หน้าเว็บ

ความหลากหลายของถิ่นที่อยู่

ความหลากหลายของถิ่นที่อยู่


 สิ่งมีชีวิตบนโลกอาศัยอยู่ในบ้านที่มีอาณาบริเวณเหมาะสมกับตัวเอง  บ้านของปลา  คือหนองน้ำและมหาสมุทร บ้านของเสือคือป่าดงดิบ บ้านของสิงโต  คือทุ่งหญ้าสะวันนา  ในบ้านแต่ละแห่งมีพืชพรรณหลากหลาย  มีสัตว์หลากหลายแตกต่างกัน แต่ละบริเวณเรียกว่า ชีวาลัย (biomes หรือ biosphere) โลกของเรามีชีวาลัยหลายแบบ ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น อุณหภูมิ ความสูงจากระดับน้ำทะเล ปริมาณน้ำฝน และสภาพดิน - หิน - แร่ธาตุในดิน

ตัวอย่างของชีวาลัยในโลกนี้ ได้แก่

 ทุนดรา ( tundra ) เป็นบริเวณหนาวเย็นที่มีหิมะปกคลุมเกือบตลอดปี แม้ในช่วงฤดูร้อนสั้นๆ ใต้พื้นดินก็ยังเป็นน้ำแข็ง ทำให้เป็นบริเวณที่ไม่พบไม้ต้นใดๆ มีแต่พืชล้มลุก และไม้พุ่ม เขตทุนดรา ได้แก่ พื้นที่ของรัฐอลาสกา และไซบีเรีย สัตว์ที่พบในเขตทุนดรามีไม่มากชนิดนัก เช่น นก ซึ่งจะอพยพหนีหนาวไปเมื่อฤดูร้อนสิ้นสุดลง

พรรณไม้เขตทุนดราในเอเชีย






นกฮูกหิมะ Snowy Owl นกนักล่าที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในเขตทุนดรา 

สุนัขจิ้งจอกเขตอาร์กติก ( arctic fox) 
กระต่ายป่าอาร์กติก ( arctic hare)

ป่าสน หรือไทก้า ( taiga ) เป็นบ้านหนาวเย็นและแห้ง แต่มีฝนตกมากกว่าเขตทุนดรา คือประมาณ 300-500 มม. ต่อปี และมีฤดูร้อนยาวนานกว่าเขตทุนดราเล็กน้อย มีสนเป็นพรรณไม้หลัก พบในแคนาดา จีน ฟินแลนด์ ฯลฯ สัตว์ที่พบในป่าสน เช่นกวางมูส และนกฮูกเทาใหญ่


นกฮูกเทาใหญ่ ( great grey owl-- Strix nebulosa )

กวางมูส (Moose-- Alces alces 


 ป่าผลัดใบ (deciduous forest) ป่าผลัดใบได้รับน้ำฝนประมาณ 600-2,500 มม. ต่อปี พบทั้งในเขตอบอุ่น และเขตร้อนของโลก เช่น ในทวีปอเมริกาเหนือ ยุโรป ประเทศจีน และในประเทศไทย พรรณไม้หลักเป็นไม้ต้นใบกว้างซึ่งทิ้งใบในช่วงฤดูแล้ง หรือช่วงฤดูหนาว และผลิใบอีกครั้งเมื่อมีฝนตก สัตว์ที่พบ เช่น กวางเอลก์ และสุนัขจิ้งจอก 


สุนัขป่าสีเทา ( grey wolf-- Canis lupus )


กวางเอลก์ ( elk )


ทุ่งหญ้า ( grassland ) ทุ่งหญ้าได้รับน้ำฝนประมาณ 250-600 มม. ต่อปี ทุ่งหญ้ามักมีฝนตกในช่วงฤดูร้อน และแห้งแล้งในฤดูหนาว ทุ่งหญ้าในเขตอบอุ่นที่พบในทวีปอเมริกาเหนือ เรียกว่า แพรรี่ ( prairie ) ในเขตยูเรเชีย เรียก สเต็ปป์ (steppe) และในทวีปอเมริกาใต้เรียก แพมพา (pampa) ส่วนทุ่งหญ้าในเขตร้อนเช่นที่พบในทวีปอัฟริกา ตอนเหนือของทวีปอเมริกาใต้ และออสเตรเลีย ประเทศอินเดีย และในประเทศไทย เรียกว่า สะวันนา (savanna) ซึ่งมีพืชพรรณ ที่มีลักษณะแตกต่างจากทุ่งหญ้าในเขตอบอุ่นเล็กน้อย คือ นอกจากทุ่งหญ้าแล้ว ยังมีไม้พุ่มที่มีหนาม มีไม้ต้นทนแล้ง และทนไฟป่า เช่น เบาบับ (baobab) และพวกกระถิน (Acacia sp.) สัตว์ที่พบมีหลากหลาย เช่น ช้าง ม้าลาย สิงโตในอัฟริกา หมีโคลา จิงโจ้ และนกอีมูในออสเตรเลีย 

ฝูงช้างในทุ่งหญ้าสะวันนา ทวีปอัฟริกา


ทะเลทราย ( desert ) คือบริเวณที่มีปริมาณน้ำฝน 250 มม. ต่อปี และบางช่วงอาจไม่มีฝนตกยาวนานถึง 8-10 ปี ทะเลทรายบางแห่งซึ่งมีอากาศร้อน เช่น ทะเลทรายซาฮาราในอัฟริกา ทะเลทรายโซโนรันในเม็กซิโก มีฤดูหนาวสั้นๆ ที่ไม่หนาวมากนัก แต่ทะเลทรายบางแห่ง เช่น ทะเลทรายโกบีในมองโกเลียอาจมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งยาวนานในฤดูหนาวพืชที่พบในทะเลทรายเป็นพวกไม้พุ่มทนแล้ง พืชอวบน้ำ และพืชปีเดียว ในทะเลทรายมีสัตว์เลื้อยคลาน พวกงูและกิ้งก่า และสัตว์ใช้ฟันกัดแทะ เช่น พวกหนูชุกชุม  สัตว์ส่วนใหญ่หากินกลางคืนเพื่อหลีกเลี่ยงอากาศร้อนในตอนกลางวัน 

ทะเลทรายธาร์บริเวณรอยต่อของประเทศอินเดียและปากีสถาน


ตะกวดทะเลทราย ( desert monitor-- Varanus griseus )


โอนาเกอร์ (Onager-- Equus hemionus onager ) ลาป่าเอเชีย พบในทะเลทรายในอิหร่าน


 ป่าดงดิบ ( evergreen forest) หรืออาจเรียกว่า ป่าฝนเขตร้อน (tropical rainforest) เป็นบ้านเขียวชอุ่มร่มรื่นที่พบบริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตรของโลก อากาศบริเวณนี้มีการเปลี่ยนไม่มากนัก ที่สำคัญคือมีฝนตกชุกถึงปีละ 2,000-5,000 มม. (2-5 เมตร ) ต่อปี ทำให้มีความชุ่มชื้น มีอินทรียสารอุดมสมบูรณ์มาก และมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่เป็นจำนวนมากมายมหาศาล ป่าดงดิบมีหลายแบบ ที่พบในประเทศไทย มีทั้งป่าดิบเขา ป่าดิบแล้ง ป่าพรุ ฯลฯ 

ป่าอเมซอน ในทวีปอเมริกาใต้



โอกาปิ ( Okapi-- Okapia johnstoni ) ญาติใกล้ชิดกับยีราฟ พบในป่าดงดิบในทวีปอัฟริกา


 กอริลลา ( Gorilla gorilla gorilla ) ในคองโก


ชนิดป่าหลากหลายในประเทศไทย
      ประเทศไทยตั้งอยู่ในบริเวณรอยต่อระหว่างแนวภูเขาของแผ่นดินใหญ่ทางทิศเหนือกับเกาะต่างๆในมหาสมุทรสองฝั่ง คือมหาสมุทรอินเดีย และมหาสมุทรแปซิฟิก ขณะเดียวกันประเทศไทยก็ได้รับทั้งความหนาวเย็นและความชุ่มชื้นจากลมมรสุม ทำให้พืชพรรณของประเทศไทยมีความ หลากหลาย ประกอบเป็นสังคมพืชที่แตกต่างกันไปในแต่ละท้องถิ่นชนิดของป่าในประเทศไทยอาจแบ่งได้เป็น 2 รูปแบบใหญ่ๆ ได้แก่ ป่าดงดิบ กับป่าผลัดใบ
ป่าดงดิบ (evergreen forest) เป็นสังคมพืชที่ประกอบด้วยพรรณไม้เขียวชอุ่มตลอดปี พบประมาณร้อยละ 30 ของเนื้อที่ป่าในประเทศไทย ป่าดงดิบอาจแยกเป็นกลุ่มย่อยๆคือ
     ป่าดิบชื้น (tropical evergreen rain forest) อยู่ในที่ต่ำคือไม่เกิน 100 เมตรจากระดับน้ำทะเล และมีฝนตกมาก พบในภาคตะวันออกเฉียงใต้ และภาคใต้ พรรณไม้ที่พบ เช่น ยางชนิดต่างๆ ตะเคียน ปาล์ม หวาย ไผ่ และเถาวัลย์ ป่าประเภทนี้มีซากพืชสะสม อุดมสมบูรณ์ และอุ้มน้ำได้มาก
     ป่าดิบแล้ง (dry evergreen forest) พบในบริเวณที่ราบและหุบเขาทั่วไป อยู่สูงจากระดับน้ำทะเล 100-500 เมตร ฝนตกน้อยกว่าป่าดิบชื้น มีพรรณไม้หลัก เช่น ยางนา พะยอม สัตตบรรณ มะค่า พลอง ส่วนพรรณไม้ชั้นล่างใกล้ผิวดิน พวกปาล์ม หวาย ขิง ข่า อาจไม่หนาแน่นเท่าป่าดิบชื้น แต่นับว่าอุดมสมบูรณ์ดี หากถูกทำลาย มีโอกาสสูงที่จะกลายเป็นป่าเบญจพรรณ
     ป่าดิบเขา (hill evergreen) เป็นป่าที่อยู่สูงจากระดับน้ำทะเลตั้งแต่ 1,000 เมตรขึ้นไป ฝนตกมากใกล้เคียงกับป่าดิบแล้ง มีพรรณไม้หลักเฉพาะที่ เช่น นางพญาเสือโคร่ง สนสามพันปี สนแผง กุหลาบป่า มีไลเคน มอส และตะไคร่น้ำเกาะอยู่ พืชชั้นล่างเป็นกูด เฟิร์น และไผ่ หากถูกทำลาย อาจเปลี่ยนเป็นป่าสน หรือป่าหญ้าได้ง่าย
ป่าสน (pine forest) พบสนสองใบและสนสามใบเป็นหลัก นอกนั้นมีพลวง ก่อ เหียง กำยาน ฯลฯ ดินเป็นกรดอ่อนๆ พืชชั้นล่างเป็นหญ้า และพืชกินแมลง
ป่าพรุ (peat swamp forest) เป็นป่าที่มีน้ำขังอยู่เสมอ พบมากในภาคใต้ ที่ระดับน้ำทะเล มีฝนตกชุก ดินชั้นล่างเป็นกรด มีความหลากหลายทางชีวภาพมาก พรรณไม้หลัก ได้แก่ สะเตียว หว้าน้ำ กันเกรา ตังหน พืชชั้นล่างเป็นพวกปาล์ม เช่น ค้อ สาคู หมากแดง กระจูด เตยต่างๆ  เป็นที่สะสมซากพืชหนาถึง 10 เมตร
ป่าบึงน้ำจืด (fresh-water swamp forest) เป็นป่าที่มีน้ำท่วมขัง พบมากในภาคกลาง ภาคตะวันออกเฉียงใต้ และภาคใต้ พรรณไม้หลัก อาจมีเพียงชนิดเดียว ได้แก่ เสม็ดขาว อาจมีไม้อื่น เช่น สะแก จิก ข่อย กระทุ่มน้ำ ส่วนพืชชั้นล่าง เช่น ผักบุ้ง แพงพวย บัว โสน และพืชน้ำอื่นๆ
ป่าชายเลน (mangrove forest) เป็นป่าตามชายฝั่งที่น้ำทะเลท่วมถึง มีพืชพรรณน้อยชนิด พรรณไม้หลัก คือ โกงกางใบเล็ก และโกงกางใบใหญ่ แสม ฝาด ลำพู ลำแพน พืชชั้นล่างเป็นพวกเหงือกปลาหมอ ปรงทะเล จาก ฯลฯ
ป่าชายหาด (beach forest) อยู่ตามชายฝั่งทะเล มีพรรณไม้น้อยชนิด ถ้าเป็นดินทราย จะพบสนทะเล และพืชชั้นล่างพวกคนทีสอ และผักบุ้งทะเล ถ้าเป็นกรวดหิน จะพบกระทิง หูกวาง เกด และพืชชั้นล่างเป็นหญ้า หรือพืชมีหนามต่างๆ
ป่าผลัดใบ ( deciduous forest) ประกอบด้วยพืชที่ทิ้งใบในฤดูแล้ง เป็นสังคมป่าส่วนใหญ่ของประเทศไทย คือ มีถึงร้อยละ 70 ของพื้นที่ ป่าผลัดใบแบ่งเป็นกลุ่มย่อยๆ ได้ดังนี้
     ป่าเบญจพรรณ (mixed deciduous forest) พบทั่วประเทศตามที่ราบและเนินเขา ฝนตกไม่มากนัก มีฤดูแล้งยาวนาน พรรณไม้ที่พบมีวงปีเด่นชัด ที่พบมาก ได้แก่ สัก แดง ประดู่ มะค่าโมง พยุง ชิงชัน พี้จั่น ฯลฯ พืชชั้นล่าง คือ ไผ่หลายชนิด
     ป่าเต็ง - รัง (dry deciduous dipterocarp forest) พบทั่วไปเช่นเดียวกับป่าเบญจพรรณ แต่แห้งแล้งกว่าเนื่องจากดินอุ้มน้ำน้อย พรรณไม้มักทนแล้ง และทนไฟ เช่น เต็ง รัง เหียง พลวง กราด มะขามป้อม มะกอก ผักหวาน พืชชั้นล่างเป็นหญ้า ไผ่เพ็ก ปรง กระเจียว เปราะ
ป่าหญ้า ( grassland forest) ในประเทศไทย ป่าหญ้าเกิดภายหลังเมื่อป่าธรรมชาติอื่นๆถูกทำลาย ดินมีสภาพเสื่อมโทรม หญ้าที่พบมีหญ้าคา แฝก อ้อ แขม มีไม้ต้นบ้าง เช่น ติ้ว แต้ สีเสียดแก่น ซึ่งทนแล้งและทนไฟ













ความหลากหลายทางชีวภาพ

ความหลากหลายทางชีวภาพ

 สิ่งมีชีวิตบนโลกนี้มีจำนวนมากมาย  เฉพาะที่ได้รับการตั้งชื่อแล้วมีประมาณ 2 ล้านชนิด เชื่อกันว่ายังมีสิ่งมีชีวิตอีกหลายล้านชนิดที่รอการตั้งชื่อที่ยังไม่ค้นพบ  รวมทั้งที่อาจกำลังสูญพันธุ์ไปในทุกนาที สิ่งมีชีวิตที่ตั้งชื่อแล้วที่มีจำนวนมากที่สุด ได้แก่ แมลง รองลงมาคือ สัตว์อื่นๆ และพืช


 มนุษย์ศึกษารวบรวมความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตมาตั้งแต่สมัยของอริสโตเติล (Aristotle) นักปรัชญากรีกโบราณ และเมื่อราวคริสตศตวรรษที่ 17 คาโรลัส ลินเนียส (Carolus Linneus)  นักพฤกษศาสตร์ชาวสวีเดนเป็นคนแรกที่พยายามจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกนี้  และจำแนกเป็น 2 กลุ่ม คือพืชและสัตว์ ต่อมาโรเบิร์ต วิทเทคเกอร ์(Robert Whittaker) ได้เสนอการจัดจำแนกสิ่งมีชีวิตเป็น 5 อาณาจักร ได้แก่ อาณาจักรพืช สัตว์ เห็ดรา โปรติสต์และแบคทีเรีย  ซึ่งได้รับการยอมรับต่อมาอีกเป็นเวลานาน แต่หลังจากความก้าวหน้าด้านชีวโมเลกุลและการศึกษาสายสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการ ทำให้ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์เชื่อถือทฤษฎีการจัดสิ่งมีชีวิตเป็น 3 กลุ่มที่เรียกว่า 3 โดเมน ได้แก่ โดเมนแบคทีเรีย แบคทีเรียโบราณ และยูคาร์ยา 
       *โดเมนแบคทีเรีย  (Domain Bacteria) ได้แก่   สิ่งมีชีวิตโปรคาริโอต  กลุ่มแบคทีเรีย ซึ่งมีความหลากหลาย
มีจำนวนมากที่สุดในบรรดาสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในโลก
       *โดเมนแบคทีเรียโบราณ  (Domain  Archaea) ได้แก่  สิ่งมีชีวิตโปรคาริโอต กลุ่มแบคทีเรียโบราณ ซึ่งอาศัย
อยู่ในสิ่งแวดล้อมรุนแรง เช่น ในน้ำพุร้อน น้ำเน่าเสีย หรือทะเลสาบน้ำเค็มจัด
       *โดเมนยูคาร์ยา (Domain Eukarya) คือ สิ่งมีชีวิตยูคาริโอตทั้งหมด ได้แก่ พืช สัตว์ เห็ดรา และโปรติสต์



วัฏจักรฟอสเฟต

วัฏจักรฟอสเฟต

 แตกต่างจากวัฎจักรอื่นๆ  เช่น  คาร์บอน  ออกซิเจนและไนโตรเจน คือ จะไม่พบฟอสฟอรัสในบรรยากาศทั่วไปไม่เหมือนกับวัฏจักรที่กล่าวมา  ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของของแข็งของสารประกอบฟอสเฟตเกือบทั้งหมด เช่น พบในชั้นหินฟอสเฟต  ฟอสฟอรัสเป็นสารที่เป็นองค์ประกอบสำหรับสารพันธุกรรม เช่น  DNA (deoxyribonucleic acid) และ RNA (ribonucleic acid) ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมกระบวนการเมตาบอลิซึมและการถ่ายทอดพันธุกรรมของเซลล์  นอกจากนี้ยังเป็นองค์ประกอบที่สำคัญสำหรับสารให้พลังงานสูงในสิ่งมีชีวิต เรียกว่า ATP รวมทั้งเป็นองค์ประกอบของฟอสโฟไลปิด (phospholipid)

                ฟอสฟอรัสตามธรรมชาติส่วนใหญอยู่ในรูปฟอสเฟต (PO4 3- หรือ HPO2- ) ทั้งที่เป็นสารอินทรีย์และอนินทรีย์  ทั้งที่ละลายน้ำและไม่ละลายน้ำการกัดกร่อนโดยกระแสน้ำและลมตามธรรมชาติที่เกิดในหินจะทำให้ธาตุฟอสฟอรัส (P) กลับคืนสู่ธรรมชาติทั้งในดินและมหาสมุทรซึ่งพืชสามารถนำกลับมาใช้ได้และในขณะเดียวกันการเสื่อมสลายของซากสิ่งมีชีวิตพืชโดยกลุ่มผู้ย่อยสลายจะทำให้ฟอสฟอรัส  กลับคืนสู่ระบบนิเวศ

ทั้งสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิตอาศัยอยู่รวมกันมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันในช่วงเวลาที่เหมาะสม  ความสัมพันธ์นี้เรียกว่า  สมดุลธรรมชาติ การเปลี่ยนแปลงปัจจัยทางกายภาพและทางชีวภาพที่ไม่สมดุลจะมีผลต่อระบบนิเวศ การเพิ่มจำนวนประชากรนอกจากนั้นอาจนำความรู้ใหม่ๆทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมาใช้ในการเพิ่มผลผลิตโดยขาดความระมัดระวังอย่างรอบคอบก่อให้เกิดกิจกรรมของการทำลายทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม  และเกิดปัญหามลภาวะได้


วัฏจักรไนโตรเจน

วัฏจักรไนโตรเจน


ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบสำคัญของกรดอะมิโนซึ่งเป็นองค์ประกอบของโปรตีนทุกชนิดในสิ่งมีชีวิต  พืชใช้ไนโตรเจนได้ใน 2 รูป คือแอมโมเนียม (ammonium  หรือ  NH+) และไนเตรต (nitrate หรือ NO3 -) และแม้ว่าในบรรยากาศจะประกอบด้วยไนโตรเจนถึง 80% แต่อยู่ในรูปก๊าซไนโตรเจน (N2) ซึ่งพืชไม่สามารถนำมาใช้ได้ ไนโตรเจนสามารถเข้าสู่วัฏจักรไนโตรเจนของระบบนิเวศได้ 2 ทางคือ

          1. ฝนชะล้างไนโตรเจนกลายเป็นแอมโมเนียมและไนเตรต ไหลลงสู่ดิน และพืชใช้เป็นธาตุอาหารเพื่อการเจริญเติบโตโดยปฏิกิริยาแอสซิมิเลชั่น (assimilation)          2. การตรึงไนโตรเจน (nitrogen fixation) ซึ่งมีเพียงแบคทีเรียบางชนิดเท่านั้นที่สามารถใช้ก๊าซไนโตรเจนในบรรยากาศเปลี่ยนเป็นไนโตรเจนในรูปที่พืชสามารถนำมาใช้ได้แบคทีเรียพวกนี้มีทั้งที่อยู่ในดินและที่อยู่ในสิ่งมีชีวิต เช่น ไรโซเบียมในปมรากถั่ว  และแบคทีเรียในเฟินน้ำพวกแหนแดง (Azolla) นอกจากนั้นยังมีแบคทีเรียสีเขียวแกมน้ำเงินในน้ำบางชนิด ในปัจจุบันการผลิตปุ๋ยไนโตรเจนใช้ในเกษตรกรรมก็เป็นแหล่งไนโตรเจนสำคัญที่เติมไนโตรเจนสู่ระบบนิเวศ
         ไนโตรเจนเป็นธาตุอาหารสำคัญที่พืชใช้ในโครงสร้างและแมทาบอลิซึม  สัตว์กินพืชและผู้บริโภคลำดับถัดมาได้ใช้ไนโตรเจนจากพืชนี่เองเป็นแหล่งสร้างโปรตีนและสารพันธุกรรม เมื่อพืชและสัตว์ตายลง ผู้ย่อยสลายพวกราและแบคทีเรียสามารถย่อยสลายไนโตรเจนในสิ่งมีชีวิตให้กลับเป็นแอมโมเนียมซึ่งพืชสามารถนำมาใช้ได้ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า แอมโมนิฟิเคชัน (ammonification)
         ไนโตรเจนในสารอินทรีย์สามารถเปลี่ยนกลับไปเป็นก๊าซไนโตรเจนโดยผ่าน 2 กระบวนการ คือ
         1. ไนตริฟิเคชัน  (nitrification) แบคทีเรียบางชนิดใช้แอมโมเนียมในดินเป็นแหล่งพลังงานและทำให้เกิดไนไตรต์ (NO-) ซึ่งเปลี่ยนเป็นไนเตรตซึ่งพืชใช้ได้ด้วย


Nitrosomonas                  Nitrobacter
NH+   (ammonium)   NO- (nitrite)   NO3 -  (nitrate)
 2. ดีไนตริฟิเคชัน (denitrification) ในสภาพไร้ออกซิเจน  แบคทีเรียบางชนิดสามารถสร้างออกซิเจนได้เองจากไนเตรต และได้ผลผลิตเป็นก๊าซไนโตรเจนกลับคืนสู่บรรยากาศ
             อย่างไรก็ตาม  แม้ว่าปริมาณไนโตรเจนที่หมุนเวียนในระบบนิเวศที่กล่าวถึงทั้งหมดนี้จะมีปริมาณน้อยมากแต่วัฏจักรไนโตรเจนในธรรมชาติก็สมดุลด้วยปฏิกิริยาซึ่งเกิดโดยพืชและการย่อยสลายของแบคทีเรีย
NO- (nitrate)    NO(nitrite)   N2 O (nitrorous oxide)    N2 (nitrogen)

พืชบางชนิดมีการปรับเปลี่ยนโครงสร้างให้แตกต่างจากพืชอื่นๆ  เช่น  พืชกินแมลงซึ่งสามารถเจริญเติบโตได้ในดินที่ขาดธาตุอาหารสำคัญอย่างไนโตรเจน  มีในประเทศไทยมีพืชหลายสกุล  หลายชนิดที่มีวิวัฒนาการในการดักจับสัตว์มาเป็นอาหาร   เช่น กาบหอยแครง หยาดน้ำค้าง และหม้อข้าวหม้อแกงลิง  หม้อข้าวหม้อแกงลิงมีส่วนของใบทำหน้าที่เปลี่ยนไปเพื่อดักแมลง  ที่ปลายใบมีกระเปาะเป็นรูปคล้ายหม้อทรงสูงยาว  และมีน้ำหวานล่อแมลง  ภายในมีเอนไซม์ เพื่อสลายสิ่งมีชีวิตเป็นสารอินทรีย์ สารอนินทรีย์ และแร่ธาตุ



  ความเข้าใจในวัฏจักรไนโตรเจนถูกค้นพบโดย Fritz Haber และ Carl Bosch Haberได้สังเคราะห์ปุ๋ยเคมีซึ่งมีธาตุไนโตรเจน
เป็นองค์ประกอบขึ้นโดยการเปลี่ยนก๊าซไนโตรเจนในอากาศมาเป็นแอมโมเนียเหลวได้สำเร็จโดย  กระบวนการที่เรียกว่า Haber - Bosch process  แล้วนำแอมโมเนียที่ได้มาทำเป็นปุ๋ยไนโตรเจน  จากนั้น  Haber  ได้ทำการทดลองเกี่ยวกับการตรึงไนโตรเจนจากอากาศเป็นผลสำเร็จ ทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี ใน ค.ศ. 1919

วัฏจักรออกซิเจน

วัฏจักรออกซิเจน

วัฏจักรน้ำและวัฏจักรออกซิเจน  มีความสัมพันธ์เกี่ยวโยงกัน เพราะต่างประกอบด้วยโมเลกุลออกซิเจนโดยทั่วไป O2ได้มาจากการสังเคราะห์ด้วยแสง  แล้วจึงเปลี่ยนเป็นน้ำในขั้นตอนการหายใจที่มีการใช้ O2
วัฏจักรออกซิเจนแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน
                 1. การสังเคราะห์ด้วยแสง
       เป็นกระบวนการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมี โดยใช้  H2O และ CO2 ซึ่งจะได้น้ำตาล ( CH2O)n และ O2เป็นผลิตภัณฑ์ 



  2. การหายใจแบบใช้ออกซิเจน

        เป็นกระบวนการที่สิ่งมีชีวิตเปลี่ยนพลังงานที่สะสมภายใน cell เป็นพลังงานความร้อน ซึ่งใช้ O2 ในปฏิกิริยาและให้CO2 ดังนั้น ปฏิกิริยาการหายใจจึงเป็นปฏิกิริยาผันกลับของปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสง

วัฏจักรคาร์บอน

วัฏจักรคาร์บอน

คาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลักของสารอินทรีย์ทั้งหมด ดังนั้นวัฏจักรคาร์บอนจึงเกิดควบคู่กับวัฏจักรพลังงานในระบบนิเวศ

การสังเคราะห์ด้วยแสงโดยพืช  สาหร่าย  แพลงก์ตอนพืชและแบคทีเรีย   ใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 
และให้ผลผลิตเป็นคาร์โบไฮเดรตในรูปน้ำตาลและเมื่อมีการหายใจ  ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถูกปลดปล่อย
ออกสู่บรรยากาศอีกครั้ง แม้ว่าในบรรยากาศจะมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพียง 0.03% แต่การสังเคราะห์ด้วย
แสงใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากบรรยากาศไปถึง 1 ใน 7 ในขณะเดียวกันก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จาก
การหายใจก็ชดเชยส่วนที่หายไปคืนสู่บรรยากาศ ทำให้ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศคงที่
ตลอดเวลา
       ในแต่ละฤดูกาล  ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย  ก๊าซคาร์บอน
ไดออกไซด์มีความเข้มข้นต่ำที่สุดในช่วงฤดูร้อนในซีกโลกเหนือและสูงสุดในช่วงฤดูหนาว ทั้งนี้เนื่องจากใน
ซีกโลกเหนือมีแผ่นดินซึ่งมีพืชพรรณ และมีอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงเพิ่มสูงในฤดูร้อน และมีอัตราการ
หายใจเพิ่มในฤดูหนาวนั่นเอง
        นอกจากนั้น  คาร์บอนยังอยู่ในรูปของสารอินทรีย์ในสิ่งมีชีวิต  เช่น  คาร์โบไฮเดรต  โปรตีน  ไขมัน
กรดนิวคลีอิก ฯลฯ ปริมาณคาร์บอนส่วนนี้หมุนเวียนในระบบนิเวศผ่านห่วงโซ่อาหาร จากผู้ผลิตไปสู่
ผู้บริโภคระดับต่างๆ  เมื่อสิ่งมีชีวิตตายลงผู้ย่อยสลาย  เช่น ราและแบคทีเรียจะย่อยสลายคาร์บอนเหล่านี้
ให้กลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์  อัตราความเร็วในการหมุนเวียนในวัฏจักรของคาร์บอนแตกต่างกันไป
ตามชนิดของสารอินทรีย์  เช่นคาร์บอนในเนื้อสัตว์สามารถถูกกินและส่วนที่เหลือถูกย่อยสลายกลับสู่ระบบ
นิเวศ ได้เร็วกว่าคาร์บอนที่อยู่ในเนื้อไม้ซึ่งมีความคงทน
        ภายใต้สภาวะพิเศษบางอย่างสารอินทรีย์ที่คงอยู่ในซากพืชซากสัตว์ที่ทับถมกันเป็นเวลานานๆ
อาจกลายเป็นถ่านหินหรือปิโตรเลียม ซึ่งจะคงอยู่ในสภาพนั้นใต้ผิวโลกเป็นเวลาหลายล้านปี จนกว่าจะมี
การขุดเจาะนำขึ้นมา


การเผาไหม้  (combusion)  สารอินทรีย์  เช่น  ไม้  ถ่านหินและปิโตรเลียมเปลี่ยนคาร์บอนให้เป็นก๊าซ
คาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศได้อย่างรวดเร็วมาก  ก๊าซคาร์ไดออกไซด์จากการเผาไหม้ในโรงงาน
อุตสาหกรรมและจากรถยนต์อาจทำให้ปริมาณก๊าซชนิดนี้ในบรรยากาศเพิ่มสูงขึ้น  ปริมาณก๊าซซึ่งรักษา
ระดับคงที่มาเป็นเวลาหลายพันล้านปีอาจเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วภายในเวลาไม่กี่ปี และทำให้วัฏจักร
คาร์บอนในระบบนิเวศไม่สมดุลอีกต่อไป

    อย่างไรก็ตาม  ยังมีคาร์บอนปริมาณมากอีกส่วนหนึ่งสะสมไว้ในน้ำ เมื่อก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ใน
บรรยากาศละลายน้ำหรือถูกชะล้างด้วยฝน  และกลายเป็นกรดคาร์บอนิก (carbonic acid หรือ H2CO3)  
กรดนี้สามารถทำปฏิกิริยากับแร่หินปูนหรือแคลเซียมคาร์บอเนต (calcium carbonate  หรือ CaCO3)  
 ซึ่งมีมากมายในน้ำโดยเฉพาะในมหาสมุทรเกิดเป็นไบคาร์บอเนต (bicarbonate หรือ HCO3 - ) และ
คาร์บอเนต  (carbonate หรือ CO2- ) แพลงก์ตอนพืชในทะเล สามารถใช้ไบคาร์บอเนตได้โดยตรงและ
เปลี่ยนคาร์บอนกลับเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ด้วยการหายใจอย่างช้าๆ   กระนั้นก็ตามมหาสมุทร
ก็มีคาร์บอนสะสมไว้มากถึง 50 เท่าของคาร์บอนในบรรยากาศและยังสามารถดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
ในบรรยากาศไว้ในรูปของไบคาร์บอเนตได้อีกบางส่วน มหาสมุทรจึงช่วยรักษาสมดุลของวัฏจักรคาร์บอนได้
ในระดับหนึ่ง


วัฏจักรน้ำ

วัฏจักรน้ำ


  น้ำเป็นองค์ประกอบสำคัญในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต  เป็นตัวกลางของกระบวนการต่างๆในสิ่งมีชีวิต  อีกทั้งยังเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตมากมายเพราะโลกของเราประกอบด้วยน้ำ  3  ใน 4 ส่วน วัฏจักรของน้ำจึงนับว่ามีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตเป็นอย่างมาก
การเกิดวัฎจักรของน้ำตามธรรมชาติแบ่งออกเป็น 4 ขั้นตอน
1. การระเหย  (evaporation)          หมายถึง การที่น้ำในแหล่งน้ำ เช่น แม่น้ำ ทะเล และมหาสมุทร ฯลฯ   กลายเป็นไอเมื่อได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์
2. การควบแน่น  (condensation)         หมายถึง การที่ไอน้ำในบรรยากาศเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวในรูปของเมฆเมื่อได้รับความเย็น
3. การเกิดฝนตก  (precipitation)         หมายถึง ปรากฏการณ์ของการเกิดการรวมตัวของน้ำในอากาศ  เกิดเป็นฝนและหิมะตกสู่พื้นโลก ซึ่งส่วนใหญ่ตกลงสู่พื้นที่มหาสมุทร นอกจากนั้นตกลงมาในรูปของฝนและหิมะและบางส่วนก็ซึมลงดินและไหลลงสู่แหล่งน้ำต่างๆ 
4. การรวมตัวของน้ำ  (collection)           หมายถึง การที่น้ำไหลรวมกันสู่แหล่งน้ำ เช่น แม่น้ำ ทะเล หรือ มหาสมุทร ที่เป็นแหล่งอุปโภคและบริโภคของมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ต่อไป