พีระมิดกลับหัว คืออะไร มาทำความเข้าใจกัน

          ทุกคนคงต้องรู้จักห่วงโซ่อาหาร (food chain) ในระบบนิเวศที่พืชและสัตว์ในธรรมชาติกินกันต่อเป็นทอดๆ ไม่ก็สายใยอาหาร (food web) ที่มีความสัมพันธ์การกินที่ซับซ้อนและสมจริงกว่ามาบ้างไม่มากก็น้อย จุดเริ่มต้นของทุกอย่างก็คือพืชที่เติบโตได้จากการสังเคราะห์แสง ไม่ว่าจะเป็นต้นไม้ใบหญ้า หรือแพลงก์ตอนพืชในมหาสมุทร ซึ่งพืชเหล่านี้จะถูกสัตว์กินเป็นอาหาร แล้วสัตว์กินพืชพวกนี้ก็จะถูกสัตว์ใหญ่กว่ากินต่ออีกทีเป็นลำดับขั้น (trophic level) ไปเรื่อยๆ จนถึงผู้ล่าที่อยู่จุดสูงสุดของห่วงโซ่ ซึ่งสุดท้ายแล้วมันก็ต้องตายอยู่ดี และซากของมันก็จะถูกผู้ย่อยสลาย (decomposer) ย่อยเป็นสารอาหารคืนสู่ธรรมชาติ วนกลับไปให้พืชใช้ใหม่

          จำนวนลำดับขั้นของการกินแตกต่างกันไปตามความซับซ้อนของระบบนิเวศ ทุ่งหญ้าในแอฟริกาอาจมีการกินกันแค่สองต่อ เช่น กวางกินหญ้า แล้วถูกสิงโตหรือไฮยีน่ากิน ในขณะที่ป่าเขตร้อนอาจมีมากถึงห้าขั้น เช่น เห็ดกินพืช, หอยทากกินเห็ด, กบกินหอยทาก, งูกินกบ, นกกินงู ส่วนในแนวประการังที่มีความซับซ้อนสูงก็อาจจะกินกันถึงเจ็ดขั้นได้เลย

          การกินกันในแต่ละขั้นทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานจำนวนมาก เพราะหมดไปกับการย่อยที่ไม่มีประสิทธิภาพ การหายใจและเคลื่อนไหว และของเสีย ทำให้เหลือพลังงานส่งต่อแก่ผู้บริโภคในขั้นต่อไปเพียงน้อยนิด ซึ่งประสิทธิภาพการถ่ายทอดพลังงานก็แตกต่างกันไปในพืชหรือสัตว์แต่ละชนิด อย่างเช่น พืชทั่วๆ ไปนั้นนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ได้ไม่ถึง 1% แต่สัตว์ในลำดับขั้นต่อๆ ไป ก็จะมีแนวโน้มส่งต่อพลังงานได้มากกว่า เพราะอาหารที่กินนั้นย่อยง่ายขึ้นเรื่อยๆ ตามลำดับ สัตว์กินพืชอาจนำพลังจากอาหารไปใช้ได้ไม่ถึง 30% เพราะพืชมีเส้นใยย่อยยากอยู่ ส่วนสัตว์ที่กินสัตว์อื่นที่มีไขมันและโปรตีนสูงก็อาจนำพลังไปใช้ได้มากกว่า 90% แต่ไม่ว่าอย่างไร ส่วนใหญ่แล้วพลังงานที่เหลือส่งต่อไปยังผู้บริโภคขั้นถัดไปก็มักไม่เกิน 10%

         การสูญเสียพลังงานมหาศาลนี้ทำให้ผู้บริโภคมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นนิดเดียวเมื่อเทียบกับปริมาณอาหารที่กินเข้าไป ดังนั้นแม้ว่าสัตว์อย่างกวางจะมีขนาดใหญ่ แต่เมื่อนำน้ำหนักของกวางทุกตัวมารวมกัน ก็จะน้อยกว่าน้ำหนักรวมของต้นหญ้าหลายเท่าตัว

          เมื่อเราเอาน้ำหนักรวมของสิ่งมีชีวิตในแต่ลำดับขั้นมาวางซ้อนกัน จากผู้ผลิต สัตว์กินพืช ไปถึงผู้ล่าสูงสุด เราก็จะได้พีระมิดมวลชีวภาพ (pyramid of biomass) ที่มีฐานกว้าง และยอดแหลม ซึ่งมันก็ควรจะเป็นอย่างนั้นใช่ไหมครับ ผู้ผลิตต้องมีมวลเพียงพอ ผู้บริโภคถึงจะอยู่ได้

พีระมิดมวลชีวภาพบนบก ภาพจาก : https://byjus.com/

แต่เรื่องทั้งหมดก็กลับตาลปัตรในมหาสมุทร

           พีระมิดมวลชีวภาพของห่วงโซ่อาหารในมหาสมุทรหรือแนวปะการังอุดมสมบูรณ์ ที่เริ่มต้นจากผู้ผลิตอย่างแพลงก์ตอนพืช (phytoplankton), แพลงก์ตอนสัตว์ (zooplankton), ปลาขนาดเล็ก, ปลาขนาดใหญ่, ไปจนถึงผู้ล่าอย่างฉลามหรือปลาวาฬนั้น กลับหัว!

           แพลงก์ตอนพืชมีน้ำหนักรวมน้อยที่สุด น้อยกว่าแพลงก์ตอนสัตว์ แพลงก์ตอนสัตว์หนักน้อยกว่าปลาขนาดเล็ก และปลานักล่าที่อยู่สูงสุดของห่วงโซ่อาหารกลับมีน้ำหนักรวมมากที่สุด 

แพลงก์ตอนพืชปริมาณน้อยนิดประคับประคองระบบปลาวาฬที่มีน้ำหนักมากกว่าได้อย่างไร?

          ที่เป็นอย่างนี้ก็เพราะขนาด อายุ และ อัตราการเติบโตที่แตกต่างกันของพืชและสัตว์ แพลงก์ตอนพืชมีอายุแค่ไม่กี่วัน แต่มีอัตราการเติบโตเร็วมาก ผลิตตัวเองออกมาต่อเนื่องรุ่นแล้วรุ่นเล่า ให้แพลงก์ตอนสัตว์ที่มีขนาดใหญ่กว่าและอยู่ได้หลายอาทิตย์ได้กิน ซึ่งแพลงก์ตอนสัตว์ก็จะถูกปลาที่มีขนาดใหญ่กว่าและอายุยืนยาวหลายปีกินต่ออีกที เป็นอย่างนี้ไปเรื่อยๆ นอกจากนั้นปลาใหญ่อย่างปลาวาฬหรือปลาฉลามบางชนิดก็ยังข้ามขั้นมากินแพลงก์ตอนตรงๆ อีกต่างหาก ปลาใหญ่พวกนี้เหมือนเป็นแหล่งสะสมพลังงานในทะเลเลย

พีระมิดมวลชีวภาพในมหาสมุทร ภาพจาก : https://byjus.com/

      พอเห็นพีระมิดในมหาสมุทรกลับหัวแบบนี้แล้วก็ชวนให้คิดเหมือนกันนะครับว่า…พีระมิดความมั่งคั่งในสังคมนั้นกลับหัวด้วยหรือเปล่า และเรากำลังเป็นแพลงก์ตอนอยู่ด้วยหรือไม่

ผู้เขียน : พรพุฒิ สุริยะมงคล

อ้างอิง
[1] Smil, V. (2019). Energy: A Beginner’s Guide (2nd edition)
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Food_web