สิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศต้องการอาหารเพื่อการดำรงชีวิต บางชนิดมีบทบาทในการสร้างอาหาร บางชนิดกินสิ่งมีชีวิตอื่นเป็นอาหาร และบางชนิดเป็นผู้ย่อยสลายซากสิ่งมีชีวิต บทบาทของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศจะมีอะไรบ้างนั้น มาดูกันเลย!! 1) ผู้ผลิต (producer) => สิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างอาหารได้เอง โดยใช้กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ได้แก่
พืช สาหร่าย และแบคทีเรียบางชนิด 2) ผู้บริโภค (consumer) => สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารได้เอง ต้องกินสิ่งมีชีวิตอื่นเป็นอาหาร เช่น มนุษย์ สัตว์ต่าง ๆ ซึ่งถ้าพิจารณาอาหารที่ผู้บริโภคกิน จะสามารถแบ่งกลุ่มผู้บริโภคออกเป็น 4 ประเภท ได้แก่ 3)
ผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์ (decomposer) => ดำรงชีวิตโดยผลิตเอนไซม์ออกมาย่อยสลายซากสิ่งมีชีวิตให้เป็นสารอาหารที่มีขนาดโมเลกุลเล็กลง แล้วดูดซึมสารอาหารไปใช้เพียงบางส่วน ส่วนที่เหลือจะอยู่ในสิ่งแวดล้อม ซึ่งผู้ผลิตสามารถนำไปใช้ในการดำรงชีวิตต่อไป เช่น เห็ดรา แบคทีเรีย รู้หรือไม่? ผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์เป็นสิ่งมีชีวิตที่มีบทบาทสำคัญในการทำให้เกิดการหมุนเวียนของสารเป็นวัฏจักรได้ เช่น วัฏจักรคาร์บอน เริ่มจากพืชใช้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จากบรรยากาศในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อสร้างสารประกอบอินทรีย์ซึ่งมีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ
เช่น คาร์โบไฮเดรต ไขมัน โปรตีน เก็บไว้ในส่วนต่าง ๆ ของพืช เมื่อสิ่งมีชีวิตอื่นมากินพืช สารประกอบอินทรีย์ที่มีคาร์บอนนี้จะถูกถ่ายทอดไปตามลำดับขั้นของการบริโภค หลังจากสิ่งมีชีวิตตายลง บางส่วนจะถูกย่อยสลายโดยผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์ ส่วนที่ไม่ถูกย่อยสลายจะทับถมกันเป็นเวลานานภายใต้สภาวะที่เหมาะสมและเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ เช่น ถ่านหิน ปิโตรเลียม การหายใจของสิ่งมีชีวิตและการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ทำให้เกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไชด์กลับคืนสู่บรรยากาศ
ซึ่งพืชจะนำไปใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสง จึงเกิดการหมุนเวียนต่อเนื่องเป็นวัฏจักร นอกจากวัฏจักรคาร์บอนแล้ว ยังมีวัฏจักรสารที่สำคัญอื่น ๆ อีก เช่น วัฏจักรน้ำ วัฏจักรไนโตรเจน วัฏจักรฟอสฟอรัส เรียนรู้เพิ่มเติมเรื่องระบบนิเวศ บทบาทของสิ่งมีชีวิต ระบบนิเวศ  วัฏจักรไนโตรเจน(Nitrogen Cycle) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงสภาพของธาตุไนโตรเจน และสารประกอบไนโตรเจนตามสภาพแวดล้อมที่แปรเปลี่ยนด้วยกระบวนการทางเคมี และการย่อยสลายของจุลินทรีย์ ทั้งในสิ่งมีชีวิต อากาศ ดิน หิน และน้ำ จากระบบหนึ่งไปสู่ระบบหนึ่ง หมุนเวียนเป็นวัฏจักร ไนโตรเจนในอากาศ ก๊าซไนโตรเจนในรูปต่างๆ สามารถเกิดได้จากกระบวนการทางเคมี แบ่งได้ ดังนี้ • โปรตีนในเนื้อเยื่อ → โปรตีโอส (proteoses) → เปปโตน (peptone) → เปปไตด์ (peptides) • เปปไตด์ (peptides) → กรดอะมิโน (amino acid) → แอมโมเนีย (NH3) → แอมโมเนียม (NH4+) • แอมโมเนียม (NH4+) + น้ำ (3H2O) → ไนเตรต (NO3–) → ไนไตรท์ (NO2–) → ไนตรัสออกไซด์ (N2O) → ก๊าซไนโตรเจน (N2) จุลินทรีย์ที่เข้าย่อยสลายไนโตรเจนในรูปอินทรีย์สารให้เป็นอนินทรีย์สารจะเรียกกลุ่มจุลินทรีย์นี้ว่า แอมโมนิไฟเออร์ (ammonifiers) ซึ่งพบได้ในดินประมาณ 105-107 เซลล์/กรัมดินแห้ง ในระหว่างการย่อยสลาย หากมีอออกซิเจนที่เพียงพอจะทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ คือ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) แอมโมเนีย (NH3) ซัลเฟต (SO4 2-) และน้ำ แต่หากมีออกซิเจนไม่เพียงพอจะเกิดคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) แอมโมเนีย (NH3) เอมีน (R-NH2) มีเทน (CH4) ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) และกรดอินทรีย์ สังเกตได้จากดินมีกลิ่นเหม็นฉุน ส่วนในน้ำจะดำ และเหม็นเน่า แอมโมเนีย (NH3) และก๊าซไนโตรเจน (N2) ถือเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายของกระบวนการย่อยสลาย และการเปลี่ยนรูป โดยหลังจากกระบวนการย่อยสลายจนเกิดก๊าซแอมโมเนีย หากไม่สัมผัสกับน้ำก็จะระเหยออกสู่อากาศ แต่โดยมากจะเปลี่ยนรูปต่อเป็นไนเตรตจนได้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายเป็นก๊าซไนโตรเจนในทีสุด กระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์เป็นแอมโมเนีย แบ่งเป็น 2 กระบวนการ ดังนี้ • โปรตีน → R-NH2 + CO2 + พลังงาน + ผลิตภัณฑ์อื่นๆ 2. แอมโมนิฟิเคชัน (ammonification) • R-NH2 + H2O → R-OH + NH3 + พลังงาน • 2NH3 + H2CO3 → (NH4)2CO3 + 2NH4+ CO32- แอมโมเนียในขั้นตอนนี้มีทั้งระเหยสู่อากาศ ถูกพืชดูดไปใช้ และถูกตรึงในดินระหว่างอนุภาคดินเหนียว ซึ่งบางส่วนจะเข้าสู่การแปรสภาพเป็นไนเตรต และก๊าซไนโตรเจนต่อไป กระบวนการทั้งสองจะเกิดขึ้นได้ดีในดิน และน้ำที่มีสภาพเป็นกลางได้ดีกว่าสภาพเป็นกรด เนื่องจากเป็นสภาวะที่จุลินทรีย์สามารถเติบโตได้ดีที่สุด รวมถึงในดินที่มีสภาพความชื้นที่เหมาะสม และสำหรับในดินที่มีน้ำขังหรือในน้ำที่ไม่มีออกซิเจนจะทำให้เกิดแอมโมเนียตกค้างจำนวนมาก เพราะขาดออกซิเจนสำหรับเข้าเปลี่ยนรูปแอมโมเนียเป็นไนเตรต นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วจะมีผลต่อการย่อยสลายด้วยเช่นกัน การแปรสภาพแอมโมเนีย แบ่งเป็น 2 กระบวนการ ดังนี้ • 2NH4+ + 3O2 → 2NO2- + 2H2O + 4H+ + พลังงาน ขั้นที่ 2 ไนไตร์ทถูกออกซิไดซ์เป็นไนเตรท • 2NO2- + O → 2NO3– 2. ดีไนตริฟิเคชัน (denitrification) • ไนเตรต (NO3–) → ไนไตรท์ (NO2–) → ไนตรัสออกไซด์ (N2O) → ก๊าซไนโตรเจน (N2)/ไนตริกออกไซด์ (NO) โดยผลิตภัณฑ์ไนไตรท์ (NO2–) ที่เกิดในขั้นไนตริฟิเคชัน บางส่วนจะแปรรูปเป็นแอมโมเนียก่อนเข้าสู่กระบวนการรีดิวซ์อีกครั้ง และบางส่วนจะเข้าสู่กระบวนการรีดิวซ์เป็นก๊าซไนโตรเจนได้โดยตรง 2. กระบวนการเผาไหม้ • เชื้อเพลิง/วัตถุ + O2 → NO/NO2/N2O4 • แอมโมเนียมไนเตรต (NH4NO3) + O2 → N2O ไนโตรเจนในดิน 2. การตรึงไนโตรเจน เป็นกระบวนการเปลี่ยนก๊าซไนโตรเจนในอากาศเป็นสารประกอบในโตรเจนที่พืชสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ด้วยจุลินทรีย์ขนิด nitrogen fixing microorganism แบ่งการตรึงออกเป็น 2 แบบ คือ • Symbiotic nitrogen fixation เป็นการตรึงไนโตรเจนจากอากาศแบบพึ่งอาศัยระหว่างจุลินทรีย์ และรากพืช โดยมีการสร้างบมบริเวณส่วนรากเพื่อเป็นที่อยู่ของแบคทีเรียสำหรับตรึง และเก็บกักเพื่อให้รากพืชดูดซึมไปใช้ประโยชน์ได้ จุลินทรีย์ที่พบ ได้แก่ ไรโซเบียม (Rhizobium) ส่วนพืชจะเป็นพืชตระกูลถั่ว เช่น ถั่วเขียว ถั่วเหลือง เป็นต้น • Non-symbiotic nitrogen fixation เป็นการตรึงไนโตรเจนของจุลินทรีย์อิสระที่ไม่ต้องพึ่งแหล่งอาศัยเหมือนจุลินทรีย์แบบ Symbiotic nitrogen fixation 3. การใส่ปุ๋ย สารประกอบของปุ๋ยเมื่ออยู่ในดิน และสัมผัสกับความชื้นจะแตกตัวให้ประจุไนเตรต (NO3–) ที่พืชสามารถดูดซึมไปใช้ได้ ไนโตรเจนในน้ำ 2. การละลายของออกไซด์ไนโตรเจน สารประกอบของไนโตรเจนในน้ำบางส่วนจากกระบวนการย่อยสลาย และการละลายจากก๊าซจะเกิดปฏิกิริยาต่อกลายเป็นก๊าซไนโตรเจน (N2) เข้าสู่อากาศอีกครั้ง แต่บางส่วนจะรวมกับสารอื่นจนมีความเข้มข้นมากพอแล้วตกตะกอนในท้องน้ำ ไนโตรเจนในพืช สัตว์ และจุลินทรีย์ ดังนั้น วัฏจักรไนโตรเจน แบ่งได้เป็น 3 ส่วน คือ |
ข้อ ใด ไม่ใช่ บทบาท ของแบคทีเรีย ต่อการ หมุนเวียน ไนโตรเจน
ลิขสิทธิ์ © 2024 ihoctot Inc.
