นักวิจัยในออสเตรเลียกำลังคิดค้นวิธีการใหม่ ๆ เพื่อเสริมสร้างภูมิคุ้มกันให้แนวปะการังที่ต้องเผชิญกับความเครียดจากอุณหภูมิใต้ท้องทะเลที่เพิ่มสูงขึ้น

อ่าวคอรัล หรือคอรัลเบย์ (Coral Bay) ในรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลีย เป็นแหล่งท่องเที่ยวทางธรรมชาติที่สวยงาม ซึ่งถูกโอบล้อมไปด้วยแนวปะการังนินกาลู (Ningaloo Reef) อันกว้างใหญ่

ในอดีต แนวปะการังนินกาลูเคยอุดมไปด้วยปะการังและหมู่ปลานานาพันธุ์ที่ทำให้บริเวณนี้ดูมีชีวิตชีวา แต่เมื่อสภาพภูมิอากาศเริ่มเปลี่ยนแปลงไปอย่างรุนแรงในปี 2022 สภาพอากาศที่ย่ำแย่ก็ส่งผลให้ปริมาณออกซิเจนในทะเลลดลงต่ำจนเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในระบบนิเวศนี้

พื้นที่ประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ของพื้นอ่าวคอรัลเคยถูกปกคลุมไปด้วยปะการัง แต่ในปี 2022 ตัวเลขนั้นกลับลดลงจนเหลือเกิน 1  เปอร์เซ็นต์มาเพียงเล็กน้อย

ในช่วงสืบพันธุ์ของปะการัง มันจะปล่อยไข่ออกมาหลายล้านใบในครั้งเดียว ไข่ของปะการังที่ทางสถาบัน AIMS เพาะเลี้ยงจะถูกคัดเลือกพันธุ์ให้ทนต่อสภาพแวดล้อมที่ตึงเครียด เช่น อุณหภูมิน้ำที่เพิ่มสูงขึ้นและความเป็นกรดของมหาสมุทร

ในช่วงเวลาเดียวกันนั้นเอง กลุ่มสาหร่ายขนาดเล็ก (Turf algae) ที่เจริญเติบโตได้เร็วและสามารถขึ้นปกคลุมทั่วปะการังจนทำให้มันตายได้ ก็เพิ่มจำนวนขึ้นอย่างรวดเร็ว จากที่เคยปกคลุมพื้นที่เพียง 25 เปอร์เซ็นต์ของพื้นอ่าวในปี 2021 ก็เพิ่มขึ้นเป็น 79 เปอร์เซ็นต์ในปี 2022

แม้ว่ามีความพยายามที่จะอนุรักษ์อย่างรอบคอบระมัดระวัง แต่แนวปะการังก็ยังเสี่ยงต่อการสูญพันธุ์จากอุณหภูมิของโลกที่ร้อนขึ้นเรื่อย ๆ การหายไปของพวกมันถือเป็นหายนะของทะเล เพราะสวนสีสันสดใสใต้ผืนน้ำเหล่านี้เป็นทั้งศูนย์รวมความหลากหลายทางชีวภาพและแหล่งกำเนิดชีวิตถึง 1 ใน 4 ของสิ่งชีวิตทุกสายพันธุ์ในทะเล

ปรากฏการณ์การฟอกขาวของปะการังอย่างที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนกำลังส่งผลกระทบต่อเกรตแบร์ริเออร์รีฟ (Great Barrier Reef) สถาบันวิทยาศาสตร์ทางทะเลแห่งออสเตรเลีย (Australian Institute of Marine Science: AIMS) ระบุว่า แนวปะการังทั้งหมดของเกรตแบร์ริเออร์รีฟได้รับผลกระทบจากปรากฏการณ์ฟอกขาวเป็นครั้งแรก นอกจากนี้ ผลการสำรวจทางอากาศยังเผยให้เห็นว่า แนวปะการังราว 730 แห่งจากทั้งหมดกว่า 1,000 แห่งกำลังกำลังเผชิญกับการฟอกขาวอยู่ เหตุการณ์นี้จึงถือเป็นการฟอกขาวของปะการังที่รุนแรงที่สุดครั้งหนึ่งในประวัติศาสตร์

แต่สำหรับนักวิทยาศาสตร์อย่าง เดวิด ยูชกีแยวิตช์ (David Juszkiewicz) ผู้เป็นนักอนุรักษ์ปะการังและนักศึกษาดุษฎีบัณฑิตจากมหาวิทยาลัยเคอร์ตินนั้น เขากำลังเร่งคิดหาวิธีที่จะพัฒนานวัตกรรมใหม่ ๆ ขึ้นเพื่อช่วยให้ปะการังสามารถปรับตัวเข้ากับโลกที่กำลังเปลี่ยนไปได้ แม้ว่าบรรดานักวิทยาศาสตร์จะบอกว่า เราต้องควบคุมการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลกให้ได้ในระยะยาว พวกเขาก็ยังหวังว่าจะสามารถทำให้ปะการังแข็งแรงขึ้นได้ก่อนที่อุณหภูมิของโลกจะเย็นลง

การตอบสนองต่อความเครียดของปะการัง

ปะการังซึ่งขึ้นชื่อว่าเป็นสถาปนิกแห่งอาณาจักรใต้ท้องทะเลนั้นได้รับพลังงานในการดำรงชีวิตมาจากสาหร่ายที่อาศัยอยู่ร่วมกันอย่าง ซูแซนแทลลี (Zooxanthellae) หรือสาหร่ายขนาดเล็กที่อยู่ภายในเนื้อเยื่อของปะการัง การอยู่ร่วมกันของทั้งสองสิ่งนี้เป็นสิ่งพิสูจน์ความเฉลียวฉลาดของธรรมชาติ เพราะปะการังและซูแซนแทลลีสามารถเปลี่ยนแหล่งน้ำที่มีสารอาหารเพียงน้อยนิดให้กลายเป็นระบบนิเวศที่อุดมสมบูรณ์ได้

สาหร่ายซูแซนแทลลีมีหน้าที่มอบสารอาหารที่จำเป็นซึ่งได้มาจากการสังเคราะห์แสงให้กับปะการัง ในขณะที่ปะการังมอบที่อยู่อาศัยที่มีสภาพแวดล้อมปลอดภัยและเข้าถึงแสงแดดได้ให้กับสาหร่ายซูแซนแทลลี ความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันเช่นนี้เป็นหัวใจสำคัญที่ทำให้แนวปะการังสามารถสร้างผลผลิตและหล่อเลี้ยงสัตว์ทะเลมากมายหลายชนิดได้

ถึงอย่างนั้นความสัมพันธ์นี้ก็อ่อนไหวต่อความเครียดเช่นเดียวกับความสัมพันธ์ในรูปแบบอื่น ๆ การเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศซึ่งมาพร้อมกับอุณหภูมิที่เพิ่มสูงขึ้นและความเป็นกรดของมหาสมุทรถือเป็นภัยคุกคามที่ส่งผลกระทบต่อแนวปะการังอย่างต่อเนื่อง การอยู่ร่วมกันอย่างกลมเกลียวของปะการังและสาหร่ายซูแซนแทลลีจะสิ้นสุดลงเมื่อปะการังได้รับความเครียดจากสิ่งแวดล้อม ซึ่งเหตุการณ์เช่นนี้จะนำไปสู่ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า ปะการังฟอกขาว (Coral bleaching) ในสภาวะนี้ ปะการังจะขับสาหร่ายซูแซนเทลลีออกจากเนื้อเยื่อจนกลายเป็นสีขาวซีด การสูญเสียแหล่งพลังงานหลักทำให้สีสันสดใสของปะการังซีดจางลงจนเหลือเพียงพื้นผิวที่ไร้ชีวิตชีวา

นอกจากความสัมพันธ์ระหว่างปะการังและสาหร่ายซูแซนเทลลีซึ่งเป็นที่รู้จักกันดี ยังมีพันธมิตรจุลินทรีย์ที่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันและมีปฏิสัมพันธ์กับปะการังในรูปแบบที่หลากหลายและซับซ้อน

แบคทีเรีย เชื้อรา อาร์เคีย และไวรัสซึ่งอาศัยอยู่ตามเมือก เนื้อเยื่อ และโครงร่างของปะการังล้วนมีส่วนเกี่ยวข้องกับความแข็งแรงของมัน จุลินทรีย์เหล่านี้ให้ประโยชน์ตั้งแต่การแลกเปลี่ยนสารอาหารไปจนถึงการป้องกันเชื้อโรคซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงให้กับปะการัง ความหลากหลายของจุลินทรีย์ในไมโครไบโอมหรือระบบนิเวศน์ของจุลินทรีย์ธรรมชาติที่พบบนผิวปะการังจะผสานเข้ากับโครงร่างและทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันความเครียดจากสิ่งแวดล้อมอย่างเช่น ภาวะความร้อนสูง

เกราะป้องกันดังกล่าวคือสาเหตุที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาหาวิธีที่จะปรับปรุงและพัฒนาจุลินทรีย์เหล่านั้นเพื่อให้ปะการังสามารถปรับตัวและอยู่รอดต่อไปได้ โดยเฉพาะในช่วงฤดูร้อนที่มีอุณหภูมิสูงจัด

การจัดการจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ตามปะการัง

การทดลองทางวิวัฒนาการโดยนำเชื้อจุลินทรีย์จากปะการังไปเพาะเลี้ยงในอุณหภูมิที่สูงกว่าปกติแสดงให้เห็นว่า มีความเป็นไปได้ที่ปะการังจะสามารถทนต่อความเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ได้ หากนำจุลินทรีย์ที่ทนต่อความร้อนเหล่านี้กลับคืนสู่แนวปะการัง พวกมันจะช่วยให้ปะการังมีภูมิต้านทานต่อความเครียดจากอุณหภูมิน้ำทะเลที่สูงขึ้น แล้วเป้าหมายหลักของนักวิจัยคืออะไร คำตอบคือการที่ในอนาคตทุกคนสามารถยืมและนำเอารูปแบบการทดลองของพวกเขาไปปรับใช้เพื่อปกป้องฟื้นฟูแนวปะการังได้

“เราสามารถนำปะการังสายพันธุ์สำคัญ ๆ ไปปลูกในพื้นที่อื่นที่มีอุณหภูมิสูงได้ครับ  เมื่อธรรมชาติคัดสรรพวกมันแล้ว เราจะพบเซลล์ไม่กี่เซลล์ของปะการังซึ่งมีพันธุกรรมที่ช่วยให้พวกมันทนทานต่ออุณหภูมิที่สูง” แมทธิว นิตสช์เก (Matthew Nitschke) นักชีววิทยาทางทะเลจากสถาบันวิทยาศาสตร์ทางทะเลแห่งออสเตรเลียกล่าว

“การช่วยให้ปะการังอยู่รอดไม่ได้ขึ้นอยู่กับวิธีการใหม่ ๆ ที่ถูกคิดค้นขึ้นมาเพียงอย่างเดียว แต่มันอยู่ที่ว่า ผู้คนทั่วโลกจะสามารถนำวิธีการเหล่านั้นไปใช้งานได้จริงหรือไม่ครับ” เซดริก โรบิลล็อต (Cedric Robillot) ผู้อำนวยการบริหารของโครงการฟื้นฟูและปรับตัวของแนวปะการัง (Reef Restoration and Adaptation Program) จากมูลนิธิเกรตแบร์ริเออร์รีฟ (Great Barrier Reef Foundation) กล่าว

“แนวปะการังเกรตแบร์ริเออร์รีฟมีขนาดใหญ่เท่าประเทศอิตาลี” โรบิลล็อตกล่าว พร้อมเอ่ยถามว่า “เราจะนำวิธีช่วยปะการังแบบนั้นมาใช้กับพื้นที่ที่มีขนาดใหญ่ขนาดนี้ได้อย่างไร แล้ววิธีการนั้นจะสามารถสร้างแรงกระเพื่อมได้มากน้อยแค่ไหน”

นักวิจัยเองก็กำลังทดลองรักษาปะการังด้วยโปรไบโอติก โดยใช้แบคทีเรียชนิดที่เป็นประโยชน์มาป้องกันปะการังจากโรคร้ายต่าง ๆ เช่น โรคสูญเสียเนื้อเยื่อหินปะการัง (Stony coral tissue loss disease) ผลการทดสอบจากห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นสัญญาณของความสำเร็จ และในขณะนี้ก็ได้มีการดำเนินการเพื่อนำเอาการรักษาในรูปแบบนี้ไปทดสอบกับปะการังจริง ๆ ในทะเลแล้ว

นอกจากนี้ การปลูกถ่ายไมโครไบโอมซึ่งเป็นการถ่ายทอดจุลินทรีย์ที่ทนต่อความร้อนไปยังปะการังที่อ่อนแอนั้น ยังอาจจะทำให้แนวปะการังทนทานต่อความเปลี่ยนแปลงมากขึ้น

“ระบบแนวปะการังมีความสามารถในการฟื้นฟูตนเองตามธรรมชาติเพราะพวกมันมีระบบนิเวศอันซับซ้อนที่เชื่อมโยงถึงกัน” โรบิลล็อตอธิบาย และกล่าวส่งท้ายว่า “หากเราสร้างเสริมความสามารถตามธรรมชาติของพวกมันให้แข็งแกร่ง แนวปะการังจะสามารถรับมือและฟื้นฟูตัวเองได้ดีเมื่อต้องเผชิญกับความเครียดครับ”

การใช้ประโยชน์จากความสามารถที่ปะการังมี

การติดตามสุขภาพของแนวปะการังเป็นเหมือนกับการตรวจสุขภาพให้มหาสมุทร นอกจากการฟอกขาวจะเป็นสัญญาณเตือนอย่างชัดเจนถึงภาวะเครียดของปะการังแล้ว การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของมหาสมุทรเพียงเล็กน้อยก็เป็นการส่งสัญญาณเตือนล่วงหน้าถึงสุขภาพของปะการังที่กำลังจะแย่ลง นักวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ซึ่งจะตรวจจับสัญญาณเหล่านี้ได้ตั้งแต่เนิ่น ๆ เพื่อให้พวกเขาสามารถป้องกันแนวปะการังเอาไว้ได้ ก่อนที่มันจะเริ่มแสดงสัญญาณของความเครียดผ่านการฟอกขาว

เดวิด ยูชกีแยวิตช์กล่าวไว้ว่า แม้แต่อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเพียง 1 ถึง 2 องศาก็สามารถสร้างความเครียดให้กับปะการังได้ การเกิดเหตุการณ์เช่นนี้บ่อยขึ้นเรื่อย ๆ มีส่วนก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในแนวปะการัง ซึ่งเพิ่มโอกาสเสี่ยงที่พวกมันจะสูญพันธุ์ไปอย่างเงียบ ๆ และหายไปโดยที่ยังไม่ถูกบันทึกข้อมูลและศึกษา

ความพยายามครั้งสุดท้ายในการบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับปะการังสายพันธุ์ต่าง ๆ เอาไว้ก่อนที่พวกมันจะสูญหายไปทำให้ยูชกีแยวิตช์ออกตามหาปะการังโขดยักษ์ ในที่สุดเขาก็ได้พบกับปะการังโขดที่ก่อตัวขึ้นเป็นอาณานิคมขนาดใหญ่ซึ่งมีรูปร่างคล้ายก้อนหินและได้ถ่ายภาพมันเก็บเอาไว้ หลังจากบันทึกข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับขนาด สี รูปร่าง และตำแหน่งที่ตั้งของปะการังนี้เสร็จ เขาก็เก็บเอาตัวอย่างเล็ก ๆ น้อย ๆ จากอาณานิคมไปวิเคราะห์ต่อในห้องปฏิบัติการ ตัวอย่างแรกที่ได้มาจากปะการังโขดยักษ์ถูกนำไปฟอกขาวเพื่อศึกษาโครงร่าง ตัวอย่างที่สองถูกนำไปเก็บรักษาไว้ในเอทานอลเพื่อทำการวิเคราะห์ดีเอ็นเอ และตัวอย่างสุดท้ายถูกนำไปแช่ไว้ในฟอร์มาลีนเพื่อระบุเพศและความพร้อมในการออกไข่ ขั้นตอนนี้จะช่วยให้เราสามารถระบุปะการังสายพันธุ์ใหม่ ๆ ได้ และทำให้ได้เรียนรู้ความหลากหลายของสายพันธุ์ปะการังที่มีอยู่แล้ว

“ยังมีอะไรให้เราค้นพบอีกมากมายครับ” ยูชกีแยวิตช์กล่าว “แนวปะการังของพวกเราก็กำลังเปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว แต่เมื่อลองพิจารณาจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศที่กำลังส่งผลกระทบต่อโลก ผมคิดว่าแนวปะการังจะอยู่กับเราได้อีกไม่นานครับ ”

เพราะเหตุนี้ การต่อสู้เพื่อที่จะรักษาแนวปะการังเอาไว้จึงต้องแข่งกับเวลา “เรามีเวลาที่จำกัดมาก ๆ ในการปกป้องและฟื้นฟูแนวปะการังไม่ให้เสียหายอย่างถาวรครับ แค่ประมาณ 10 ปี”

ทว่าแบบจำลองสภาพภูมิอากาศกลับแสดงให้เห็นความจริงอันโหดร้ายที่ไม่อาจปฏิเสธได้ 

“ประการแรกคือ ถึงแม้ว่าเราจะหยุดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งหมดในวันพรุ่งนี้ ความร้อนที่มหาสมุทรดูดซับเอาไว้ก็จะยังทำให้เกิดภาวะโลกร้อนต่อไป ดังนั้น แนวปะการังก็ยังต้องเผชิญกับความเครียดและผลกระทบจากอุณหภูมิของน้ำที่สูงขึ้นต่อไปอีกระยะหนึ่ง”

นักวิจัยเน้นย้ำว่า แม้ว่าการวิจัยทางวิทยาศาสตร์จะสามารถนำไปสู่การคิดค้นนวัตกรรมต่าง ๆ ขึ้นเพื่อบรรเทาหรือแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้ แต่ท้ายที่สุดแล้ว การค้นคว้าเหล่านั้นก็เป็นเพียงการนำพลาสเตอร์ปิดแผลชิ้นเล็ก ๆ ไปรักษาแผลฉกรรจ์ที่ใหญ่และร้ายแรงระดับโลก การจะปกป้องปะการังได้อย่างแท้จริงนั้นจำเป็นต้องลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกลงให้ได้มากที่สุด

“ผมยังพอจะมีความหวังอยู่ครับ เราจะต้องมีหวัง”  ยูชกีแยวิตช์กล่าว “หากเราต้องการที่จะปกป้องแนวปะการังเอาไว้ พวกเราต้องชะลอการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วให้ได้ครับ”

เรื่อง เอเวอรี สกายเลอร์ นันน์

ภาพ จาโกโม ดี-ออร์แลนโด

แปล พรรณทิพา พรหมเกตุ

อ่านเพิ่มเติม เมื่อปะการังที่เกิดจากการผสมเทียมออกไข่ครบวงจรชีวิต งานวิจัยระยาวเพื่อฟื้นฟูปะการังสู้วิกฤติโลก