ปัจจุบันผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศเป็นประเด็นสำคัญของโลก นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกต่างให้ความสน่ใจในสาเหตุ และแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศโลกเพื่อคาดการณ์ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ และเตรียมการรับมือกับเหตุการณ์ที่จะเกิดขึ้นในอนาคต จึงคิดสร้างแบบจำลองของภูมิอากาศในอนาค  แต่ในการสร้งแบบจำลอง นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องใช้ข้อมูลจำนวนมากและระยะเวลาที่ย้อนกลับไปในอดีตมาก เพื่อให้ได้ข้อมูลที่สามารถนำมาวิเคราะห์ และให้ผลน่าเชื่อถือ แต่ในอดีตการเก็บข้อมูลอุณหภูมิ และปริมาณน้ำฝนยังไม่มีการทำอย่างต่อเนื่อง และย้อนหลังไปในอดีตได้ไม่นาน นักวิทยาศาสตร์จึงต้องหาตัวแทนข้อมูลจากสิ่งต่าง ๆที่สามารถบันทึกข้อมูลภูมิอากาศในอดีตไว้จึงทำให้มีการศึกษาชนิดของพืชที่สามารถนำข้อมูลในอดีตมาใช้ในการวิเคราะห์ภูมิอากาศในอดีต

พืชที่ใช้ศึกษาภูมิอากาศในอดีต

            ปัจจัยการเจริญเติบใตของต้นไม้ นอกจากดินแล้วยังต้องอาศัยปัจจัยภูมิอากาศด้วย เช่น ลักษณะภูมิประเทศปริมาณน้ำฝน และอุณหภูมิ เมื่อภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงการเจริญเติบโตของตันไม้ย่อมได้รับผลกระทบด้วยนักวิทยาศาสตร์จึงสนใจศึกษาวงปีไม้เพื่อเปรียบเทียบกับข้อมูลภูมิอากาศในช่วงเวลาที่ตันไม้กำลังเจริญเติบโต แต่ใช่ว่าพืชทุกชนิดจะสามารถนำมาศึกษาวงปีเพื่อเป็นตัวแทนของการเจริญเติบโตของพืชที่ได้รับผลจากการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศในอดีตได้ นักวิทยาศาสตร์จึงเลือกใช้พืชใบเลี้ยงคู่ที่เป็นไม้ยืนต้นที่มีอายุยืนนาน มีช่วงการเจริญเติบโตในฤดูฝนและมีช่วงพักตัวในฤดูแล้งจึงจะสามารถเห็นการเจริญเติบโตและหยุดพักของตัวอย่างได้ซัดเจน

วงบีของพืชที่ใช้ศึกษาภูมิอากาศในอดีต

            เส้นวงปีของต้นไม้ เกิดจากการเจริญของเนื้อเยื่อเจริญเพื่อสร้างท่อลำเลียงน้ำขึ้นมาใหม่ พร้อมปล่อยสารที่เรียกว่าลิกนินไปสะสมอยู่ในเนื้อไม้ ถ้าปีใดฝนตกซุกมีปริมาณน้ำฝนมาก เส้นวงปีจะกว้างเป็นสีน้ำตาลอ่อน ปีไหนแล้งปริมาณน้ำฝนน้อย เส้นวงปีจะแคบและมีสีน้ำตาลเข้มเพราะลิกนินมีความเข้มข้นสูง

ภาพที่ 1 แสดงลักษณะวงปีไม้ของพืช
ที่มา http://www.npr.org/2011/01/22/133143758/could-climate-change-have-led-to-the-fall-of-rome

            ภาพที่ 1 แสดงให้เห็นว่าในปีที่น้ำฝนมีปริมาณมาก วงปีจะกว้าง และในปีที่น้ำฝนมีปริมาณน้อย วงปี๊จะแคบนอกจากนี้ในปีที่มีเหตุการณ์ไฟป่า ต้นไม้สามารถเก็บข้อมูลไฟป่าไว้ในรูปของบาดแผลในเนื้อไม่ได้ด้วย

ภาพที่ 2 การเจริญของเนื้อไม้
ที่มา  https://swes.cals.arizona.edu/environmental_writing/stories/fall%202013/brais%20.html

            ภาพที่ 2 แสดงให้เห็นว่าเนื้อไม้ต้นฤดูจะเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว และมีสีอ่อนในช่วงฤดูฝน เมื่อย่างเข้าปลายฤดูฝนปริมาณน้ำฝน ความชื้นจะลดต่ำลง เมื่ออากาศกำลังเข้าสู่ฤดูแล้ง ไม้จะชะลอการเจริญเติบโตและเข้าสู่ช่วงพักตัว ทำให้เนื้อไม้ปลายฤดูมีลักษณะแคบ และมีสีเข้มซึ่งเกิดจากความเข้มข้นของลิกนินที่สูงขึ้น นอกจากนี้ความกว้างของวงปีในปี ค.ศ. 1873 จะแคบกว่าในปี ค.ศ. 1874 ซึ่งบ่งบอกว่าปี ค.ศ. 1873 มีปริมาณน้ำฝนน้อยกว่าปี ค.ศ. 1874

            รศ.ดร.นาฏสุดา ภูมิจำนงค์ นักวิทยาศาสตร์ไทย ได้ศึกษาวงปีไม้ของตันสักที่จังหวัดตากโดยใช้สว่านมือเจาะเก็บตัวอย่างเนื้อไม้เพื่อศึกษาวงปี โดยนำมาตรวจวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการและพบหลักฐานสำคัญของวงปีไม้สักที่มีอายุมากที่สุดถึง 300 ปี แสดงให้เห็นอุณหภูมิอากาศในอดีตเมื่อ 300 ปีก่อนจนถึงปัจจุบัน และในช่วง 100 ปีก่อนพบว่าอุณหภูมิได้สูงขึ้น 0.2 องศาเซลเซียส ในเดือนกุมภาพันธ์-เมษายน และปริมาณน้ำฝนในช่วงเดือนพฤษภาคม-กรกฎาคม ได้ลดต่ำ ลงเล็กน้อย ซึ่งชี้ให้เห็นว่า อุณหภูมิในฤดูร้อนของประเทศไทยมีความรุนแรงสูงขึ้น นอกจากตันสักที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ศึกษาวงปีเพื่อย้อนรอยหาข้อมูลน้ำฝน อุณหภูมิ แลความสมบูรณ์แล้ว นักวิทยาศาสตร์ยังศึกษาต้นสนสองใบ และสนสามใบ ซึ่งพบมากในจังหวัดตาก และครอบคลุมพื้นที่ภาคเหนือตั้งแต่จังหวัดตากไปจนถึง จังหวัดแม่ฮ่องสอน เนื่องจากต้นไม้ทั้ง 3 ชนิดนี้มีวงปีซึ่งเห็นได้ค่อนข้างชัดจนกว่าไม้ชนิดอื่นและมีอายุยืนกว่าไม้ทั่วไป

อุปกรณ์และวิธีเก็บตัวอย่างวงปีไม้

            ในการเก็บตัวอย่างวงปีไม้ที่มีชีวิตจะใช้เครื่องมือที่เรียกว่า Increment Borer หรือ สว่านหมุนมือ ซึ่งประกอบด้วยด้ามหมุน ดอกสว่าน และสิ้นเพื่อนำตัวอย่างไม้ออกจากดอกสว่าน ก่อนหมุนดอกสว่านออกจากต้นไม้

ภาพที่ 3 Increment Borer หรือ สว่านหมุนมือ
ที่มา https://www.forestrytools.com.au/index.php?id=197

ภาพที่ 4 การใช้ลิ้นนำตัวอย่างไม้ออกจากดอกสว่าน
ที่มา http://www.climatecentral.org/news/timelines-in-timber-inside-a-tree-ring-laboratory

            หลังจากได้ตัวอย่างไม้มาแล้วให้ทำการผนึกลงในแท่นไม้ผนึกตัวอย่าง เพื่อตัวอย่างไม้จะไม่คดงอเนื่องจากสูญเสียความชื้น เมื่อตัวอย่างไม้แห้งสนิทแล้วให้นำไปขัดผิวให้เรียบ เพื่อนำไปวัดความกว้างและนับจำนวนของวงปี

ภาพที่ 5 ตัวอย่างไม้ที่ขัดผิวหน้าให้เรียบแล้ว
ที่มา http://www.methodquarterly.com/2015/02/the-social-life-of-climate-science/

            นักวิทยาศาสตร์มักต้องการเก็บข้อมูลย้อนหลังไปในอดีตให้ได้นานที่สุดเพื่อจะศึกษาภูมิอากาศในอดีต โดยจะศึกษาเปรียบเทียบภูมิอากาศย้อนหลังจากวงปีไม้ยืนตันที่มีชีวิตสามารถย้อนหลังไปได้ไม่กี่ร้อยปี จึงต้องหาไม้ชนิดเดียวกันที่เจริญเติบโตในพื้นที่เดียวกันหรือใกล้เคียง หรือที่ตายแล้ว หรือที่ถูกนำมาทำสิ่งปลูกสร้าง หรือแม้แต่ซากฟอสซิลเพื่อนำข้อมูลมาใช้ในการเปรียบเทียบ

ภาพที่ 6 การนำตัวอย่างจากไม้ที่ตายแล้วมาซ้อนทับกัน เพื่อให้ได้ข้อมูลภูมิอากาศย้อนหลังไปในอดีตนานขึ้น
ที่มา https://matthew2262.wordpress.com/category/biology-related/

            ภาพที่ 6 แสดงแหล่งที่มาของตัวอย่างวงปีไม้ ต้นไม้ที่ยังมีชีวิต สิ่งปลูกสร้างต่าง ๆ  ที่มีอายุย้อนหลังไปในอดีตจนถึงซากไม้ อไม้เก่า เมื่อนำข้อมูล ขนาดวงปีไม้ของไม้ที่ตายแล้ว แต่มีอายุในช่วงปีที่เหลื่อมกันจะใช้รูปแบบขนาดวงปีไม้ในแต่ละปีวางซ้อนทับกับรูปแบบวงปีของไม้ที่มีชีวิตอยู่ ซึ่งจะต้องเป็นไม้ชนิดเดียวกัน และเติบโตในพื้นที่เดียวกันซึ่งข้อมูลขนาดวงปีที่มาซ้อนทับกันในช่วงปีเดียวกันจะมีรูปแบบการเจริญเติบตไปในทิศทางเดียวกันดังกราฟที่เห็นในภาพที่ 6 เมื่อนำตัวอย่างไม้ที่ตายแล้วในช่วงอายุปีอื่น ๆ มาเปรียบเทียบจะทำให้ใด้ข้อมูลที่มีความต่อเนื่องมากขึ้น

            ปัจจุบันการศึกษาวงปีไม้สามารถนำมาประยุกต์ใช้วิเคราะห์ข้อมูลด้านอื่น ๆ อย่างแพร่หลายเช่น วิเคราะห์หามลพิษที่ถูกสะสมในเนื้อไม้ หรือวิเคราะห์การเจริญเติบโตที่ผิดปกติเนื่องจากมลพิษในอากาศได้อีกด้วย

            บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของนิตยสาร สสวท. ผู้อ่านสามารถติดตามบทความที่น่าสนใจเพิ่มเติมได้ที่ https://magazine.ipst.ac.th/

บรรณานุกรม

Climate Kids. Retrieved May 8. 2017. from https://climatekids.nasa.gov/tree-rings/.

Green Intrend. สืบคั้นเมื่อ 8 พฤษภาคม 2580. จาn http://www.greenintrend.com.

นาฏสุดา ภูมิจำนงค์. ศูนย์วิจัยและฝึกอบรมต้านวงปีม้และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ. คณะสิ่งแวดล้อมและทรัพยากรศาสตร์มหาวิทยาลัยมหิดล ศาลายา นครปฐม. สืบคั้นเมื่อ 8 พฤษภาคม 2560, จาก http:/www.en.mahidol.ac.th/TRC/index.html