รูปที่ 1.2 ห่วงโซ่อาหาร

        พลังงานทั้งหลายในระบบนิเวศนี้เกิดจากแสงอาทิตย์ พลังงานแสงถูกถ่ายทอดโดยเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานศักย์  สะสมไว้ใน
สารอาหาร ซึ่งเกิดจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง แล้วถูกถ่ายทอดไปสู่ผู้บริโภคลำดับต่างๆ ในระบบนิเวศ ซึ่งมีความสัมพันธ์กันอย่างซับซ้อนในรูปแบบที่เรียกว่า สายใยอาหาร  (food web)

 รูปที่ 1.3 สายใยอาหาร

ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิต

             ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ แบ่งออกเป็น 2 ลักษณะคือ

1. ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน
2. ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกัน

           เพื่อให้ง่ายต่อความเข้าใจ  จึงมีการใช้เครื่องหมายต่อไปนี้แสดงความสัมพันธ์ระหว่างกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่อาศัยรวมกัน

+ หมายถึง การได้ประโยชน์จากอีกฝ่ายหนึ่ง
-  หมายถึง การเสียประโยชน์ให้อีกฝ่ายหนึ่ง
0 หมายถึง การไม่ได้ประโยชน์ แต่ก็ไม่เสียประโยชน์

         ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศแบ่งได้เป็น 3 ประเภทใหญ่ คือ

         1. การได้รับประโยชน์ร่วมกัน (mutualism) เป็นการอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิต 2 ชนิดที่ได้ประโยชน์ด้วยกันทั้งสองชนิด ใช้สัญลักษณ์ +, + เช่น
              • แมลงกับดอกไม้ แมลงดูดน้ำหวานจากดอกไม้เป็นอาหาร และดอกไม้ก็มีแมลงช่วยผสมเกสร
              • นกเอี้ยงกับควาย นกเอี้ยงได้กินแมลงต่าง ๆ จากหลังควาย และควายก็ได้นกเอี้ยงช่วยกำจัดแมลงที่มาก่อความรำคาญ
              • มดดำกับเพลี้ย เพลี้ยได้รับประโยชน์ในการที่มดดำพาไปดูดน้ำเลี้ยงที่ต้นไม้ และมดดำก็จะได้รับน้ำหวาน
              • ปูเสฉวนกับดอกไม้ทะเล (sea  anemore) ปูเสฉวนอาศัยดอกไม้ทะเลพรางตัวจากศัตรูและยังอาศัยเข็มพิษจากดอกไม้ทะเลป้องกันศัตรู ส่วนดอกไม้ทะเลก็ได้รับอาหารจากปูเสฉวนที่กำลังกินอาหารด้วย
              • ไลเคน (lichen) คือ การดำรงชีวิตร่วมกันของรากับสาหร่าย ซึ่งเป็นการอยู่แบบที่สิ่งมีชีวิตทั้ง 2 ชนิดต่างก็ได้รับประโยชน์ สาหร่ายมีสีเขียวสร้างอาหารเองได้โดยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงแต่ต้องอาศัยความชื้นจากรา ส่วนราได้รับธาตูอาหารจากสาหร่าย ได้แก่ ไนโตรเจนจากการตรึงไนโตรเจน  นอกจากนั้นราบางชนิดอาจสร้างสารพิษ  ซึ่งป้องกันไม่ให้สัตว์อื่นกินไลเคนเป็นอาหาร  และรายังสร้างกรดช่วยในการละลายหินและเปลือกไม้  ช่วยในการละลายหินและเปลือกไม้   ทำให้ไลเคนดูดซับธาตุอาหารได้ดี

รูปที่ 1.4 ความสัมพันธ์แบบ mutalism ระหว่างราและสาหร่าย

              •  แบคทีเรียไรโซเบียม  (Rhizobium)  ในปมรากพืชวงศ์ถั่ว  ตรึงไนโตรเจนจากอากาศให้แก่รากถั่ว  ในขณะเดียวกันแบคทีเรียก็ได้รับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และแร่ธาตุจากต้นถั่ว

รูปที่ 1.5 ปมรากถั่วซึ่งภายในมีแบคทีเรียไรโซเบียม

              • โปรโตซัวในลำไส้ปลวก  ปลวกไม่มีน้ำย่อยสำหรับย่อยเซลลูโลสในเนื้อไม้ โปรโตซัวช่วยในการย่อย จนทำให้ปลวกสามารถกินไม้ได้ และโปรโตรซัวก็ได้รับสารอาหารจากการย่อยสลายเซลลูโลสด้วย

รูปที่ 1.6 โปรโตซัวในลำไส้ปลวกช่วยย่อยเซลลูโลส

              • แบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในสำไส้ใหญ่ของคน  แบคทีเรียได้รับอาหารและที่อยู่อาศัยจากลำไส้ของคน ส่วนคนจะได้รับวิตามินบี 12 จากแบคทีเรีย

         2. ภาวะอิงอาศัยหรือภาวะเกื้อกูล  (commensalism)  เป็นการอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิตโดยที่ฝ่ายหนึ่งได้ประโยชน์ ส่วนอีกฝ่ายหนึ่งไม่ได้ประโยชน์แต่ก็ไม่เสียประโยชน์  (+,0) เช่น

              •  ปลาฉลามกับเหาฉลาม  เหาฉลามอาศัยอยู่ใกล้ตัวปลาฉลามและกินเศษอาหารจากปลาฉลาม ซึ่งปลาฉลามจะไม่ได้ประโยชน์ แต่ก็ไม่เสียประโยชน์
              •  พลูด่างกับต้นไม้ใหญ่  พลูด่างอาศัยร่มเงาและความชื้นจากต้นไม้โดยต้นไม้ไม่ได้ประโยชน์แต่ขณะเดียวกันก็ไม่เสียประโยชน์อะไร
              •  กล้วยไม้กับต้นไม้ใหญ่  กล้วยไม้ยึดเกาะที่ลำต้นหรือกิ่งของต้นไม้ซึ่งได้รับความชื้นและแร่ธาตุจากต้นไม้ โดยที่ต้นไม้ไม่ได้รับประโยชน์ แต่ก็ไม่เสียประโยชน์อะไร
              •  เพรียงที่อาศัยเกาะบนผิวหนังของวาฬเพื่อหาอาหาร  วาฬไม่ได้ประโยชน์ แต่ก็ไม่เสียประโยชน์

รูปที่   1.7 ปลาฉลามกับเหาฉลาม

รูปที่ 1.8 กล้วยไม้กับต้นไม้ใหญ่

         3. ฝ่ายหนึ่งได้ประโยชน์และอีกฝ่ายหนึ่งเสียประโยชน์ ใช้สัญลักษณ์ +, - ซึ่งแบ่งเป็น 2 แบบ คือ

               ก.  การล่าเหยื่อ  (predation) เป็นความสัมพันธ์โดยมีฝ่ายหนึ่งเป็นผู้ล่า  (predator)  และอีกฝ่ายหนึ่งเป็นเหยื่อ (prey) หรือเป็นอาหารของอีกฝ่าย เช่น งูกับกบ

               ข.  ภาวะปรสิต  (parasitism) เป็นความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตที่มีฝ่ายหนึ่งเป็นผู้เบียดเบียน  เรียกว่า ปรสิต (parasite) และอีกฝ่ายหนึ่งเป็นเจ้าของบ้าน (host)
                      • ต้นกาฝากเช่น  ฝอยทองที่ขึ้นอยู่บนต้นไม้ใหญ่ จะดูดน้ำและอาหารจากต้นไม้ใหญ่
                      • หมัด เห็บ ไร พยาธิต่าง ๆ ที่อาศัยอยู่กับร่างกายคนและสัตว์
                      • เชื้อโรคต่าง ๆ ที่ทำให้เกิดโรคกับคนและสัตว์

                นอกจากนี้ยังมีความสัมพันธ์แบบภาวะมีการย่อยสลาย (saprophytism) ใช้สัญญลักษณ์ +, 0 เป็นการดำรงชีพของกลุ่มผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์ เช่น เห็ด รา แบคทีเรีย และจุลินทรีย์

รูปที่ 1.9 รูปเห็ด

รูปที่ 1.10 รูปแบคทีเรีย

             การถ่ายทอดพลังงานในห่วงโซ่อาหาร

               การถ่ายทอดพลังงาน  ในห่วงโซ่อาหารอาจแสดงในในลักษณะของสามเหลี่ยมปิรามิดของสิ่งมีชีวิต (ecological pyramid) แบ่งได้  3 ประเภทตามหน่วยที่ใช้วัดปริมาณของลำดับขั้นในการกิน

1. ปิรามิดจำนวนของสิ่งมีชีวิต (pyramid of number)

        แสดงจำนวนสิ่งมีชีวิตเป็นหน่วยตัวต่อพื้นที่  โดยทั่วไปพีระมิดจะมีฐานกว้างซึ่งหมายถึง  มีจำนวนผู้ผลิตมากที่สุด และจำนวนผู้บริโภคลำดับต่างๆ ลดลงมา  

  
 รูปที่ 1.11 ปิรามิดจำนวนของสิ่งมีชีวิต

       แต่การวัดปริมาณพลังงานโดยวิธีนี้  อาจมีความคลาดเคลื่อนได้เนื่องจากสิ่งมีชีวิตไม่ว่าจะเป็นเซลล์เดียวหรือหลายเซลล์  ขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่  เช่นไส้เดือน จะนับเป็นหนึ่งเหมือนกันหมด  แต่ความเป็นจริงนั้นในแง่ปริมาณพลังงานที่ได้รับหรืออาหารที่ผู้บริโภคได้รับจะมากกว่าหลายเท่า   ดังนั้นจึงมีการพัฒนารูปแบบในรูปของปิรามิดมวลของสิ่งมีชีวิต

2.ปิรามิดมวลของสิ่งมีชีวิต (pyramid of mass)

         โดยปิรามิดนี้แสดงปริมาณของสิ่งมีชีวิตในแต่ละลำดับขั้นของการกินโดยใช้มวลรวมของน้ำหนักแห้ง (dry weight) ของสิ่งมีชีวิตต่อพื้นที่แทนการนับจำนวนปิรามิดแบบนี้มีความแม่นยำมากกว่าแบบที่ 1 แต่ในความเป็นจริงจำนวนหรือมวลของสิ่งมีชีวิตมีการเปลี่ยนแปลงตามช่วงเวลา เช่น ตามฤดูกาลหรือ  ตามอัตราการเจริญเติบโต  ปัจจัยเหล่านี้ จึงเป็นตัวแปรที่สำคัญ  

  รูปที่ 1.12 ปิรามิดมวลของสิ่งมีชีวิต

      อย่างไรก็ดีถึงแม้มวลที่มากขึ้นเช่นต้นไม้ใหญ่ จะผลิตเป็นสารอาหารของผู้บริโภคได้มาก   แต่ก็ยังน้อยกว่าที่ผู้บริโภคได้จากสิ่งมีชีวิตเล็กๆ  เช่น  สาหร่ายหรือแพลงก์ตอน  ทั้งๆที่มวล หรือปริมาณของสาหร่ายหรือแพลงก์ตอนน้อยกว่ามาก ดังนั้นจึงมีการพัฒนา
แนวความคิดในการแก้ปัญหานี้ โดยในการเสนอรูปของปิรามิดพลังงาน ( pyramid of energy)

  รูปที่ 1.13 การกินเป็นทอดๆ

3. ปิรามิดพลังงาน ( pyramid of energy)

     เป็นปิรามิดแสดงปริมาณพลังงานของแต่ละลำดับชั้นของการกินซึ่งจะมีค่าลดลงตามลำดับขั้นของการโภค จากลำดับที่ 1 ไป 2 ไป 3 และ 4 ดังแสดงในรูป

 รูปที่ 1.14 ปิรามิดพลังงาน

       ในระบบนิเวศ  ทั้งสสารและแร่ธาตุต่างๆ จะถูกหมุนเวียนกันไปภายใต้เวลาที่เหมาะสม  และมีความสมดุล ซึ่งกันและกันวนเวียนกันเป็นวัฏจักรที่เรียกว่า  วัฏจักรของสสาร (matter cycling) ซึ่งเปรียบเสมือนกลไกสำคัญ ที่เชื่อมโยงระหว่างสสารและพลังงานจากธรรมชาติสู่สิ่งมีชีวิตแล้วถ่ายทอดพลังงานในรูปแบบของการกินต่อ กันเป็นทอดๆ  ผลสุดท้ายวัฎจักรจะสลายในขั้นตอนท้ายสุดโดยผู้ย่อยสลายกลับคืนสู่ธรรมชาติ  วัฏจักรของสสารที่มีความสำคัญต่อสมดุลของระบบนิเวศ  ได้แก่ วัฎจักรของน้ำ  วัฎจักรของไนโตรเจน วัฎจักรของคาร์บอนและ วัฎจักรของฟอสฟอรัส