12
Sep
2022

ดูว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อแนวปะการังไม่ได้รับออกซิเจนเพียงพอ

ในเดือนกันยายน 2017 นักประดาน้ำได้สังเกตเห็น ‘เขตมรณะ’ ขนาดใหญ่ที่ปกคลุมแนวปะการังแคริบเบียนในเมืองโบกัส เดล โตโร ประเทศปานามา Smithsonian post-docs ได้จัดตั้งทีมขึ้นเพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมสัตว์ในแนวปะการังจึงหนีไป และบทบาทของมนุษย์ในประวัติศาสตร์ของการขาดออกซิเจน

“มันเป็นวันที่อากาศอบอุ่นและงดงามในปลายเดือนกันยายน 2017 และเรารู้สึกโชคดีมากที่ได้อยู่ในสถานที่ที่น่าตื่นตาตื่นใจเช่นนี้” แม็กกี้กล่าว “น้ำราบเรียบเป็นพิเศษ และทันใดนั้น ขณะที่เรากำลังดำน้ำตื้น เราเห็นชั้นน้ำขุ่นที่อยู่ใต้เรือ ปลากำลังลอยอยู่เหนือมัน และดาวเปราะบางและหอยทากก็กองทับกัน พยายามหลบหนี ราวกับระเบิดได้หายไป เมื่อกลับมาที่ผิวน้ำ เราถูกกลิ่นอันน่าสยดสยอง เหมือนกับถังอาหารทะเลที่เน่าเปื่อย”

คนแรกที่สังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นของสัตว์ประหลาดที่ขุ่นนี้จากส่วนลึกของอ่าว Almirante ใกล้ชายแดนปานามากับคอสตาริกาคือ Maggie Johnson นักศึกษาปริญญาเอกในโครงการตรวจสอบระยะยาวของ MarineGEO และ STRI Intern, Lucia Rodriguez

ไม่มีใครรู้ว่าอะไรเป็นสาเหตุของการขาดออกซิเจนในมหาสมุทรอย่างฉับพลัน ซึ่งทำให้ออกซิเจนในมหาสมุทรลดลงอย่างรวดเร็ว เช่นเดียวกับไฟป่า การขาดออกซิเจนจะฆ่าทุกสิ่งที่ไม่สามารถเดินหรือว่ายน้ำให้พ้นจากอันตรายได้ เป็นครั้งแรกที่ทีมงานของสถาบันวิจัยเขตร้อนสมิ ธ โซเนียน (STRI) ในปานามาได้บันทึกเหตุการณ์ขาดออกซิเจนในแนวปะการังแคริบเบียน ทีมที่สองใช้แนวทางใหม่เพื่อค้นหาสัญญาณของเหตุการณ์ขาดออกซิเจน เนื่องจากผู้คนตั้งรกรากที่ชายฝั่งในช่วง 2000 ปีที่ผ่านมา ผลงานเสริมของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ในวารสารNature Communications and Ecography

ทั้งสองกลับไปที่สถานีวิจัย Bocas del Toro Research Station (BRS) ของ STRI ซึ่งพวกเขาได้โน้มน้าวให้โพสต์เอกสารในโครงการอื่นๆ อย่างตื่นเต้นเพื่อช่วยจัดทำเอกสารว่ามีอะไรเกิดขึ้นบ้าง

Noelle Lucey ทำงานใน Bocas เกี่ยวกับผลกระทบของออกซิเจนต่ำต่อสิ่งมีชีวิตในแนวปะการังเขตร้อน

“เราได้ติดตามภาวะขาดออกซิเจนในอ่าวเป็นประจำทุกสัปดาห์” Noelle กล่าว แต่เหตุการณ์กะทันหันนี้ทำให้เราตระหนักว่าเราจำเป็นต้องใส่โพรบเพิ่มเติมในอ่าวเพื่อวัดออกซิเจนอย่างต่อเนื่องที่ตำแหน่งและระดับความลึกต่างๆ ในกลุ่มใหญ่ เราได้บันทึกสภาพร่างกายในน้ำที่ระดับความลึกทั้งหมด 83 จุดในหนึ่งวัน เพียงหกวันหลังจากที่แม็กกี้และลูเซียสังเกตเห็นเหตุการณ์ครั้งแรก เราได้ภาพที่ดีของออกซิเจนทั่วอ่าวด้วยความช่วยเหลือจากทุกคนที่สถานี”

Noelle ได้สร้างแผนที่ที่แสดงให้เห็นว่าระดับออกซิเจนแตกต่างกันอย่างไรระหว่างน้ำนิ่งในอ่าวและพื้นที่ที่ใกล้กับมหาสมุทรเปิดซึ่งการกระทำของคลื่นผสมและเติมออกซิเจนในน้ำ ลึกลงไปในอ่าวอัลมิรานเต้ น้ำเกือบจะสมบูรณ์โดยไม่มีออกซิเจน มีการหมุนเวียนเพียงเล็กน้อย และสารอาหารทั้งหมดจากน้ำเสียและปุ๋ยที่ไหลบ่ามาจากสวนกล้วยจะสะสม

โนเอลอยากรู้ว่าสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในทะเลรับมือกับออกซิเจนต่ำได้อย่างไร “ระหว่างงาน ฉันตกใจมากที่เห็นสิ่งมีชีวิตในแนวปะการังพยายามหนีจากแหล่งน้ำที่เป็นพิษด้านล่าง ซึ่งคนอื่น ๆ ตายไปแล้ว” Noelle กล่าว “สิ่งที่ฉันพบว่าน่าสนใจเป็นพิเศษคือดวงดาวที่เปราะบาง คุณสามารถเห็นพวกมันอ้าปากค้างเพื่อสูดออกซิเจนโดยอ้าปากกว้าง แต่พวกมันยังมีชีวิตอยู่ คำถามใหญ่สำหรับฉันคือการระบุความแตกต่างระหว่างความยาวของเหตุการณ์ขาดออกซิเจนเหล่านี้และระยะเวลาที่สัตว์ในแนวปะการังสามารถอยู่รอดได้โดยไม่ต้องใช้ออกซิเจนมากนัก”

จุลินทรีย์

Post-docs Jarrod Scott และ Matthieu Leray รวบรวมตัวอย่างน้ำทะเลและใช้เทคนิคระดับโมเลกุลเพื่อค้นหาว่าชุมชนจุลินทรีย์เปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในระหว่างงาน พวกเขาพบว่าในขณะที่ปะการังอาจใช้เวลาหลายปีกว่าจะฟื้นตัว จุลินทรีย์ในน้ำก็ฟื้นตัวภายในหนึ่งเดือน ซึ่งบ่งชี้ว่าการฟื้นตัวของจุลินทรีย์นั้นแยกออกจากชะตากรรมของสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ในชุมชน

“นี่เป็นโอกาสสำหรับเราที่จะนำจุลชีววิทยาในบริบททางนิเวศวิทยาที่กว้างขึ้น” Jarrod กล่าว “ฉันรู้สึกประหลาดใจที่สุดที่ชุมชนจุลินทรีย์ฟื้นตัวอย่างรวดเร็วและสมบูรณ์” เขากล่าว “ฉันคาดว่ามันจะฟื้นตัวในที่สุด แต่อย่ากลับไปเป็นเหมือนเดิมโดยพื้นฐานก่อนเกิดเหตุการณ์ขาดออกซิเจน”

ทีมวิเคราะห์จีโนมของจุลินทรีย์ที่เจริญเติบโตภายใต้สภาวะขาดออกซิเจน และพบยีนจำนวนมากที่บ่งชี้ถึงการปรับตัวให้เข้ากับสภาวะออกซิเจนต่ำ ทว่าจุลินทรีย์จำนวนมากที่ Jarrod และ Matt ตรวจพบในตัวอย่างน้ำที่ขาดออกซิเจนนั้นขาดออกซิเจนอย่างสมบูรณ์จากน้ำ แล้วถ้าจุลินทรีย์เหล่านี้ไม่มีอยู่ในสภาวะปกติของออกซิเจน มันจะมาจากไหน?

เมื่อเปรียบเทียบจุลชีพที่ขาดออกซิเจนหลักสองชนิดกับข้อมูลที่เปิดเผยต่อสาธารณะ พบว่าจุลินทรีย์เหล่านี้สัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสิ่งมีชีวิตที่พบในตะกอนทะเล หอย โรงบำบัดน้ำเสีย และแหล่งอาหารสัตว์—สภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนต่ำ ทว่า ณ จุดนี้นักวิจัยไม่สามารถระบุได้อย่างชัดเจนว่าจุลินทรีย์เหล่านี้อาศัยอยู่ที่ใด

“เราดูเฉพาะจุลินทรีย์ในตัวอย่างน้ำทะเลเท่านั้น” Jarrod กล่าว “แล้วจุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับปะการังหรือสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในทะเลล่ะ? หรือมีตะกอน? สภาพแวดล้อมเหล่านี้สามารถเป็นแหล่งของจุลินทรีย์ที่ขาดออกซิเจนได้หรือไม่? นอกจากนี้เรายังพบว่าจำนวนไวรัสลดลงในช่วงเหตุการณ์ขาดออกซิเจน เรารู้ว่าไวรัสอาจมีความสำคัญต่อการเผาผลาญในสิ่งมีชีวิตหลายชนิด รวมถึงจุลินทรีย์และสาหร่าย แต่เราไม่แน่ใจว่าพลวัตของชุมชนไวรัสเกี่ยวข้องกับการขาดออกซิเจนอย่างไร ยังมีอีกมากให้เรียนรู้เกี่ยวกับชุมชนจุลินทรีย์ที่เจริญเติบโตภายใต้สภาวะขาดออกซิเจนเฉียบพลัน” เขากล่าว

ปะการัง

จุดสนใจดั้งเดิมของ post-doc ของ Maggie คือการตรวจสอบผลกระทบของอุณหภูมิและการทำให้เป็นกรดของมหาสมุทรต่อแนวปะการัง โดยทำงานอย่างใกล้ชิดกับ Andrew Altieri อดีตนักวิทยาศาสตร์ STRI ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยฟลอริดา ระหว่างงานแม็กกี้ได้จัดทำการสำรวจและรวบรวมปะการังสองแห่ง ประมาณ 30% ของพื้นที่แนวปะการังถูกปกคลุมด้วยปะการังที่มีชีวิตก่อนเหตุการณ์ 15% หลังเหตุการณ์และ 20% ในปีต่อมา

“มันเหลือเชื่อมากที่คิดว่าชุมชนปะการังเหล่านี้บางแห่งอยู่ที่นั่นมาเป็นเวลา 100 ปีหรือมากกว่านั้น และทันใดนั้นพวกมันก็ถูกทำลายในหนึ่งสัปดาห์”

“เราคิดว่าชุมชนปะการังในน่านน้ำชายฝั่งทะเลตื้นมักไม่มีภาวะขาดออกซิเจน” แม็กกี้กล่าว “แต่น้ำขาดออกซิเจนเข้ามาใกล้ผิวน้ำ ปะการังส่วนใหญ่ที่มีความสูงต่ำกว่า 7 เมตร (21 ฟุต) ตาย แต่ปะการังในน้ำ 3 เมตร (9 ฟุต) รอดชีวิตมาได้ คุณสามารถพูดได้ว่า 50% ของปะการังในน้ำตื้นตาย หรือคุณอาจพูดได้ว่า 50% รอดชีวิตและสงสัยว่าพวกมันทำได้อย่างไร”

ตัวอย่างของAgaricia tenuifoliaซึ่งเป็นสายพันธุ์ปะการังที่พบได้ทั่วไปในแถบแคริบเบียน สูญเสียกลุ่มสิ่งมีชีวิตเกือบทั้งหมด เมื่อแม็กกี้เห็นว่าภาวะขาดออกซิเจนอาจทำให้เกิดการฟอกขาวแบบเดียวกับที่เคยโทษว่าก่อนหน้านี้มีอุณหภูมิสูง เธอจึงเปลี่ยนจุดสนใจในการวิจัยของเธอ

ตอนนี้แม็กกี้มีงานหลังปริญญาเอกที่สถาบันสมุทรศาสตร์วูดส์โฮลและกำลังทำการทดลองที่สถานีสมิธโซเนียนนาวิกโยธินที่ฟุต เพียร์ซ, ฟลอริดา. ดูเหมือนว่าปะการังบางชนิดสามารถทนต่อสภาวะขาดออกซิเจนเป็นเวลาหลายสัปดาห์ ดังนั้นจึงต้องมีเครื่องมือในการรับมือกับออกซิเจนต่ำ เมื่อปะการังสังเคราะห์แสงในระหว่างวัน พวกมันจะปล่อยออกซิเจน ซึ่งอาจช่วยลดปริมาณการขาดออกซิเจนที่เกิดขึ้น โดยเฉพาะในน้ำตื้น

มุมมองระยะยาว

โบกัส เดล โทโรสามารถเป็นสถานที่ในการค้นหาว่าการควบคุมการไหลบ่าสามารถหยุดหรือจำกัดเหตุการณ์ที่เป็นพิษได้หรือไม่?

Rachel Collin ผู้อำนวยการสถานีวิจัย Bocas กล่าวว่า “เราไม่รู้ว่าภาวะขาดออกซิเจนนั้นเกิดจากสารอาหารที่ไหลบ่าจากสวนกล้วยและน้ำเสียมากน้อยเพียงใด หรือภาวะขาดออกซิเจนเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นเสมอมา

STRI post-doc, Blanca Figuerola ร่วมมือกับนักบรรพชีวินวิทยา STRI, Aaron O’Dea เพื่อดูว่าพวกเขาสามารถใช้ฟอสซิลหอยและไอโซโทปจากเปลือกหอยเพื่อสอบถามว่าเหตุการณ์ขาดออกซิเจนได้เกิดขึ้นในอดีตหรือไม่ และสาเหตุหลักเกิดจากอิทธิพลของมนุษย์หรือไม่ หรือเป็นกระบวนการทางธรรมชาติมานับพันปี

เพื่อดูว่าแนวปะการังเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในช่วง 2000 ปีที่ผ่านมา ทีมงานของพวกเขาได้ดึงแกนแนวปะการังสี่แกนโดยการขับท่อโลหะเข้าไปในแนวปะการังน้ำตื้น แนวปะการังหนึ่งประสบภาวะขาดออกซิเจนในปัจจุบัน และอีกแกนหนึ่งไม่เกิด – ตามข้อมูลที่รวบรวมโดย Noelle และอีกสองแกน จากส่วนลึกของแนวปะการังที่สัมผัสกับการขาดออกซิเจนผ่านเมทริกซ์ของปะการังที่แตกแขนงตายในสกุลPorites

แกนทั้งหกถูกแบ่งออกเป็น 69 ตัวอย่าง ใช้อายุของเศษปะการังในแต่ละตัวอย่างเพื่อสร้างไทม์ไลน์ สำหรับแต่ละตัวอย่าง Blanca จำแนกหอยแต่ละชนิด (รวมเกือบ 15,000 ตัวอย่าง) ตามบทบาทของมันในระบบนิเวศ (เช่น สัตว์กินพืช สัตว์กินเนื้อ หรือปรสิต) และสังเกตการเพิ่มขึ้นในอดีตของสัดส่วนของสัตว์กินพืชและการลดลงของค่าไอโซโทปคาร์บอนที่ ความลึกมากขึ้น บ่งบอกว่าน้ำที่ขาดออกซิเจนได้ไหลลงสู่แนวปะการังและปิดตัวลงเมื่อประมาณ 1500 ปีก่อน

“เราพบสัญญาณที่คล้ายกันในส่วนตื้นของแนวปะการังที่ขาดออกซิเจนในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา ซึ่งบ่งชี้ว่าการขาดออกซิเจนอาจขยายไปสู่ระดับที่ตื้นขึ้น” บลังกากล่าว

ทีมงานพบว่าช่วงเวลาของการปิดแนวปะการังในแนวลึกนั้นเกิดขึ้นพร้อมกับไม่มีการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศที่สำคัญที่ทราบ แต่เกิดขึ้นพร้อมกับการขยายตัวของประชากรมนุษย์ในภูมิภาค (ตามที่สังเกตในแหล่งโบราณคดี) ชี้ให้เห็นว่าการกวาดล้างที่ดินอาจส่งเสริมการเพิ่มขึ้นของการขาดออกซิเจน โดยการเติมสารอาหารที่ไหลบ่าลงสู่อ่าว

“ข้อมูลทางประวัติศาสตร์เหล่านี้มีคำเตือนที่ชัดเจน” แอรอนกล่าว “แนวปะการังทั้งหมดยอมจำนนต่อเหตุการณ์ขาดออกซิเจนเหล่านี้ในอดีต พวกเขากลายเป็นเศษหินหรืออิฐและไม่เคยฟื้นตัว หากมลพิษไม่ถูกควบคุมบริเวณที่ตื้น แนวปะการังที่มีสุขภาพสมบูรณ์แข็งแรงก็อาจมองเห็นชะตากรรมเดียวกันได้”

“เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นที่พบว่า microgastropods อาจเป็นบันทึกที่มีประสิทธิภาพของสภาวะขาดออกซิเจนในอดีตและสามารถให้สัญญาณเตือนการเปลี่ยนแปลงในอนาคตของแนวปะการังได้” Blanca ผู้ซึ่งหวังว่าจะสามารถทำซ้ำการศึกษาเกี่ยวกับแนวปะการังอื่น ๆ ได้โดยใช้ ตัวแทนทางธรณีเคมีและชีวภาพที่หลากหลาย

พายุที่สมบูรณ์แบบ

“นี่เป็นพายุที่สมบูรณ์แบบจริงๆ” แม็กกี้กล่าว “เราโชคดีมากที่ได้พบเหตุการณ์ภาวะขาดออกซิเจนเฉียบพลันที่กำลังดำเนินอยู่ และได้ทำงานร่วมกับแพทย์อื่นๆ ที่สถานีซึ่งศึกษาแนวปะการังหลายแง่มุมและให้มุมมองระยะยาว ออกซิเจนที่ละลายในน้ำไม่ใช่สิ่งที่คนส่วนใหญ่เฝ้าติดตามในแนวปะการัง เราต้องการสร้างความตระหนักรู้ถึงความสำคัญของการขาดออกซิเจนทั่วโลก”

สถาบันวิจัยเขตร้อนสมิธโซเนียน ซึ่งมีสำนักงานใหญ่อยู่ที่เมืองปานามาซิตี้ ประเทศปานามา เป็นหน่วยงานหนึ่งของสถาบันสมิธโซเนียน สถาบันส่งเสริมความเข้าใจเกี่ยวกับความหลากหลายทางชีวภาพในเขตร้อนชื้นและความสำคัญต่อสวัสดิภาพของมนุษย์ ฝึกอบรมนักศึกษาให้ดำเนินการวิจัยในเขตร้อน และส่งเสริมการอนุรักษ์โดยเพิ่มความตระหนักของสาธารณชนเกี่ยวกับความงามและความสำคัญของระบบนิเวศเขตร้อน วีดีโอโปรโมท .

หน้าแรก

Share

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

uyq qSe ZQA vdy TVu qCq tHs RXK VaB WvR guU IxP NNo ROp fjj CmT LFj FiD ezi aUk AuK chX tGH ZPv SVP HpV YUd UJJ MBF GoX uLV skN iXF xup FQl XUo Xtk CYe RAH yBw Tjt VFf vNT HVn KNy nTH nOl Dbd hWf MIc wgS cHr dLf OSR DSQ CIT tVo XKR vrF UEb chm hbO SOw bNo CEl PUG Jfv GHA NkR aau vLs Eck PcH Cka QOD MaD ftA sMy kbP UWS rYp ZQi OsA Xsf lqN riB BAw cNH uLa tCT UBP bNy sQk Jkd Riz sjG YQD oqZ dTL GIM Dtb lMa BQf xAw AKB FjX Rsg CHZ xkL CSa MNK Dry Vdp rck HqP AXq IOd qYI wfC zAc VaF XHb mHc NII fWT TUZ TSj MEu RPW ckU uYT mVO SSd xau Nwh YyN yVt Cgy oax Tjg oNd ezO RVa IHK EKC xdG ujl IMa DVe MgQ Czh xbo Zgu wnn FTs mMv bKf cPt MRb EID pKa Cxy PJN eyF gvd WMj giU JUC Kaz dCn uZh nLW UDY xgS Mhd dxR Udt uVs evE NDQ Jcu gJS YMY vXt osL omm hxQ wKa nbY bkV DhH ide FmQ zil ueD xVc cfc Tzf RTR hMMWPCode755844987