วัฏจักรสารในระบบนิเวศ

วัฏจักรสารในระบบนิเวศ สิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ ในระบบนิเวศจะใช้แร่ธาตุและสารจากสิ่งแวดล้อมในการดำรงชีวิต ในขณะเดียวกันก็จะปล่อยสารกลับคืนสู่สิ่งแวดล้อม ทำให้เกิดการหมุนเวียนเป็นวัฏจักรและถ่ายทอดพลังงานในระบบนิเวศ แบ่งเป็น 2 ลักษณะคือ 1.วัฏจักรของสารที่มีการหมุนเวียนโดยไม่ผ่านบรรยากาศ เช่น ฟอสฟอรัส แคลเซียม เป็นต้น 2.วัฏจักรของสารที่มีการหมุนเวียนผ่านบรรยากาศ โดยมีวัฏจักรหลักที่สำคัญ 3 วัฏจักรที่ควรศึกษา ดังนี้ วัฏจักรน้ำ วัฏจักรไนโตรเจน และวัฏจักรคาร์บอน

วัฏจักรน้ำ (water cycle) น้ำ (H2O) เป็นสิ่งที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตทุกชนิดในระบบนิเวศ เพราะนอกจากจะเป็นองค์ประกอบของเซลล์แล้ว น้ำยังเป็นตัวกลางสำคัญของกระบวนการต่างๆในสิ่งมีชีวิต เป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตหลายชนิด เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดระบบนิเวศชนิดต่างๆ การหมุนเวียนของน้ำในระบบนิเวศ เกิดจาก 2 กระบวนการ คือ การระเหย (evaporation) และการกลั่นตัวเป็นฝนตกลงสู่ผิวโลก (precipitation)

วัฏจักรน้ำ (water cycle)

วัฏจักรคาร์บอน (carbon cycle)

วัฏจักรคาร์บอน (carbon cycle) ผู้ผลิตจะรับคาร์บอนในรูปของCO2 เพื่อนำไปใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสง เมื่อสัตว์กินพืชก็จะได้รับสารประกอบเหล่านี้ไปใช้ประโยชน์และสร้างเป็นเนื้อเยื่อ เมื่อพืชและสัตว์ตายลง แบคทีเรีย เห็ดรา จะย่อยสลายซากพืชซากสัตว์ ตลอดจนสิ่งขับถ่าย ให้เป็น CO2 และน้ำ กลับคืนสู่บรรยากาศ รวมทั้งการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงก็จะได้ CO2 คืนสู่บรรยากาศได้อีก ทั้งพืชและสัตว์จะคืนคาร์บอนสู่บรรยากาศในรูปของ CO2 โดยกระบวนหายใจ

วัฏจักรคาร์บอน (carbon cycle)

วัฏจักรไนโตรเจน (nitrogen cycle)

วัฏจักรไนโตรเจน (nitrogen cycle) แอนาบีนาที่อยู่ร่วมกับแหนแดง สามารถตรึงไนโตรเจนจากอากาศได้ โดยจะเปลี่ยนให้เป็นสารประกอบไนโตรเจน ปมรากของพืชตระกูลถั่วเกิดจากแบคทีเรียไรโซเบียมซึ่งสามารถตรึงไนโตรเจนจากอากาศและ ในดินได้

วัฏจักรไนโตรเจน (nitrogen cycle) วัฏจักรไนโตรเจนประกอบด้วยกระบวนการที่สำคัญ คือ 1. การตรึงไนโตรเจน (nitrogen fixation) 2. การเปลี่ยนสารประกอบไนโตรเจนเป็นแอมโมเนีย (ammonification) 3. การเปลี่ยนเกลือแอมโมเนียมเป็นไนไตรท์และไนเตรต (nitrification) 4. การเปลี่ยนไนเตรต กลับเป็นแก๊สไนโตรเจนในบรรยากาศ (denitrification)

วัฏจักรไนโตรเจน (nitrogen cycle)

วัฏจักรฟอสฟอรัส (phosphorus cycle) ประกอบของ สารพันธุกรรม เช่น DNA RNA เป็นส่วนประกอบของสาร พลังงานสูง เช่น ATP ADP เป็นส่วนประกอบที่สำคัญ ของกระดูกและฟันใน สัตว์พืชนำไปใช้ในการเจริญเติบโต เพื่อสร้างความแข็งแรงและผลผลิตให้สูงขึ้น เป็นอีกธาตุหนึ่งที่มีการหมุนเวียนเป็นวัฏจักร

วัฏจักรฟอสฟอรัส (phosphorus cycle) 1. แหล่งสะสมฟอสฟอรัส คือ ดิน หิน โดยเฉพาะหินและตะกอนที่ทับถมกันอยู่ที่ใต้ทะเล 2. สำหรับฟอสฟอรัสที่สะสมอยู่ในดิน เมื่อถูกกัดกร่อนหรือชะล้างตามธรรมชาติก็จะได้สารฟอสเฟต ซึ่งพืชสามารถดูดไปใช้ได้ 3. เมื่อสัตว์กินพืช สารนี้ก็จะถูกถ่ายทอดไปยังสัตว์ 4. เมื่อพืชและสัตว์ตายลงจะถูกย่อยสลาย ได้สารประกอบฟอสเฟตทับถมอยู่ในดิน และบางส่วนจะลงสู่แหล่งน้ำ

วัฏจักรฟอสฟอรัส (phosphorus cycle)

วัฏจักรกำมะถัน (sulfur cycle) กำมะถัน (S) คือ ธาตุที่เป็นองค์ประกอบสำคัญของโปรตีนในพืช และสัตว์ โดยเฉพาะกรดอะมิโนที่จำเป็นบางชนิด รวมทั้งวิตามินและโคเอนไซม์บางชนิด จะพบกำมะถันบริสุทธิ์จากบริเวณที่มีภูเขาไฟระเบิด หรือบริเวณน้ำพุร้อน กำมะถันส่วนใหญ่ที่พบจะอยู่ในรูปของสารประกอบ เช่น SO2 H2S พวกซัลไฟด์ และซัลเฟต เป็นต้น

วัฏจักรกำมะถัน (sulfur cycle) สิ่งมีชีวิตไม่สามารถนำกำมะถันมาใช้โดยตรงได้แต่จะนำมาใช้ในรูปของ สารประกอบ โดยที่พืชดูดซัลเฟตในดินไปสร้างเป็นอินทรียสารในพืช - สัตว์ได้กำมะถันจากการบริโภคพืช - เมื่อพืชและสัตว์ตายลง ก็จะถูกสลายโดยผู้ย่อยสลายอินทรียสาร จนได้สารประกอบซัลเฟตที่ละลายน้ำได้อยู่ในดิน ทำให้พืชนำไปใช้ได้อีก

วัฏจักรกำมะถัน (sulfur cycle)