ความหลากหลายทางชีวภาพคืออะไร

ให้นักเรียนพิจารณาภาพที่ 20-2 หอยทับทิม ว่ามีรูปร่าง ขนาด สี ลวดลายเหมือนกันหรือไม่ เป็นหอยสปีชีส์เดียวกันหรือไม่ เพราะเหตุใดจึงคิดเช่นนั้นหอยเหล่านี้มีความแตกต่างกันอย่างไร

           จากภาพที่ 21-2 หอยทับทิมในภาพควรเป็นหอยสปีชีส์เดียวกันเพราะมีรูปร่างลักษณะเหมือนกัน แต่แตกต่างกันที่สีของเปลือก ลวดลายของเปลือก ลักษณะที่แตกต่างกันของสปีชีส์เดียวกันเนื่องจากความแปรผันทางพันธุกรรม
           ความแปรผันทางพันธุกรรมเกิดขึ้นได้อย่างไร
           ความแปรผันทางพันธุกรรม เกิดจากกระบวนการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและมิวเทชันทำให้ลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตมีลักษณะแตกต่างกันถ้าเปรียบเทียบสิ่งมีชีวิตสองชนิด โดยสิ่งมีชีวิตชนิดแรกมีความแปรผันทางพันธุกรรมมากสิ่งมีชีวิตอีกชนิดมีความแปรผันทางพันธุกรรมน้อย สิ่งมีชีวิตชนิดใดจะมีโอกาสสืบทอดลักษณะทางพันธุกรรมไปยังรุ่นต่อไปได้ดีกว่ากัน
           สิ่งมีชีวิตที่พบในปัจจุบันเป็นผลมาจากการเกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตให้มีลักษณะเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่ดำรงชีวิตอยู่ซึ่งมีองค์ประกอบที่แตกต่างกันจนเกิดเป็น ความหลากหลายทางชีวภาพ (Biodiversity) ขึ้น ซึ่งความหลากหลายทางชีวภาพประกอบด้วย
           1. ความหลากหลายทางพันธุกรรม (genetic diversity) ความหลากหลายขององค์ประกอบทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิต ซึ่งแสดงออกด้วยลักษณะ ทางพันธุกรรมต่าง ๆ ที่ปรากฏให้เห็นโดยทั่วไปทั้งภายในสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันและระหว่างสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกัน ระดับความแตกต่างนี่เองที่ใช้กำหนดความใกล้ชิดหรือความห่างของสิ่งมีชีวิตในสายวิวัฒนาการ สิ่งมีชีวิตที่สืบทอดลูกหลานด้วยการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศหรือ สิ่งมีชีวิตที่เป็นฝาแฝดเหมือน ย่อมมีองค์ประกอบพันธุกรรมเหมือนกันเกือบทั้งหมด เนื่องจากเปรียบเหมือนภาพพิมพ์ของกันและกันสิ่งมีชีวิตที่สืบทอดมาจากต้นตระกูลเดียวกัน ย่อมมีความคล้ายคลึงกันทางพันธุกรรม มากกว่าสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่ญาติกัน ยิ่งห่างก็ยิ่งต่างกันมากยิ่งขึ้น จนกลายเป็นสิ่งมีชีวิตต่างชนิดต่างกลุ่มหรือต่างอาณาจักรกัน ตามลำดับ นักชีววิทยามีเทคนิคการวัดความหลากหลายทางพันธุกรรมหลายวิธี แต่ทุกวิธีอาศัยความแตกต่างขององค์ประกอบทางพันธุกรรมเป็นดัชนีในการวัด หากสิ่งมีชีวิตชนิดใดมีองค์ประกอบทางพันธุกรรมเป็นแบบเดียวกันทั้งหมด ย่อมแสดงว่าสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นไม่มีความหลากหลายทางพันธุกรรม
           สิ่งมีชีวิตชนิดที่มีความแปรผันทางพันธุกรรมมาก จะทำให้สิ่งมีชีวิตมีลักษณะหลากหลายแตกต่างกัน ลักษณะใดที่มีลักษณะเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมจะได้รับการคัดเลือกให้มีโอกาสอยู่รอดและ มีโอกาสสืบทอดไปยังรุ่นต่อไปได้ดีกว่า ความแปรผันทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทำให้เกิดความหลากหลายทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต
           ให้นักเรียนร่วมกันวิเคราะห์ ค้นหาคำตอบจากปัญหาต่อไปนี้
           - ความแปรผันทางพันธุกรรมเกิดขึ้นได้อย่างไร ?
           คำตอบ ความแปรผันทางพันธุกรรม เกิดจากกระบวนการสืบพันธ์ุแบบอาศัยเพศและมิวเทชันทำให้ลักษณะทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตมีลักษณะแตกต่างกัน
           - ถ้าเปรียบเทียบสิ่งมีชีวิตสองชนิด โดยสิ่งมีชีวิตชนิดแรกมีความแปรผันทางพันธุกรรมมากสิ่งมีชีวิตอีกชนิดมีความแปรผันทางพันธุกรรมน้อย สิ่งมีชีวิตชนิดใดจะมีโอกาสสืบทอดลักษณะทางพันธุกรรมไปยังรุ่นต่อไปได้ดีกว่ากัน ?
           คำตอบ สิ่งมีชีวิตชนิดที่มีความแปรผันทางพันธุกรรมมาก จะทำให้สิ่งมีชีวิตมีลักษณะหลากหลายแตกต่างกัน ลักษณะใดที่มีลักษณะเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมจะได้รับการคัดเลือกให้มีโอกาสอยู่รอดและ มีโอกาสสืบทอดไปยังรุ่นต่อไปได้ดีกว่า
           สรุป ความแปรผันทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทำให้เกิดความหลากหลายทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตนั้น

2. ความหลากหลายของชนิดหรือชนิดพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต (species diversity) ความหลากหลายแบบนี้วัดได้จากจำนวนชนิดของสิ่งมีชีวิตและจำนวนประชากรของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด รวมทั้งโครงสร้างอายุและเพศของประชากรด้วย

ภาพที่ 20-3 ความหลากหลายสปีชีส์ของกล้วยไม้ (ที่มา : http://www.chanforchan.com/)

           จากภาพที่ 20–3 ภาพความหลากหลายสปีชีส์ของกล้วยไม้ ดอกกล้วยไม้ต่างสปีชีส์กันมีลักษณะ รูปร่างและสีของดอกแตกต่างกัน แสดงว่าสิ่งมีชีวิตกลุ่มเดียวกันอาจมีวิวัฒนาการเป็นสิ่งมีชีวิตหลากหลายสปีชีส์ ในช่วงเวลายาวนานหลายชั่วรุ่นหรืออาจเกิดจากการคัดเลือกพันธ์ุของมนุษย์ ทำให้เกิดความหลากหลายสปีชีส์ของสิ่งมีชีวิตนั้น เหตุที่กล้วยไม้ต่างสปีชีส์กันที่เจริญอยู่ในสภาพแวดล้อมเดียวกัน จึงไม่สามารถผสมพันธ์ุกันได้ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กันจะมีกลไกการแยกกันทางการสืบพันธ์ุเพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์สืบพันธ์ุของสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กันสามารถมาผสมพันธ์ุกันได้ เช่น มีการผสมพันธ์ุในช่วงเวลาต่างกัน มีโครงสร้างของหลอดละอองเรณูหรือรังไข่ที่แตกต่างกัน มีจำนวนโครโมโซมที่แตกต่างกันหรือไม่เป็นฮอมอโลกัสโครโมโซมกัน
           สรุป สิ่งมีชีวิตกลุ่มเดียวกันอาจมีวิวัฒนาการเป็นสิ่งมีชีวิตหลากหลายสปีชีส์ ในช่วงเวลายาวนานหลายชั่วรุ่นหรืออาจเกิดจากการคัดเลือกพันธ์ุของมนุษย์ ทำให้เกิดความหลากหลายสปีชีส์ของสิ่งมีชีวิตนั้น
           ให้นักเรียนร่วมกันวิเคราะห์ ค้นหาคำตอบจากปัญหาต่อไปนี้
           - เพราะเหตุใดกล้วยไม้ต่างสปีชีส์กันที่เจริญอยู่ในสภาพแวดล้อมเดียวกัน จึงไม่สามารถผสมพันธ์ุกันได้ ?
           คำตอบ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กันจะมีกลไกการแยกกันทางการสืบพันธ์ุเพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์สืบพันธ์ุของสิ่งมีชีวิตต่างสปีชีส์กันสามารถมาผสมพันธ์ุกันได้ เช่น มีการผสมพันธุ์ในช่วงเวลาต่างกัน มีโครงสร้างของหลอดละอองเรณูหรือรังไข่ที่แตกต่างกัน มีจำนวนโครโมโซมที่แตกต่างกันหรือไม่เป็นฮอมอโลกัสโครโมโซมกัน เป็นต้น
           3. ความหลากหลายของระบบนิเวศ (ecological diversity) ระบบนิเวศแต่ละระบบเป็นแหล่งของถิ่นที่อยู่อาศัย (habitat) ของสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ ซึ่งมีปัจจัยทางกายภาพและชีวภาพที่เหมาะสมกับสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดในระบบนิเวศนั้น สิ่งมีชีวิตบางชนิดมีวิวัฒนาการมาในทิศทางที่สามารถปรับตัวให้อยู่ได้ในระบบนิเวศที่หลากหลาย แต่บางชนิดก็อยู่ได้เพียงระบบนิเวศที่มีภาวะเฉพาะเจาะจงเท่านั้น ความหลากหลายของระบบนิเวศขึ้นอยู่กับชนิดและจำนวนประชากรของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในระบบนิเวศนั้น ๆ สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดผ่านกระบวนการวิวัฒนาการในอดีต และมีขีดจำกัดที่จะดำรงอยู่ในภาวะความแปรปรวนของสิ่งแวดล้อม ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความหลากหลายทางพันธุกรรมภายในประชากรของมันเองส่วนหนึ่ง และขึ้นอยู่กับความรุนแรงของความแปรปรวนของสิ่งแวดล้อมอีกส่วนหนึ่ง หากไม่มีทั้งความหลากหลายทางพันธุกรรมและความหลากหลายของระบบนิเวศ สิ่งมีชีวิตกลุ่มนั้นย่อมไร้ทางเลือกและหมดหนทางที่จะอยู่รอดเพื่อสืบทอดลูกหลานต่อไป

ภาพที่ 20-4 ความหลากหลายของระบบนิเวศ
(ที่มา : http://bangpakong.onep.go.th/StatusRes_DataResSea.aspx)

           ให้นักเรียนได้สังเกตภาพของระบบนิเวศหลากหลายรูปแบบ เช่น ระบบนิเวศในป่าชื้น ระบบนิเวศในทะเล ระบบนิเวศป่าชายเลน ระบบนิเวศป่าพรุ เป็นต้น แล้วให้นักเรียนร่วมกันอภิปราย โดยใช้ตัวอย่างคำถามดังนี้ระบบนิเวศต่างๆเหล่านี้มีปัจจัยทางกายภาพและชีวภาพเหมือนกันหรือแตกต่างกันอย่างไรสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในระบบนิเวศต่างๆเหล่านี้เหมือนหรือแตกต่างกัน อย่างไรจากการอภิปรายนักเรียนควรสรุปได้ว่าระบบนิเวศแต่ละระบบย่อมมีปัจจัยทางกายภาพและชีวภาพแตกต่างกัน จึงทำให้สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในระบบนิเวศ นั้นๆ แตกต่างกัน นอกจากนี้สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในระบบนิเวศแต่ละแห่งย่อมมีความหลากหลายสปีชีส์ แม้แต่สิ่งมีชีวิตสปีชีส์เดียวกันก็มีความแปรผันทางพันธุกรรมอันเกิดจากความหลากหลายทางพันธุกรรมที่แตกต่างกัน ดังนั้นความหลากหลายทางพันธุกรรม ความหลากหลายสปีชีส์และความหลากหลายของระบบนิเวศจึงทำให้เกิดความหลากหลายทางชีวภาพขึ้นและความหลากหลายทางชีวภาพที่ปรากฏอยู่ในปัจจุบันนี้มีขั้นตอนและกระบวนการเกิดขึ้นต้องใช้ระยะเวลาที่ยาวนาน นักเรียนจึงควรตระหนักถึงคุณค่าของความหลากหลายทางชีวภาพ เพื่อให้มี ทรัพยากรเหล่านี้ไว้ใช้ได้อย่างยั่งยืน
           สรุป ระบบนิเวศแต่ละระบบย่อมมีปัจจัยทางกายภาพและชีวภาพแตกต่างกัน จึงทำให้สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในระบบนิเวศ นั้นๆ แตกต่างกัน นอกจากนี้สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในระบบนิเวศแต่ละแห่งย่อมมีความหลากหลายสปีชีส์ แม้แต่สิ่งมีชีวิตสปีชีส์เดียวกันก็มี