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% ของพลังงานศักย์ทั้งหมดในสิ่งมีชีวิตที่เป็น

อาหารของตน

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 แต่ถ้าหากมีการเปลี่ยนแปลงไปมากจนส่ง
ผลกระทบต่อการดำรงชีวิตในด้านใดด้านหนึ่งกระทั่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต จะเรียกว่า มลภาวะ (Pollution) ในที่นี้จะกล่าวถึงมลภาวะทางอากาศเพราะเป็นปัญหาที่มนุษย์ควรให้ความสำคัญอย่างมากในปัจจุบัน

มลภาวะทางอากาศ
ปรากฏการณ์เรือนกระจก (Greenhouse Effect) คือ ปรากฏการณ์ที่แก๊สเรือนกระจกในบรรยากาศมี

ปริมาณมากเกินไป ซึ่งแก๊สเหล่านั้นจะดูดซับความร้อนและคายความร้อนคืนสู่โลกจึงทำให้โลกมีอุณหภูมิสูงขึ้น

แก๊สเรือนกระจกที่สำคัญ ได้แก่ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) แก๊สมีเทน (CH4) ออกไซด์ของไนโตรเจน

และไอน้ำ (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

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

พันธุศาสตร์

         พันธุศาสตร์ คือ วิชาที่ศึกษาเกี่ยวกับการทำงานของยีน (Gene) ซึ่งเป็นหน่วยควบคุมการถ่ายทอดลักษณะต่างๆ จากรุ่นพ่อแม่ไปยังรุ่นลูกรุ่นหลาน และความแปรผันของลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตพันธุกรรม          พันธุกรรม คือ ลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตที่สามารถถ่ายทอดจากรุ่นหนึ่งไปยังรุ่นต่อๆ ไปได้ โดยมีกระบวนการสืบพันธุ์เป็นสื่อกลาง

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 และตัวพิมพ์เล็กแทน 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 หรือเรียกว่าเป็นพันธุ์แท้ของลักษณะด้อย
       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 ฝ่ายมาผสมพันธุ์กัน เป็นต้นว่า นำถั่วต้นสูงพันธุ์แท้ผสมพันธุ์กับถั่วต้นเตี้ยพันธุ์แท้ ลูกที่เกิดขึ้นจะมีลักษณะต้นสูงทั้งหมด(แต่เป็นพันธุ์ทาง) และถ้านำรุ่นลูกมาผสมพันธุ์กันเอง รุ่นหลานที่เกิดขึ้นก็ยังมีต้นสูงปรากฏอยู่อีก กรณีดังกล่าวจะถือว่า ถั่วต้นสูงเป็นลักษณะเด่น
      7. ลักษณะด้อย (Recessive Trait) หมายถึง ลักษณะที่ปรากฏออกมาเฉพาะบางรุ่น และมีโอกาสปรากฏออกมาได้น้อยกว่า (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