1

นเวศวทยา: บทนา

Sravut Klorvuttimontara(faassvk@ku.ac.th)

Biology Section, Faculty of Liberal Arts and Science,

Kasetsart University KamphaengSaen Campus

เคาโครง• ความหมายของนเวศวทยา• ประวตความเปนมาของนเวศวทยา • ขอบเขตของนเวศวทยา• รปแบบของการศกษาทางนเวศวทยา• กระบวนการศกษาทางวทยาศาสตร สถต กบนเวศวทยา

ความหมายของนเวศวทยา• Ecology = Oikos + Logos• “The study of the interrelationships between

living organisms and their environment” (Lincoln et al., 1998)

ประวตความเปนมาของนเวศวทยา• 1858 - Ecology ปรากฏครงแรกโดย Henry

Thoreau ในจดหมายระหวางนกวชาการ• 1866 - Ernst Hackel ใหนยามวา “ความสมพนธทงหมดของสตวตอสภาพแวดลอมทงอนทรยและสารอนนทรย”

ประวตความเปนมาของนเวศวทยา• 1900 เรมยอมรบวาเปนศาสตรสาขาหนง

– นเวศวทยาของพชและสตวแยกกนเดดขาดในชวงแรก แตในภายหลงมรวมกนเปนนเวศวทยา เทานน

ประวตความเปนมาของนเวศวทยา• 1927 – Charles Elton เรมการศกษาประวตศาสตรธรรมชาตทางวทยาศาสตร (Scientific natural history)

• 1935 - A. G. Tansley เสนอคาวา ecosystem• 1961 – Herbert Andrewartha เรมใชวธการทางวทยาศาสตรศกษาการแพรกระจายและความชมของสงมชวต

2

ประวตความเปนมาของนเวศวทยา• หลง 1960 นเวศวทยามการเตบโตขนมากจนเปนศาสตรเฉพาะตว

• 1963, 1983 – Eugene Odum – การศกษาสงมชวตในบรเวณทอยอาศย โดยเนนการรวมเบดเสรจหรอรปแบบของความสมพนธระหวางสงมชวตกบสงแวดลอม

ประวตความเปนมาของนเวศวทยา• 1972 – Charles J. Krebs (ดดแปลงจาก

Andrewartha)– การศกษาปฏสมพนธทเปนตวตดสนการแพรกระจายและความมากนอยของสงมชวตดวยวธการทางวทยาศาสตร

นยามของนเวศวทยา“The study of the interrelationships between

living organisms and their environment” (Lincoln et al., 1998)

ดงนนการศกษาทางดานนเวศวทยาจงเปนการใชความรจากศาสตรตาง ๆ เขามาประกอบอยเสมอ(เชน ชววทยา, อนกรมวธาน, ฟสกส, เคม,

ภมศาสตร)

Environment• Physical components

– Climate– Topography– Latitude– Altitude– etc.

Environment• Biotic components

– Intraspecific interaction• Mates, competitors

– Interspecific interaction• Competitors, food, predators, parasites,

etc.

นเวศวทยา• นเวศวทยา ยงเปนสาขาหนงของชววทยาทใชความรแบบสหวทยาการ เพอใชในการหาคาตอบในหวขอหลกดงน – กระบวนการทางชววทยาตาง ๆ และการปรบตว

– การกระจายและความชมของสงมชวต

3

นเวศวทยา– การเคลอนยายของสารและพลงงานผานสงมชวตตาง ๆ ในพนท

– การเปลยนแปลงแทนทของระบบนเวศ– ความชมและการกระจายของความหลากหลายทางชวภาพภายใตบรบทของสภาพแวดลอม

นเวศวทยา• การศกษาตาง ๆ เพอใหเกดความเขาใจทถกตองและสมบรณ และสามารถนาองคความรมาใชประโยชนและแกปญหาตาง ๆ

Scope of EcologyBiosphere

Ecosystem

Community

Population

Organism

ขอควรระวง• ความเขาใจเบองตนทผดพลาดอาจทาใหเกดความผดพลาดไปตลอด

• การจดกลมการศกษาจะใหญขนเรอย ๆ หากไมเขาใจกลมเลก จะมความผดพลาดในลาดบถดไปเรอย ๆ

ประชากร (Population)• กลมของสงมชวตทเปนสปชสเดยวกน ปรากฏอยในพนทเดยวกนเปนระยะเวลาหนง และแยกออกจากสปชสเดยวกนในพนทอนอยางชดเจน

• กลมของสงมชวตทมจนพลรวมกนในพนทเดยวกน

4

Species• ประชากรทสามารถผสมพนธกนไดแลวไดลกทไมเปนหมน

• Subspecies = ชนดยอย • สายพนธ = Variety, Strain, Breed

– ความผนแปรทางพนธกรรมภายในสปชส

ชมชพ (Community)• กลมของสงมชวตทประกอบดวยหลายสปชสทปรากฏอยในพนทเดยวกนและมปฏสมพนธกนในเรองของอาหาร ทอยอาศย

• การเรยกชนดของชมชพมกเรยกตาม สปชสเดน ทอยในระบบนเวศ

ระบบนเวศ (Ecosystem)

• คอการรวมชมชพและปจจยทางกายภาพทม ปฏสมพนธรวมกนเปนหนงระบบ

ชวนเวศ (Biome)• เขตพนททมลกษณะทางระบบนเวศ รปแบบการดารงชวต จนถงสปชสทพบเปนระบบแตกตางจากระบบอน ๆ อยางชดเจน

ชวภาค (Biosphere )• ชวาลย / ชวมณฑล• ระบบนเวศทกระบบในโลกรวมเขาดวยกน เปนระบบเดยวททางานเชอมโยงกนทงหมด

• อาจเรยกไดวาเปนเขตของสงมชวตบนโลก• เปนระบบปดและสามารถดารงอยไดดวยตวเอง

5

The Level of Ecology • Autecology/organismal ecology (the

ecology of individual organisms)– เนนเฉพาะศกษาในระดบ individual– เชน การศกษาพฤตกรรม สรระ สณฐานซงตอบสนองตอปจจยทางกายภาพในสงแวดลอมทมนอาศยอย

The Level of Ecology – ตวอยางคาถาม

• สงมชวตเลอกถนทอยอาศยทเหมาะสมกบตนเองอยางไร

• สงมชวตตอบสนองทางสรระตอการเปลยนแปลงของสงแวดลอมอยางไร

• ฯลฯ

The Level of Ecology • Population ecology (นเวศวทยาประชากร)

– การศกษามงเนนในระดบประชากร (ปจจยทมผลตอขนาดและองคประกอบของประชากร)

– ตวอยางคาถาม• อะไรเปนตวควบคมขนาดประชากร• โครงสรางอายของประชากรเปนอยางไร• ฯลฯ

The Level of Ecology • Community ecology

– การศกษามงเนนในระดบของชมชพ (สงมชวตทกหนวยในพนททศกษา)

– รปแบบการลา การแกงแยงแขงขน และอน ๆ ทามกลางสงมชวต ซงจะสงผลตอโครงสรางและรปแบบของชมชพ

The Level of Ecology – ตวอยางคาถาม

• จานวนสปชสทเปนสวนประกอบของระบบนเวศถกกาหนดดวยปจจยใด

• ปฏสมพนธระหวางสปชสทปรากฎในระบบนเวศเปนแบบใด

• ฯลฯ

The Level of Ecology • Ecosystem ecology

– มงเนนในระดบระบบนเวศ โดยรวมทงปจจยทางกายภาพทงหมดทอยในระบบนเวศทศกษา

– การศกษาเกยวกบการถายเทพลงงานและสารอาหารตาง ๆ (นา ธาต สารอาหาร และสารกอมลพษ) ทเขา-ออกจากระบบ และหมนเวยนภายในระบบ

6

The Level of Ecology – ตวอยางคาถาม

• การถายเทพลงงานเขาและออกเกดโดยผานเสนทางใด

• สารอาหารในระบบนเวศหมนเวยนไดอยางไร

• ฯลฯ

ตวอยางคาถามของการศกษาระดบระบบนเวศในสเกลตาง ๆ

ตวอยางคาถามของการศกษาระดบระบบนเวศในสเกลตาง ๆ ตวอยางคาถามของการศกษาระดบระบบนเวศในสเกลตาง ๆ

ตวอยางคาถามของการศกษาระดบระบบนเวศในสเกลตาง ๆ Field of Ecology• Basic ecology• Applied ecology

7

Basic Ecology• เพอใหเขาใจกลไกและกระบวนการทเกยวของกบโครงสรางและหนาทของระบบนเวศทงหมด

Applied Ecology

• เพอเขาใจวามนษยรบกวนระบบนเวศอยางไร และการจดการทดทสดตองจดการอยางไร

• นาแนวความคด ทฤษฎ แบบจาลอง และ วธการจดการ นาไปประยกตใชกบแหลงทรพยากรใหไดประสทธภาพสงสด

Applied Ecology• Conservation biology• Pollution biology• Wildlife and habitat management• Land use and management• Global change• Restoration ecology• Environmental science

วธการศกษาทางนเวศวทยา• การศกษาภาคสนาม• การศกษาดวยวธการทดลองในหองปฏบตการ• การศกษาดวยวธการทางคณตศาสตร

– การสรางแบบจาลอง

กระบวนวธการศกษาทางวทยาศาสตรการสารวจ

สมมตฐาน

การทดลอง

สรปผลยอมรบสมมตฐาน ผลไมเปนไปตามสมมตฐาน

ปฏเสธสมมตฐานทาการทดลองซา

การทดลองเพมเตมทฤษฎ

• ตวแปรตน (Independent variable)– ปจจยทผทดลองปรบ/เปลยนเพอทดสอบการเปลยนแปลงของตวแปรตาม

– การเปลยนแปลงของตวแปรตนสรางผลโดยตรงตอการเปลยนแปลงของตวแปรตาม

– อทธพลของตวแปรตนจะถกตดตามและบนทก

8

• ตวแปรตน (Independent variable)– ตวอยาง

• นกวทยาศาสตรทดสอบอทธพลของแสงตอพฤตกรรมของผเสอกลางคนโดยเปดและปดแสงไฟ

• ตวแปรตนคอ ปรมาณแสง• ตวแปรตามคอ การตอบสนองของผเสอกลางคน

• ตวแปรตน (Independent variable)– ตวอยาง

• ในการศกษาอทธพลของอณหภมตอการเกดเมดส (pigmentation) ในพช

–ตวแปรตนคอ อณหภม–ตวแปรตามคอ ปรมาณเมดส

• ตวแปรตน (Independent variable)– ตวอยาง

• ในการศกษา...................–ตวแปรตนคอ .......................–ตวแปรตามคอ ........................

• ตวแปรตาม (Dependent variable)– สงทสงเกตและบนทกในการทดลอง และเปนสงทไดรบผลกระทบในการทดลอง

– ตวแปรตามจะเปลยนแปลงตามตวแปรอสระ (Independent variable)

– ในการทดลองทางวทยาศาสตรจะมตวแปรตามตอเมอมตวแปรอสระ

• ชดควบคม (Control)– ชดการทดลองทตวอยางรบปจจยทกอยางตามปกต

– มไวเพอเปรยบเทยบกบตวอยางทถกทดลอง (Treatment)

• ชดทดลอง (Treatment)– ชดการทดลองทจดใหมปจจยตาง ๆ เปนไปตามทกาหนดไว

• การทดลองซ า (Replication)– จานวนชดการทดลองททาซ าเพอใหมขอมลมากขนสาหรบการทดสอบทางสถต (ลดผลกระทบจากความผนแปรของสงมชวตในการทดลอง)

– *ขนาดตวอยาง (sample size)

9

กระบวนการทางวทยาศาสตร• สงเกตปรากฏการณทเกดขน (เกดขอสงสย /คาถาม)

• คาดเดาถงสาเหตของปรากฏการณ• สราง “คาถามทตอบได” เพออธบายปรากฏการณทสงสย

กระบวนการทางวทยาศาสตร (ตอ)• สรางสมมตฐานทตรวจสอบได

– Null (Ho ) VS Alternate hypotheses (H1)• ออกแบบการทดลอง• เกบขอมล• วเคราะหขอมลโดยการใชสถต

กระบวนการทางวทยาศาสตร (ตอ)• นาขอมลทไดมาทดสอบสมมตฐาน (H0, H1)

• สรปโดยอางองถงขอมลทได

• ระบปญหาทเกดขนในการทางาน

• ทานายทศทางในอนาคตเพอการศกษาครงตอไป

คาถาม: ขอใดตอไปนเปนสมมตฐาน• ปรมาณสารอาหารในนาทะเลมมากกวาน าจด• การเพมจานวนของปลาในสระพระพรณเพมตามฤดกาลหรอไม

• การสารวจจานวนประชากรของปลาในมหาวทยาลย

ขอเทจจรง (Fact)• การสงเกตสงทเกดซ า ๆ และยนยนไดวาเปนจรงเสมอ

• ความจรงในวทยาศาสตรไมเคยสนสดและขอเทจจรงในวนนอาจมการเปลยนแปลงหรอลมเลกในอนาคต

สมมตฐาน (Hypothesis)• ขอเสนอแนะชวคราวทนาไปสการพสจน• หากพสจนแลวถกตองสมมตฐานจะถกยนยน• หากพสจนแลวไมถกตองสมมตฐานจะถกยกเลก หรอมการปรบเปลยน

• สมมตฐานสามารถนาไปอธบายหรอหรอทานายปรากฏการณตาง ๆ

10

กฎ (Law)• การอธบายถงธรรมชาตภายใตบรบทตาง ๆ ทวไป

ทฤษฎ (Theory)• การอธบายทไดรบการยนยนเปนทแนนอนของปรากฏการณธรรมชาตทรวมขอเทจจรง กฎ การอปนย และการทดสอบสมมตฐานเขาดวยกน

ตวอยาง• ปรมาณปโตรเลยมไฮโดรคารบอนและผลกระทบตอปทหาร (Dotilla wichmani) ภายหลงเหตการณนามนดบรวไหล บรเวณอาวพราว เกาะเสมด จงหวดระยอง

• จงวเคราะหหาสมมตฐานของบทความดงกลาว

สถต (Statistics)• Why statistics• Descriptive statistics: อธบายลกษณะขอมล• Comparative statistics: ทดสอบสมมตฐาน• Inferring statistics: ทานายขอมล

Scientific Inference•Hypothesis

– Null hypothesis (H0)• เปนขอตกลงวาใหหนวยควบคมกบหนวยทถกทดลองไมแตกตางกน

• / ประชากรสองกลมไมแตกตางกน (ขนาด, ความสง, นาหนก, ฯลฯ)

Scientific Inference•Hypothesis

– Alternative hypothesis (H1)• เปนขอตกลงวาใหหนวยควบคมกบหนวยทถกทดลองแตกตางกนอยางมนยสาคญ

• เรายอมรบ H1 เมอ H0 ถกปฏเสธ (ทางสถต)

11

เพอนบานเตมปย บานเราไมเตมปย กลมทดลองเตมปย กลมควบคมไมเตมปย

การทดลอง

กลมทดลองเตมปย กลมควบคมไมเตมปย

ผลทคาดวาจะเกด 1

กลมทดลองเตมปย กลมควบคมไมเตมปย

ผลทคาดวาจะเกด 2