Biological Diversity
ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ ที่ดำรงชีวิตอยู่ในแหล่งที่อยู่อาศัยเดียวกันหรือแตกต่างกัน ซึ่งสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกันจะมีความแตกต่างกันทั้งในด้านชนิดและจำนวน หรือแม้เป็นสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันก็อาจมีความแตกต่างหลากหลายได้เช่นกัน
ความหลากหลายทางชีวภาพ
มี 3 ประเภท ดังนี้
ความหลากหลายทางพันธุกรรม ความหลากหลายทางชนิดพันธุ์ ความหลากหลายทางระบบนิเวศ
แผนผังที่ 1 ประเภทของความหลากหลายทางชีวภาพ
ประเภทของสิ่งมีชีวิต
สิ่งมีชีวิตแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ตามจำนวนเซลล์ ดังนี้
1. สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว เช่น อะมีบา พารามีเซียม ยูกลีนา และแบคทีเรียบางชนิด เป็นต้น
2. สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เช่น คน สัตว์ และพืช เป็นต้น
สิ่งมีชีวิตแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ตามการมีเยื่อหุ้มนิวเคลียส ดังนี้
1. Procaryotic Cells เป็นสิ่งมีชีวิตที่เซลล์ไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส ได้แก่ แบคทีเรีย และสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน
2. Eucaryotic Cells เป็นสิ่งมีชีวิตที่เซลล์มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส ได้แก่ เห็ดรา ยีสต์ สาหร่ายชนิดต่างๆ (ยกเว้นสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน) โพรโทซัว พืช และสัตว์
สิ่งมีชีวิตแบ่งออกเป็น 5 อาณาจักร
1. อาณาจักรมอเนอรา (Monera Kingdom) Eucaryotic Cells
2. อาณาจักรฟังไจ (Fungi Kingdom) Procaryotic Cells
3. อาณาจักรโพรทิสตา (Protista Kingdom) Procaryotic Cells
4. อาณาจักรพืช (Plantae Kingdom) Procaryotic Cells
5. อาณาจักรสัตว์ (Animalia Kingdom) Procaryotic Cells
การจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต
สามารถจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิตออกเป็น 7 หมวดหมู่หลักๆ จากใหญ่ไปเล็กได้ดังนี้
Kingdom Phylum Class Order Family Genus Species
Species คือ กลุ่มสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันสามารถผสมพันธุ์กันแล้วได้ลูกที่ไม่เป็นหมัน
ไวรัส
ไวรัส (Virus) ไม่มีลักษณะเป็นเซลล์ เนื่องจากไม่มีเยื่อหุ้มเซลล์และไซโทพลาซึม แต่เป็นอนุภาคที่ประกอบด้วยโปรตีนซึ่งห่อหุ้มสารพันธุกรรมเอาไว้ ไวรัสมีขนาดเล็กมากซึ่งเราจะมองเห็นได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเท่านั้นไวรัสสามารถเพิ่มจำนวนตัวเองได้เมื่อเข้าไปอยู่ในเซลล์หรือร่างกายของสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ดังนั้นในสภาวะดังกล่าว จึงถือว่าไวรัสเป็นสิ่งมีชีวิต ในทางตรงกันข้ามถ้าไวรัสไม่ได้อยู่ภายในเซลล์หรือร่างกายของสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ไวรัสก็ไม่สามารถเพิ่มจำนวนตัวเองได้ ดังนั้นในสภาวะเช่นนี้จะถือว่า ไวรัสไม่ใช่สิ่งมีชีวิต
Kingdom Animalia
Porifera
อาศัยในทะเลส่วนใหญ่บางชนิดพบในน้ำจืด มีหลายเซลล์ ยึดติดอยู่กับที่(sessile) ไม่มีหัว ปาก ทางเดินอาหาร มีระบบไหลเวียนน้ำในร่างกาย รอบๆ ร่างกายมีรูพรุน (ostia) ซึ่งให้น้ำเข้าร่างกายสู่ส่วนกลางลำตัว (spongocoel) ภายในเซลล์มี นหสีท ให้น้ำออก ร่างกายสมสารท แบบ Asymmetry หรือ Radial เนื้อเยื่อมี2 ชั้น มีเซลล์พิเศษเรียกว่า Collar cell ไม่มีระบบประสาท สืบพันโดย Budding มีโครงร่างยึดร่างกายเรียกว่า Spicule สิ่งมีชีวิตตัวอย่าง เช่น ฟองน้ำ
Coelenterata
อาศัยอยู่แบบเดี่ยวหรือกลุ่มที่เรียกว่า Colony รูปร่างมี 2 แบบ คือ ทรงกระบอก (Polyp) และ ร่มคว่ำ (Medusa) ร่างกายสมมาตรแบบ Radial Symmetry มีเนื้อเยื่อ 2 ชั้น ระหว่างชั้นมีของเหลว เรียกว่า Mesogloea หนวดที่ยื่นออกมา(Tentacle)โดยเชื่อมติดกับช่องกลางลำตัว(Gastrovascular cavity) ที่ปลาย Tentacle มีเข็มพิษ(Cnidoblast) ซึ่งสร้างสารพิษ(Nematocyst) โครงร่างอาจมีหินปูนหรือไม่มี ไม่มีระบบหมุนเวียนโลหิต ระบบหายใจ ระบบขับถ่าย แบบเฉพาะ มีระบบประสาทแบบร่างแห(Nerve net) การสืบพันมีทั้งแบบอาศัยเพศและไม่อาศัยเพศ หรือแบบสลับ(Metagenesis) สิ่งมีชีวิตตัวอย่าง เช่น ไฮดรา แมงกะพรุน ดอกไม้ทะเล
Platyhelminthes
ลำตัวแบน มีรูปแบบทางร่างกายคล้ายหัว สมมาตรแบบ Bilateral มีปากแต่ไม่มีทวารหนัก หลอดอาหารแตกแขนงทั่วร่างกาย ไม่มีระบบหมุนเวียนเลือด หายใจแพร่ผ่านทางผิวหนัง มีFlame cell เป็นรูข้างลำตัวไว้ขับถ่าย มีปมประสาท 1 คู่ หรือ เป็นรูปขั้นบันได ช่องว่าในลำตัวเป็นช่องว่าเทียม ผสมพันธุ์ในตัวเองได้ ส่วนใหญ่เป็นปรสิต แต่บางชนิดก็ดำรงชีวิตแบบอิสระ เช่น พานาเรีย มีการย่อยอาหารทั้งภายในและภายนอกเซลล์ สิ่งมีชีวิตตัวอย่าง เช่น พานาเรีย หนอนตัวแบน
Nematoda
ลำตัวกลมยาว เรียวหัวท้าย ไม่มีข้อปล้อง ผิวหนังมี cuticle หนา สมมาตรร่างกายแบบ Bilateral ทางเดินอาหารสมบูรณ์ ระบบขับถ่ายเป็นเซลล์พิเศษทำหน้าที่เป็นเมือนต่อม ไม่มีระบบหมุนเวียนโลหิต หายใจผ่านผิวหนัง ระบบประสาทเป็นแบบวงแหวน รอบส่วนหลอดอาหาร มีการแยกเพศ ปฏิสนธิภายใน ไข่มีเปลือกหุ้ม ส่วนใหญ่เป็นปรสิต แต่บางชนิดก็ดำรงชีวิตแบบอิสระ เช่น หนอนในน้ำส้มสายชู ไม่มีช่องว่างในร่างกายที่แท้จริงสิ่งมีชีวิตตัวอย่าง เช่น พยาธิตัวกลม หนอนในน้ำส้มสายชู
Anilida
ลำตัวเป็นปล้อง ภายในลำตัวมี Coelom ใหญ่ แบ่งเป็นตอนๆ มีเยื่อกั้น ที่อาศัยอาจอยู่ใต้ดิน ก้นทะเลหรือน้ำจืด บางพวกอยู่ที่ชื้นแฉะ หรือ ว่ายน้ำอิสระ ร่างกายมีรยางค์ ผิวมีCuticle ปกคลุม ทางเดินอาหารสมบูรณ์ มีหลอดอาหารย่างแบ่งเป็นส่วนๆ ทำหน้าที่ต่างกัน มี Nephridium เป็นอวัยวะขับถ่าย ระบบหมุนเวียนเลือดเป็นแบบเปิด มี Haemoglobin อยู่ในเลือด มีปมประสาท 1 คู่ หัวใจเป็นแบบหัวใจเทียม หายใจโดยแลกเปลี่ยนทางผิวหนังหรือเหงือก เป็นกระเทย แต่ต้องผสมพันธุ์ข้ามตัว สิ่งมีชีวิตตัวอย่าง เช่น ไส้เดือนดิน แม่เพรียง ปลิงน้ำจืด ทากดูดเลือด
Mollusca
มีเนื้อเยื่อ Mantle ปกคลุมลำตัวที่อ่อนนิ่ม ส่วนใหญ่มีหินปูนเป็นเปลือกแข็ง สมมาตรร่างกายแบบ Bilateral ระบบทางเดินอาหารสมบูรณ์ ในช่องปากมี radula ช่วยบดอาหาร ระบบหมุนเวียนเลือดแบบเปิดยกเว้นปลาหมึก ระบบหายใจมี Gill และ Mantle ทำหน้าที่หายใจ ระบบขับถ่ายมีไต 1-6 คู่ มีกล้ามเนื้อด้านล่างที่แข็งแรงไว้ใช้เคลื่อนที่หรือขุดหาอาหาร หอยทาก เป็นสัตว์ที่อาศัยอยู่บนบก และหายใจด้วยปอด มีเนื้อเยื่อ 3 ชั้น สิ่งมีชีวิตตัวอย่าง เช่น ปลาหมึก หอยฝาเดียว หรือฝาคู่ หอยทาก
Arthropoda
มีรยางค์เป็นข้อต่อ ลำตัวที่เห็นภายนอกเป็นข้อหรือปล้อง ร่างกายแบ่งเป็น ส่วน หัว อก และท้อง มีโครงสร้าง Chitin อยู่ภายนอก จึงลอกคราบได้ ระบบทางเดินอาหารสมบูรณ์ มี ปาก และขากรรไกร ระบบหมุนเวียนเลือดแบบปิด มีช่องว่า Haemocoel ระบบหายใจมีทั้ง Gill Trachea Book lung Book gill ระบบขับถ่ายมีหลายแบบ เช่น Green gland ในกุ้ง หรือ Malpighian tubule ในแมลง มีปมประสาทที่ส่วนหัว ผสมพันธุ์แบบแยกเพศ ปฏิสนธิภายใน ออกลูกเป็นไข่ มี Metamorphosis ทั้งแบบสมบูรณ์ 4 ระยะ และไม่สมบูรณ์ 3 ระยะ สิ่งมีชีวิตตัวอย่าง เช่น ปู กุ้ง กั้ง แมลง เห็บ เหา ตะขาบ กิ้งกือ แมงดาทะเล
Echinodermata
อาศัยในทะเลทั้งหมด สมมาตรร่างกายแบบ Bilateral ในช่วงตัวอ่อน และ Radial ในช่วงตัวเต็มวัย ผนังลำตัวภายนอกขรุขระ มีโครงสร้างภายในเป็นแผ่นหินปูน มีระบบท่อน้ำช่วยในการหายใจและเคลื่อนที่ มีช่องว่างในลำตัว หายใจโดยผิวหนัง ระบบประสาทเป็นวงกลม และแตกแขนงไปยังส่วนต่างๆของร่างกาย แยกเพศเป็นส่วนใหญ่ ปฏิสนธิภายนอก สิ่งมีชีวิตตัวอย่าง เช่น ดาวทะเล
Chodata
มี Notocord เป็นแกนกลางลำตัวตลอดชีวิต หรือในระยะใดระยะหนึ่งของชีวิต มีเส้นประสาทไขสันหลัง มีอวัยวะแลกเปลี่ยนก๊าซที่คอหอยหรือที่ปอด สมมาตรร่างกายแบบ Bilateral มีเนื้อเยื่อ 3 ชั้นมีช่องว่าลำตัวขนาดใหญ่ มีทางเดินอาหารสมบูรณ์ มีกระดูกภายใน สิ่งมีชีวิตตัวอย่าง เช่น เพรียงหัวหอม ปลาปากกลม สัตว์มีกระดูกสันหลัง ปลา สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก สัตว์เลื้อยคลาน นก และ สัตว์เลี้ยลูกด้วยนม
พันธุศาสตร์
พันธุศาสตร์ คือ วิชาที่ศึกษาเกี่ยวกับการทำงานของยีน (Gene) ซึ่งเป็นหน่วยควบคุมการถ่ายทอดลักษณะ
ต่างๆ จากรุ่นพ่อแม่ไปยังรุ่นลูกรุ่นหลาน และความแปรผันของลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต
พันธุกรรม
พันธุกรรม คือ ลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตที่สามารถถ่ายทอดจากรุ่นหนึ่งไปยังรุ่นต่อๆ ไปได้ โดยมี
ก ระบวนการสืบพันธุ์เป็นสื่อกลาง
ความหมายของคำศัพท์ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
1. เซลล์สืบพันธุ์ (Gamete) หมายถึง อสุจิ (Sperm) เซลล์ไข่ (Egg Cell) และรวมถึงโครงสร้างอื่นๆ ที่ทำ
หน้าที่เช่นเดียวกันซึ่งจะพบในพืช
2. ยีน (Gene) หมายถึง หน่วยควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งอยู่เป็นคู่และจะ
ถ่ายทอดจากพ่อแม่ไปสู่ลูก โดยในทางพันธุศาสตร์ได้มีการกำหนดสัญลักษณ์แทนยีนไว้หลายแบบ แต่ที่นิยมใช้คือ
การใช้อักษรภาษาอังกฤษเป็นสัญลักษณ์แทนยีน เช่น อักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่แทน ยีนเด่น และตัวพิมพ์
เล็กแทน ยีนด้อย
3. แอลลีล (Allele) หมายถึง ยีนต่างชนิดกันที่เข้าคู่กันได้โดยจะอยู่ในตำแหน่งเดียวกันของโครโมโซมที่เป็น
คู่เหมือน (Homologous Chromosome) ซึ่งเป็นยีนที่ควบคุมลักษณะเดียวกัน ตัวอย่างเช่น ลักษณะต้นสูงของต้นถั่ว
ถูกควบคุมโดยยีน 2 แอลลีล คือ ยีนที่ควบคุมลักษณะเด่น (T) และยีนที่ควบคุมลักษณะด้อย (t) ดังนั้น ยีน T
จึงเป็นแอลลีลกับยีน t
4. โฮโมไซกัสยีน (Homozygous Gene) หมายถึง คู่ของยีนที่เหมือนกันอยู่ด้วยกันเพื่อควบคุมลักษณะ
ของสิ่งมีชีวิต เช่น TT, tt, IAIA เป็นต้น โฮโมไซกัสยีน เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า พันธุ์แท้
โฮโมไซกัสยีน แบ่งออกเป็น 2 ลักษณะ ดังนี้
4.1 Homozygous Dominance หมายถึง คู่ของยีนเด่นที่เหมือนกันอยู่ด้วยกัน หรือเรียกว่าเป็น
พันธุ์แท้ของลักษณะเด่น
4.2 Homozygous Recessive หมายถึง คู่ของยีนด้อยที่เหมือนกันอยู่ด้วยกัน หรือเรียกว่าเป็น
พันธุ์แท้ของลักษณะด้อย
5. เฮเทอโรไซกัสยีน (Heterozygous Gene) หมายถึง คู่ของยีนที่ต่างกันอยู่ด้วยกันเพื่อควบคุมลักษณะ
ของสิ่งมีชีวิต เช่น Tt, Rr, IAi IAIB เป็นต้น เฮเทอโรไซกัสยีน เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า พันธุ์ทาง
6. ลักษณะเด่น (Dominance หรือ Dominant Trait) หมายถึง ลักษณะที่มีโอกาสปรากฏออกมาใน
รุ่นลูกและรุ่นต่อๆ ไปได้เสมอ ตัวอย่างเช่น ถ้านำสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะตรงข้ามกัน และเป็นพันธุ์แท้ทั้ง 2 ฝ่าย
มาผสมพันธุ์กัน เป็นต้นว่า นำถั่วต้นสูงพันธุ์แท้ผสมพันธุ์กับถั่วต้นเตี้ยพันธุ์แท้ ลูกที่เกิดขึ้นจะมีลักษณะต้นสูงทั้งหมด
(แต่เป็นพันธุ์ทาง) และถ้านำรุ่นลูกมาผสมพันธุ์กันเอง รุ่นหลานที่เกิดขึ้นก็ยังมีต้นสูงปรากฏอยู่อีก กรณีดังกล่าวจะถือว่า ถั่วต้นสูงเป็นลักษณะเด่น
7. ลักษณะด้อย (Recessive Trait) หมายถึง ลักษณะที่ปรากฏออกมาเฉพาะบางรุ่น และมีโอกาสปรากฏ
ออกมาได้น้อยกว่า (ลักษณะเด่น)
8. ฟีโนไทป์ (Phenotype) หมายถึง ลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่ปรากฏออกมาให้เห็นได้ด้วยตา เช่น สีของดอกถั่ว สีผิวของคน จำนวนชั้นของหนังตา ลักษณะของเส้นผม หมู่เลือด เป็นต้น
9. จีโนไทป์ (Genotype) หมายถึง รูปแบบของยีนที่ควบคุมฟีโนไทป์ต่างๆ เช่น จีโนไทป์ที่ควบคุมความยาวของลำต้นถั่วมีได้ 3 แบบ ได้แก่ TT, Tt และ tt__
การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมที่ถูกควบคุมโดยยีนด้อยบนออโตโซม (Autosome)
และโครโมโซมเพศ (Sex Chromosome)
ตัวอย่าง ลักษณะทางพันธุกรรมที่ถูกควบคุมโดยยีนด้อยบนออโตโซม
1. อาการผิวเผือก (Albino)
2. โรคทาลัสซีเมีย (Thalassemia)
3. โรคโลหิตจางชนิดซิกเคิลเซลล์ (Sickle Cell Anemia)
ตัวอย่าง ลักษณะทางพันธุกรรมที่ถูกควบคุมโดยยีนด้อยบนโครโมโซม X
1. โรคฮีโมฟิเลีย (Hemophilia)
2. โรคตาบอดสี (Color Blindness)
3. โรคกล้ามเนื้อแขนขาลีบ
4. โรค G-6-PD
พงศาวลี หรือพันธุประวัติ (Pedigree)
พงศาวลี คือ แผนภาพแสดงความสัมพันธ์ในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมที่ต้องการศึกษาของครอบครัวหรือตระกูลหนึ่งๆ ตัวอย่างเช่น
มิวเทชัน (Mutation)
มิวเทชัน คือ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับยีน หรือโครโมโซม ซึ่งจะก่อให้เกิดลักษณะทางพันธุกรรมที่ดีหรือไม่ดีก็ได้
มิวเทชันที่เกิดขึ้นกับยีน (Gene mutation หรือ DNA mutation) คือ การเปลี่ยนแปลงลำดับนิวคลีโอไทด์ของยีนใน DNA อย่างถาวร ซึ่งจะส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงชนิด และลำดับของกรดอะมิโนในสายโปรตีนที่จะถูกสร้างขึ้นจากการทำงานของยีน
พันธุวิศวกรรม (Genetic Enginerring)
พันธุวิศวกรรม เป็นเทคนิคการสร้าง DNA สายผสม หรือรีคอมบิแนนท์ ดีเอ็นเอ (Recombinant DNA) เพื่อให้ได้สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะตามความต้องการ ซึ่งเทคนิควิธีดังกล่าวจะต้องอาศัยเอนไซม์สำคัญ 2 ชนิด คือ เอนไซม์ตัดจำเพาะ (Restriction Enzyme) และเอนไซม์ DNA ไลเกส (DNA ligase enzyme)
จีเอ็มโอ (GMOs)
จีเอ็มโอ หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่ผ่านกระบวนการตัดต่อยีนแล้ว หรืออาจกล่าวได้ว่าเป็นสิ่งมีชีวิตที่มี ดีเอ็นเอ สายผสม (DNA recombinant) อยู่ภายในเซลล์ ซึ่ง DNA หรือยีนที่ถูกใส่เข้าไปใน DNA ของสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้าน
(Host) นั้นจะทำให้สิ่งมีชีวิตชนิดนั้นๆ มีลักษณะตามที่มนุษย์ต้องการ
การโคลน (Cloning)
การโคลน หมายถึง การสร้างสิ่งมีชีวิต (ตัวหรือต้น) ใหม่ ซึ่งมีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนสิ่งมีชีวิตต้นแบบทุกประการ
วิธีการโคลน คือ การนำนิวเคลียสของเซลล์ร่างกาย (Somatic Cell) ใส่เข้าไปในเซลล์ไข่ที่ถูกดูดเอานิวเคลียสออกแล้ว จากนั้นกระตุ้นด้วยไฟฟ้าเพื่อให้แต่ละส่วนหลอมรวมกันแล้วนำไปเพาะเลี้ยงให้พัฒนาเป็นเอ็มบริโอ
ลายพิมพ์ดีเอ็นเอ (DNA fingerprint)
ลายพิมพ์ดีเอ็นเอ คือ รูปแบบของแถบดีเอ็นเอ ซึ่งแสดงความแตกต่างของขนาดโมเลกุลดีเอ็นเอในสิ่งมีชีวิตแต่ละตัวหรือแต่ละบุคคลได้ ดังนั้นลายพิมพ์ดีเอ็นเอจึงเป็นเอกลักษณ์ของแต่ละบุคคล
ระบบนิเวศ
ระบบนิเวศ (Ecosystem) คือ หน่วยของความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมทั้งที่เป็นสิ่งมีชีวิต
และไม่มีชีวิตในแหล่งที่อยู่อาศัยแหล่งใดแหล่งหนึ่ง
คำนิยามศัพท์เกี่ยวกับระบบนิเวศ
ประชากร (Population) คือ กลุ่มสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันที่อาศัยอยู่ในแหล่งเดียวกันในช่วงระยะเวลาใด
เวลาหนึ่ง
กลุ่มสิ่งมีชีวิต (Community) คือ กลุ่มสิ่งมีชีวิตตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปที่อาศัยอยู่ในแหล่งเดียวกัน ณ
ช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง
แหล่งที่อยู่อาศัย (Habitat) คือ สถานที่ซึ่งสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ชั่วคราวหรือถาวร เพื่อใช้เป็นแหล่งอาหาร
หลบภัย ผสมพันธุ์ วางไข่ และเลี้ยงตัวอ่อน
ชีวบริเวณ (Biosphere) คือ ผลรวมของทุกบริเวณบนโลกที่มีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่
องค์ประกอบของระบบนิเวศ
1. องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต หรือปัจจัยทางกายภาพ (Physical Factors) เช่น แสงสว่าง อุณหภูมิ ความกดดัน
น้ำ ดิน ลม เป็นต้น
2. องค์ประกอบที่มีชีวิต หรือ ปัจจัยทางชีวภาพ (Biotic Factors) ได้แก่ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่อยู่ในระบบ
นิเวศนั้นๆ
ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในเชิงอาหาร
สิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศมีความสัมพันธ์เชิงอาหารต่างบทบาทกัน ดังนี้
1. ผู้ผลิต (Producers) หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างอาหารเองได้จากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง
โดยส่วนใหญ่จะใช้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และน้ำ (H2O) เป็นวัตถุดิบ
2. ผู้บริโภค (Consumers) หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่กินผู้ผลิตหรือผู้บริโภคด้วยกันเป็นอาหาร แบ่งออกเป็น
3 กลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่
2.1 ผู้บริโภคพืช (Herbivores)
2.2 ผู้บริโภค (เนื้อ) สัตว์ (Carnivores)
2.3 ผู้บริโภคทั้งพืชและสัตว์ (Omnivores)
3. ผู้ย่อยสลาย (Decomposers) หมายถึง สิ่งมีชีวิตที่ทำหน้าที่หลั่งเอนไซม์ออกมาย่อยสลายซากสิ่งมีชีวิต
เพื่อให้ตนเองได้รับพลังงาน ซึ่งการทำหน้าที่ของผู้ย่อยสลายนั้นถือได้ว่าเป็นขั้นตอนสำคัญในวัฏจักรของสารบางชนิด
การถ่ายทอดพลังงานภายในระบบนิเวศ
ผู้บริโภคได้รับพลังงานจากการกินผู้ผลิต โดยพลังงานส่วนหนึ่งจะใช้ไปในการประกอบกิจกรรม บางส่วน
กลายเป็นกากอาหารขับถ่ายทิ้งไป แต่ส่วนใหญ่จะกลายเป็นพลังงานความร้อนในกระบวนการหายใจ พลังงานที่
ผู้บริโภคสามารถนำไปสร้างเนื้อเยื่อของตนเองจึงเหลือเพียง 10% ของพลังงานศักย์ทั้งหมดในสิ่งมีชีวิตที่เป็นอาหารของตน
รูปแบบของการถ่ายทอดพลังงาน
1. โซ่อาหาร (Food Chain) คือ ความสัมพันธ์เชิงอาหารซึ่งมีการถ่ายทอดพลังงานเคมีโดยการกินกัน
เป็นทอดๆ จากผู้ผลิตสู่ผู้บริโภค และจากผู้บริโภคสู่ผู้บริโภคลำดับถัดไป
2. สายใยอาหาร (Food Web) คือ ความสัมพันธ์ระหว่างโซ่อาหารตั้งแต่ 2 โซ่อาหารขึ้นไป ทำให้มี
โอกาสถ่ายทอดพลังงานได้หลายทิศทาง
การเปลี่ยนแปลงแทนที่ของกลุ่มสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ (Ecological Succession)
การเปลี่ยนแปลงแทนที่ของกลุ่มสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ หมายถึง การแทนที่ของกลุ่มสิ่งมีชีวิตเป็นยุคๆ จาก
ยุคแรกจนถึงยุคสังคมสิ่งมีชีวิตขั้นสุด (Climax Community) เนื่องจากสิ่งแวดล้อมเปลี่ยนแปลงไป
ประเภทของการเปลี่ยนแปลงแทนที่
การเปลี่ยนแปลงแทนที่แบ่งตามลักษณะการเกิดออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่
1. การเปลี่ยนแปลงแทนที่แบบปฐมภูมิ (Primary Succession) คือ การเปลี่ยนแปลงแทนที่ของกลุ่ม
สิ่งมีชีวิตโดยเริ่มต้นจากสถานที่ที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตใดอาศัยอยู่ก่อน
2. การเปลี่ยนแปลงแทนที่แบบทุติยภูมิ (Secondary Succession) คือ การเปลี่ยนแปลงแทนที่ของกลุ่ม
สิ่งมีชีวิตในบริเวณที่เคยมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ก่อน แต่ถูกทำลายด้วยปัจจัยบางอย่าง เช่น น้ำท่วมนานๆ ไฟไหม้ป่าเป็นต้น
มนุษย์กับสภาวะแวดล้อม และทรัพยากรธรรมชาติ
สภาวะแวดล้อมมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาซึ่งเป็นปกติ แต่ถ้าหากมีการเปลี่ยนแปลงไปมากจนส่งผลกระทบ
ต่อการดำรงชีวิตในด้านใดด้านหนึ่งกระทั่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต จะเรียกว่า มลภาวะ (Pollution) ในที่นี้จะ
กล่าวถึงมลภาวะทางอากาศเพราะเป็นปัญหาที่มนุษย์ควรให้ความสำคัญอย่างมากในปัจจุบัน
มลภาวะทางอากาศ
ปรากฏการณ์เรือนกระจก (Greenhouse Effect) คือ ปรากฏการณ์ที่แก๊สเรือนกระจกในบรรยากาศมี
ปริมาณมากเกินไป ซึ่งแก๊สเหล่านั้นจะดูดซับความร้อนและคายความร้อนคืนสู่โลกจึงทำให้โลกมีอุณหภูมิสูงขึ้น
แก๊สเรือนกระจกที่สำคัญ ได้แก่ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) แก๊สมีเทน (CH4) ออกไซด์ของไนโตรเจน
แ ละไอน้ำ (H2O) แก๊สเหล่านี้มีความสามารถในการเก็บกักความร้อนได้ดี
การทำลายโอโซนในบรรยากาศ
การลดลงของโอโซน (O3) ในบรรยากาศจะส่งผลให้รังสีอัลตราไวโอเลต (UV) จากดวงอาทิตย์ส่งผ่าน
มายังโลกได้มากขึ้น ซึ่งสาร CFC เป็นสาเหตุสำคัญของการทำลายโอโซน โดยสารดังกล่าวจะอยู่ในบรรจุภัณฑ์
แบบฉีดพ่น และสารทำความเย็นในผลิตภัณฑ์หลายชนิด
Digestive System
- จุลินทรีย์ ย่อยอาหารดดยการปล่อย Enzyme ออกมาแล้วดูดกลืนโมเลกุลเข้าสู่ Cell
- Amoeba นำอาหารเข้าสู่เซลล์ ด้วยวิธีฟาโกไซโตซีส
- พารามีเซียม ใช้ Cilia ที่บริเวณ Oral groove พัดโบกอาหารเข้าสู่เซลล์
- ฟองน้ำมี Choanocyte ที่ผนังด้านใน นำอาหารเข้าสู่เซลล์ด้วยวิธีฟาโกโซโตซีส
- ไฮดราใช้ Tentacle จับอาหารเข้าปาก
- พลานาเรีย มีปาก และคอหอย (Pharynx) ที่ยื่นออกมาไว้ดูดอาหารเข้าไป
- ไส้เดือนและสัตว์ขาปล้อง มีทางเดินอาหาร และอวัยวะที่ช่วยย่อยอาหาร เช่น ต่อมน้ำลาย ต่อม Enzyme
- สัตว์ที่มีกระดูกสันหลัง มีอวัยวะที่ซับซ้อน เช่น ฟัน
- อะโบมาซัมในวัวเป็นกระเพาะอาหารที่แท้จริง
- Trypsin ,Chymotrysin ,Carboxypeptidase เป็น Enzyme ย่อย Protein
- Amailase ,Maltase ย่อย Carbohydrate
- Bile salt ช่วยให้ ไขมัน เป็น Emulsion แล้ว Lipase ย่อยได้ fatty acid และ Glycerol
Cellular respiration
การหายใจแบบใช้ออกซิเจนมี 3 ขั้นตอน
- Glycolysis เกิดที่ Cytoplasm สลายกลูโคส 6 C ได้ Pyruvic acid มี 3 C ใช้ 2 ATP ได้ 4 ATP และ 2 NADH
- Krebs cycle สลาย acetyl coenzyme A จาก Pyruvic acid ที่ทำปฏิกิริยา กับ coenzyme A ซึ่งมี 2 C ให้ 1 ATP 3 NADH 1 FAD เกิดในชั้นเมทริกซ์
- Electron transport chain 1 NADH ให้ 3 ATP และ 1 FAD ให้ 2 ATP เกิดที่บริเวณใกล้กับผนังชั้นด้านใน
การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน
- ในยีสต์ทำการหมักแอลกอฮอล์
- ในเซลล์กล้สมเนื้อ ทำการหมัก กรดแลกติก ส่งผลให้เกิดโรคเหน็บชาถ้าสะสมในปริมาณมาก
การแลกเปลี่ยนก๊าซ
- ไฮดรา พลานาเรีย อมีบา แลกเปลี่ยนแก๊สโดยตรงผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
- ไส้เดือนดิน แลกเปลี่ยนแก๊สโดยตรงผ่านผิวหนังที่เปียกชื้น
- แมลง มี ท่อลมฝอย ท่อลม ช่องหายใจ ที่ข้างลำตัว
- แมงมุม มี book lung
- ปลาแลกเปลี่ยนก๊าซที่น้ำ ผ่านเหงือก
- นก มีหลอดลม และ ปอด
- คนหายใจผ่านเข้าทางจมูก เข้า หลอดลม ผ่าน ขั้วปอด เข้าสู่หลอดลมฝอย ซึ่งเชื่อมติดกับถุงลม ที่อยู่ในปอด ถุงลมมีหลอดเลือดที่มาจากหัวใจแทรกตัวอยู่เพื่อแลกเปลี่ยนก๊าซ
- หายใจเข้า กระดูกซีกโครงยกสูงขึ้น และกระบังลมลดต่ำลง
- การหายใจระบบอัตโนวัติ มี พอนส์ และเมดัลลา ออพลองกาตา เป็นตัวควบคุม
- การหายใจภายใต้การควบคุม โดย ซีรีบรัล คอร์เทกซ์ ไฮโพทาลามัส และ ซีรีเบลลัม
- โรคที่เกี่ยวข้องกับทางเดินหายใจเช่น โรคปอดบวม โรคถุงลมโป่งพอง
การขับถ่าย
- ฟองน้ำ ลำฮดรา ขับถ่ายของเสียผ่านเซลล์ได้โดยตรง
- พลานาเลีย มี Flame cell ทำหน้าที่กำจัดของเสีย
- ไส้เดือนดินมี Nephidium ปล้องละ 1 คู่
- แมลงมี Malpighium tubule อยู่ระหว่างทางเดินอาหารส่วนกลางและส่วนท้อง
- สัตว์ที่กระดูกสันหลังจะมีไตช่วยในการขับถ่าย
- สัตว์น้ำส่วนใหญ่ขับถ่ายในรูป แอมโมเนีย
- สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก ฉลาม ปลากระดูกแข็งบางนิด ขับถ่ายในรูป ยูเรีย
- หอยทาก นก แมลง และสัตว์เลื้อยคลานบางชนิด ขับในรูป กรดยูริก
- การรักษาน้ำในร่างกาย เมื่อร่างกายขาดน้ำ ไฮโพทาลามัส กระตุ้นให้ต่อมใต้สมองส่วนหลัง หลั่ง ADH กระตุ้นให้หน่วยไตและท่อดูดน้ำกลับ
- Aldosterone หลั่งจากต่อมหมวกไต ควบคุมสมดุลโซเดียม โพแทสเซียม และฟอสเฟต และรักษาสมดุลกรดเบสในร่างกาย โดยการขับไฮโดรเจนไอออน
- Dehydration ภาวะร่างกายขาดน้ำ
- Diuretics เป็นสารขับปัสสาวะ เช่นสารคาเฟอีน
- Cystitis กระเพาะปัสสาวะอักเสบ เกิดจากการติดเชื้อแบคทีเรีย ส่วนมากพบในเพศหญิง
- Pyelonephritis ไตและกรวยไตเกิดการอักเสบ
- เหงื่อเป็นการขับถ่ายทางผิวหนัง และลดอุณหภูมิ ควบคุมโดย ไฮโพทาลามัส
- ค่าความดันเลือดสูงสุดคณะบีบตัว เรียกว่า Systolic pressure
- ค่าความดันเลือดขณะหัวใจคลายตัว เรียกว่า Diastolic pressure
- Ischemic heart ภาวะหัวใจขาดเลืด มักมีสาเหตุมาจากโรคเบหวาน และความดันโลหิตสูง
- Atherosclerosis หลอดเลือดตีบและตัน สาเหตุมาจากการสูบบุหรี่
- เลือดประกอบด้วย plasma 55% และ blood corpuscle 45%
- Blood corpuscle ประกอบด้วย erythrocyte leukocyte และ platelet
- Erythrocyte ในระยะ embryo สร้างจากตับ ม้าม และไขกระดูก ในทารกจนถึงผู้ใหญ่สร้างจากไขกระดูก มีอายุ 100-120 วัน ถูกทำลายที่ตับและม้าม
- Leukocyte สร้างและเจริญที่ไขกระดูก บางชนิดเจริญที่ต่อมไทมัส มี อายุ 2-3 วัน แบ่งเป็น 2 กลุ่ม คือ granulocytes ได้แก่ eosinophil basophil และ neutrophil ส่วน agranulocytes ได้แก่ monocyte และ lymphpcyte
- AIDS เกิดจากไวรัส HIV เข้าทำลาย Leukocyte
- Leukemia โรคมะเร็งเซลล์เม็ดเลือดขาว
- หมุ๋เลือดระบบ ABO แบ่งตามชนิด antigen ใน plasma และ antibody ที่ผิว erythrocyte
- Erythoblastosis เกี่ยวข้องกับหมู่เลือด Rh
การเคลื่อนที่
- Amoebaเคลื่อนที่โดยอาศัยความแตกต่างระหว่างgelกับsol เรียกว่า Amoeboid movement หรือ Cytoplasmic flow
- พารามีเซียม อาศัย cilia ในการพัดโบก
- ยูกลีนา อาศัย flagellum ในการเคลื่อนที่
- แมงกระพรุน เคลื่อนที่โดยอาศัยการหดตัวของกล้ามเนื้อบริเวณขอบกระดิ่ง ทำให้เกิดแรงดันเคลื่อนตัวไปทิศตรงข้ามกับที่พ่นน้ำ
- ปลาหมึกอาศัยการหดตัวของกล้ามเนื้อ พ่นน้ำออกมาทาง siphon ที่สามารถเปลี่ยนทิศได้
- ปลาดาว อาศัยการหดตัวของ ampulla ให้ tube feet ยืดหดเป็นคลื่น
- ไส้เดือนดิน อาศัย
| 