เมื่อแนวปะการังสร้างเมฆ

เขียนโดย biology เมื่อ . หัวข้อ บทความ, บทความปี 2549

49-4-1

                                                                                                                                                                        พงษ์ ทรงพุฒิ

                    "ปะการังปรับตัวอย่างไรในสภาวะโลกร้อน ซึ่งทำให้อุณหภูมิของน้ำทะเลเพิ่มสูงขึ้น ถ้าเป็นมนุษย์เราก็คงจะเดินไปหาที่กำบัง หรือไม่ก็กางร่มซะเลย แต่ปะการังเดินไม่ได้ มันมีกลยุทธที่น่าสนใจ.. ปริศนาในเรื่องนี้ถูกค้นพบว่า ปะการังมีวิธีการที่น่าสนใจในการลดความเข้มของแสงอาทิตย์ลง มันทำได้อย่างไร… ." 

                    การที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตในแนวปะการัง ได้ช่วยในการไขปริศนาที่เชื่อมต่อความสัมพันธ์ของระบบนิเวศทางทะเล กับกระบวนการต่างๆ ของชั้นบรรยากาศโลก ไม่ว่าจะเป็นวัฏจักรของน้ำ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ การเกิดลม และเรื่องอื่นๆ ในขอบเขตที่วิทยาศาสตร์จะสามารถเชื่อมโยงได้ การค้นพบครั้งนี้…เป็นการค้นพบกลไกการปรับตัวของแนวปะการังที่อาจจะทำให้หลายคนทำใจให้เชื่อได้ลำบาก ว่าแนวปะการังจะสามารถทำให้เกิดเมฆขึ้นมาได้ เมฆที่สร้างขึ้นจะช่วยลดอุณหภูมิของน้ำที่กำลังเพิ่มสูงขึ้นจนทำร้ายปะการังเอง และยังช่วยลดอันตรายจากรังสียูวีด้วย

49-4-2


                     หลักสูตรวิทยาศาสตร์ในโรงเรียน ได้เปิดโอกาสให้เราได้ร่ำเรียนกันตั้งแต่สมัยมัธยม บางโรงเรียนก็เน้นกันแต่ชั้นประถม โดยเราได้เรียนรู้ว่าแนวปะการังเป็นแหล่งอาหารของโลก เปรียบเสมือนป่าไม้ในทะเล เป็นที่อยู่อาศัยและที่หลบภัยของสิ่งมีชีวิตในทะเล เป็นแหล่งท่องเที่ยวที่สำคัญ ส่วนในเรื่องของรายละเอียดอื่นๆ แบบเจาะลึก ก็คงจำได้มั่งไม่ได้มั่ง ก็คงว่ากันไม่ได้ 

                    และเรียนเกี่ยวกับเรื่องลมบก-ลมทะเล เรียนรู้ว่าในเวลากลางวันแผ่นดินจะดูดซับความร้อนได้เร็วกว่าแผ่นผืนน้ำในมหาสมุทร ดังนั้นจึงเกิดความแตกต่างของอุณหภูมิในผืนน้ำ กับอุณหภูมิบนชายฝั่ง ทำให้มวลอากาศเย็นในทะเลเคลื่อนตัวเข้าสู่ฝั่ง และเข้าแทนที่มวลอากาศร้อนที่ลอยตัวสูงขึ้นไปในชั้นบรรยากาศ ในทางกลับกันในเวลากลางคืน แผ่นดินจะมีการถ่ายเทอุณหภูมิได้ดีกว่า ทำให้เย็นตัวลงเร็วกว่าอุณหภูมิของน้ำในมหาสมุทร ดังนั้นกระแสลมก็จะเปลี่ยนทิศทางพัดจากแผ่นดินออกสู่ทะเล มวลอากาศจะถูกถ่ายเทไปตามมวลอากาศร้อนที่ลอยตัวสูงขึ้น (ดังภาพประกอบที่ 1 – 2 ภาพ)

49-4-3     49-4-4

                       ที่ต้องกล่าวถึงเรื่องลม ก็เพราะสัมพันธ์กับการเกิดเมฆอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้จริงๆ การเกิดลมผลพลอยได้ก็ทำให้เกิดการพัดพาเอาไอน้ำจากพื้นผิวโลกให้ลอยตัวสูงขึ้น และเมื่อกระทบความความเย็นก็จะกลั่นตัวเป็นเมฆหมอก ล่องลอยในชั้นบรรยากาศ 

                    พอกล่าวมาถึงตรงนี้ความสงสัยก็เริ่มเกิดขึ้นคือ ปะการังจะสร้างเมฆได้อย่างไร เพราะยังไงเมฆมันก็เกิดจากการที่ไอน้ำระเหยจากพื้นดิน พื้นน้ำขึ้นไปในชั้นบรรยากาศในเวลากลางวันอยู่แล้ว 

                    นี่แหล่ะครับ คำอธิบายที่สำคัญที่ทำให้มนุษย์อย่างเราๆ ท่านๆ ได้เข้าใจปรากฏการณ์ต่างๆ ในโลกใบนี้มากขึ้น นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาแนวปะการังของประเทศออสเตรเลียแสดงให้เห็นว่าในแนวปะการังจะมีกาซในกลุ่มไดเมทิลซัลไฟล์ (Dimethyl sulphide – DMS) อยู่เต็มไปหมด เมื่อ DMS ถูกปล่อยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ เจ้าสารตัวนี้จะช่วยในการทำให้เกิดเมฆ ซึ่งเมฆที่เกิดขึ้นมานี้จะมีผลอย่างมากต่ออุณหภูมิของน้ำในแนวปะการัง 

                    ในอากาศ DMS จะถูกเปลี่ยนให้อยู่ในรูปของละอองอากาศ (Aerosol) ซึ่งจะไปช่วยในการรวมตัวกับไอน้ำทำให้เกิดเมฆได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้สารประกอบซัลเฟอร์ชนิดนี้ยังถูกสร้างขึ้นเป็นจำนวนมากจากสาหร่ายในทะเล สารชนิดนี้เองที่ทำให้น้ำทะเลมีกลิ่นแบบเฉพาะตัวแบบที่เราได้กลิ่นกันอยู่ และแต่ก่อนนี้เรารู้กันมาแล้วว่าสาหร่ายทะเลมีส่วนสำคัญอย่างมากในการควบคุมบรรยากาศของโลก แต่ไม่มีใครเคยคิดมาก่อนเลยว่าแนวปะการังจะทำหน้าที่แบบเดียวกันนี้ด้วย 

                    ทีมวิจัยของ Graham Jones จากมหาวิทยาลัย Southern Cross University ประเทศออสเตรเลีย ได้ทำการตรวจวัดความเข้มข้นของ DMS ในปะการังและในน้ำที่อยู่รอบๆ ปะการังของ Great Barrier Reef พวกเขาพบว่าเมือกหรือของเหลวที่ปะการังสร้างและปล่อยออกมานั้นจะมีความเข้มข้นของ DMS สูงที่สุดและมีมากกว่าที่ตรวจวัดได้จากสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นๆ นอกจากนี้ยังพบว่าบริเวณใกล้ผิวน้ำทะเลจะมีชั้นของ DMS ที่ค่อนข้างมีความเข้มข้นสูงเกิดขึ้น และ DMS นี้ก็จะถูกลมพัดพาให้ลอยตัวสูงขึ้นมาและเปลี่ยนไปอยู่ในรูปของละอองอากาศดังที่กล่าวไปก่อนหน้านี้แล้ว 

                    Jones กล่าวเพิ่มเติมอีกว่าถึงแม้ว่าการแพร่กระจายของ DMS จาก Great Barrier Reef จะมีไม่มากมายนักเมื่อมองในภาพรวมของบรรยากาศโลก แต่ก็มีส่วนสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงของบรรยากาศในระดับท้องถิ่นเลยทีเดียว 

                    Peter Liss นักเคมีสิ่งแวดล้อม จาก University of East Anglia, Norwich ประเทศอังกฤษ กล่าวเสริมว่า “ปัญหาที่น่าสนใจมากๆ ของการศึกษาในครั้งนี้ก็คือผลกระทบที่เกิดขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงของบรรยากาศคืออะไร ปะการังเป็นแหล่ง
สร้าง DMS ที่มีปริมาณมาก ซึ่งน่าจะมีผลต่อการก่อตัวของเมฆในบริเวณนั้น”

49-4-5


                     และในปีต่อไปทีมวิจัยของออสเตรเลียทีมนี้ก็วางแผนที่จะทำการวิจัยในเรื่องของผลกระทบของแนวปะการังและปะการังชนิดต่างๆ ที่มีต่อชั้นบรรยากาศในบริเวณนั้นๆ โดย Jones กล่าวว่า “เรายังไม่รู้แน่ชัดว่า DMS ที่ปลดปล่อยออกมาจากปะการังมีความสัมพันธ์อย่างไรกับการก่อตัวของเมฆและบรรยากาศเหนือแนวปะการัง ซึ่งเป็นองค์ความรู้ที่ขาดหายไป และเราต้องทำการศึกษาเพิ่มเติม” 

                    การค้นพบในครั้งนี้ช่วยทำให้เราเข้าใจสิ่งที่เราสงสัยมากว่า 30 ปี ในช่วงทศวรรษ 1970 เราพบว่าชั้นบรรยากาศเหนือ Great Barrier Reef จะมีอนุภาคของละอองอากาศในปริมาณที่สูงมาก และนักวิทยาศาสตร์ในสมัยนั้นก็คิดว่าปะการังน่าจะเป็นแหล่งสร้างละอองอากาศที่สำคัญ แต่กลไกที่ปะการังทำให้ละอองอากาศมีปริมาณมากขึ้นยังไม่ทราบกันในขณะนั้น Jones กล่าวว่า “ในช่วงเวลาดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์ยังไม่รู้จัก DMS กันเลย” 

                    นอกจากนี้แล้วงานวิจัยยังเสนอความน่าจะเป็นหรือสมมุติฐานที่น่าสนใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้เอาไว้อีกว่าปะการังสามารถใช้ระบบ Gaia-like feedback mechanism เพื่อจะควบคุมปริมาณแสงอาทิตย์ที่ส่องลงมากระทบกับปะการังไม่ให้ร้อนมากเกินไป 

Gaia-like feedback mechanism คืออะไร 

                    Gaia Hypothesis เป็นสมมติฐานที่เสนอไว้ว่าโลกใบนี้มีการทำงานเหมือนกับเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งเหมือนกัน และก็จะมีการปรับตัวอยู่ตลอดเวลาเพื่อทำให้สามารถมีชีวิตหรือคงความสมดุลอยู่ต่อไปได้ เหมือนๆ กับมนุษย์เราที่ต้องพยามปรับตัวเองให้เข้าสู่สมดุล (Homeostasis) อยู่ตลอดเวลา เช่นเมื่ออุณหภูมิร่างกายสูงขึ้น เราก็จะพยายามลดอุณหภูมิร่างกายโดยการคายความร้อนออกจาร่างกายมาพร้อมกับการเสียเหงื่อ เป็นต้น 

                    ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้เสนอแนวคิดที่หลากหลาย และเรียกโลกใบนี้ในชื่อที่แตกต่างกัน เช่น เป็นเซลล์ขนาดใหญ่ (Giant Cell) เป็นสิ่งมีชีวิต (Organism) หรือเป็นสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ (Superorganism) แต่ไม่ว่านักวิทยาศาสตร์คนไหนจะเสนอและเรียกชื่อโลกว่าอย่างไร ใจความสำคัญของทฤษฎีนี้ก็คือโลกเป็นระบบเดี่ยวๆ ระบบหนึ่งที่เหมือนสิ่งมีชีวิต โลกมีการปรับตัวของมันอยู่ตลอดเวลาเพื่อให้อยู่ในสมดุล มันจะมีความสัมพันธ์เกี่ยวข้องกับทฤษฎีต่างๆ ที่เราเรียนมาไม่ว่าจะในทางฟิสิกส์ เคมี ธรณีวิทยา และแรงผลักดันทางชีวภาพหลายๆ ด้าน ซึ่งทั้งหมดจะต้องปรับตัวเพื่อเข้าสู่สมดุลของพลังงานที่ได้รับจากดวงอาทิตย์และพลังงานที่ปลดปล่อยออกไปสู่ในอวกาศด้วยเช่นกัน (สามารถอ่านเรื่องราวเกี่ยวกับทฤษฎีนี้โดยละเอียด พร้อมกับตัวอย่างในเรื่องต่างๆ ได้ในเว็บไซต์ที่อ้างอิงในท้ายเรื่องครับ) 

                    คำอธิบายในเรื่องของปะการังสร้างเมฆโดยใช้ Gaia Hypothesis ถ้าจะเปรียบกับการปรับสมดุลของร่างกายมนุษย์ก็จะคล้ายกับกรณีที่ผิวหนังเรา (เปรียบได้กับแนวปะการัง) โดนแสงอาทิตย์และรังสียูวี ซึ่งจะไปกระตุ้นให้ร่างกายปรับตัว และป้องกันตัวโดยการสร้างเม็ดสีขึ้นมา ทำให้สีผิวเราเข้มขึ้น (ขณะที่ปะการังก็จะสร้าง DMS เพิ่มขึ้น) ช่วยดูดซับรังสียูวีและป้องกันอันตรายที่จะเกิดกับเซลล์และออร์แกเนลล์ในร่างกาย (DMS ช่วยในการเมฆ และเมฆจะไปลดความร้อนและรังสียูวีจากดวงอาทิตย์) 

ข้อสรุปจากห้องทดลอง 

                    จากการทดลองในห้องปฏิบัติการทีมวิจัยของ Jones ได้แสดงให้เห็นว่าปะการังจะสร้าง DMS เพิ่มมากขึ้นเมื่อแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในเนื้อเยื่อของปะการัง (Symbiotic bacteria) ตกอยู่ในภาวะเครียดเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นหรือเมื่อโดนรังสียูวีมากๆ และถ้า DMS มีส่วนช่วยในการเกิดเมฆได้ เขายังกล่าวอีกว่า “ซึ่งมันก็น่าจะเป็นการที่ปะการังได้มีวิวัฒนาการและสร้างกลไกไปในทางที่จะลดอุณหภูมิของน้ำหรือลดการโดนรังสียูวีจากแสงอาทิตย์ ตอนนี้เรากำลังอยู่ในระหว่างการศึกษาเพื่อที่จะหาข้อสรุปในเรื่องนี้อย่างจริงจังกันอยู่ และยังมีข้อสงสัยอีกหลายอย่างที่รอให้เข้าค้นพบเกี่ยวกับเรื่องนี้” และครั้งนี้ก็ถือเป็นข้อมูลที่นำมาอธิบายเชื่อมโยงเกี่ยวกับกระบวนการต่างๆ ที่เกิดขึ้นในแนวปะการัง ซึ่งสัมพันธ์เชื่อมโยงกับกระบวนการต่างๆ ในชั้นบรรยากาศในโลกเป็นครั้งแรก 

 

เอกสารอ้างอิง 

Alison George. “Coral Reefs Create Clouds to Control the Climate”. New Scientist, 5 
        February 2005. page17. 
Coral reefs create clouds to control the climate. [Online]. Available: 
        http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn6953 (Retrieved 28/03/05) 
Coral reefs create clouds to control the climate. [Online]. Available: 
        http://www.climateark.org/articles/reader.asp?linkid?linkid=38674 (Retrieved 28/03/05) 
The Gaia Hypothesis. [Online]. Available: http://www.oceansonline.com/gaiaho.html 
        (Retrieved 28/03/05) 

 

658 total views, 0 views today