สิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม

1.1 ระบบนิเวศ

ระบบนิเวศ (Ecosystem)
สภาพแวดล้อมตามธรรมชาติในแต่ละท้องถิ่น มีความแตกต่างหลากหลาย เช่น บางบริเวณมีแม่น้ำ ลำธาร คลอง ชายทะเล ป่าชายเลน และที่ราบ เป็นต้น มักพบสิ่งมีชีวิตมากมายหลายชนิดอาศัย อยู่ร่วมกัน ต้องพึ่งพาอาศัยซึ่งกันและกัน เรียกว่า กลุ่มสิ่งมีชีวิต (Community)
ระบบนิเวศ (Ecosystem) หมายถึง กลุ่มสิ่งมีชีวิตไม่ว่าจะเป็นพืช สัตว์ หรือจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ใน บริเวณเดียวกัน มีความสัมพันธ์เกี่ยวข้องกันอย่างเป็นระบบรวมทั้งความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิต กับสิ่งมีชีวิต ระบบนิเวศมีความแตกต่างกันขึ้นอยู่กับลักษณะของสิ่งมีชีวิต และแหล่งที่อยู่อาศัย ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งจัดเป็นระบบนิเวศขนาดใหญ่ เรียกว่า โลกของสิ่งมีชีวิต

ความสัมพันธ์ทั้งสองลักษณะจะเกิดขึ้น พร้อมกัน ใน ทุก ๆ ระบบนิเวศ นั่นคือความสัมพันธ์ ที่เกี่ยวข้องกัน ทำให้ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดดำรง ชีวิตอยู่รอดได้ 

สิ่งมีชีวิต และ สิ่งไม่มีชีวิตในโลก เริ่มต้นมาจากสารที่เล็กที่สุด คือ อะตอม(atom) หลาย ๆ อะตอม ทำปฏิกิริยาเคมีกัน หรือมีแรง ยึด ระหว่างอะตอม กลายเป็น โมเลกุล(molecule) โมเลกุลของสาร ต่างๆ รวมกันเป็นสารชีวโมเลกุลเซลล์ หรือ ออร์แกเนลล์(organelle) ออร์แกเนลล์ต่าง ๆ ร่วมกันทำงาน และประกอบกันเป็น เซลล์(cell) 
ในสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กอาจ มีเพียงเซลล์เดียว ส่วนสิ่งมีชีวิตที่มี มากกว่า เซลล์เดียวนั้น เซลล์ชนิดเดียวกันหลาย ๆ เซลล์ ทำหน้าที่ ร่วมกันเรียกว่า เนื้อเยื่อ(tissue) เช่น เนื้อเยื่อกระดูก เนื้อเยื่อหลายชนิดร่วมกันทำหน้าที่ กลายเป็น อวัยวะ(organ) เช่น กระดูก อวัยวะชนิดเดียวกัน หลายๆ อัน ร่วมกันทำหน้าที่ เรี่ยกว่า ระบบอวัยวะ เช่น ระบบโครงกระดูก หลายๆ ระบบร่วมกันทำงาน กลายเป็น สิ่งมีชีวิต(organism) เช่น แมว สุนัข วัว ควาย ไก่ เก้ง ปู
สิ่งมีชีวิต ชนิดเดียวกันอยู่ร่วมกันกลายเป็น ครอบครัว (family) หลาย ๆ ครอบครัวอยู่รวมกันในบริเวณ หนึ่ง กลายเป็น ประชากร(population) การดำรงชีวิของสิ่งมีชีวิต การดำรงชีวิตชนิดเดียวกัน จะต้อง มีความสัมพันธ์กับสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น เช่น ต้องมีอาหาร มีที่อยู่อาศัย เป็นต้น
จึงต้องเกิด กลุ่มสิ่งมีชีวิต(community) ขึ้นเมื่อรวมกลุ่มสิ่งมีชีวิต กับสิ่งแวดล้อมที่ไม่มีชีวิตในบริเวณนั้น เข้าด้วยกันหลายเป็น ระบบนิเวศ (ecosystem)

1.2 การถ่ายทอดพลังงาน

ห่วงโซ่อาหาร (food chain)
พืชและสัตว์จำเป็นต้องได้รับพลังงานเพื่อใช้ในการดำรงชีวิต  โดยพืชจะได้รับพลังงานจากแสง
ของดวงอาทิตย์  โดยใช้รงควัตถุสีเขียวที่เรียกว่า  คลอโรฟิลล์  (chlorophyll)  เป็นตัวดูดกลืนพลังงาน แสงเพื่อนำมาใช้ ในการสร้างอาหาร  เช่น  กลูโคส  แป้ง  ไขมัน  โปรตีน  เป็นต้น

        พืชจึงเป็นผู้ผลิต (producer)  และเป็นสิ่งมีชีวิตอันดับแรกในการถ่ายทอดพลังงาน
แบบห่วงโซ่อาหาร สำหรับสัตว์เป็นสิ่งมีชีวิต ที่ไม่สามารถสร้าง อาหารเองได้  จำเป็นต้องได้รับพลังงาน จากการบริโภค สิ่งมีชีวิตอื่นเป็นอาหาร สัตว์จึงถือว่าเป็น ผู้บริโภค (consumer)  ซึ่งแบ่งออกได้เป็นต้น

• ผู้บริโภคลำดับที่หนึ่ง (primary  consumer)  หมายถึง  สัตว์ที่กินผู้ผลิต
• ผู้บริโภคลำดับที่สอง  (secondary  consumer )  หมายถึง  สัตว์ที่กินผู้บริโภคลำดับที่หนึ่ง
• ผู้บริโภคลำดับสูงสุด  (top  consumer)  หมายถึง  สัตว์ที่อยู่ปรายสุดของห่วงโซ่อาหาร
  ซึ่งไม่มีสิ่งมีชีวิตใด มากินต่อ  อาจเรียกว่า  ผู้บริโภคลำดับสุดท้าย
  
  

1.3 วัฏจักรของสาร

      วัฏจักรของสาร (Biogeochemical cycle) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงของสารหนึงไปอีกสารหนึ่ง โดยการ เปลี่ยนแปลง ของสารจากสารหนึ่ง ไปยังอีกสารหนึ่ง โดยการเปลี่ยนตำแหน่งจากแหล่งหนึ่งไปยัง อีกแหล่ง หนึ่งหรือจากสิ่งมีชีวิตชนิดชนิดหนึ่งไปยังอีกชนิดหนึ่ง แต่ในที่สุดจะหมุนเวียนกลับไปยัง สภาพเดิมอีก เช่น ออกซิเจนมีอยู่ตามแหล่งต่างๆ ทั่วไป
ออกซิเจนมีการหมุนเวียนเป็นวัฏจักรโดยเริ่มจากพืชสร้างออกซิเจน โดยใช้พลังงานแสงและ คลอโรฟิลล์เช่นเดียวกับสาหร่ายและแพลงก์ตอนพืช จะได้สารอินทรีย์ซึ่งเป็นสารอาหารอาหาร จากการสังเคราะห์ด้วยแสง จากนั้นสาหร่ายและสัตว์ต่างมีการถ่ายทอดอาหารและ พลังงานในรูปของห่วงโซ่อาหาร สัตว์ และพืช เมื่อหายใจออกจะปล่อยคาร์บอนออกมาในรูปของสาร ประกอบคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งสาหร่ายและแพลงก์ตอนพืช นำไปใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสงอีกครั้ง
วัฏจักรของสารหรือการหมุนเวียนของสาร เป็นการหมุนเวียนจากสิ่งไม่มีชีวิตผ่านสิ่งมีชีวิต แล้วหมุนเวียนกลับคืนสู่ธรรมชาติดังเดิม องค์ประกอบตามธรรมชาติว่าด้วย สิ่งมีชีวิต ดำรงชีวิตโดยใช้แร่ธาตุและสารจากสิ่งแวดล้อม ซึ่งจะพบแร่ธาตุต่างๆ อยู่ตามธรรมชาติ ในรูปของสารอินทรีย์ และสารอนินทรีย์ โดยมีการเปลี่ยนแปลงไปตามวัฏจักรของสารได้ดังนี้

1.  Hydrologic cycle  หมายถึง วัฏจักรของน้ำ

2.  Gaseouscycle หมายถึง วัฏจักรการเคลื่อนย้ายวัตถุที่แหล่งสำรองในบรรยากาศและทะเล
เช่น วัฏจักรคาร์บอน วัฏจักรออกซิเจน และวัฏจักไนโตรเจน

3.  Sedimentary cycle  หมายถึง    วัฏจักรการเคลื่อนย้ายธาตุที่มีแหล่งสำรองในพื้นดินใน
     รูปของแข็งสู่วัฏจักรเมื่อมีการผุกร่อน เช่น วัฏจักรฟอสฟอรัส วัฏจักรแคลเซียม วัฏจักรซัลเฟอร์

1.4 ทรัพยากรธรรมชาติ

ประเภทของทรัพยากรธรรมชาต

1.ทรัพยากรธรรมชาติที่ใช้ไม่หมด
        ทรัพยากรธรรมชาติที่ใช่ไม่หมด หมายถึง ทรัพยากร ที่มี อยู่มากเกิน ความต้องการ ใช้อย่างไรก็มี วันหมดสิ้น เพราะธรรมชาติ มีระบบที่ผลิตทรัพยากรชนิดนี้ออกมา อย่างรวดเร็ว ในปริมาณมาก ๆ แต่ถ้าใช้ไม่ถูกวิธี หรือไม่ก็ ไม่ช่วยกันรักษา ก็อาจเสื่อมคุณภาพได้ และใช้ประโยชน์ ได้น้อยลง เช่น อากาศ  แสง เป็นต้น

2.ทรัพยากรธรรมชาติที่สามารถสร้างทดแทนขึ้นใหม่ได้
        ทรัพยากรธรรมชาติที่สามารถสร้างขึ้นใหม่ทดแทนได้ หมายถึง ทรัพยากรธรรมชาติที่เมื่อนำมาใช้แล้ว ธรรมชาติสามารถ สร้างทดแทนขึ้นในส่วนที่ใช้ไปได้ แต่ต้องใช้เวลานาน พอสมควร ซึ่งถ้ามีการดูแลรักษา และ จัดการอย่างถูกวิธี ก็จะทำให้ทรัพยากรชนิดนั้น คุณภาพ และปริมาณอย่างเพียงพอ ที่จะทำให้มนุษย์ นำไปใช้ อย่างยาวนาน โดยไม่ต้อง เดือดร้อน เช่น น้ำ ดิน ป่าไม้ สัตว์ป่า เป็นต้น

3.ทรัพยากรธรรมชาติที่ใช้แล้วหมดไป
                ทรัพยากรธรรมชาติที่ใช้แล้วหมดไป หมายถึง ทรัพยากรธรรมชาติที่มีอยู่อย่างจำกัด เมื่อนำมาใช้ หมดไป ไม่สามารถสร้างทดแทนใหม่ ได้ หรือ ต้องใช้ระยะเวลานาน นับหลายหมื่น หรือหลายแสนปีกว่าธรรมชาติ จะสร้างขึ้น ใหม่ได้ เช่น แร่ธาตุชนิดต่างๆ ถ่านหิน น้ำมันปิโตรเลียม เป็นต้น