19
Dec
2022

ทำไมแพลงก์ตอนพืชจึงมีหลายชนิด?

การพิจารณาว่าแพลงก์ตอนมีลักษณะอย่างไรในโลกจึงเป็นแนวทางใหม่ในการแก้ปัญหาความขัดแย้งของแพลงก์ตอน

มีปริศนาทางนิเวศวิทยามาช้านานที่เรียกว่าความขัดแย้งของแพลงก์ตอน นักนิเวศวิทยา George Evelyn Hutchinson พูดอย่างชัดเจนในปี 1961ความขัดแย้งนี้สำรวจว่ามันแปลกแค่ไหนที่มีแพลงก์ตอนพืชหลายพันชนิดในต้นน้ำลำธารของมหาสมุทร น้ำไม่กี่เมตรด้านบนนั้นเป็นซุปที่ผสมกันอย่างดี หมายความว่าแพลงก์ตอนพืชเหล่านี้ทั้งหมดอาศัยสารอาหารชนิดเดียวกัน ทฤษฎีการยกเว้นการแข่งขันกล่าวว่าหนึ่งในสายพันธุ์เหล่านี้ควรจะแข็งแกร่งกว่าเล็กน้อยและควรแข่งขันกับส่วนที่เหลือ แต่ไม่มี ทำไม

ฮัทชินสันตีพิมพ์ความขัดแย้งในช่วงสงครามเย็น เมื่ออากาศเต็มไปด้วยการถกเถียงเรื่องคุณค่าของการแข่งขันและการแบ่งปันทรัพยากร ความคิดเชิงนิเวศวิทยาถูกครอบงำด้วยความคิดที่ว่าการแข่งขันทำให้บางชนิดเติบโตและบางชนิดสูญพันธุ์ แต่ฮัทชินสันมองว่าวิธีคิดนี้เป็นการทำให้เข้าใจง่ายเกินไป และเขายกแพลงก์ตอนพืชเป็นตัวอย่างว่าจะต้องมีกองกำลังเพิ่มเติมที่สร้างความหลากหลายทางชีวภาพได้อย่างไร

ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมานักนิเวศวิทยาได้เสนอคำอธิบายมากมายว่าเหตุใดแพลงก์ตอนพืชหลายชนิดจึงยังคงอยู่ รวมถึงผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมอย่างรวดเร็ว การดำรงอยู่ของสายสัมพันธ์ของสปีชีส์ การกระจายตัวที่ไม่สม่ำเสมอของแพลงก์ตอนพืชหลายชนิด พวกเขาได้เปรียบเหนือคู่แข่ง แต่การศึกษาใหม่โดย Michael Behrenfeld นักนิเวศวิทยาแห่งมหาวิทยาลัย Oregon State และเพื่อนร่วมงานของเขาพยายามที่จะแก้ปัญหาที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกโดยใช้มุมมองที่แตกต่าง: แพลงก์ตอน

แพลงก์ตอนพืชมีขนาดเล็กมาก และระยะห่างระหว่างแพลงก์ตอนเหล่านี้กว้างใหญ่มาก จากมุมมองของแพลงก์ตอนพืช แพลงก์ตอนพืชแทบจะไม่แข่งขันกันเลย Behrenfeld กล่าว หากคุณจินตนาการว่าแพลงก์ตอนพืชมีขนาดพอๆ กับรูตบอลของต้นไม้ เขากล่าวว่าแพลงก์ตอนพืชที่ใกล้ที่สุดถัดไปจะอยู่ห่างออกไปหลายกิโลเมตร

ขนาดที่เล็กของแพลงก์ตอนพืชยังหมายความว่ามันสัมผัสกับน้ำที่เป็นสารข้น บางทีอาจคล้ายกับความรู้สึกของน้ำผึ้งสำหรับเรา เมื่อแพลงก์ตอนพืชแต่ละตัวเคลื่อนที่ ชั้นของน้ำที่เรียกว่าชั้นขอบเขตจะเคลื่อนที่ไปด้วย ซึ่งหมายความว่าแพลงก์ตอนพืชใช้เวลาส่วนใหญ่แยกออกจากกันอย่างแน่นหนา

“เมื่อคุณคิดแบบนั้น มันก็เหมือนกับว่าแพลงก์ตอนพืชที่อยู่ห่างไกลจริงๆ จะแข่งขันกันเองได้อย่างไร” Behrenfeld กล่าว

ด้วยแรงบันดาลใจจากข้อมูลเชิงลึกนี้ Behrenfeld จึงตัดสินใจสร้างแบบจำลองความหลากหลายทางชีวภาพของแพลงก์ตอนพืชโดยใช้แนวทางที่เรียกว่าทฤษฎีที่เป็นกลาง แทนที่จะจำลองไดนามิกของระบบนิเวศตามการแข่งขันที่ขับเคลื่อน โครงร่างนี้บอกว่าชุมชนจะสูญเสียสปีชีส์ก็ต่อเมื่อสมาชิกจำนวนมากตายพร้อมกันโดยบังเอิญ และจะได้สปีชีส์ก็ต่อเมื่อพวกมันอพยพหรือเมื่อการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมสร้างพวกมันขึ้นมาใหม่

สำหรับน้ำประมาณ 1 หยิบมือ ทฤษฎีที่เป็นกลางทำงานได้ดีมาก—จำนวนสปีชีส์ของ Behrenfeld ที่คาดการณ์ว่ามีอยู่นั้นใกล้เคียงกับสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตในการสำรวจในทะเล แต่เมื่อเขาปรับขนาดโมเดลให้ใหญ่ขึ้นเพื่อเป็นตัวแทนของผืนน้ำที่ใหญ่ขึ้น รอยแตกก็เริ่มก่อตัวขึ้น

Behrenfeld กล่าวว่า “เราต้องจำไว้ว่าน้ำกำลังผสมกันอย่างต่อเนื่อง ในโลกที่กำหนดโดยทฤษฎีที่เป็นกลาง แพลงก์ตอนพืชจะต้องตายในอัตราที่ไม่สมเหตุสมผลเพื่อให้มีที่ว่างสำหรับแพลงก์ตอนใหม่ทั้งหมดที่มาจากส่วนอื่น ๆ ของมหาสมุทร แทนที่จะอธิบายว่าเหตุใดจึงมีแพลงก์ตอนพืชมากกว่าหนึ่งสปีชีส์ แบบจำลองตามทฤษฎีที่เป็นกลางของ Behrenfeld กลับทำนายว่าจริงๆ แล้วแพลงก์ตอนพืชควรมีจำนวนสปีชีส์ทางดาราศาสตร์

Behrenfeld และเพื่อนร่วมงานของเขาจึงพิจารณากองกำลังอื่นๆ ที่สามารถจำกัดจำนวนของแพลงก์ตอนสปีชีส์ได้แม้ในยูโทเปียที่ปราศจากการแข่งขัน เช่น แพลงก์ตอนพืชน่าดึงดูดใจต่อผู้ล่าอย่างไร พวกมันขยายพันธุ์ได้เร็วเพียงใด และการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมภายในสปีชีส์อย่างไร งานของพวกเขาได้รับผลตอบแทน การเพิ่มองค์ประกอบเหล่านี้ลงในแบบจำลองทำให้พวกเขาใกล้เคียงกับจำนวนชนิดที่นักวิทยาศาสตร์เคยสังเกตพบในมหาสมุทร

Nick Record นักนิเวศวิทยาการคำนวณที่ Bigelow Laboratory for Ocean Sciences ใน Maine กล่าวว่าผลการวิจัยของ Behrenfeld ชี้ให้เห็นว่าการปั่นป่วนอย่างต่อเนื่องของมหาสมุทรทำให้นักวิทยาศาสตร์คิดวิธีคิดใหม่เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างสปีชีส์ได้อย่างไร “ระบบทางทะเลแตกต่างจากระบบบนบกจริงๆ” เขากล่าว “และพวกเขาประพฤติตนในรูปแบบที่แตกต่างกันจริงๆ”

ถึงกระนั้นเรคคอร์ดก็มีความแตกต่างในความขัดแย้งของแพลงก์ตอน “มันไม่ใช่ความขัดแย้งที่ต้องแก้ไขจริงๆ” เร็กคอร์ดกล่าว “มันเป็นส่วนหนึ่งของการเล่าเรื่อง”

แทนที่จะสันนิษฐานว่าวิธีแก้ปัญหาบางอย่างถูกต้องในขณะที่บางอย่างผิด Record คิดว่าวิธีแก้ปัญหาที่นำเสนอทั้งหมดสำหรับความขัดแย้งนั้นชี้ให้เห็นความจริงที่ใหญ่กว่าเกี่ยวกับระบบนิเวศทางทะเล นั่นคือพวกมันซับซ้อนพอที่นักนิเวศวิทยาอาจไม่เคยพบแบบจำลองขนาดเดียวที่เหมาะกับทุกแบบ เพื่ออธิบายวิธีการทำงาน

บางทีอีก 60 ปีข้างหน้าอาจเห็นวิธีแก้ปัญหาที่เสนอมากมายสำหรับความขัดแย้งเป็นครั้งสุดท้าย และนั่นอาจเป็นสิ่งที่ควรเป็นเมื่อพูดถึงความขัดแย้งที่ดี

หน้าแรก

Share

You may also like...