ทำไมภูมิภาคเขตร้อน จึงมีความหลากหลายสูงมาก?

เหตุใด “ป่าฝนเขตร้อน” จึงมี “ความหลากหลายทางชีวภาพ” มากที่สุด นักวิทยาศาสตร์รู้เรื่องนี้และทุกคนก็ทราบเรื่องนี้มาอย่างยาวนานแล้ว แต่คำอธิบายนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย

หนึ่งในคำถามที่เก่าแก่และยิ่งใหญ่ที่สุดทางธรรมชาติวิทยา - ทำไมภูมิภาคเขตร้อนจึงมีความหลากหลายทางชีวภาพมากที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับพื้นที่อื่น ๆ ของโลก?

“ยิ่งเราเข้าใกล้เขตร้อนมากขึ้นเท่าใด ความหลากหลายของโครงสร้าง ความสง่างามของรูปแบบ และการผสมผสานของสีก็ยิ่งเพิ่มมากขึ้นเท่านั้นเช่นเดียวกับความเยาว์วัยและความมีชีวิตชีวาของชีวิต” Alexander von Humboldt นักธรรมชาติวิทยาชาวเยอรมันเขียนไว้ในปี 1807

ปรากฏการณ์นี้ผู้เชี่ยวชาญเรียกกันว่า ‘การไลระดับละติจูดของความหลากหลาย’ แต่อะไรเป็นสาเหตกันล่ะ? นั่นเป็นเรื่องที่เราจะได้พูดถึงกันอย่างยาวเหยียด

#ประหลาดใจอย่างไม่มีที่สิ้นสุด

เมื่อ ชาร์ลส์ ดาร์วิน ล่องเรือ HMS Beagle เข้าสู่เขตร้อนเป็นครั้งแรกในปี 1835 เขาก็ต้องตกตะลึงกับสิ่งที่เห็น นักธรรมชาติวิทยาวัย 26 ปีคนนี้เคยคาดหวังไว้ว่าจะได้พบกับความหลากหลายของพืชและสัตว์ใน ‘ระดับเดียวกัน’ กับที่เขาเคยเห็นในภูมิภาคละติจูดที่สูงกว่าของเมืองพลิมัท ประเทศอังกฤษ

กลับกัน หมู่เกาะกาลาปากอสที่ดาร์วินเห็นว่าเงียบสงบนั้นเต็มไปด้วยชีวิตที่แปลกประหลาดมากมายในสายตาของเขา แต่ทว่ามันต่างเจริญรุ่งเรืองไปด้วยวกัน ขณะที่พายเรือขึ้นฝั่งในการสำรวจ ดาร์วินเขียนไว้ในบันทึกของเขาว่า จำนวนประชากร ‘พืชและสัตว์’ ที่แตกต่างกันบนเกาะเล็ก ๆ ของเขตร้อนนั้นสูงกว่าสถานที่อื่นอย่างเห็นได้ชัดในตลอดการเดินทางของเขา

นั่นทำให้เกิดคำถามในใจว่า มันเป็นไปได้อย่างไรที่เขตร้อนจะหลากหลายกว่าป่าทางตอนเหนือของยุโรปมาก สิ่งมีชีวิตที่อัดแน่นเหล่านี้ไม่ควรที่จะต่อสู้กันเองจนสูญพันธุ์ไปนานแล้วมิใช่หรือ?

ดาร์วินไม่เคยพบคำตอบของคำถามนั้นเลย และมันก็ยังคงอยู่มานานนับร้อยปี ในที่สุดช่วงต้นทศวรรษ 1970 นักนิเวศวิทยา 2 คนที่ไม่เกี่ยวข้องกันก็เกิดสมมติฐานเดียวกันเพื่ออธิบายปรากฏการณ์นี้ อย่างน้อย ๆ ก็ตอบคำถามในด้านต้นไม้

Daniel Janzen และ Joseph Connell ได้ให้คำอธิบายถึงสมมติฐานดังกล่าวระบุว่า ความหลากหลายของพืชที่พบในป่าเขตร้อนนั้นเกิดขึ้นได้จาก 2 ปัจจัยคือ การมีอยู่ศัตรูธรรมชาติที่มุ่งเป้าไปยังการควบคุมประชากรสายพันธุ์เฉพาะ หรือพูดง่าย ๆ ว่า มีเหยื่อมากก็มีนักล่ามาก และกลับกัน มีนักล่ามากก็มีเหยื่อมาก

ขณะที่ปัจจัยอย่างที่ 2 คือลูกหลานของสายพันธุ์ใดสายพันธุ์หนึ่งจะมีแนวโน้มออกไปตั้งถิ่นฐานในที่ห่างไกลจากพ่อแม่ของพวกเขา เพื่อหลีกเลี่ยงนักล่า ทว่าในเวลาต่อมานักวิทยาศาสตร์ก็พบว่าสิ่งนี้เป็นจริงเฉพาะในงานวิจัยเท่านั้น ซึ่งในโลกแห่งความจริงนั้นซับซ้อนกว่าที่คิดกันไว้

ดังนั้นนักนิเวศวิทยาด้านป่าไม้ Jonathan Myers และ Joe LaManna จึงเดินทางออกไปเพื่อรวบรวมข้อมูลเท่าที่พวกเขาจะหาได้ เพื่อตอบคำถามซึ่งรบกวนนักวิทยาศาสตร์และชาร์ลส์ ดาร์วิน มาอย่างยาวนาน

#ออกไปแตะขอบฟ้า

“หนึ่งในความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างเขตอบอุ่นและเขตร้อนก็คือ สัตว์สายพันธุ์ ‘พิเศษ’ ทั้งหมดนั้นหายากมาก” ศาสตราจรย์ด้านชีววิทยา LaManna กล่าว “สัตว์หายากเหล่านั้นคงจะคงอยู่รอดต่อไปได้อย่างไรเมื่อเผชิญหน้ากับการสูญพันธุ์”

สายพันธุ์พิเศษที่ศาสตราจารย์ LaManna พูดถึงคือสิ่งมีชีวิตที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวโดยเกือบทั้งหมดอยู่ในเขตร้อน ซึ่งมีจำนวนไม่มาก ดังนั้นมันจึงมีความเสี่ยงที่จะสูญพันธุ์ ทีมวิจัยได้รวบรวมข้อมูลจากต้นไม้มากกว่า 2.4 ล้านต้นจาก 3,000 กว่าสายพันธุ์

“มันเยอะมาก” เขากล่าว “ทุกต้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 1 เซนติเมตรจะถูกทำแผนที่ วัด ติดแท็ก และระบุ”

ความพยายามอันแสนสาหัสนั้นได้ผล หลังจากวิเคราะห์ข้อมูลแล้วพวกเขาได้พบกับแนวโน้มที่น่าประหลาดใจ - ในพื้นที่ที่มีต้นไม้โตเต็มวัยจำนวนมาก จะมีต้นอ่อนพันธุ์เดียวกันน้อยกว่า รูปแบบนี้เด่นชัดมากในเขตร้อนจากที่พวกเขาสุ่มตัวอย่าง กล่าวคือในป่าฝนเขตร้อน ต้นไม้พันธุ์เดียวกันแทบจะไม่ได้อยู่ใกล้กันเลย

ราวกับว่าเมื่อถึงจุดจุดหนึ่ง พ่อแม่ต้นไมก็ตกลงกับลูก ๆ ของพวกเขาว่าถึงเวลาที่แล้วที่ลูกต้องย้ายออกจากบ้านไปอยู่ที่อื่น การอยู่ห่างกันไม่เพียงแค่ช่วยให้ต้นไม้พ่อแม่ยังคงอยู่ได้อย่างอุดมสมบูรณ์เท่านั้น แต่ยังช่วยให้ศัตรูที่อาจเป็นเชื้อโรค นักล่า สัตว์กินเมล็ด หรือสัตว์กินพืชโจมตีพวกมันได้ยากขึ้น

เช่นเดียวกับการแพร่ระบาดในเมืองใหญ่ที่มนุษย์หนาแน่น โรคเพียงโรคเดียวก็อาจสร้างการติดต่อและทำลายล้างต้นไม้ชนิดเดียวกันได้อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตามหากต้นอ่อนที่เป็นลูกหลานย้ายไปออกไป ก็มีโอกาสมากขึ้นที่สปีชีส์นั้นจะรอด

“ศัตรูสามารถมีผลดีในการรักษาสิ่งมีชีวิตหายากในชุมชนเหล่านี้ได้จริง ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเขตร้อน” Jonathan Myers กล่าว

ยังไงก็ตามนักวิทยาศาสตร์หลายคนยังระบุว่าการศึกษานี้ยังมีข้อจำกัดบางประการเช่น ไม่มีตัวอย่างจากป่าทางตอนเหนือของยุโรป หรือทางตอนใต้ของปาปัวนิวกินี ดังนั้นจึงมีช่องว่างบางอย่างอยู่ในข้อมูล แต่ถึงอย่างนั้น “ผมก็ยังคงเชื่อมั่นในรูปแบบนี้” Gary Mittelbach นักนิเวศวิทยาป่าไม้และศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาเชิงบูรณาการที่ Michigan State University ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษากล่าว

#ปัจจัยอื่น ๆ ที่เป็นไปได้

Andrew Dobson ศาสตราจารย์ด้านนิเวศวิทยาโรคและการอนุรักษ์จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน ได้เสนอสมมติฐานหลัก 3 ข้อที่จะอธิบายว่าทำไมพื้นที่เขตร้อนจึงมีความหลากหลายทางชีวภาพมาก

สมมติฐานแรก - พลังงาน

ศาสตราจารย์ Dobson ได้กล่าวเอาไว้ว่าในเขตร้อนนั้มีแสงแดดปริมาณสูง ซึ่งเมื่อรวมกับปริมาณน้ำฝนและสารอาหารในดิน ทั้งหมดนี้ก็ส่งผลให้พืชเจริญเติบโตมากขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

ลองจินตนาการดูว่า “เมื่อคุณเข้าไปในอาร์กติกเซอร์เคิลหรือแอนตาร์กติกเซอร์เคิล คุณจะเจอครึ่งปีที่อยู่ในความมืดมิด” ศาสตราจารย์ Dobson บอก “ไม่มีพลังงานเข้ามาในการดำรงชีวิต” ดังนั้นความอุดมสมบูรณ์ของพืชจึงสร้างผลกระทบถัดไปซึ่งหมายความว่า สัตว์สามารถอยู่รอดได้และสืบพันธุ์ได้มากขึ้น

โดยสรุปแล้วสิ่งมีชีวิตมีอาหารมากขึ้นในทั่วทั้งสายใยอาหาร นำไปสู่ ‘อัตราการขยายพันธุ์ที่สูงขึ้น’

สมมติฐานที่สอง - สภาพแวดล้อมที่เก่าแก่

เขตร้อนนั้นเป็นภูมิภาคที่ไม่ถูกรุกรานจากยุคน้ำแข็งหรืออย่างน้อยก็น้อยมาก ดังนั้นสัตว์ต่าง ๆ จีงอยู่รอดได้และมีเวลามากกว่าในการพัฒนา นักวิทยาศาสตร์ประเมินว่าความหลากหลายส่วนมากที่เห็นในปัจจุบันนั้นได้รับการพัฒนามากว่า 200 ล้านปี

แต่ในเขตหนาวนั้น ถูกขัดขวางเป็นช่วง ๆ จากยุคน้ำแข็งหลายยุค การขยายและหดตัวของแผ่นน้ำแข็งขั้วโลกแต่ละครั้งได้ขจัดสิ่งมีชีวิตออกไปจากบริเวณเหนือสุดและใต้สุด แต่ชีวิตในเขตร้อนยังคงดำเนินต่อไปพร้อมกับพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นภูมิภาคนี้จึงสะสมความหลากหลายมากขึ้นเรื่อย ๆ

สมมติฐานที่สาม - ขีดจำกัดของความหลากหลาย

ศาสตราจารย์ David Storch ด้านนิเวศวิทยาจากมหาวิทยาลัย Charles University กล่าวว่าระบบนิเวศแต่ละแห่งสามารถรองรับความอุดมสมบูรณ์ได้แตกต่างกัน ในสภาพแวดล้อมที่มีทรัพยากรมากขึ้นก็ช่วยส่งเสริมให้มีความหลากหลายมากขึ้นเช่นกัน อีกทั้งยังเพิ่มการปั่นปวนธรรมชาติ

พูดง่าย ๆ ว่าเหมือนการ ‘เขย่า’ ระบบนิเวศให้ปะปนกัน ผสมกัน และสร้างรูปแบบใหม่ ๆ ออกมา “มันไม่ได้เกี่ยวกับประสิทธิภาพพลังงานและปริมาณทรัพยากรเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวกับความผันผวนของทรัพยากรในสิ่งแวดล้อมด้วย”

“กลไกเหล่านี้เป็นกระบวนการระดับโลก และเรากำลังพูดถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างรุ่นลูก รุ่นพ่อแม่ และศัตรูเฉพาะทางของพวกเขาในระยะ 10 เมตร” LaManna กล่าว “การมีปฏิสัมพันธ์ในระดับท้องถิ่นนั้นมีส่วนทำให้เกิดรูปแบบความหลากหลายทางชีวภาพทั่วโลก”

นักวิทยาศาสตร์ยังมองหาคำตอบที่ชัดเจนว่าเพื่อตอบคำถามที่อยู่มานานนับร้อยปีต่อไป และพวกเขาหวังว่าจะสามารถสรุปออกมาได้อย่างสั้น ๆ จริง ๆ

ที่มา

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4140603/

https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/…/1365-2745…

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aam5678

https://www.smithsonianmag.com/…/why-do-we-see-more…/

https://www.livescience.com/why-so-many-species-in-tropics

https://theconversation.com/tropical-climates-are-the…

Photo : Jonathan Myers