบนิเวศมีเพียงร้อยละ 10 เท่านั้น การสูญเสียพลังงานในระบบนิเวศนั้น จะเกิดขึ้นในรูปของความร้อนซึ่งสูญเสียไปในขณะที่เกิดปฏิกิริยาเคมี ( Biochemical Reaction ) ในโมเลกุลของสิ่งมีชีวิต และสูญเสียไปในขณะที่มีการส่งต่อพลังงานไปสู่ห่วงโซ่อาหารในระดับที่สูงขึ้นไป ดังนั้น ถ้าพิจารณาให้ดีจะเห็นว่าพลังงานถูกส่งต่อไปในระดับห่วงโซ่อาหารมากเท่าใดก็จะยิ่งทำให้พลังงานลดปริมาณลงไปเรื่อยๆ มากขึ้นเท่านั้น
โลกได้รับพลังงานจากระบบนิเวศอยู่เสมอในอัตรานาทีละ 11.4 x 1019 กิโลแคลอรี ในจำนวนที่ผ่านมายังโลกนี้ราวนาทีละ 7.2 x 1019 กิโลแคลอรี จะสะท้อนกลับออกไปสู่บรรยากาศ นั่นคือ พลังงานจากดวงอาทิตย์ประมาณ 4.2 x 1019 กิโลแคลอรีต่อนาที จะเข้าสู่ผิวโลกในชีวภาค และพลังงานที่พืชนำมาใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงจะมีอัตราประมาณ 6.4 x 1019 กิโลแคลอรีต่อนาที หรือประมาณร้อยละ 0.2 ของพลังงานที่ส่งมาถึงโลกเท่านั้นที่ถูกนำไปใช้อยู่ในระบบนิเวศทุกระบบในโลก ถึงแม้ดูเหมือนว่าพืชได้นำพลังงานจากแสงอาทิตย์มาใช้เพียงเล็กน้อย แต่ถ้าคิดเป็นตัวเลขออกมาแล้ว ในเวลา 1 ปี พืชจะใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ถึง 20,810 กิโลแคลอรีต่อตารางเมตร ซึ่งก็เป็นปริมาณเพียงพอที่จำทำให้ระบบนิเวศดำรงอยู่ได้
1. ระดับการรับส่งพลังงาน ในทางนิเวศวิทยาเรียกพืชซึ่งเป็นผู้ผลิตอาหารขั้นต้นให้กับระบบนิเวศว่าเป็น ผู้รับส่งพลังงานขั้นที่ 1 พวกสัตว์ที่กินพืชเป็นอาหารเป็น ผู้รับส่งพลังงานขั้นที่ 2 และพวกที่กินสัตว์เป็นอาหารเป็น ผู้รับส่งพลังงานขั้นที่ 3 ดังนั้นระดับการรับส่งพลังงานก็คือ ขั้นในการรับพลังงานจากดวงอาทิตย์ที่เกิดจากการรับเอาอาหารต่อๆ กันไปของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ นั่นเอง แต่อย่างไรก็ตาม การนับระดับการรับส่งพลังงานนั้น จะต้องพิจารณาว่าพลังงานถูกส่งผ่านไปในสิ่งมีชีวิตอย่างไรมาประกอยด้วย
ระดับในการรับส่งพลังงานของระบบนิเวศอาจไม่เหมือนกัน เช่น ต้นข้าวที่อยู่ในทุ่งนานับเป็นผู้รับส่งพลังงานขั้นที่ 1 มนุษย์นำข้าวไปกินเป็นอาหาร ดังนั้นมนุษย์จึงเป็นผู้รับส่งพลังงานขั้นที่ 2 แต่ถ้าวัวกินข้าวในทุ่งนานั้น วัวจะเป็นผู้รับส่งพลังงานขั้นที่ 2 เมื่อมนุษย์นำวัวไปฆ่า และนำเนื้อมาเป็นอาหาร มนุษย์ก็จะเป็นผู้รับส่งพลังงานขั้นที่ 3
(รูปภาพ ระดับการรับส่งพลังงานซึ่งมีพืชเป็นผู้ผลิตอาหารขั้นต้นในระบบนิเวศ )
2. ประสิทธิภาพของระบบนิเวศ จากกฎของพลังงานที่ว่า พลังงานย่อมสูญเสียไปในระหว่างการเปลี่ยนแปลงพลังงาน ถ้านำมาอธิบายถึงการรับส่งพลังงานในระดับต่างๆ จะพบว่าพลังงานอาหารเพียงร้อยละ 10 ของพลังงานทั้งหมดที่มีอยู่ในระดับหนึ่งเท่านั้นที่จะถูกส่งต่อ และเก็บไว้ในระดับต่อไป นั่นคือประมาณร้อยละ 90 ของพลังงานในอาหารจะสูญไปในรูปของความร้อนให้แก่สิ่งแวดล้อม
ประสิทธิภาพของระบบนิเวศหรืออาจเรียกว่า ประสิทธิภาพของห่วงโซ่อาหารอาจแตกต่างกันไปได้บ้างแล้วแต่ชนิดของสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่ในระบบนิเวศนั้น เช่น แบคทีเรียบางชนิดมีประสิทธิภาพที่จะรับพลังงานจากสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ได้เพียงร้อยละ 2 เท่านั้น สัตว์เลือดเย็นบางชนิดก็มีประสิทธิภาพในการรับส่งพลังงานไว้ได้ร้อยละ 20-30 แต่เมื่อเฉลี่ยประสิทธิภาพของการรับส่งพลังงานที่จะนำไปใช้ประโยชน์ได้ในระบบนิเวศมีเพียงร้อยละ 10 เท่านั้น การสูญเสียพลังงานในระบบนิเวศนั้น จะเกิดขึ้นในรูปของความร้อนซึ่งสูญเสียไปในขณะที่เกิดปฏิกิริยาเคมี ( Biochemical Reaction ) ในโมเลกุลของสิ่งมีชีวิต และสูญเสียไปในขณะที่มีการส่งต่อพลังงานไปสู่ห่วงโซ่อาหารในระดับที่สูงขึ้นไป ดังนั้น ถ้าพิจารณาให้ดีจะเห็นว่าพลังงานถูกส่งต่อไปในระดับห่วงโซ่อาหารมากเท่าใดก็จะยิ่งทำให้พลังงานลดปริมาณลงไปเรื่อยๆ มากขึ้นเท่านั้น
(รูปภาพ พีระมิดแสดงประสิทธิภาพของการรับส่งพลังงานที่จะนำไปใช้ประโยชน์ในระบบนิเวศ
จากการศึกษาระบบนิเวศแห่งหนึ่งพบว่าพลังงานที่พืช หรือผู้ผลิตที่มีอยู่ 20,810 กิโลแคลอรี ในพื้นที่ 1 ตารางเมตรในเวลา 1 ปีนั้น จะสามารถส่งต่อไปยังผู้บริโภคหรือสัตว์ที่กินพืชเป็นอาหารที่อยู่ในพื้นที่เดียวกันได้เพียง 3,368 กิโลแคลอรี และจะมีปริมาณลดลงเหลือเพียง 383 กิโลแคลอรี และ 21 กิโลแคลอรี ตามลำดับ เมื่อถูกส่งไปยังผู้บริโภคขั้นต่อๆ ไป แล้วจะพบว่าสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่บนพีระมิดที่สูงขึ้นไปจะมีจำนวนลดน้อยลง เมื่อนำมาเปรียบเทียบกับสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่ในพีระมิดในระดับที่ต่ำกว่า
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น