แบบแผนการเปลี่ยนแปลงการขยายตัวของแพลงก์ตอนตามแนวชายฝั่งทะเลทั่วโลกระหว่างปี 2546-2563

การเติบโตอย่างรวดเร็วของประชากรแพลงก์ตอนพืชทำให้เราสามารถเห็นมันเป็นสีน้ำเงิน เขียว หรือแดงที่สดใส ครอบคลุมพื้นที่ทะเลหลายพันตารางกิโลเมตร แม้ว่าแพลงก์ตอนพืชจะมีบทบาทสำคัญต่อชีวิตบนโลก แต่บางครั้งแพลงก์ตอนเหล่านี้สามารถคุกคามระบบนิเวศชายฝั่ง การประมง และสุขภาพของมนุษย์จากการปล่อยสารพิษและทำให้ออกซิเจนในทะเลลดลง การวิจัยล่าสุดพบว่าแพลงก์ตอนพืชขยายตัวและเกิดบ่อยขึ้นในช่วงศตวรรษที่ 21

ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติได้วิเคราะห์ภาพถ่ายจาก the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) บนดาวเทียม Aqua ของ NASA ย้อนหลัง 18 ปีเพื่อพัฒนาฐานข้อมูลระดับโลกแห่งแรกของแพลงก์ตอนพืชชายฝั่งในช่วงปี 2546 ถึง 2563 ฐานข้อมูลจะบันทึกเวลาและสถานที่ที่เกิดการขยายของแพลงก์ตอนขึ้น

หลังจากวิเคราะห์ภาพ MODIS 760,000 ภาพ ทีมวิจัยพบว่าการโตของแพลงก์ตอนพืชตามแนวชายฝั่งของ 126 ประเทศ เกิดขึ้นบ่อยขึ้น 60 เปอร์เซ็นต์ในช่วงที่ทำการศึกษา และเพิ่มขนาดขึ้น 13 เปอร์เซ็นต์ การขยายตัวของแพลงก์ตอนตามแนวชายฝั่งทะเลครอบคลุมพื้นที่ 31.5 ล้านตารางกิโลเมตร ซึ่งคิดเป็นร้อยละ 9 ของพื้นที่มหาสมุทรทั้งหมด

แผนที่ด้านบนแสดงแนวโน้มความถี่ของแพลงก์ตอนพืชบริเวณชายฝั่งในช่วงเวลาที่ทำการศึกษา พื้นที่สีแดงคือจุดที่แพลงก์ตอนเริ่มขยายบ่อยขึ้น แนวโน้มนี้ถูกสังเกตทั่วทั้งซีกโลกใต้และในละติจูดสูงของซีกโลกเหนือ อ้างอิงจาก Lian Feng ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยและเป็นศาสตราจารย์ที่ Southern University of Science and Technology ในเซินเจิ้น จีน

ทีมงานวิจัยพบว่าการไล่ระดับสีในอุณหภูมิผิวน้ำทะเลซึ่งใช้เป็นตัวกลางในการผสมกันของน้ำทะเล มีความสัมพันธ์กับความถี่ของการขยายตัวของแพลงก์ตอน แพลงก์ตอนพืชเจริญเติบโตด้วยสารอาหารที่เกิดจากการผสมของน้ำที่เย็นกว่าซึ่งอยู่ลึกลงไปในมหาสมุทรกับน้ำอุ่นที่อยู่ด้านบน ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการไหลขึ้น

ความถี่ของแพลงก์ตอนที่เพิ่มขึ้นมากที่สุดบางส่วนเกิดขึ้นในบริเวณใกล้เคียงกับกระแสน้ำในละติจูดสูง เช่น กระแสน้ำ Oyashio ในทะเลญี่ปุ่นและกระแสน้ำในอ่าวอลาสก้า แต่กระแสน้ำบางกระแส เช่น กระแสน้ำแคลิฟอร์เนียในมหาสมุทรแปซิฟิกทำให้ลดการไหลขึ้นของกระแสน้ำซึ่งทำให้แพลงตอนขยายตัวน้อยลง การใช้ปุ๋ยและการขยายการผลิตการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำชายฝั่งซึ่งเพิ่มสารอาหารให้กับพื้นที่ชายฝั่งก็มีความสัมพันธ์กับการโตของแพลงตอนตามแนวชายฝั่งในบางประเทศ แม้ว่าความสัมพันธ์นี้จะไม่ชัดเจนในทุกพื้นที่ชายฝั่ง

แพลงก์ตอนพืชเป็นพื้นฐานของชีววิทยามหาสมุทรและภูมิอากาศ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในผลผลิตของแพลงก์ตอนเหล่านี้อาจมีอิทธิพลอย่างมากต่อความหลากหลายทางชีวภาพ การประมง และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ งานวิจัยชิ้นนี้เป็นงานวิจัยชิ้นแรกที่นำเสนอแผนที่โลกที่ครอบคลุมเกี่ยวกับแนวโน้มการเติบโตของแพลงก์ตอนพืชบริเวณชายฝั่งซึ่งทำขึ้นจากการสำรวจระยะไกล

อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าวิธีการนี้ไม่ได้แยกความแตกต่างระหว่างแพลงก์ตอนพืชชนิดที่ไม่เป็นอันตรายและชนิดที่สร้างสารพิษหรือเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมในทะเล แต่การเปิดตัว Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem (PACE) mission ของ NASA ในอนาคต ซึ่งจะทำการตรวจวัดมหาสมุทรของโลกในช่วงความยาวคลื่นที่กว้างขึ้น จะช่วยให้นักวิจัยแยกแยะชนิดของแพลงก์ตอนพืชได้

NASA Earth Observatory image by Lauren Dauphin, using data from Dai, Yanhui, et al. (2023). Gulf of Alaska image by Norman Kuring, using MODIS data from NASA EOSDIS LANCE and GIBS/Worldview. Story by Emily Cassidy.

References & Resources

Dai, Y., et al. (2023) Coastal phytoplankton blooms expand and intensify in the 21st century. Nature, 615, 280–284.
Feng, L. (2023) Coastal algal blooms have intensified over the past 20 years. Nature.
NASA Earth Observatory (2023, March 30) Putting the Red in Red Tide.
NASA Earth Observatory (2017, May 7) A Spring Bloom in the Gulf of Alaska.
NASA Earth Observatory What are Phytoplankton?