ประโยชน์กับชุมชน-สังคม-ประเด็นร้อน
“การตรวจวัดการใช้น้ำของป่าไม้เพื่อการคาดการณ์ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ”
รศ.ดร.พันธนา ตอเงิน ภาควิชาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ภูมิอากาศของโลกกำลังเปลี่ยนแปลง และเชื่อว่าทุกคนสัมผัสได้ ไม่ว่าจะเป็นอากาศที่ร้อนขึ้นมากกว่าปีที่ผ่านๆ มา หรือว่าฝนตก พายุเข้าบ่อย รวมถึงสภาวะแล้งที่มีแนวโน้มรุนแรงและยาวนานขึ้น เหล่านี้เป็นสัญญาณว่าโลกของเราอาจกำลังอยู่ในขั้นวิกฤต หนึ่งในตัวช่วยที่โลกมีอยู่แล้วคือ ป่าไม้ ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการควบคุมสภาพภูมิอากาศให้เป็นไปตามฤดูกาลของมันในแต่ละพื้นที่ แต่เนื่องด้วยปัญหาการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ หรือ climate change ที่กำลังเกิดขึ้น ส่งผลให้ป่าไม้ของโลกกำลังหดหายไป มีหลักฐานงานวิจัยที่บ่งชี้ว่า ป่าไม้ในหลายพื้นที่ของโลก แม้กระทั่ง ป่าแอมะซอนที่ได้รับการขนานนามว่าเป็น “ปอดของโลก” ก็มีอัตราการตายที่สูงขึ้น อันเนื่องมาจากสภาวะแล้งที่รุนแรง ถ้าป่าไม้หดหายไป ผลกระทบที่เห็นได้ชัดเจนอย่างหนึ่งคือภัยพิบัติ เช่น น้ำท่วม ก็อาจเกิดบ่อยขึ้น (ภาพที่ 1) หากเราสามารถคาดการณ์ได้ว่าผืนป่าแห่งหนึ่งช่วยดูดซับน้ำได้เท่าไร เมื่อเทียบกับปริมาณน้ำฝนที่ตกลงมา ก็อาจประเมินได้ว่า น้ำป่าที่ไหลลงสู่แหล่งชุมชนปลายน้ำจะมีมากหรือน้อย และจะเกิดเป็นภัยพิบัติหรือสร้างความเสียหายให้แก่ระบบนิเวศปลายน้ำหรือไม่
ภาพที่ 1 – วัฏจักรน้ำในป่าประกอบด้วย น้ำฝนที่ตกลงสู่ผืนป่า โดยที่น้ำฝนบางส่วนจะถูกดูดซับหรือใช้โดยต้นไม้ในป่า และคายระเหยกลับสู่ชั้นบรรยากาศในรูปแบบของไอน้ำ ซึ่งมีส่วนช่วยลดอุณหภูมิทำให้เกิดความร่มเย็น น้ำฝนส่วนที่เหลือจะไหลออกจากป่าในรูปแบบของน้ำท่าลงสู่แม่น้ำหรือชุมชนรอบป่า หากต้นไม้ในป่าสูญหายไป การคายระเหยอาจจะลดลงส่งผลให้น้ำท่าที่ไหลออกจากป่าสูงขึ้น และหากน้ำท่าไม่ได้รับการบริหารจัดการที่ดีก็อาจเกิดเป็นภัยพิบัติที่สร้างความเสียหายแก่ชุมชนรอบนอกได้
ภาพที่ 2 – ภาพจำลองระบบตรวจวัดและเก็บข้อมูลอัตราการไหลของน้ำในต้นไม้ และปัจจัยทางสิ่งแวดล้อม ได้แก่ อุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศ ความเข้มแสงอาทิตย์ ความเร็วและทิศทางลม ปริมาณน้ำฝน และความชื้นในดินที่ระดับความลึกต่างๆ โดยได้ติดตั้งระบบนี้ในแปลงถาวร 2 แห่ง ในพื้นที่ป่าดั้งเดิม และป่าฟื้นฟูในอุทยานแห่งชาติเขาใหญ่
ทีมวิจัยของ รศ.ดร.พันธนา ตอเงิน และคณะ จากภาควิชาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย สนใจศึกษากลไกการตอบสนองของป่าต่อความแปรปรวนของปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมต่างๆ ได้แก่ อุณหภูมิและความชื้นในอากาศ ความเข้มแสงอาทิตย์ ความเร็วลม ปริมาณน้ำฝน ความชื้นในดิน ซึ่งล้วนได้รับอิทธิพลจากการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ รวมถึงลักษณะโครงสร้างของป่าไม้ เช่น พื้นที่ใบไม้ในป่า หรือความหนาแน่นของต้นไม้ เป็นต้น โดยใช้เทคนิคตรวจวัดอัตราการไหลของน้ำในต้นไม้ ด้วยหัววัดที่ประดิษฐ์เอง (ภาพที่ 2 และ 3) และใช้ข้อมูลนี้เพื่อคำนวณปริมาณน้ำที่ต้นไม้ในป่าดูดซับไว้ได้ หรือเรียกว่า “การใช้น้ำของป่าไม้” ข้อมูลจากหัววัดเหล่านี้ได้ถูกเก็บพร้อมๆ กับข้อมูลทางสิ่งแวดล้อมดังกล่าว อย่างต่อเนื่อง ทุก ๆ 30 นาที ในป่าที่มีอายุต่างกัน 2 แห่ง บริเวณอุทยานแห่งชาติเขาใหญ่ โดยป่าแห่งหนึ่งมีอายุกว่า 200 ปี เป็นป่าดั้งเดิมที่มีความหลากหลายทางชีวภาพสูง ในขณะที่ป่าอีกแห่งหนึ่งเป็นป่าฟื้นฟูที่มีอายุน้อยกว่า 10 ปี โดยได้สร้างเสาสูงกว่าเรือนยอดไม้เพื่อติดตามสภาพอากาศในป่าทั้งสองแห่งได้อย่างต่อเนื่อง และได้เริ่มเก็บข้อมูลเหล่านี้มาตั้งแต่ปลายปี พ.ศ. 2563
หากได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง คาดว่าจะเก็บข้อมูลต่อไปอีกในระยะยาว เพื่อให้นำไปต่อยอดเป็นการศึกษาเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศซึ่งต้องใช้ข้อมูลในการศึกษามากกว่า 10 ปี โดยอาจใช้ข้อมูลในระยะยาวนี้ พัฒนาแบบจำลองเพื่อประเมินและติดตามได้ว่าป่าทั้งสองแห่งนี้กักเก็บน้ำในปริมาณเท่าไร และจะปล่อยน้ำออกสู่ชุมชนรอบนอกบริเวณอุทยานในปริมาณเท่าใด และอาจนำข้อมูลดังกล่าวไปเป็นตัวบ่งชี้ได้ว่า ป่าเหล่านี้ช่วยบรรเทาภัยพิบัติ เช่น น้ำท่วม ได้มากน้อยเพียงใดในแต่ละปี หรืออาจนำแบบจำลองที่ได้ไปใช้กับป่าแห่งอื่นที่มีลักษณะและสภาพแวดล้อมใกล้เคียงกับพื้นที่ศึกษาในเขาใหญ่ได้ หากสำเร็จจริง อาจใช้เป็นโครงการนำร่องเพื่อขยายการศึกษาวิจัยในด้านนี้ ในป่าแห่งอื่น ๆ เพื่อเพิ่มศักยภาพในการคาดการณ์ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศต่อบริการเชิงนิเวศของป่าไม้ในประเทศหรือภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการบรรเทาภัยพิบัติได้
ภาพที่ 3 – (ซ้าย) เสาสูง 50 เมตรในแปลงศึกษาของป่าดั้งเดิมที่มีอายุมากกว่า 200 ปี และ (ขวา) เสาสูง 20 เมตรในแปลงศึกษาของป่าฟื้นฟู ในบริเวณอุทยานแห่งชาติเขาใหญ่
รศ.ดร.พันธนา ตอเงิน มีประสบการณ์วิจัยในด้านนี้มากกว่า 10 ปี (ภาพที่ 4) โดยได้ใช้แนวทางการวิจัยนี้ศึกษาการใช้น้ำของป่าสนทั่วโลกในเขตภูมิอากาศหนาวและอบอุ่น (boreal and temperate forests) ซึ่งประกอบด้วยป่าสนในประเทศสวีเดนและทางตะวันออกเฉียงใต้ของประเทศสหรัฐอเมริกา รวมถึงใช้ข้อมูลทุติยภูมิจากป่าสนแห่งอื่น ๆ ทั่วโลก และได้เริ่มงานวิจัยในป่าเขตร้อนที่อุทยานแห่งชาติเขาใหญ่ รวมถึงต้นไม้ในป่าในเมืองของกรุงเทพมหานครมาแล้ว 4-5 ปี โดยมุ่งมั่นที่จะดำเนินงานและต่อยอดงานวิจัยนี้ให้ครอบคลุมองค์ประกอบอื่น ๆ ของวัฏจักรน้ำ รวมถึงคาร์บอนในป่าไม้ด้วย ซึ่งต้องอาศัยความร่วมมือจากนักวิจัยทั้งในและต่างประเทศ รวมถึงสร้างบุคลากรที่จะมาร่วมสร้างสรรค์งานวิจัยในด้านนี้ให้เห็นผลอันเป็นที่ประจักษ์ต่อไปในอนาคต ปัจจุบันมีผลงานวิจัยที่เกี่ยวข้องที่ได้รับการตีพิมพ์แล้วมากกว่า 20 เรื่อง ในวารสารระดับนานาชาติ ล่าสุด รศ.ดร.พันธนา ตอเงิน ได้รับรางวัลทุนวิจัยลอรีอัล ประเทศไทย เพื่อสตรีในงานวิทยาศาสตร์ ครั้งที่ 19 ประจำปี 2564 สาขาวิทยาศาสตร์ชีวภาพ
ภาพที่ 4 – รศ.ดร.พันธนา ตอเงิน และคณะ ขณะติดตั้งอุปกรณ์และระบบตรวจวัดข้อมูลในพื้นที่จริง
สุดท้ายนี้ รศ.ดร.พันธนา ตอเงิน ได้ฝากให้แง่คิดว่า ทรัพยากรป่าไม้มีคุณค่ากับทั้งมนุษย์ พืชและสัตว์ มีบทบาทสำคัญต่อการดำรงชีวิตและวัฏจักรสารต่าง ๆ ในธรรมชาติ ดังนั้นอยากเชิญชวนให้คณาจารย์และนิสิตในคณะวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะผู้ที่สนใจศึกษาในระดับปริญญาโท และปริญญาเอก มาร่วมมือร่วมแรง ช่วยกันสร้างสรรค์โครงการวิจัยใหม่ ๆ เพื่อร่วมอนุรักษ์ทรัพยากรป่าไม้ และทรัพยากรธรรมชาติต่าง ๆ ของไทยและของโลกให้อยู่อย่างมั่นคงและยั่งยืน
ผลงานตีพิมพ์โดดเด่น
Tor-ngern, P.*, Chart-asa, C., Chanthorn, W., Rodtassana, C., Yampum, S., Unawong, W., Nathalang, A., Brockelman, W., Srinoppawan, K., Chen, Y., Hasselquist, N.J. 2021. Variation of leaf-level gas exchange rates and leaf functional traits of dominant trees across three successional stages in a Southeast Asian tropical forest. Forest Ecology and Management 489: 119101 [IF: 3.558]
Andriyas, T., Leksungnoen, N., Tor-ngern, P.* 2021. Comparison of water-use characteristics of tropical tree saplings with implications for forest restoration. Scientific Reports 11(1):1745 [IF: 4.38]
Tor-ngern, P.*, L. Puangchit. 2018. Effects of varying soil and atmospheric water deficit on water use characteristics of tropical street tree species. Urban Forestry & Urban Greening 36: 76-83. [IF: 4.539]
Tor-ngern, P.*, Oren, R., Palmroth, S., Novick, K., Oishi, A.C., Linder, S., Ottoson-Löfvenius, M., Näsholm, T. 2018. Water balance of pine forests: synthesis of new and published results. Agricultural and Forest Meteorology 259: 107-117. [IF: 5.734]
Tor-ngern, P.*, Unawong, W., Tancharoenlarp, T., Aunroje, P., Panha, S. 2018. Comparison of water-use characteristics of landscape tree (Tabebuia argentea) and palm (Ptychosperma macarthurii) species in a tropical roof garden with implications for urban water management. Urban Ecosystems 21: 479-487. [IF: 3.005]
Tor-ngern, P.*, Oren, Oishi, A.C., Uebelherr, J.M., Palmroth, S., Tarvainen, L., Ottoson-Löfvenius, M., Linder, S., Domec, J-C., Näsholm, T. 2017. Ecophysiological variation of transpiration of pine forests: synthesis of new and published results. Ecological Applications 27(1): 118-133. [IF: 4.657]
*Corresponding author
เนื้อหาและภาพประกอบ : รศ.ดร.พันธนา ตอเงิน
บรรณาธิการ : ผศ.ดร.สิทธิพร ภัทรดิลกรัตน์ และ คุณธนัฎฐา สุทธิมาศ งานวิจัยและบริการวิชาการ คณะวิทยาศาสตร์
**ประชาสัมพันธ์ บริการใหม่!!! จาก งานวิจัยและบริการวิชาการ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เพื่อเพิ่ม KPI ภาควิชา/CE-RU-STAR**
อาจารย์ที่สนใจสามารถนัดสัมภาษณ์เพื่อให้ข้อมูลข่าว หรือ ส่งข่าวสั้นมาได้ที่ลิ้ง https://forms.gle/7rpAGtXRP2QTCAX79 หรือ สแกน QR code ด้านล่างนี้
สอบถามเพิ่มเติมติดต่อ งานวิจัยและบริการวิชาการ คุณธนัฏฐา สุทธิมาศ โทรศัพท์ 02-2185128