นิเวศวิทยา การชี้วัดทางชีวภาพ และสารธรรมชาติของไลเคน

บทคัดย่อ

โครงการวิจัยที่ 1 นิเวศวิทยา การชี้วัดทางชีวภาพ และสารธรรมชาติของไลเคนโครงการวิจัยที่ 1-1 การตรวจวัดภูมิอากาศจุลภาค (microclimate) และการติดตามการเติบโตของไลเคน ความแตกต่างของภูมิอากาศจุลภาค (microclimate) ทำให้ความหลากหลายของไลเคนแตกต่างกันในแหล่งที่อยู่อาศัยต่าง ๆ งานวิจัยนี้มีเป้าหมายเพื่อตรวจวัดภูมิอากาศจุลภาค ชุมชีพไลเคน และติดตามการเติบโต การเหลือรอด และอายุขัยของไลเคน ในระบบนิเวศป่า 5 ชนิด ได้แก่ ป่าดิบเขาต่ำ, ป่าดิบแล้ง, ป่าดิบชื้น, ป่ารุ่นสอง และป่าเต็งรัง ในอุทยานแห่งชาติเขาใหญ่ โดยทำการบันทึกความเข้มแสง อุณหภูมิ และความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศ ตั้งแต่ เดือนกันยายน 2553 ถึง กันยายน 2558 และสำรวจชุมชีพไลเคนที่บริเวณโคนต้น กลางต้น และเรือนยอดของต้นไม้ ป่าละ 1 ต้น พบว่า ป่าเต็งรังมีความเข้มแสงและอุณหภูมิเฉลี่ยสูงสุด (181-256 ?mol m-2s-1 และ 27.2-27.3 oC) แต่มีความชื้นสัมพัทธ์เฉลี่ยต่ำสุด (64-65%) ป่าดิบชื้นมีความเข้มแสงเฉลี่ยต่ำสุด (3-62 ?mol m-2s-1) แต่มีความชื้นสัมพัทธ์เฉลี่ยสูงสุด (87-82%) ไลเคนจากป่าทั้ง 5 มีจำนวน 115 ชนิด โดยป่าที่มีไลเคนหลากหลายที่สุดคือ ป่าดิบชื้น พบ 43 ชนิด รองมาคือ ป่าดิบแล้ง ป่ารุ่นสอง ป่าเต็งรัง และป่าดิบเขาต่ำ พบ 26, 22, 15 และ 14 ชนิด ตามลำดับ โดยป่าดิบแล้งและป่าเต็งรัง ไลเคนมีความคล้ายคลึงกันมากที่สุด มีค่าดัชนีความคล้ายคลึง 8.3 ส่วนไลเคนที่พบในป่าดิบเขาต่ำทุกชนิดไม่พบที่ป่าอื่น ๆ ในบริเวณที่ทำการศึกษา นอกจากนี้ยังพบว่า ความเข้มแสงและอุณหภูมิเพิ่มขึ้นตามระดับความสูงของต้นไม้ ตรงกันข้ามกับความชื้นสัมพัทธ์ที่มีค่าลดลง ที่ระดับเรือนยอดพบความหลากหลายของไลเคนมากที่สุดในทุกป่า ยกเว้นป่ารุ่นสองที่พบจำนวนชนิดไลเคนมากสุดที่กลางต้น โดยรวมจำนวนชนิดไลเคนเพิ่มขึ้นตามระดับความสูงของต้นไม้ การติดตามการเติบโตระยะยาวของไลเคน ตั้งแต่ พ.ศ. 2542 – 2558 (16 ปี) จากตัวอย่างทั้งหมด 948 แทลลัส แบ่งเป็นครัสโตส 416 แทลลัส (46 ชนิด) และโฟลิโอส 532 แทลลัส (34 ชนิด) พบว่าอัตราการเติบโตเฉลี่ยของโฟลิโอสมีค่า 9.09 มม./ปี ซึ่งสูงกว่าครัสโตสที่วัดได้ 3.74 มม./ปี อย่างไรก็ตาม ครัสโตส มีสัดส่วนการเหลือรอด 36% ซึ่งสูงกว่าโฟลิโอสที่มีค่า 27% บ่งชี้ว่าครัสโตสสามารถทนต่อความผันแปรของสภาพแวดล้อมได้ดีกว่า ไลเคนส่วนใหญ่มีสาเหตุการตายมาจากการเสื่อมสลายตามธรรมชาติของต้นไม้ที่ให้อาศัย และการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อม ข้อมูลและองค์ความรู้จากการศึกษาในครั้งนี้สามารถนำไปใช้ในการอนุรักษ์และใช้ประโยชน์ทรัพยากรไลเคนอย่างยั่งยืนภายใต้การเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมที่รุนแรงในปัจจุบัน ซึ่งคุกคามการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตและระบบนิเวศซึ่งมนุษย์ต้องพึ่งพาโครงการวิจัยที่ 1-2 การเพิ่มผลผลิต และสารธรรมชาติจากไลเคนเพื่อการใช้ประโยชน์อย่างยั่งยืนไลเคน Parmotrema tinctorum ใช้ทำสีย้อมผ้าใหม และตรวจสอบคุณภาพอากาศในประเทศไทยได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังมีสารธรรมชาติที่มีศักยภาพในการนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย ไลเคนชนิดนี้พบได้ในทุกระบบนิเวศในประเทศไทย แต่ไลเคนทุกชนิดมีอัตราการเติบโตช้าไม่เพียงพอในการนำมาใช้ประโยชน์อย่างยั้งยื่น การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มผลผลิตไลเคนด้วยการย้ายปลูก บนวัสดุที่เหมาะสม รวมทั้งให้ น้ำ ปุ๋ย และฮอร์โมนพืช โดยแบ่งการทดลองออกเป็น 3 ส่วนดังนี้ 1) เลือกวัสดุย้ายปลูกและทิศทางการได้รับแสงที่เหมาะสม 2) รดน้ำดินเพื่อให้ไลเคนได้รับน้ำเพิ่มขึ้นจากไอน้ำที่ระเหยจากดิน พร้อมทั้งให้ปุ๋ยผสมฮอร์โมนพืชบนแทลลัส (กลุ่มที่ 1) และ 3) รดน้ำดินฯ พร้อมทั้งให้ปุ๋ยหรือฮอร์โมนพืชบนแทลลัส (กลุ่มที่ 2) โดยวางแผนการการทดลองแบบแฟกทอเรียลในแบบสุ่มอย่างสมบูรณ์ (Randomized Complete Block Design; RBD) ในพื้นที่ที่อุทยานแหงชาติเขาใหญ่ระหว่างเดือนมีนาคม 2557 ถึงพฤศจิกายน 2559 ผลการศึกษาพบว่า1. การย้ายปลูกบนตาข่ายพลาสติกดำที่เอียงทำมุม 450 กับพื้นดินและหันไปทางทิศตะวันออก ทำให้ไลเคนมีอัตราการเติบโตสูงเป็น 4 เท่า ของตาข่ายพลาสติกใส และ 1.4 เท่า ของทิศอื่นบนวัสดุชนิดเดียวกัน 2. ไอน้ำจากดินร่วมกับการให้ปุ๋ยผสมฮอร์โมนพืชบนแทลลัส (กลุ่ม 1) ทำให้ไลเคนเติบโตสูงสุดวัดได้ 14.2 มม./ปี สร้างมวลชีวภาพ 68.3 มิลิกรัม/ปี และอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงมีค่า 2.75 ?mol CO2m-2s-1และคลอโรฟิลฟลูออเรสเซนส์, Fv/Fm=0.678, ?PSII=0.373 และ ETR=55.1 ?mol e- m-2s-1 ตามลำดับ โดยปุ๋ยผสมฮอร์โมนพืชบนแทลลัส ทำให้อัตราการเติบโต การสร้างมวลชีวภาพ อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงสูงขึ้น และคลอโรฟิลฟลูออเรสเซนส์มีประสิทธิภาพที่สูงกว่าพวกที่ไม่ได้รับอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ส่วนไอน้ำจากดินช่วยให้อัตราการเติบโต การสร้างมวลชีวภาพ และอื่น ๆ สูงขึ้นกว่าพวกที่ไม่ได้รับไอน้ำเล็กน้อยอย่างไม่มีนัยสำคัญทางสถิติ3. ไลเคนที่ไดรับไอน้ำจากดิน และแทลลัสได้รับปุ๋ยหรือฮอร์โมน (กลุ่ม 2) มีอัตราการเติบโตสูงสุด 11.08 มม./ปี สร้างมวลชีวภาพสูงสุดวัดได้ 76.4 มิลลิกรัม/ปี การให้น้ำดินทำให้ไลเคนมีอัตราการเติบโต และการสร้างมวลชีวภาพสูงกว่าพวกที่ไม่ได้รับน้ำ แต่อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง และคลอโรฟิลฟลูออเรสเซนส์ต่ำกว่าเล็กน้อย ส่วนการให้ปุ๋ยหรือฮอร์โมนพืชบนแทลลัสอย่างใดอย่างหนึ่ง ทำให้อัตราการเติบโต การสร้างมวลชีวภาพ อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง สูงกว่าพวกที่ไม่ได้รับฯ ไลเคน P. tinctorum สร้างสารธรรมชาติ 4 ชนิด ได้แก่ Lecanoric acid, Atranorin, Orsellinic acid และ Methyl orsellinate การย้ายปลูกมีผลต่อการสร้างสารธรรมชาติดังนี้กลุ่ม 1 การให้น้ำดิน (SW-) ทำให้ไลเคน สร้างสารทั้งสี่ชนิดสูงกว่าพวกที่ไม่ไดรับไอน้ำจากดิน ส่วนการให้ปุ๋ยผสมฮอร์โมนบนแทลลัสทำให้ Orsellinic acid และ Atranolin สูงกว่า แต่ Methyl orsellinate และ Lecanoric acid ต่ำกว่าพวกที่ไม่ได้รับน้ำ โดยทั้งหมดไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ กลุ่ม 2 การให้น้ำดินทำให้การสร้าง Lecanoric acid เท่านั้นที่สูงกว่าพวกที่ไม่ได้รับน้ำดินอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ส่วนสารอีก 3 ชนิด มีปริมาณสารต่ำกว่าไม่ให้น้ำดิน ส่วนการให้ปุ๋ย หรือ ฮอร์โมน บนแทลลัสทำให้ไลเคนสร้างสารทั้งสี่ชนิดน้อยกว่าการได้รับน้ำกลั่นบนแทลลัส ยกเว้น Atranorin ที่สูงกว่าในไลเคนที่ได้รับฮอร์โมน โดยทั้งหมดไม่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ปริมาณน้ำฝน จำนวนวันที่ฝนตก และความชื้นสัมพัทธ์ในบรรยากาศที่เพิ่มขึ้น พร้อมทั้งแทลลัสได้รับปุ๋ยผสมฮอร์โมนส่งผลให้อัตราการเติบโตของไลเคนเพิ่มขึ้น แต่น้ำฝนและความชื้นฯ มีความสัมพันธ์เชิงลบกับอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง ความเข้มแสงที่เพิ่มขึ้นทำให้ประสิทธิภาพของคลอโรฟิลล์ในกระบวนการโฟโตเคมีสูงขึ้นในไลเคนที่ได้รับไอน้ำจากดิน อุณหภูมิอากาศ อุณหภูมิแทลลัสของไลเคนที่ไม่ได้รับและได้รับไอน้ำจากดิน มีความสัมพันธ์เชิงลบสูงมากกับอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง และการสร้างมวลชีวภาพ อุณหภูมิที่สูงกว่า 20 oC ส่งผลให้การสังเคราะห์ด้วยแสงของไลเคนลดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุณหภูมิแทลลัสเฉลี่ยในช่วงเวลาให้น้ำดิน สูงกว่าอุณหภูมิแทลลัสที่ไม่ไห้น้ำดินและอุณหภูมิอากาศประมาณ 2-3 oC โครงการวิจัยที่ 1-3 การใช้ไลเคนตรวจวัดคุณภาพอากาศไลเคนถูกนำมาใช้ตรวจวัดสารมลพิษในบรรยากาศและเป็นดัชนีบ่งชี้คุณภาพอากาศอย่างแพร่หลาย การศึกษาในครั้งนี้มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อประเมินคุณภาพอากาศในพื้นที่อุตสาหกรรมปิโตรเคมีมาบตาพุดจากปริมาณสารมลพิษที่สะสมในไลเคนและการตอบสนองทางสรีรวิทยา โดยการย้ายปลูกไลเคน Parmotrema tinctorum จากพื้นที่ปราศจากมลพิษในอุทยานแห่งชาติเขาใหญ่ ไปยังพื้นที่อุตสาหกรรมมาบตาพุด 8 แห่ง พื้นที่ชนบท 2 แห่ง และพื้นที่ควบคุมอีก 1 แห่ง นาน 8 เดือน (ตุลาคม 2556 ถึง มิถุนายน 2557) หลังจากนั้นเก็บตัวอย่างที่ย้ายปลูกมาวิเคราะห์ปริมาณสารมลพิษที่สะสมในแทลลัส วัดอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง ค่าคลอโรฟิลล์ฟลูออเรสเซ็นซ์ ปริมาณคลอโรฟิลล์ และอัตราการสลายตัวของคลอโรฟิลล์ พร้อมทั้งสังเกตการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยา ซึ่งพบว่าความเข้มข้นสูงสุดของสาร 20 ชนิด และสารประกอบอินทรีย์โพลีไซคลิก อะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอน (polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs) เกิดขึ้นในพื้นที่ศึกษาซึ่งอยู่ห่างจากใจกลางอุตสาหกรรมน้อยกว่า 5 กิโลเมตร สาร Cd, Cu, Mo, Sb, Tl และ NO3- มีระดับการปนเปื้อนสูงในพื้นที่อุตสาหกรรมมาบตาพุด ค่าคลอโรฟิลล์ฟลูออเรสเซ็นซ์ Fv/Fm เป็นข้อมูลทางสรีรวิทยาที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับใช้เป็นสัญญาณเตือนภัยเบื้องต้นของผลกระทบของมลพิษทางอากาศต่อสิ่งมีชีวิต คุณภาพอากาศในพื้นที่ศึกษาสามารถประเมินได้จากค่าดัชนีคุณภาพอากาศไลเคน (Lichen-air quality index, LiAQI) ซึ่งพบว่า พื้นที่อุตสาหกรรม 3 แห่ง ตั้งอยู่ระหว่าง 3-5 กิโลเมตร จากใจกลางอุตสาหกรรม มีคุณภาพอากาศไม่ดี พื้นที่อุตสาหกรรม 3 แห่ง อยู่ระหว่าง 4-7 กิโลเมตร มีคุณภาพอากาศปานกลาง และพื้นที่อุตสาหกรรมอีก 2 แห่ง อยู่ระหว่าง 8-9 กิโลเมตร มีคุณภาพอากาศดี จึงอาจบ่งชี้ได้ว่าพื้นที่ปลอดภัยจากมลพิษทางอากาศจากอุตสาหกรรมมาบตาพุดอยู่ห่างจากใจกลางอุตสาหกรรมประมาณ 10 กิโลเมตร ส่วนพื้นที่ชนบททั้ง 2 แห่ง อยู่ห่างประมาณ 35-55 กิโลเมตร มีคุณภาพอากาศดีมาก เทียบเท่าได้กับพื้นที่ควบคุมในอุทยานแห่งชาติเขาใหญ่ การศึกษาในครั้งนี้เน้นย้ำถึงประสิทธิภาพของการใช้ไลเคนเป็นดัชนีชี้วัดคุณภาพอากาศ ซึ่งเหมาะสมกับประเทศกำลังพัฒนาที่เครื่องมือตรวจวัดคุณภาพอากาศมีไม่เพียงพอด้วยข้อจำกัดด้านงบประมาณ

คำสำคัญ