“ภาวะโลกร้อน ไม่ได้แค่ทำให้น้ำแข็งขั้วโลกละลาย
แต่ยังเปลี่ยน ‘คุณภาพของแสง’ ใต้น้ำ
ซึ่งส่งผลต่อห่วงโซ่อาหารตั้งแต่ระดับจุลินทรีย์
ไปจนถึงสัตว์ทะเลขนาดใหญ่”
โดยทั่วไปแล้ว แผ่นน้ำแข็งในทะเล จะคอยสะท้อนแสงอาทิตย์กลับออกไปสู่อวกาศ และกระจายแสงอีกส่วนหนึ่งทำให้มีแสงลงไปใต้น้ำเพียงเล็กน้อย อย่างไรก็ตามปริมาณเล็กน้อยเหล่านั้นยังคงครอบคลุมช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้เกือบทั้งหมดไว้
ปรากฏการณ์นี้มีผลต่อสิ่งมีชีวิตเล็ก ๆ อย่างแพลงก์ตอนที่เป็นพื้นฐานของห่วงโซ่อาหาร ซึ่งทำให้กลายเป็นระบบนิเวศที่มีความเฉพาะตัวขึ้นมาภายในน้ำแข็งเหล่านั้น ทว่าโลกที่มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องกำลังละลายน้ำแข็งที่ปกป้องระบบนิเวศเหล่านั้น
ทีมวิจัยนานาชาติจึงร่วมมือกันศึกษาการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเพื่อดูว่า การละลายของน้ำแข็งในทะเลจะส่งผลต่อสภาพแวดล้อมของแสงใต้น้ำอย่างไร โดยเฉพาะพฤติกรรมของแสงบริเวณที่มีน้ำแข็งเทียบกับน่าน้ำเปิด ซึ่งได้เผยแพร่ผลลัพธ์ไว้ในวารสาร Nature Communications เมื่อเร็ว ๆ นี้
“การสูญเสียน้ำแข็งในทะเลอันเนื่องมาจากภาวะโลกร้อน ทำให้สภาพแวดล้อมสำหรับการผลิตขั้นต้นของทะเล (หรือฐานของห่วงโซ่อาหาร) เปลี่ยนไป แต่ก็ยังไม่เป็นที่เข้าใจดีว่าเป็นอย่างไรกันแน่” รายงานระบุ “ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ว่าการสูญเสียน้ำแข็งในทะเลจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ ทั้งในองค์ประกอบของเม็ดสีและชนิดของผู้ผลิตขั้นต้นในระบบนิเวศขั้วโลก”
การสั่นสะเทือนของโมเลกุลในน้ำ
หนึ่งในพฤติกรรมที่แตกต่างกันของแสงระหว่างน้ำแข็งและน้ำเปิดนั้นอยู่ที่ ‘การสั่นสะเทือนของโมเลกุล’ ตามปกติแล้วในน่านน้ำเปิด โมเลกุลของน้ำหรือ H2O นั้นสามารถเคลื่อนที่และสั่นสะเทือนได้อย่างอิสระ สิ่งนี้ทำให้มันดูดซับความคลื่นแสงในแถบเฉพาะตัว จากนั้นส่วนที่หลุดรอดออกมาจะถูกใช้สังเคราะห์ด้วยแสงจากสิ่งมีชีวิต
งานวิจัยก่อนหนนี้เผยให้เห็นว่า ไฟโตแพลงก์ตอน (Phytoplankton) และไซยาโนแบคทีเรีย (cyanobacteria) ได้พัฒนาเม็ดสีที่หลากหลายโดยปรับให้เข้ากับช่องสเปกตรัมที่แตกต่างกัน ผ่านระบบนิเวศที่ไม่เหมือนกันทั่วโลกในมหาสมุทร น่านน้ำชายฝั่ง และทะเลสาบ
ทว่า สำหรับน้ำแข็งแล้วพฤติกรรมของแสงถือเป็นอีกเรื่องหนึ่งไปเลย โดยโมเลกุลของน้ำจะถูกยึดไว้ในโครงตาข่ายผลึกที่แข็ง โครงสร้างที่คงที่นี้จะทำให้โมเลกุลของน้ำไม่สามารถสั่นสะเทือนได้ตามปกติ ซึ่งทำให้การดูดซับแสงของพวกมันเปลี่ยนไป ด้วยเหตุผลนี้เองทำให้ระบบนิเวศขั้วโลกมีความเฉพาะตัว
“ทั้งน้ำแข็งในทะเลและน้ำทะเลเปิดล้วนเป็นที่อยู่อาศัยของจุลินทรีย์สังเคราะห์แสงจำนวนมาก รวมถึงสาหร่ายน้ำแข็งและแพลงก์ตอนพืช ซึ่งการผลิตขั้นต้นของจุลินทรีย์เหล่านี้ล้วนเป็นพื้นฐานของห่วงโซ่อาหารทางทะเล” ทีมวิจัย กล่าว
ผลกระทบต่อระบบนิเวศ
ดังนั้นเมื่อน้ำแข็งในทะเลละลายและกลายเป็นน่านน้ำเปิด สภาพแวดล้อมของแสงใต้น้ำก็จะเปลี่ยนไป จากสเปกตรัมที่กว้าง ก็จะเป็นสเปกตรัมที่แคบลงและมีสีน้ำเงินเป็นหลัก
“(ก่อนหน้านี้) เม็ดสีสังเคราะห์แสงของสาหร่ายที่อาศัยอยู่ใต้ทะเลน้ำแข็งได้ปรับตัวให้ใช้ประโยชน์จากช่วงสีที่กว้างที่มีอยู่จำนวนน้อยในแสง ซึ่งผ่านน้ำแข็งและหิมะได้มาอย่างเหมาะสมที่สุด” โมนิกา โซยา-วอซเนียก (Monika Soja-Woźniak) หัวหน้าทีมวิจัย อธิบาย
“แต่เมื่อน้ำแข็งละลาย สิ่งมีชีวิตเหล่านี้จะพบว่าตัวเองอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีสีน้ำเงินเป็นหลักทันที ซึ่งทำให้เม็ดสีของพวกมันไม่เหมาะสมกับแสงอีกต่อไป”
นักวิจัยได้ใช้แบบจำลองออปติคอลและการวัดสเปกตรัมเพื่อแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว ไม่เพียงแต่ทำให้ประสิทธิภาพในการสังเคราะห์ด้วยแสงเปลี่ยนไปเท่านั้น แต่ยังอาจทำให้เกิดความเปลี่ยนแปลงในสปีชีส์ต่าง ๆ ด้วยเช่นกัน
ตัวอย่างเช่นจุลินทรีย์ที่เชี่ยวชาญในการสังเคราะห์ด้วยแสงสีน้ำเงิน ก็อาจมีปริมาณเพิ่มมากขึ้นและกลายเป็นผู้ได้เปรียบในการแข่งขันในระบบนิเวศนี้ แล้วท้ายที่สุดก็กระทบต่อทั้งระบบนิเวศ ตั้งแต่พื้นฐานขึ้นมา
“สาหร่ายที่สังเคราะห์ด้วยแสงเป็นรากฐานของห่วงโซ่อาหารในอาร์กติก” เจฟ ฮุยส์มัน (Jef Huisman) ศาสตราจารย์จากสถาบันความหลากหลายทางชีวภาพและพลวัตของระบบนิเวศ (Institute for Biodiversity and Ecosystem Dynamics หรือ IBED) แห่งมหาวิทยาลัยอัมสเตอร์ดัม กล่าว
“การเปลี่ยนแปลงในผลผลิตหรือองค์ประกอบของสายพันธุ์อาจส่งผลสะเทือนไปถึงปลา นกทะเล และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล นอกจากนี้การสังเคราะห์ด้วยแสงยังมีบทบาทสำคัญในการดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ตามธรรมชาติของมหาสมุทรอีกด้วย” ฮุยส์มัน เสริม
การศึกษานี้เน้นย้ำว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในบริเวณขั้วโลกไม่ได้ส่งผลแค่เพียงการละลายน้ำแข็งเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงพื้นฐานในกระบวนการสำคัญ เช่น การส่องแสงและการไหลของพลังงานในระบบนิเวศทางทะเลอีกด้วย
ที่มา
อ่านเพิ่มเติม : นักวิทย์ฯ เตือนน้ำแข็งละลาย
กระตุ้นภูเขาไฟ 100 ลูกในแอนตาร์กติกาเสี่ยงปะทุ
