การศึกษาความหลากหลายทางชีวภาพ

โลกของสิ่งมีชีวิตชนิดประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตซึ่งมีจำนวนมากกว่า 1,500,000 ชนิด ในการศึกษาเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตที่มีความหลากหลายมากขนาดนี้ จึงจำเป็นต้องเริ่มด้วยการศึกษาเพื่อการจำแนกสิ่งมีชีวิตออกเป็นหมวดหมู่ (Classification) กำหนดชื่อวิทยาศาสตร์ของสิ่งมีชีวิต (Nomenclature/Naming) และ การตรวจสอบเอกลักษณ์และชนิดของสิ่งมีชีวิต (Identification) พร้อมทั้งศึกษาความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการ (Evolution) เกิดเป็นศาสตร์ใหม่ที่เรียก อนุกรมวิธาน (Taxonomy, Gr. taxis = การเรียงลำดับ + nomos = กฎ/Systematics)

การจัดจำแนกสิ่งมีชีวิตออกเป็นหมวดหมู่ มีประโยชน์ คือ

1.ทำให้สะดวกในการศึกษาสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ

2. ทำให้ทราบถึงลักษณะโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตที่ต่างกันและคล้ายคลึงกัน

3. ทำให้ทราบถึงความสัมพันธ์เชื่อมโยงซึ่งกันและกันของสิ่งมีชีวิต 4. ช่วยให้เราสามารถค้นหาสิ่งที่ต้องการได้สะดวก โดยไม่ต้องจดจำมา

ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต

สิ่งมีชีวิตในปัจจุบันมีความหลากหลายทั้งทางลักษณะและโครงสร้างซึ่งเกิดจากวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตควบคู่กับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม สิ่งมีชีวิตใดที่มีการปรับตัวให้มีลักษณะที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมก็จะอยู่รอดได้ การที่สิ่งมีชีวิตมีความหลากหลายของชนิด เรียกว่า ความหลากหลายทางสปีชีส์ (species diversity) แต่ถึงแม้จะเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันหรือสปีชีส์เดียวกันก็ยังมีลักษณะที่แตกต่างกันตามสายพันธุ์ เรียกว่า ความหลากหลายทางพันธุกรรม (genetic diversity) ซึ่งเกิดจากการแปรผันทางพันธุกรรมที่มีความแตกต่างกัน ทำให้สิ่งมีชีวิตมีการปรับตัวเข้ากับสิ่งแวดล้อมในถิ่นที่อยู่อาศัยที่ต่างกัน ตามบริเวณต่าง ๆ ทั่วโลกได้ จัดเป็นความหลากหลายทางระบบนิเวศ (ecological diversity) ที่แตกต่างกันและซับซ้อน โดยความหลากหลายทั้ง 3 ประเภทนี้ ถือเป็นองค์ประกอบของ ความหลากหลายทางชีวภาพ (biological diversity)

การศึกษาความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต

สำหรับการลำดับเหตุการณ์ต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตในแต่ละยุคแต่ละสมัยที่ผ่านมา มีนักธรณีวิทยา ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับธรณีวิทยาและนักบรรพชีวินวิทยา ซึ่งศึกษาเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตชีวิตโบราณได้สร้างตารางธรณีกาล (geologic time scale) ขึ้นมา เพื่อบ่งบอกและลำดับการเกิดของสิ่งมีชีวิตจากยุคโบราณครั้งเมื่อโลกถือกำเนิดขึ้นจนถึงปัจจุบัน

การจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต

จากความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่ นักชีววิทยาได้นำมาศึกษาโดยการจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิตเพื่อความสะดวกในการศึกษา โดยใช้ลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิตเป็นเกณฑ์ ในการจัดหมวดหมู่


เกณฑ์การจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต

การจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิตมีนานแล้วมักจะใช้หลักเกณฑ์ง่าย ๆ และถือประโยชน์ของสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ เป็นหลักสำคัญโดยมีวัตถุประสงค์

(1) เพื่อความสะดวกในการค้นหาสิ่งมีชีวิตที่ต้องการทราบ

(2) เพื่อให้ทราบถึงความสัมพันธ์ที่เชื่อมโยงกันมาระหว่างสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ

(3) เพื่อให้ทราบถึงลักษณะโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตที่ต่างกันหรือมีลักษณะคล้ายคลึงกัน

(4) เพื่อความสะดวกในการศึกษาสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆทั้งที่ค้นพบแล้วและที่จะค้นพบในอนาคต

นักวิทยาศาสตร์มีวิธีการหลายแนวทางในการจำแนกหมวดหมู่สิ่งมีชีวิต ตัวอย่างเช่น

1) อริสโตเติล (Aristotle) นักปรัชญาชาวกรีกได้เริ่มจำแนกสิ่งมีชีวิตเมื่อประมาณ 350 ปีก่อนคริสต์ศักราช เขาได้พยายามจำแนกสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ประมาณ 1,000 ชนิดออกเป็นพวก ๆ โดยแบ่งพืชออกเป็น ไม้ยืนต้น ไม้พุ่ม และไม้ล้มลุก ส่วนสัตว์แบ่งออกเป็น พวกที่มีเลือดสีแดงและไม่มีเลือดสีแดง และสัตว์ ที่อาศัยอยู่ในน้ำจัดเป็นพวกเดียวกับ “ปลา”

2) คาโรลัสลินเนียส (Carolus Linnaeus) นักธรรมชาติวิทยาชาวสวีเดนได้จำแนกพืชมีดอกเป็นหมวดหมู่โดยใช้จำนวนเกสรตัวผู้เป็นเกณฑ์ เป็นผู้คิดระบบการจัดลำดับหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต และคิดระบบการตั้งชื่อวิทยาศาสตร์ ซึ่งเรียกว่า ทวินาม (Binomial Nomenclature) ซึ่งยังคงใช้มาจนถึงปัจจุบัน จึงได้รับการยกย่องเป็น บิดาอนุกรมวิธาน

3) จอห์นเรย์ (John Ray) นักพฤกษศาสตร์ชาวอังกฤษได้จำแนกพืชออกเป็น พืชใบเลี้ยงคู่และพืชใบเลี้ยงเดี่ยว และเป็นคนแรกที่กำหนดคำว่าสปีชีส์ (species) มาใช้เป็นหน่วยจำแนกสิ่งมีชีวิตซึ่งในปัจจุบันถือว่าสปีชีส์เป็นหน่วยพื้นฐานในการจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต

ในการจัดจำแนกสิ่งมีชีวิตเป็นหมวดหมู่โดยทั่วไปมักจะพิจารณาจากลักษณะสำคัญ ๆ ดังนี้

(1) ศึกษาเปรียบเทียบลักษณะทั้งภายนอกและภายในของสิ่งมีชีวิต (morphology) ว่ามีความเหมือนหรือคล้ายคลึงกันเพียงใด เป็นวิธีที่เหมาะสำหรับการแบ่งเป็นกลุ่มใหญ่เท่านั้น ถ้าเป็นกลุ่ม Homologous structure จะมีความใกล้ชิดกัน ถ้าเป็นกลุ่ม Analogous structure จะมีความห่างกันของสิ่งมีชีวิต

(2) ศึกษาลักษณะของตัวอ่อน (embryo) โดยศึกษาจากแบบแผนการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตตั้งแต่แรกเริ่มโดยอาศัยหลักที่ว่าสิ่งมีชีวิตที่มีความสัมพันธ์กันมากเพียงใดก็ย่อมจะมีวิธีการเจริญเติบโตคล้ายกันมากเพียงนั้น

(3) ศึกษาจากซากดึกดำบรรพ์ (fossil) โดยอาศัยหลักทางวิวัฒนาการที่ว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหลายที่มาจากบรรพบุรุษร่วมกันก็ย่อมมีความสัมพันธ์เกี่ยวโยงกันทั้งสิ้น

(4) ศึกษาจากการเลี้ยงและทดลอง โดยการทดลองให้ผสมพันธุ์กันถ้าสามารถมีลูกได้และไม่เป็นหมัน แสดงว่าเป็นชนิดเดียวกัน

(5) ศึกษาจากออร์แกเนลล์และสารเคมีภายในเซลล์ เช่น คลอโรพลาสต์ กรดนิวคลีอีก โปรตีน โดยอาศัยหลักว่า สิ่งมีชีวิตที่มีความใกล้ชิดกันทางด้านพันธุกรรมมากเท่าใดก็ย่อมมีออร์แกเนลล์ของเซลล์และสารเคมีภายในเซลล์ที่คล้ายคลึงกันมากเท่านั้น

(6) ศึกษาจากพฤติกรรมความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม ตลอดจนการแพร่กระจายทางภูมิศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ ด้วย

การจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิตมักจะจัดเป็นลำดับขั้นของสิ่งมีชีวิตแต่ละชั้น (taxon) โดยจะมีชื่อเรียกกำกับ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้ใช้เกณฑ์ดังที่ได้กล่าวมาแล้วเป็นแนวทาง

ลำดับในการจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต

นักวิทยาศาสตร์ได้จัดจำแนกหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิตจากใหญ่สุดไปหาย่อย ดังนี้ อาณาจักร (kingdom) ไฟลัม (phylum) หรือดิวิชัน (division) คลาส (Class) ออเดอร์ (order) แฟมิลี (Family) จีนัส (genus) สปีชีส์ (species) การจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิตจะจัดเป็นลำดับขั้นของสิ่งมีชีวิตแต่ละขั้น (taxon) และจะมีชื่อเรียกกำกับขั้นสูงสุดของสิ่งมีชีวิต ได้แก่ อาณาจักรรองลงมาเป็นไฟลัม (สำหรับพืชจะใช้ดิวิชัน) ในไฟลัมหนึ่ง ๆ แบ่งเป็นหลายคลาส แต่ละคลาสแบ่งออกเป็นออเดอร์ ในแต่ละออเดอร์ยังประกอบด้วยแฟมิลี แฟมิลีหนึ่ง ๆ มีหลายจีนสและในแต่ละจีนัสก็มีหลายสปีชีส์ ถ้าแต่ละขั้นของสิ่งมีชีวิตเป็นหมู่ใหญ่มากอาจจะแบ่งเป็นซูเปอร์ (super) หรือ (sub) ย่อยลงไปได้อีกตามความเหมาะสม

การจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต

ชื่อของสิ่งมีชีวิต

เนื่องจากสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันอาจจะเรียกชื่อแตกต่างกันในแต่ละประเทศ แม้ในประเทศเดียวกันแต่อยู่ในท้องถิ่นที่แตกต่างกัน ก็อาจจะเรียกชื่อต่างกัน ดังนั้นจึงต้องมีการตั้งชื่อสิ่งมีชีวิตที่เป็นสากลซึ่งเรียกว่า ชื่อวิทยาศาสตร์ (Scientific name) สิ่งมีชีวิตทั้งหลายจะมีผู้ตั้งชื่อไว้เพื่อใช้เรียกหรืออ้างถึงมี 2 ชื่อคือ

1. ชื่อสามัญ (Common name) เป็นชื่อที่ใช้เรียกสิ่งมีชีวิตทั่ว ๆ ไป ชื่อสามัญตามลักษณะ เช่น ว่านหางจระเข้สาหร่ายหางกระรอก สนหางม้า ต้นแปรงล้างขวด ตั๊กแตนกิ่งไม้ ผีเสื้อใบไม้ ฯลฯ ชื่อสามัญตามถิ่นกำเนิด เช่นหนวดฤๅษีสเปน ผักตบชวา กกอียิปต์ มันฝรั่ง ยางอินเดีย ฯลฯ ชื่อสามัญตามประโยชน์ที่ได้รับ เช่น หอยมุก สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันอาจมีชื่อสามัญหลายชื่อ แมลงชนิดหนึ่งภาคกลางเรียก “จิงโจ้น้ำ” แต่ภาคเหนือ (แม่ฮ่องสอน) เรียกว่า “หมาน้ำ” แมลงปอ ภาคเหนือเรียกว่า “แมงกะบี้” ภาคใต้เรียก “แมงพื้” ภาคตะวันออก (ปราจีนบุรี) เรียกว่า “แมงฟ้า”

การใช้ชื่อสามัญหรือชื่อท้องถิ่นเหมาะที่จะใช้สื่อสารและอ้างถึงเพื่อการเข้าใจที่ตรงกันในท้องถิ่นนั้น ๆ ทำให้เกิดความสับสนสำหรับการศึกษาและ อ้างถึงสิ่งมีชีวิตในเชิงวิชาการเพราะเข้าใจไม่ตรงกัน

2. ชื่อวิทยาศาสตร์ (Scientific name) เป็นชื่อสากลที่ใช้เรียกชื่อสิ่งมีชีวิตอย่างมีกฎเกณฑ์และมีชื่อเดียวเท่านั้น ใช้ภาษาละตินประกอบด้วยคำ 2 คำ คือ คำแรกเป็นชื่อ จีนัส (genus) ส่วนคำหลังเป็นชื่อที่ระบุชนิดของสิ่งมีชีวิต (specific epithet) ให้เฉพาะเจาะจงลงไป คาโรลัส ลินเนียส (Carolus Linnaeus) ซึ่งได้ชื่อว่าเป็นบิดาแห่งวิชาอนุกรมวิธานสมัยใหม่ได้ปรับปรุงระบบการจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิตและได้กำหนดระบบการตั้งชื่อของสิ่งมีชีวิตว่า แบบทวินาม Binomial Nomenclature หรือ Binomial System

กฎการตั้งชื่อวิทยาศาสตร์ของสิ่งมีชีวิต มีดังนี้

1. ชื่อวิทยาศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดต้องแยกจากกันอย่างเด่นชัด

2. ชื่อวิทยาศาสตร์ในแต่ละกลุ่มจะมีชื่อที่ถูกต้องเพียงชื่อเดียว ส่วนชื่ออื่น ๆ จัดเป็นชื่อพ้อง

3. ชื่อวิทยาศาสตร์ต้องเป็นภาษาละติน ไม่ว่าจะเป็นภาษาใดต้องแปลงมาเป็นภาษาละติน

4. คำแรกต้องเริ่มต้นด้วยตัวพิมพ์ใหญ่ ส่วนคำหลังใช้ตัวพิมพ์เล็ก

5. ใช้ตัวเอน (ถ้าพิมพ์) หรือขีดเส้นใต้ (จะพิมพ์หรือเขียนเอง)

6. ผู้ตั้งชื่อวิทยาศาสตร์ต้องเป็นผู้พบคนแรก และตีพิมพ์รายงานไว้ในหนังสือวิชาการที่เชื่อถือได้ ให้เขียนชื่อไว้หลังชื่อวิทยาศาสตร์ โดยเขียนด้วยอักษรตัวใหญ่ ไม่ต้องเขียนตัวเอนหรือขีดเส้นใต้ เช่น ต้นหางนกยูงไทย Poinina pulcherima Linn. (Linn. เป็นชื่อย่อของ Linnaeus)

7. ชื่อวิทยาศาสตร์ของพืชและสัตว์ ต่างเป็นอิสระ ไม่ขึ้นต่อแก่กัน

8. ชื่อวิทยาศาสตร์ทุกระดับตั้งแต่ Family ขึ้นไปจะต้องมีการลงท้ายชื่อให้เป็นไปตามกฎ

เช่น Phylum/Division ลงท้ายด้วย -a (Ex. Porifera, Bryophyta)

Class ลงท้ายด้วย -ae (พืช)

Order ลงท้ายด้วย -ales (พืช)

Family ลงท้ายด้วย -aceae (พืช) (Ex. Apocynaceae)

-idae (สัตว์)

9. การกำหนดชื่อหมวดหมู่ตั้งแต่ Family ลงมาต้องมีตัวอย่างของสิ่งมีชีวิตเป็นต้นแบบหรือตัวอย่าง (Type Specimen) ในการพิจารณา

ตัวอย่างการตั้งชื่อวิทยาศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ

พริกไทย มีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Piper nigrum คำว่า nigrum บ่งถึงสีดำ

ไส้เดือนดิน มีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Lumbricus terrestris คำว่า terrestris บ่งถึงดิน

มะยม มีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Phyllanthus acidus คำว่า acidus บ่งถึงความเป็นกรด ซึ่งมีรสเปรี้ยว

พยาธิใบไม้ในตับ มีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Fasciola hepatica คำว่า hepatica บ่งถึงตับ

ส้มโอ มีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Citrus grandis คำว่า grandis บ่งถึงมีขนาดใหญ่

ในกรณีการเสนอชื่อวิทยาศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่ (new species) ที่ยังไม่เคยมีการค้นพบมาก่อนจะต้องดำเนินการ ดังนี้

(1) ให้กำหนดชื่อวิทยาศาสตร์อย่างถูกต้องตามกฎของ ICBN หรือ ICZN

แบคทีเรีย

ตั้งตามหลัก ICBN = International Code of Bacteriological Nomenclature

พืช,ฟังไจ, สาหร่าย

ตั้งตามหลัก ICBN = International Code of Botanical Nomenclature

โพรโทซัว, สัตว์

ตั้งตามหลัก ICZN = International Code of Zoological Nomenclature

(2) บรรยายลักษณะของสิ่งมีชีวิตชนิดนั้น ๆ เป็นภาษาละติน พร้อมทั้งกำหนดตัวอย่างต้นแบบด้วย (Type Specimen)

(3) ตีพิมพ์เผยแพร่ชื่อวิทยาศาสตร์โดยบ่งบอกชื่อผู้ตั้งชื่อวิทยาศาสตร์ด้วย (ให้ใช้ชื่อสกุลของผู้ตั้งชื่อวิทยาศาสตร์) และเติมคำว่า sp. nov. ซึ่งย่อมาจาก species novum ต่อจากผู้ตั้งชื่อวิทยาศาสตร์เพื่อให้ทราบว่าเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่ เช่น Phricotelphiasa sirindhorn Naiyanetr sp. nov.

การระบุชนิด

การตรวจสอบสิ่งมีชีวิตที่ค้นพบว่าจัดอยู่ในหมวดหมู่ใดนั้นทำได้หลายวิธี เช่น การสอบถามจากผู้เชี่ยวชาญ การเปรียบเทียบกับตัวอย่างแห้งหรือตัวอย่างดอง การเปรียบเทียบกับภาพถ่าย ภาพวาด หรือคำบรรยายลักษณะที่มีผู้ศึกษาไว้ก่อนแล้ว อรกวิธีที่นิยมกันมากในการเริ่มต้นตรวจสอบเอกลักษณ์ของสิ่งมีชีวิตเพื่อระบุชนิด คือ การใช้รูปวิธานหรือไดโคโตมัสคีย์ (dichotomous key) เช่น ไดโคโตมัสคีย์ของเมล็ดพืช

ไดโคโตมัสคีย์ (dichotomous key) เป็นเครื่องมือที่ใช้จำแนกสิ่งมีชีวิตออกเป็นกลุ่มย่อยได้โดยพิจารณาโครงสร้างทีละลักษณะที่แตกต่างกันเป็นคู่ ๆ วิธีการนี้สามารถใช้ได้กับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด

ภาพตัวอย่างไดโคโตมัสคีย์ของเมล็ดพืชชนิดต่าง ๆ