การศึกษาที่นำโดยมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์พบว่าการระบาดของหนอนผีเสื้อกินใบไม้เป็นระยะๆ สามารถปรับปรุงคุณภาพน้ำในทะเลสาบที่อยู่ใกล้เคียง แต่อาจเพิ่มการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในทะเลสาบด้วย
ในแง่คุณภาพน้ำก็ถือว่าดี แต่ในแง่ของสภาพอากาศก็ถือว่าค่อนข้างแย่
แซม วู้ดแมน
การระบาดของตัวหนอนของแมลงเม่ายิปซีที่รุกราน Lymantria dispar disparและผีเสื้อกลางคืนของหนอนผีเสื้อกลางคืน Malacasoma distria เกิดขึ้นอย่างน้อยทุก ๆ ห้าปีในป่าเขตอบอุ่น แมลงแทะเล็มใบไม้จำนวนมากจนส่งผลให้ใบไม้ร่วงและขี้แมลงเพิ่มขึ้น พบว่าสามารถเปลี่ยนแปลงการหมุนเวียนของสารอาหาร โดยเฉพาะคาร์บอนและไนโตรเจน ระหว่างพื้นดินและทะเลสาบใกล้เคียงอย่างมหาศาล
มูลแมลงที่อุดมด้วยไนโตรเจนหรือที่เรียกว่าฟราสส์ สามารถชะล้างลงในน้ำในทะเลสาบและทำหน้าที่เป็นปุ๋ยสำหรับจุลินทรีย์ ซึ่งจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศในขณะที่เผาผลาญ นักวิจัยแนะนำว่าในช่วงหลายปีที่ผ่านมาการระบาดของโรค Frass ปริมาณมากจะเอื้อต่อการเจริญเติบโตของแบคทีเรียที่ผลิตก๊าซเรือนกระจกในทะเลสาบด้วยค่าใช้จ่ายของสาหร่ายที่กำจัด CO2 ออกจากบรรยากาศ
“แมลงเหล่านี้เป็นเครื่องจักรเล็กๆ ที่เปลี่ยนใบที่อุดมด้วยคาร์บอนเป็นมูลที่อุดมด้วยไนโตรเจน อุจจาระร่วงลงในทะเลสาบแทนที่จะเป็นใบไม้ และสิ่งนี้เปลี่ยนเคมีของน้ำอย่างมีนัยสำคัญ เราคิดว่ามันจะช่วยเพิ่มขอบเขตที่ทะเลสาบเป็นแหล่งของก๊าซเรือนกระจก” ศาสตราจารย์แอนดรูว์ ทาแนนท์แซป จากภาควิชาพืชศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ผู้อาวุโสกล่าว ผู้เขียนบทความ
การขยายตัวของเทือกเขาทางตอนเหนือและการเติบโตของจำนวนแมลงที่เพิ่มขึ้นนั้นคาดว่าจะเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ สิ่งนี้ทำให้ป่าทางตอนเหนือมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นต่อการระบาดของ defoliator ในอนาคต ซึ่งอาจส่งผลให้ปริมาณ CO2 ถูกปล่อยออกจากทะเลสาบใกล้เคียงมากขึ้น
การเลื่อนไปทางเหนือนี้เป็นเรื่องที่น่ากังวลเพราะมีทะเลสาบน้ำจืดอยู่ทางเหนือมากกว่า และคาดว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจะเอื้ออำนวยต่อต้นไม้ผลัดใบใบกว้างรอบทะเลสาบ ซึ่งจะขยายผลกระทบของแมลง
ผลการศึกษาพบว่าในปีที่มีแมลงระบาด พื้นที่ใบของป่าไม้ลดลงโดยเฉลี่ย 22% ในเวลาเดียวกัน ทะเลสาบที่อยู่ใกล้เคียงมีไนโตรเจนละลายน้ำมากกว่า 112% และคาร์บอนที่ละลายน้อยกว่า 27% เมื่อเทียบกับปีที่ไม่มีการระบาด ผลกระทบจะยิ่งใหญ่ที่สุดเมื่อพื้นที่กักเก็บน้ำในทะเลสาบมีสัดส่วนของต้นไม้ใบกว้างผลัดใบที่สูงขึ้น เช่น ต้นโอ๊กและเมเปิ้ล ซึ่งตัวหนอนชอบต้นไม้ที่มีต้นสนอย่างเช่น ต้นสน
เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ นักวิจัยได้รวมข้อมูลของรัฐบาล 32 ปีจากการสำรวจการระบาดของแมลงและเคมีของน้ำในทะเลสาบในแหล่งกักเก็บน้ำในทะเลสาบ 12 แห่งทั่วออนแทรีโอ แคนาดา และข้อมูลการสำรวจระยะไกลผ่านดาวเทียมเกี่ยวกับประเภทของป่าและพื้นที่ใบไม้ปกคลุมรายเดือน ผลการวิจัย ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications
เชื่อกันว่านี่เป็นการศึกษาที่ครอบคลุมที่สุดเท่าที่เคยมีมาเกี่ยวกับการระบาดของแมลงส่งผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงของคาร์บอนและไนโตรเจนในน้ำจืด การศึกษาก่อนหน้านี้มีขนาดเล็กมากจนยากที่จะแยกแยะภาพรวมที่กว้างขึ้น
การศึกษา 26 ปีที่ผ่านมาจากทะเลสาบ 266 แห่งทั่วซีกโลกเหนือแสดงให้เห็นว่าคาร์บอนสะสมตามธรรมชาติในน่านน้ำทะเลสาบเหล่านี้ในกระบวนการที่เรียกว่าสีน้ำตาล แนวโน้มดังกล่าวเกิดจากปัจจัยหลายประการ เช่น การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และการฟื้นตัวจากฝนกรดและกิจกรรมการตัดไม้ในอดีต การเปรียบเทียบผลลัพธ์ใหม่กับข้อมูลนี้แสดงให้เห็นว่าการระบาดของหนอนผีเสื้อกินใบสามารถชดเชยการสะสมคาร์บอนตลอดทั้งปีในทะเลสาบใกล้เคียงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพน้ำอย่างมีนัยสำคัญ
ในช่วงหลายปีที่ไม่มีแมลงกินใบไม้ คาร์บอนและไนโตรเจนที่เข้าสู่ทะเลสาบมักจะมาจากเศษใบไม้และเศษซากพืชที่เน่าเปื่อย และมีปริมาณสูงสุดในฤดูใบไม้ร่วง ในช่วงหลายปีที่เกิดการระบาด การศึกษาพบว่าทะเลสาบน้ำจืดในบริเวณใกล้เคียงมีคาร์บอนที่ละลายน้ำน้อยกว่าโดยเฉลี่ย 27%
“การระบาดของแมลงกินใบสามารถลดคาร์บอนที่ละลายในน้ำในทะเลสาบได้เกือบหนึ่งในสามเมื่อต้นไม้รอบๆ ทะเลสาบส่วนใหญ่ผลัดใบ น่าทึ่งมากที่แมลงเหล่านี้สามารถส่งผลกระทบต่อคุณภาพน้ำได้อย่างชัดเจน” แซม วูดแมน นักวิจัยจากภาควิชาพืชศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ และเป็นผู้เขียนรายงานรายแรกกล่าว
เขากล่าวเสริม: “จากมุมมองของคุณภาพน้ำ สิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งที่ดี แต่จากมุมมองของสภาพอากาศ พวกมันค่อนข้างแย่ – แต่พวกเขาถูกมองข้ามไปโดยสิ้นเชิงในแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ”
งานวิจัยนี้ได้รับทุนจากสภาวิจัยสิ่งแวดล้อมธรรมชาติ (NERC)
อ้างอิง
Woodman, SG et al: ‘ การระบาดของ defoliator ในป่าเปลี่ยนแปลงการหมุนเวียนของสารอาหารในน่านน้ำทางตอนเหนือ ‘, Nature Communications, พฤศจิกายน 2021 DOI: 10.1038 / s41467-021-26666-1
