1. เพื่อให้นักเรียนสามารถวางแผน ออกแบบและสร้างระบบนิเวศจำลอง
2. เพื่อให้นักเรียนสามารถสังเกต รวบรวมข้อมูล และอธิบายความสัมพันธ์ในระบบนิเวศจำลอง

1. ภาชนะใส ปริมาตรประมาณ 2000 cm3 1 ใบ	6. วัสดุต่างๆ ที่ใช้เป็นองค์ประกอบในระบบนิเวศจำลอง จำนวนตามต้องการ เช่น ก้อนหิน ก้อนกรวด กิ่งไม้แห้ง
2. ดิน 30 cm3	7. เสียมมือ 1 อัน
3. น้ำสะอาด 50 cm3	8. ภาชนะตักน้ำ 1 ใบ
4. ต้นไม้ขนาดเล็ก เช่น สาหร่าย เฟิน บัวบก 2-3 ชนิด	9. กระบอกฉีดน้ำ 1 ใบ
5. สัตว์ขนาดเล็ก เช่น ไส้เดือน แมลงเล็กๆ ปลา 2-3 ชนิด	10. พลาสติกใสสำหรับคลุมปิด ความกว้าง 30 cm 1 m
11. เทปกาวใส 1 ม้วน

1. วางแผน ออกแบบ และสร้างระบบนิเวศจำลอง โดยระดมความคิดกันในกลุ่มในประเด็นต่างๆ ดังนี้
- จะสร้างระบบนิเวศใด มีขนาดเท่าไร จะใช้ภาชนะและวัสดุหรือส่วนประกอบอะไรบ้างแทนองค์ประกอบทางกายภาพ
- ในระบบนิเวศจำลองนี้จะมีสิ่งมีชีวิตชนิดใดบ้าง และมีจำนวนเท่าไรแทนองค์ประกอบทางชีวภาพ
- จะศึกษาความสัมพันธ์ใดบ้างจากระบบนิเวศจำลองนั้น ใช้เวลาในการศึกษานานเท่าไร
- ออกแบบวิธีการบันทึกและรวบรวมข้อมูลอย่างเป็นระบบ

2. ลงมือปฏิบัติและศึกษาตามแผน

ระบบนิเวศบกจำลอง                                           ระบบนิเวศน้ำจำลอง

3. สืบค้นข้อมูลเกี่ยวกับปัจจัยทางกายภาพ และความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศธรรมชาติ

4. นำผลการศึกษามาอภิปรายร่วมกัน ในประเด็นต่างๆ ดังนี้
- แต่ละองค์ประกอบทางกายภาพในระบบนิเวศจำลอง มีผลต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตอย่างไร
- นักเรียนมีวิธีการควบคุมองค์ประกอบทางกายภาพอื่นๆ ที่อาจมีผลต่อการทดลองได้อย่างไร
- ระบบนิเวศที่นักเรียนศึกษาสามารถแสดงความเชื่อมโยงในแง่ความสัมพันธ์ในการถ่ายทอดพลังงานและการหมุนเวียนสารได้อย่างไร
- สิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศจำลองนี้มีความสัมพันธ์กันในแบบใดบ้าง
- ระบบนิเวศจำลองแตกต่างหรือมีข้อจำกัดกว่าระบบนิเวศธรรมชาติอย่างไร

5. สรุปและนำเสนอผลการทำกิจกรรม รวมทั้งปัญหาที่พบในการศึกษาครั้งนี้ เสนอวิธีแก้ไขปัญหาเพื่อใช้ศึกษาในโอกาสต่อไป

ผลการทดลองที่ได้

- องค์ประกอบทางกายภาพแต่ละองค์ประกอบที่มีในระบบนิเวศจำลองส่งผลต่อการดำรงชีวิตดังนี้ แสงช่วงให้พืชเกิดการสังเคราะห์ด้วยแสงซึงเป็นกระบวนการสร้างอาหารของพืช พืชจึงใช้อาหารที่สร้างขึ้นในการดำรงชีวิต สัตว์บางชนิดกินพืชเป็นอาหาร ดินและน้ำนอกจากจะเป็นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตแล้วยังเป็นแหล่งแร่ธาตุที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตบางชนิดอีกด้วย ส่วนอุณหภูมิและความเป็นกรด-เบสที่เหมาะสม ทำให้กระบวนการต่างๆ ในสิ่งมีชีวิตดำเนินไปตามปกติ
- องค์ประกอบทางกายภาพอื่นๆ อาจมีผลต่อการทดลอง ได้แก่ปริมาณแสง ซึ่งแต่ละกลุ่มอาจมีวิธีการควบคุมต่างๆ กัน เช่น จัดวางระบบนิเวศจำลองไว้ในที่ที่เหมาะสม ให้ได้รับแสงเป็นบางช่วงเวลา เช่น เวลาเช้าหรือบ่าย แทนการได้รับแสงแดดส่องถึงโดยตรงตลอดเวลา ซึ่งอาจทำให้อุณหภูมิของระบบนิเวศจำลองสูงเกินไป ส่งผลต่อสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศ
- ระบบนิเวศที่ศึกษาใช้อธิบายความเชื่อมโยงในแง่ของความสัมพันธ์ในการถ่ายทอดพลังงานและการหมุนเวียนสาร เช่น ในระบบนิเวศบกที่จำลองขึ้นมีต้นบัวบก เฟิน ซึ่งเป็นพืชสีเขียว สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมีสะสมไว้ในโมเลกุลของสารอาหาร อาหารที่พืชสร้างขึ้นใช้ในกระบวนการดำรงชีวิตของพืชและสะสมไว้ในเนื้อเยื่อส่วนต่างๆ ของพืชสัตว์เล็กๆ เช่น มด แมลง อาศัยกินยอดอ่อนของพืชจึงได้รับพลังงานถ่ายทอดต่อมา เมื่อพืชและสัตว์ตายลง ซากจะถูกกัดกินโดยไส้เดือน หอยทาก และถูกย่อยโดยผู้สลายอินทรีย์สาร เช่น แบคทีเรีย ราในดิน ได้ อนินทรีย์สารกลับไปให้พืชสีเขียวใช้ในกระบวนการดำรงชีวิตอีก การกินต่อเนื่องกันเป็นทอดๆ เช่นนี้ ทำให้มีทั้งการถ่ายทอดพลังงานและการหมุนเวียนสารเกิดขึ้น
- สิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศจำลองมีความสัมพันธ์กับหลายแบบ เช่น ในแง่ของการเป็นอาหาร การเกื้อกูล การได้ประโยชน์ร่วมกัน
- ระบบนิเวศจำลองต่างจากระบบนิเวศธรรมชาติหลายประการ กล่าวคือระบบนิเวศจำลองมีพื้นที่หรือปริมาตร รวมทั้งทรัพยากรต่างๆ เช่นปริมาณ แร่ธาตุ น้ำ ดิน จำกัด มีความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตน้อยกว่าระบบนิเวศธรรมชาติ ระบบนิเวศจำลองยังมีการปิดคลุมด้วยพลาสติกใส ทำให้ไม่มีการแลกเปลี่ยนแก๊ส น้ำ แร่ธาตุ กับภายนอกระบบ มีเฉพาะพลังงานแสง พลังงานความร้อนเท่านั้นที่สามารถผ่านเข้าออกได้ ซึ่งต่างจากระบบนิเวศธรรมชาติที่มีการแลกเปลี่ยนพลังงาน น้ำ ดิน แร่ธาตุ กับระบบนิเวศธรรมชาติอื่นๆ ตลอดเวลา

สรุปผลการทดลอง

สิ่งมีชีวิตมีทั้งกลุ่มผู้ผลิต ผู้บริโภคพืช ผู้บริโภคสัตว์ ผู้ย่อยสลายอินทรีสาร ซึ่งมีความสัมพันธ์กันในเชิงการถ่ายทอดพลังงานและการหมุนเวียนสาร นอกจากนี้กลุ่มสิ่งมีชีวิตยังมีความสัมพันธ์ในรูปแบบอื่นๆ เช่น การล่าเหยื่อ การได้ประโยชน์ร่วมกัน ความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศในแง่ของการถ่ายทอดพลังงานและการหมุนเวียนสารผ่านทางโซ่อาหาร สายใยอาหาร ซึ่งการถ่ายทอดพลังงานผ่านโซ่อาหารและสายใยอาหารนี้ จะถ่ายทอดไปยังผู้บริโภคลำดับต่อไปได้ประมาณ 10 % เท่านั้น พลังงานส่วนที่เหลือ ส่วนใหญ่สูญเสียไปในรูปพลังงานความร้อนคืนสู่แวดล้อม บางส่วนถูกใช้ในกระบวนการดำรงชีวิต และเป็นส่วนประกอบที่กินไม่ได้ เช่น ขน กระดูก เล็บ รวมทั้งของเสียที่ถูกขับออกจากร่างกาย