ใบไม้ แมลง และแสงไฟ: เมื่อไฟถนนมีอิทธิพลต่อใบไม้ คุกคามชีวิตแมลงในเมืองใหญ่

ไฟถนนที่เปิดตลอดคืน ทำให้ใบไม้เหนียวและแข็งขึ้น จนแมลงกัดกินได้ยาก คุกคามองค์ประกอบสำคัญของห่วงโซ่อาหาร

งานวิจัยใหม่จากจีนเผย แสงที่ส่องสว่างอย่างต่อเนื่องจากไฟถนนกำลังทำให้องค์ประกอบของใบไม้เปลี่ยนไปจนทำให้แมลงออกหากินได้น้อยลง

ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา มลภาวะทางแสงทั่วโลกเพิ่มขึ้นราว 10 เปอร์เซ็นต์ต่อปี การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเป็นผลจากการกระทำของมนุษย์ ซึ่งส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อสภาพสิ่งแวดล้อมและแมลง

ข้อมูลจากงานวิจัยชิ้นใหม่ซึ่งตีพิมพ์ลงในวารสาร Frontiers in Plant Science ชี้ว่า แสงประดิษฐ์ (Artificial light) หรือแสงเทียมจากหลอดไฟที่ถูกเปิดใช้งานตลอดทั้งคืนอย่าง ไฟถนน สามารถทำให้ใบไม้แข็งและเหนียวขึ้นจนทำให้แมลงกัดกินได้น้อยลง ยิ่งไปกว่านั้น ความเปลี่ยนแปลงในกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืชที่เกิดจากแสงเทียมยังอาจคุกคามแมลงกินพืชชนิดต่าง ๆ ในเขตเมืองซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของห่วงโซ่อาหาร

การสังเกตและตรวจสอบใบไม้ที่เติบโตใต้แสงประดิษฐ์

แสงประดิษฐ์ที่ถูกใช้งานยามค่ำคืนส่งผลกระทบต่อสัตว์ป่าทั่วทั้งโลก ผลการศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่า แสงที่มนุษย์สร้างขึ้นทำให้นาฬิกาชีวภาพของสัตว์รวน รบกวนการสืบพันธุ์ของสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก สร้างความสับสนให้ลูกเต่าที่เพิ่งฟักออกจากไข่ซึ่งต้องใช้แสงจันทร์นำทาง และทำให้ฝูงนกที่บินอพยพหลงออกจากเส้นทาง

แสงไฟฟ้าในยามค่ำคืนยังส่งผลให้พฤติกรรมของแมลงชนิดต่าง ๆ เปลี่ยนไป หิ่งห้อยจะสื่อสารและสืบพันธุ์ได้ลำบากขึ้นเมื่ออยู่ใต้แสงไฟเทียม แมลงจะตกเป็นเหยื่อจากการล่าได้ง่ายขึ้นเพราะไฟที่ส่องสว่างตลอดคืน จะทำให้สัตว์นักล่า เช่น ค้างคาวสามารถมองเห็นได้ชัด และแมลงบางชนิดจะถูกแสงไฟดึงดูดให้บินเข้าไปใกล้จนต้องพบกับความตาย

หมู่หิ่งห้อยเปล่งแสงให้แก่ป่าในสคเลชเปอร์ อินเดีย แมลงชนิดนี้ใช้การกระพริบแสงเพื่อสื่อสาร แต่แสงประดิษฐ์รบกวนสารที่พวกมันส่ง ทำให้หิ่งห้อยบางส่วนมีชีวิตรอดได้ยาก | ภาพถ่ายโดย PRASENJEET YADAV, Nat Geo Image Collection

นักวิจัยจำนวนหนึ่งจากสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน (Chinese Academy of Sciences: CAS) เกิดความสงสัยขึ้นว่า แสงจะส่งผลต่อความสัมพันธ์ระหว่างแมลงและพืชได้อย่างไร หลังพวกเขาสังเกตเห็นว่า ใบของต้นไม้ที่อยู่ในเขตเมืองมีร่องรอยความเสียหายจากแมลงน้อยกว่าต้นไม้ที่เจริญเติบโตอยู่นอกเมือง ด้วยเหตุนี้ พวกเขาจึงเริ่มค้นคว้าวิจัยโดยวิเคราะห์ตัวอย่างใบไม้จำนวนมากจากต้นไม้ทั่วเมืองปักกิ่ง

นักวิจัยได้ทำการตรวจวัดปริมาณแสงในพื้นที่ 30 แห่งตามถนนสายหลักที่มีไฟส่องสว่างตลอดทั้งคืน และเก็บตัวอย่างใบไม้จากต้นไม้ในสถานที่นั้น ๆ โดยเน้นไปที่ใบของต้นไม้ 2 ชนิดที่พบได้ทั่วไปตามริมทางอย่างต้นเจดีย์ญี่ปุ่น (Styphnolobium japonicum) และต้นกรีนแอช (Fraxinus pennsylvanica) ไปจำนวนราว ๆ 5,500 ใบ จากนั้นพวกเขาจึงเริ่มนำตัวอย่างใบไม้ทั้งหมดไปประเมินเพื่อดูขนาด ความเหนียว ไปจนถึงปริมาณและความเข้มข้นของสารต่าง ๆ ที่พบไม่ว่าจะเป็นสารอาหารหรือสารเคมี แล้วนำไปวิเคราะห์ต่อเพื่อหาร่องรอยของแมลง

พืชจะเจริญเติบโตแตกต่างกันตามปัจจัยในสภาพแวดล้อมที่ดำรงอยู่ ดังนั้นการศึกษาองค์ประกอบและลักษณะของใบไม้จึงช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจได้ว่า ต้นไม้แต่ละต้นใช้ทรัพยากรอย่างไรในการเจริญเติบโต

“พืชจะจัดสรรทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัดอย่างสารอาหาร น้ำ และพลังงานไปใช้ทำหน้าที่ต่าง ๆ เช่น การเจริญเติบโต การสืบพันธุ์ หรือการป้องกันตัวเองค่ะ และพืชแต่ละต้นก็จะใช้ทรัพยากรที่แตกต่างกันไปตามสภาพแวดล้อมรอบข้าง” เอลเลน ซีราด (Ellen Cieraad) นักนิเวศวิทยาพืชจากสถาบันเทคโนโลยีเนลสันมาร์ลโบโรห์ (Nelson Marlborough Institute of Technology: NMIT) ซึ่งตั้งอยู่ที่ประเทศนิวซีแลนด์กล่าวผ่านอีเมล และอธิบายเสริมว่า “ยกตัวอย่างเช่น หากมีสัตว์กินพืชจำนวนมากในบริเวณที่พืชเจริญเติบโต พืชอาจจะให้ความสำคัญกับการป้องกันไม่ให้ต้นของตนถูกกินเป็นหลัก โดยการสร้างหนาม ผลิตสารเคมีที่ไม่เป็นมิตรต่อสัตว์ หรือทำให้ใบเหนียวขึ้นค่ะ”

สำหรับต้นไม้ทั้ง 2 ชนิดที่ถูกนำใบไปศึกษานั้น นักวิจัยพบว่า เมื่อปริมาณของแสงในพื้นที่ที่กำหนดเพิ่มขึ้น ใบของต้นไม้ในพื้นที่นั้นก็จะเหนียวขึ้น และใบที่เหนียวขึ้นก็หมายถึงจำนวนของแมลงที่จะมากัดกินใบน้อยลง ยิ่งไปกว่านั้น ใบไม้ที่อยู่ในพื้นที่ที่มีปริมาณแสงมากที่สุด ยังมีแนวโน้มที่จะไม่ถูกแมลงกัดกินมากกว่าใบไม้ในพื้นที่ที่มีปริมาณแสงน้อย

ใบไม้ที่เหนียวขึ้นส่งผลอย่างไรต่อสภาพแวดล้อมของเมือง

แม้ว่าบรรดานักวิจัยผู้อยู่เบื้องหลังการศึกษานี้จะยังไม่สามารถหาข้อสรุปที่ชัดเจนได้ว่า เพราะเหตุใดพืชจึงมีปฏิกิริยาต่อแสงไฟถนนในรูปแบบนี้ แต่พวกเขาก็ได้ตั้งข้อสันนิษฐานไว้ว่า การที่ต้นไม้ได้อยู่ใต้แสงประดิษฐ์ในเวลากลางคืน อาจเป็นการขยายระยะเวลาในการสังเคราะห์แสงให้นานกว่าปกติ

“เพราะว่าพืชใช้แสงในการเจริญเติบโต แสงไฟเทียมที่ส่องสว่างในตอนกลางคืนจึงอาจจะขยายเวลาที่ต้นไม้ใช้ในการสังเคราะห์แสงให้นานกว่าปกติครับ” จาง ส่วง (Zhang Shuang) นักชีววิทยาจากสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน ผู้เขียนวิจัยชิ้นนี้อธิบาย

“ถึงกระนั้นบรรดานักวิทยาศาสตร์ก็ยังอธิบายปฏิกิริยาและการปรับตัวของพืชต่อแสงไฟเทียมได้ไม่ครอบคลุมในบางเรื่องค่ะ” ซีราดกล่าว เธออธิบายเสริมว่า นอกจากสภาพแวดล้อมแล้ว ประเภทของแสงไฟก็ส่งผลต่อการใช้ทรัพยากรของพืชเช่นกัน ยกตัวอย่างเช่น การดูดซับแสงสีแดงจากแสงอาทิตย์จะทำให้พืชสามารถพัฒนาใบให้แข็งแรงขึ้นได้ แต่การทำงานของปฏิกิริยานี้อาจแตกต่างออกไปเมื่อใช้แสงเทียมสีแดงในช่วงกลางคืน ดังนั้น บางอย่างเกี่ยวกับไฟถนนในเมืองปักกิ่งจึงอาจเป็นสาเหตุที่ทำให้ต้นไม้ซึ่งเป็นกลุ่มตัวอย่างในงานวิจัยนี้ ต้องใช้ทรัพยากรมากขึ้นในการผลิตสารเคมีที่จะเปลี่ยนให้ใบบนต้นเหนียวและแข็งแรงกว่าเดิม

จางกล่าวว่า “ผมต้องขยายขอบเขตของงานวิจัยนี้ไปยังพืชสายพันธุ์อื่น ๆ ด้วยครับ” แล้วเสริมต่อ “หากแสงประดิษฐ์ในเวลากลางคืนสามารถทำให้ใบของพืชชนิดอื่นแข็งแรงขึ้นเช่นเดียวกับต้นไม้ 2 ชนิดนั้น นั่นคงจะเป็นข่าวร้ายสำหรับเหล่าแมลงครับ”

มลภาวะทางแสงรวมกับหมอกในยามค่ำคืนทำให้เส้นขอบฟ้าและอาคารต่าง ๆ ในเมืองนิวยอร์กพร่ามัว มลภาวะทางแสงกำลังรบกวนธรรมชาติ และงานวิจัยชิ้นใหม่ก็ชี้ว่า แสงประดิษฐ์ที่มนุษย์ใช้ทำให้ใบไม้ซึ่งเป็นแหล่งอาหารสำคัญของแมลงเปลี่ยนไป จนสัตว์ที่สำคัญต่อระบบนิเวศเหล่านั้นออกหากินได้น้อยลง | ภาพถ่ายโดย Jim Richardson, Nat Geo Image Collection

ความเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับพืช และปฏิสัมพันธ์ระหว่างพืชกับสัตว์นั้นส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อระบบนิเวศทั้งหมดที่อยู่ในเมืองได้

แหล่งอาหารที่ไม่เพียงพออาจทำให้แมลงกินพืชค่อย ๆ ลดจำนวนลง จนส่งผลให้แมลงที่กินแมลงกินพืชเหล่านั้นลดจำนวนลงตาม เมื่อแมลงทั้ง 2 ประเภทมีจำนวนน้อยลง นกที่กินแมลงเป็นอาหารก็จะลดจำนวนลงเช่นกัน และวิกฤตการณ์เช่นนี้ก็จะเกิดต่อไปเป็นทอด ๆ ในระบบห่วงโซ่อาหาร

แมลงกินพืช เป็นสัตว์ที่สร้างสายใยสำคัญให้กับห่วงโซ่อาหาร และในบางครั้งยังทำหน้าที่เป็นแมลงผสมเกสร รวมไปถึงเสริมสร้างความหลากหลายทางชีวภาพให้กับระบบนิเวศ นอกจากนี้ พวกมันยังกินพืชพรรณที่เน่าเปื่อย ช่วยย่อยสลายใบไม้ และคืนสารอาหารต่าง ๆ กลับคืนสู่ผืนดิน ด้วยเหตุนี้จึงอาจกล่าวได้ว่า แมลงเหล่านั้นคือผู้ช่วยที่ทำหน้าที่คอยรักษาความอุดมสมบูรณ์ของทั้งดินและพืชพรรณในเขตเมือง จนทำให้พืชเหล่านั้นเจริญเติบโตพอที่จะสามารถให้ร่มเงาและบรรเทาความร้อนในตัวเมืองลงได้

เพื่อลดผลเสียที่ตามมาจากแสงของไฟประดิษฐ์ จางได้แนะนำให้ลดความเข้มของแสงของไฟประดิษฐ์ลง ผลวิจัยของเขาพบความสัมพันธ์แบบเชิงเส้นระหว่างแสงสว่างในตอนกลางคืนและปริมาณใบไม้ที่ถูกแมลงกิน ดังนั้นการลดความเข้มของแสงเพียงอย่างเดียวจึงอาจจะเพียงพอสำหรับการดึงดูดให้เหล่าแมลงกลับมาสนใจใบไม้ดังเดิม

“สำหรับพื้นที่ในเมือง ฉันคิดว่าเราควรจะใช้ไฟเฉพาะในสถานที่และเวลาที่จำเป็นเท่านั้นค่ะ” ซีราดกล่าว ในกรณีเช่นนี้ หากนำเซ็นเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหวอัตโนมัติและแผงกันไฟถนนสำหรับป้องกันไม่ให้แสงสาดไปยังบริเวณรอบ ๆ มาใช้อาจช่วยลดผลกระทบจากแสงไฟลงได้

สำหรับพื้นที่ในบ้าน จางและซีราดแนะนำว่า ให้ปิดไฟที่ไม่จำเป็นในเวลากลางคืน หันมาใช้หลอดไฟอัตโนมัติที่ตรวจจับการเคลื่อนไหว เลือกใช้โคมไฟที่ให้แสงสว่างเฉพาะจุดที่จำเป็น และใช้ไฟสีเหลืองซึ่งปลอดภัยที่สุดสำหรับแมลงตามบริเวณบ้าน

เรื่อง โอลิเวีย เฟอร์รารี

แปล พรรณทิพา พรหมเกตุ