ระบบนิเวศ (Ecosystem) หมายถึง กลุ่มสิ่งมีชีวิตไม่ว่าจะเป็นพืช สัตว์ หรือจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ร่วมกันในบริเวณใดบริเวณหนึ่ง โดยสิ่งมีชีวิตทั้งหลายมีความสัมพันธ์เกี่ยวข้องกันอย่างเป็นระบบและนอกจากนี้สิ่งมีชีวิตยังมีความสัมพันธ์กับสิ่งไม่มีชีวิตที่อยู่ในบริเวณนั้น ๆ ด้วยระบบนิเวศอาจมีขนาดเล็กหรือใหญ่ก็ได้ บางครั้งระบบนิเวศขนาดเล็กอาจซ้อนอยู่ภายในระบบนิเวศขนาดใหญ่ เช่น แอ่งน้ำเป็นระบบนิเวศขนาดเล็ก ซึ่งอาจซ้อนอยู่ในป่าซึ่งเป็นระบบนิเวศขนาดใหญ่ บ่อน้ำเป็นระบบนิเวศขนาดเล็กอยู่ในบ้าน บ้านจัดเป็นเป็นระบบนิเวศขนาดใหญ่ เป็นต้น

โลกเป็นระบบนิเวศที่มีขนาดใหญ่ที่สุดหรืออาจเรียกกว่า “ชีวลัย (Biosphere)” ซึ่งประกอบไปด้วยระบบนิเวศต่าง ๆ จำนวนมาก ในแต่ละระบบนิเวศมีจำนวนและชนิดของสิ่งมีชีวิตแตกต่างกัน และในระบบนิเวศที่แตกต่างกันสิ่งแวดล้อมย่อมแตกต่างกันด้วย

ประเภทของระบบนิเวศ

ระบบนิเวศบนโลกมีหลายระบบตั้งแต่ขนาดใหญ่จนกระทั่งขนาดเล็ก ซึ่งแบ่งออกตามระบบที่มีขนาดใหญ่บนโลกได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้

1. ระบบนิเวศตามธรรมชาติ เป็นระบบนิเวศที่เกิดขึ้นและเป็นไปตามธรรมชาติ ซึ่งแบ่งออกได้เป็น 2 ระบบ คือ

1.1 ระบบนิเวศบนบก (Terrestrial Ecosystem) เป็นระบบนิเวศที่มีดินเป็นสิ่งแวดล้อมที่สำคัญในการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต ซึ่งก็คือ ระบบนิเวศป่าไม้โดยลักษณะของป่าไม้มีหลายประเภท เช่น ป่าดิบชื้น ป่าสนเขา ป่าพรุ เป็นต้น ป่าไม้เหล่านี้จัดเป็นทรัพยากรธรรมชาติที่สำคัญมาก และเป็นแหล่งรวมของระบบนิเวศย่อย ๆ จำนวนมากประกอบด้วยกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่มีแหล่งที่อยู่แตกต่างกัน เช่น แหล่งน้ำบนภูเขา พื้นราบ เป็นต้น

1.2 ระบบนิเวศในน้ำ แบ่งออกเป็น 3 ประเภท ดังนี้

1) ระบบนิเวศแหล่งน้ำจืด

-บริเวณชายฝั่ง เป็นบริเวณที่อยู่ติดพื้นดินและห่างไหลจากฝั่งไม่มากนักบริเวณนี้พบว่าเป็นแหล่งน้ำตื้นๆ มักจะมีพืชน้ำจำพวกรากหยั่งลึกในดินและพืชที่ลอยน้ำอยู่จำนวนมาก

-บริเวณผิวน้ำ เป็นบริเวณที่อยู่ถัดออกมาจากฝายฝั่ง มีบริเวณที่ผิวน้ำสัมผัสกับอากาศและได้รับแสงอาทิตย์ที่ส่องลงมากระจายอย่างทั่วถึงพื้นที่ผิวน้ำ

-บริเวณน้ำชั้นล่าง ต่ำลงมาจากผิวน้ำจนถึงพื้นที่ท้องน้ำและเป็นบริเวณที่แสงอาทิตย์ส่องไม่ถึง

2) ระบบนิเวศแหล่งน้ำกร่อย

เป็นระบบนิเวศที่เกิดขึ้นตรงรอยต่อระหว่างน้ำจืดกับน้ำเค็ม มักเป็นบริเวณที่เป็นปากแม่น้ำต่างๆ จะมีตะกอนมากจึงมีป่าไม้กลุ่มป่าชายเลนขึ้นจึงเรียกว่า ระบบนิเวศป่าชายเลน แต่บางพื้นที่อาจเป็นแอ่งน้ำขนาดใหญ่ เช่น ทะเลสงขลาตอนกลางก็จะมีลักษณะเป็นทะเลสาบน้ำกร่อยมีพืชน้ำสลับกับป่าโกงกาง

3) ระบบนิเวศแหล่งน้ำเค็ม

-บริเวณชายฝั่งทะเล เป็นบริเวณที่อยู่ติดกับพื้นดิน ที่มีความลาดชันน้อยและค่อนข้างอุดมสมบูรณ์

-บริเวณทะเลเปิด เป็นบริเวณที่อยู่ห่างจากชายฝั่ง พื้นที่มีความลาดชันขึ้นตามระดับความลึกของน้ำ

2. ระบบนิเวศที่มนุษย์สร้างขึ้น

มีทั้งขนาดใหญ่และขนานเล็ก เช่น ระบบนิเวศบ้านเรือน ระบบนิเวศตู้ปลา ระบบนิเวศแหล่งอุตสาหกรรมและเกษตรกรรม จัดเป็นระบบนิเวศที่มนุษย์สร้างขึ้นไม่มีในธรรมขาติ

องค์ประกอบของระบบนิเวศ

การจำแนกองค์ประกอบของระบบนิเวศแยกตามหน้าที่ในระบบ ได้แก่พวกที่สร้างอาหารได้เอง (autotroph) และสิ่งมีชีวิตได้รับอาหารจากสิ่งมีชีวิตอื่น (heterotroph) อย่างไรก็ตามการจำแนกองค์ประกอบของระบบนิเวศโดยทั่วไปมักประกอบไปด้วยองค์ประกอบที่มีชีวิต (biotic) และองค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต (abiotic)

2.1 องค์ประกอบที่มีชีวิต (biotic component) ได้แก่

1) ผู้ผลิต (producer or autotrophic) ได้แก่สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองได้ จากสารอนินทรีย์ส่วนมากจะเป็นพืชที่มีคลอโรฟิลล์

2) ผู้บริโภค (consumer) ได้แก่สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารเองได้ (heterotroph) ส่วนใหญ่เป็นสัตว์ที่กินสิ่งมีชีวิตอื่นเป็นอาหาร เนื่องจากสัตว์เหล่านี้มีขนาดใหญ่จึงเรียกว่า แมโครคอนซูมเมอร์ (macroconsumer) แบ่งออกเป็น

ก. ผู้บริโภคพืช (Herbivoe) สิ่งมีชีวิตที่กินแต่พืชเป็นอาหาร เช่น วัว ควาย ช้าง ม้า ยีราฬ ฯลฯ ซึ่งเป็นสัตว์ที่ไม่ดุร้าย

ข. ผู้บริโภคสัตว์ (Carnivore) สิ่งมีชีวิตที่กินแต่เนื้อสัตว์ เป็นผู้ล่าในระบบนิเวศ มีลักษณะดุร้าย ตัวใหญ่ เช่น สัตว์ สิงโต ถ้าตัวเล็กจะหากินเป็นฝูง หมาใน ปลาปิลันยา

ค. ผู้บริโภคทั้งพืชและสัตว์ (Omnivore) สิ่งมีชีวิตที่กินทั้งพืชและสัตว์เป็นอาหาร เช่น คน เป็ด ไก่ สุนัข แมว ฯลฯ

ง. ผู้บริโภคซากพืชซากสัตว์ (Scavenger) สิ่งมีชีวิตที่กินซากเป็นอาหาร เช่น แร้ง ไส้เดือน มด ปลวก ฯลฯ

3) ผู้ย่อยสลายซาก (decomposer, saprotroph, osmotroph หรือ microconsumer) ได้แก่สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่สร้างอาหารเองไม่ได้ เช่น แบคทีเรีย เห็ด รา (fungi) และแอกทีโนมัยซีท (actinomycete) ทำหน้าที่ย่อยสลายซากสิ่งมีชีวิตที่ตายแล้วในรูปของสารประกอบโมเลกุลใหญ่ให้กลายเป็นสารประกอบโมเลกุลเล็กในรูปของสารอาหาร (nutrients) เพื่อให้ผู้ผลิตนำไปใช้ได้ใหม่อีก

2.2 องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิต (abiotic component) ได้แก่

1) สารอนินทรีย์ (inorganic substances) ประกอบด้วยแร่ธาตุและสารอนินทรีย์ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญในเซลล์สิ่งมีชีวิต เช่น คาร์บอน ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำเป็นต้น สารเหล่านี้มีการหมุนเวียนใช้ในระบบนิเวศ เรียกว่า วัฏจักรของสารเคมีธรณีชีวะ (biogeochemical cycle)

2) สารอินทรีย์ (organic compound) ได้แก่สารอินทรีย์ที่จำเป็นต่อชีวิต เช่นโปรตีน คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และซากสิ่งมีชีวิตเน่าเปื่อยทับถมกันในดิน (humus) เป็นต้น

3) สภาพภูมิอากาศ (climate regime) ได้แก่ปัจจัยทางกายภาพที่มีอิทธิพลต่อสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ แสง ความชื้นอากาศ และพื้นผิวที่อยู่อาศัย (substrate) ซึ่งรวมเรียกว่า ปัจจัยจำกัด (limiting factors)

ห่วงโซ่อาหาร (Food chain)

เมื่อสิ่งมีชีวิตหนึ่งกินสิ่งมีชีวิตหนึ่งเป็นอาหารแล้ว ก็อาจถูกสัตว์อื่นๆ กินเป็นอาหารต่อไปอีก ทำให้เกิดการถ่ายทอดพลังงาน จากธาตุอาหาร ผ่านจากชีวิตหนึ่ง ไปสู่อีกชีวิตหนึ่ง การถ่ายทอดนี้ก็คือ ระบบของห่วงโซ่อาหาร ที่เกิดขึ้นในระบบนิเวศ ซึ่งเป็นการถ่ายทอดพลังงาน และการหมุนเวียนธาตุอาหาร ไปตามลำดับขั้นตอนของการบริโภค

ห่วงโซ่อาหารในระบบนิเวศนั้นแบ่งออกได้เป็น 3 รูปแบบด้วยกันคือ

1. โซ่อาหารแบบการล่าเหยื่อ

เป็น ขั้นตอนของโซ่อาหารจากพืชต่ำสุด และจากสัตว์เล็กไปยังสัตว์ที่ใหญ่กว่า เป็นลักษณะของผู้บริโภคที่เป็นสัตว์กินเหยื่อแบบกัดกิน หรือฆ่ากิน ซึ่งผู้ล่าจะมีขนาดใหญ่กว่าเหยื่อเสมอ และหากผู้ล่าเหยื่อมีขนาดเล็กกว่า เหยื่อก็จะมีเขี้ยวเล็บแหลมคม ที่ช่วยให้มีความสามารถในการตะปบ กัด หรือออกล่าเหยื่อเป็นกลุ่ม

2. โซ่อาหารแบบปรสิต

เป็นโซ่อาหารที่เริ่มต้นจากสัตว์ใหญ่ไปหาสัตว์เล็กตามลำดับ

3. โซ่อาหารแบบซากอินทรีย์

เป็นโซ่อาหารที่เริ่มต้นจากซากชีวิตที่ตายแล้วไปยังสิ่งมีชีวิตเล็กๆ

แต่เนื่องจากในระบบของห่วงโซ่อาหาร ในระบบของการถ่ายทอด จะถ่ายทอดโดยตรง จากชีวิตหนึ่งไปสู่อีกชีวิตหนึ่ง เนื่องจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งอาจกินอาหารหลายชนิด หลายระดับ และเหยื่อชนิดเดียวกัน ก็อาจถูกสิ่งมีชีวิตหลายชนิดกินจนไม่อยู่ในลำดับ และขั้นตอนของห่วงโซ่อาหาร ลักษณะดังกล่าว โดยที่ได้เกิดความซับซ้อนกันในระบบของห่วงโซ่อาหาร ซึ่งเรียกว่า สายใยของห่วงโซ่อาหาร (Food web) ซึ่งสายใยของห่วงโซ่อาหารจะประกอบด้วยห่วงโซ่อาหารหลายสายที่เชื่อมโยงกันอันแสดงถึงความสัมพันธ์อันสลับซับซ้อนของสิ่งมีชีวิตในชุมชนของระบบนิเวศซึ่งยิ่งสายใยของห่วงโซ่อาหารมีความสลับซับซ้อนมากเพียงใดก็ได้แสดงให้เห็นถึงระบบนิเวศที่มีระบบความสมดุลสูง อันเนื่องมาจากมีความหลากหลายของชีวิตในระบบ