ระบบนิเวศ

ระบบนิเวศ คือกลุ่มอินทรีย์ (พืช สัตว์และจุลินทรีย์) ร่วมกับองค์ประกอบอชีวนะของสิ่งแวดล้อมของพวกมัน (เช่น อากาศ น้ำและดินอนินทรีย์) ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กันเป็นระบบ ถือว่า ส่วนประกอบชีวนะและอชีวนะเชื่อมกันผ่านวัฏจักรสารอาหารและการถ่ายทอดพลังงาน ระบบนิเวศนิยามเป็นเครือข่ายปฏิสัมพันธ์ระหว่างอินทรีย์ด้วยกันและระหว่างอินทรีย์กับสิ่งแวดล้อม ระบบนิเวศมีขนาดเท่าใดก็ได้ แต่ปกติครอบคลุมพื้นที่เฉพาะจำกัด แม้นักวิทยาศาสตร์บางส่วนกล่าวว่า ทั้งโลกก็เป็นระบบนิเวศหนึ่งด้วย

พลังงาน น้ำ ไนโตรเจนและดินอนินทรีย์เป็นอีกส่วนประกอบอชีวนะของระบบนิเวศ พลังงานซึ่งถ่ายทอดผ่านระบบนิเวศได้มาจากดวงอาทิตย์เป็นหลัก โดยทั่วไปเข้าสู่ระบบผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งกระบวนการนี้ยังจับคาร์บอนจากบรรยากาศด้วย สัตว์มีบทบาทสำคัญในการเคลื่อนของสสารและพลังงานผ่านระบบนิเวศ โดยการกินพืชและสัตว์อื่น นอกจากนี้ สัตว์ยังมีอิทธิพลต่อปริมาณพืชและชีวมวลจุลินทรีย์ที่มีอยู่ ตัวสลายสารอินทรีย์ปลดปล่อยคาร์บอนกลับสู่บรรยากาศและเอื้อการเกิดวัฏจักรสารอาหารโดยการแปลงสารอาหารที่สะสมอยู่ในชีวมวลตายกลับสู่รูปที่พร้อมถูกพืชและจุลินทรีย์อื่นใช้ โดยการย่อยสลายสารอินทรีย์ตาย ในธรรมชาติแล้วมีสาร 60 ชนิด ในจำนวน 96 ชนิด หมุนเวียนผ่านเข้าไปในอินทรีย์

ระบบนิเวศมีทั้งปัจจัยภายนอกและภายในควบคุม ปัจจัยภายนอก เช่น ภูมิอากาศ วัสดุกำเนิด (parent material) ซึ่งสร้างดินและภูมิลักษณ์ ควบคุมโครงสร้างโดยรวมของระบบนิเวศและวิธีที่สิ่งต่าง ๆ เกิดในนั้น แต่ปัจจัยดังกล่าวไม่ได้รับอิทธิพลจากระบบนิเวศ ปัจจัยภายนอกอื่นรวมเวลาและชีวชาติศักยะ (potential biota) ระบบนิเวศเป็นสิ่งพลวัต คือ อยู่ภายใต้การรบกวนเป็นระยะและอยู่ในกระบวนการฟื้นตัวจากการรบกวนในอดีตบางอย่าง ระบบนิเวศในสิ่งแวดล้อมคล้ายกันที่ตั้งอยู่ในส่วนของโลกต่างกันสามารถมีลักษณะต่างกันมากเพราะมีชนิดต่างกัน การนำชนิดต่างถิ่นเข้ามาสามารถทำให้เกิดการเลื่อนอย่างสำคัญในการทำหน้าที่ของระบบนิเวศ ปัจจัยภายในไม่เพียงควบคุมกระบวนการของระบบนิเวศ แต่ยังถูกระบบนิเวศควบคุมและมักอยู่ภายใต้วงวนป้อนกลับ (feedback loop) เช่นกัน ขณะที่ทรัพยากรป้อนเข้าปกติถูกกระบวนการภายนอก เช่น ภูมิอากาศและวัสดุกำเนิด ควบคุม แต่การมีทรัพยากรเหล่านี้ในระบบนิเวศถูกปัจจัยภายใน เช่น การผุสลายตัว การแข่งขันรากหรือการเกิดร่ม ควบคุม ปัจจัยภายในอื่นมีการรบกวน การสืบทอด (succession) และประเภทของชนิดที่มี แม้มนุษย์อยู่ในและก่อให้เกิดผลภายในระบบนิเวศ แต่ผลลัพธ์รวมใหญ่พอมีอิทธิพลต่อปัจจัยภายนอกอย่างภูมิอากาศ

ความหลากหลายทางชีวภาพ (biodiversity) เช่นเดียวกับการรบกวนและการสืบทอด มีผลต่อการทำหน้าที่ของระบบนิเวศ ระบบนิเวศให้สินค้าและบริหารต่าง ๆ ที่มนุษย์ต้องการ หลักการการจัดการระบบนิเวศเสนอว่า แทนที่จะจัดการชนิดหนึ่งเพียงชนิดเดียว ควรจัดการทรัพยากรธรรมชาติที่ระดับระบบนิเวศด้วย การจำแนกระบบนิเวศเป็นหน่วยเอกพันธุ์ทางระบบนิเวศ (ecologically homogeneous unit) เป็นขั้นตอนสำคัญสู่การจัดการระบบนิเวศอย่างสัมฤทธิ์ผล แต่ไม่มีวิธีทำวิธีใดวิธีหนึ่งที่ตกลงกัน

คาร์บอนและพลังงานซึ่งรวมอยู่ในเนื้อเยื่อพืช (การผลิตปฐมภูมิสุทธิ) ถูกสัตว์บริโภคขณะพืชยังมีชีวิต หรือยังไม่ถูกกินเมื่อเนื้อเยื่อพืชตายและกลายเป็นซากสลาย ในระบบนิเวศบนดิน การผลิตปฐมภูมิสุทธิราว 90% ถูกตัวสลายสารอินทรีย์สลาย ส่วนที่เหลือไม่ถูกสัตว์บริโภคขณะยังมีชีวิตแล้วเข้าสู่ระบบโภชนาการที่มีพืชเป็นฐาน ก็ถูกบริโภคหลังตายแล้วแล้วเข้าระบบโภชนาการที่มีซากสลายเป็นฐาน ในระบบในน้ำ สัดส่วนชีวมวลพืชที่ถูกสัตว์กินพืชบริโภคมีสูงกว่ามาก ในระบบโภชนาการ อินทรีย์สังเคราะห์ด้วยแสงเป็นผู้ผลิตปฐมภูมิ อินทรีย์ที่บริโภคเนื้อเยื่อของผู้ผลิตปฐมภูมิ เรียก ผู้บริโภคปฐมภูมิ ผู้บริโภคลำดับที่หนึ่ง หรือผู้ผลิตทุติยภูมิ คือ สัตว์กินพืช สัตว์ที่กินผู้บริโภคปฐมภูมิ คือ สัตว์กินเนื้อ เป็นผู้บริโภคทุติยภูมิหรือผู้บริโภคลำดับที่สอง ผู้ผลิตและผู้บริโภคเหล่านี้ประกอบเป็นระดับโภชนาการ ลำดับการบริโภค ตั้งแต่พืชถึงสัตว์กินพืช ถึงสัตว์กินเนื้อ ก่อเป็นโซ่อาหาร ระบบจริงซับซ้อนกว่านี้มาก โดยทั่วไปอินทรีย์จะกินอาหารมากกว่าหนึ่งรูป และอาจกินที่ระดับโภชนาการมากกว่าหนึ่งระดับ สัตว์กินเนื้ออาจจับเหยื่อบางส่วนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบโภชนาการที่มีพืชเป็นฐาน และบางส่วนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบโภชนาการที่มีซากสลายเป็นฐาน เช่น นกกินทั้งตั๊กแตนซึ่งเป็นสัตว์กินพืช และไส้เดือนดินซึ่งบริโภคซากสลาย ระบบจริงที่มีบรรดาความซับซ้อนเหล่านี้ ก่อสายใยอาหารแทนโซ่อาหาร

คาร์บอนและสารอาหารที่อยู่ในสารอินทรีย์ที่ตายแล้วจะโดนแบ่งกลุ่มด้วยกระบวนการที่เรียกว่าการสลายตัว สารอาหารที่ได้จากการสลายตัวนั้นสามารถนำกลับมาใช้ได้สำหรับพืชและจุลินทรีย์และอีกส่วนหนึ่งจะกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์กลับสู่ชั้นบรรยากาศเพื่อใช้ในการสังเคราะห์แสง หากไม่มีการสลายตัวจะมีสารอินทรีย์ที่ตายแล้วและสารอาหารการสะสมอยู่ในระบบและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศก็จะหมดไป ประมาณ 90 % ของอัตราการผลิตปฐมภูมิสุทธิ (Net Primary Productivity : NPP) จะมาจากผู้ย่อยสลายโดยตรง

กระบวนการย่อยสลายสามารถแบ่งออกเป็น 3 ประเภท
การจัดการระบบนิเวศ จะเกิดขึ้นเมื่อมีการจัดการทรัพยากรธรรมชาติ ที่มีในระยยนิเวศมากกว่า 1 ชนิด F. Stuart Chapin ได้นิยามไว้ว่า “การประยุกต์ใช้ศาสตร์ทางนิเวศวิทยาในการจัดการทรัพยากรเพื่อส่งเสริมความยั่งยืนของระบบนิเวศในระยะยาวและ การส่งมอบสินค้าและบริการของระบบนิเวศที่สำคัญ” Norman Christensen และ coauthors นิยามว่า “การจัดการเป้าหมายอย่างชัดเจน ดำเนินการตามนโยบาย ระเบียบการ การปฏิบัติและสามารถปรับตัวได้จากการตรวจสอบและกระบวนการที่จำเป็นเพื่อรักษาโครงสร้างของระบบนิเวศและการวิจัยบนพื้นฐานความเข้าใจที่ดีที่สุดของเรามีปฏิสัมพันธ์ทางนิเวศวิทยา” และ Peter Brussard และ colleaguesนิยามว่า “การจัดการพื้นที่ที่มีความหลากหลายแบบนิเวศบริการและชีวภาพ มีเก็บทรัพยากรเพื่อที่มนุษย์ใช้อย่างเหมาะสมและการดำรงชีวิตที่ยั่งยืน”

แม้ว่าคำจำกัดความของการจัดการระบบนิเวศจะมีมากมาย ได้มีการกำหนดหลักการเพื่อรองรับคำนิยามเหล่านี้ ไว้ว่า หลักการพื้นฐานคือการพัฒนาอย่างยั่งยืนในระยะยาวของการผลิตสินค้าและนิเวศบริการ “การพัฒนาอย่างยั่งยืน[ เป็น ] สิ่งที่จำเป็นสำหรับการจัดการ ไม่ใช่ของแถม”นอกจากนี้ยังต้องมีเป้าหมายที่ชัดเจนเกี่ยวกับทางโคจรในอนาคตและพฤติกรรมของระบบการจัดการ ข้อกำหนดสำคัญอื่น ๆ รวมถึงความเข้าใจนิเวศวิทยาเสียงของระบบ,รวมถึงการเชื่อมโยง,การเปลี่ยนแปลงของระบบนิเวศและในบริบทที่เป็นระบบแบบฝังตัว หลักการที่สำคัญอื่น ๆ รวมถึงความเข้าใจเกี่ยวกับบทบาทของมนุษย์เป็นส่วนประกอบของระบบนิเวศและการจัดการที่เหมาะสม ในขณะที่การจัดการระบบนิเวศที่ สามารถนำมาใช้เป็นส่วนหนึ่งของแผนเพื่อการอนุรักษ์ป่าก็ยังสามารถนำมาใช้ใน การจัดการระบบนิเวศ เช่น ระบบนิเวศเกษตร

ขณะที่ประชากรมนุษย์เติบโตขึ้นเพื่อทำต้องการทรัพยากรที่กำหนดในระบบนิเวศและผลกระทบของรอยเท้าทางนิเวศของมนุษย์ ทรัพยากรธรรมชาติสามารถทำลายได้และใช้ได้อย่างมากมายผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการกระทำของมนุษย์ล้วนเป็นกระบวนการหรือวัสดุที่ได้มาจากการกระทำของมนุษย์ จะส่งผลให้คุณภาพของอากาศและน้ำถูกทำลายมากยิ่งขึ้น รวมถึงการทำการประมงที่มากเกินไปทำให้ศัตรูพืชและโรคระบาทจะขยายพื้นที่มากยิ่งขึ้นเกินการควบคุม และการตัดไม่ทำลายป่าจะก่อให้เกิดน้ำท่วมรุนแรง จากรายงานพบว่าประมาณ 40-50% ของโลกในส่วนที่เป็นชั้นน้ำแข็งได้เปลี่ยนแปลงไปเป็นอย่างมากซึ่งความเสื่อมโทรมนี้ล้วนเกิดจากการกระทำของมนุษย์ และอีก 66% เป็นการทำประมงมากเกินไปของมนุษย์ ในปัจจุบันปริมาณของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นกว่า 30% ตั้งแต่มีการทำอุตสาหกรรมต่างๆและในช่วง 2000 ปีที่ผ่านมามีสายพันธุ์ของนกกว่า 25% ที่สูญพันธ์ไป ทำให้สังคมมีการตระหนักถึงผลกระทบมากยิ่งขึ้นจึงก่อให้เกิดนิเวศบริการที่มีไม่จำกัด อย่างไรก็ตามภัยคุกคามส่วนใหญ่มักเกิดจากการกระทำของมนุษย์จึงจำเป็นจะต้องพิจารณาถึงความยั่งยืนของระบบนิเวศในระยะยาวและเพิ่มบทบาทในการเพิ่มที่อยู่อาศัยของมนุษย์เพื่อเป็นกฎในการกระทำการทางเศรษฐกิจ เพื่อเพิ่มเหตุในการตัดสินใจในการทำธุรกิจซึ่งมักจะขึ้นอยู่กับค่าใช้จ่ายที่มนุษย์ได้เลือกใช้ เป็นอีกหนึ่ความท้าท้ายของการกำหนดมูลค่าทางเศรษฐกิจให้กับธรรมชาติอย่างต่อเนื่อง เช่น ธนาคารความหลากหลายทางชีวภาพ เป็นต้น จะเป็นส่วนที่ช่วยให้เกิดการเปลี่ยนแปลงการเรียนรู้อีกสาขาวิชาหนึ่งเพื่อช่วยในการจัดการสภาพแวดล้อม ความรับผิดชอบต่อสังคม โอกาสทางธุรกิจและรวมไปถึงอนาคตของเราเอง