ระบบนิเวศของทะเลใต้

ปัจจัยทางกายภาพและห่วงโซ่อาหารของแอนตาร์คติกา

ระบบนิเวศของแอนตาร์คติกาได้รับอิทธิพลอย่างมากจากปัจจัยทางกายภาพ อันได้แก่ อากาศและภูมิอากาศ น้ำแข็ง และกระแสน้ำ ในมหาสมุทรแอนตาร์คติกานั้น เมื่อน้ำแข็งขยายตัวครอบคุลมพื้นที่กว้างขึ้น จะส่งผลกระทบต่อการแข่งขันในระบบนิเวศของฟีโตแพลงค์ตอน (Phytoplankton) ชนิดต่างๆ ที่เป็นผู้ผลิตชั้นต้นในระบบนิเวศ ผลลัพธ์จากการแข่งขันดังกล่าวส่งผลต่อเนื่องไปถึงการแข่งขันระหว่างชนิดพันธุ์ของซูแพลงค์ตอน (Zooplankton) ที่เป็นผู้บริโภคชั้นต้นในระบบนิเวศ บางปีช่วงหน้าหนาวจะหนาวเย็นกว่าบางปี นั่นจะทำให้แผ่นน้ำแข็งปกคลุมหนาขึ้นๆ หน้าหนาวของปีที่หนาวเย็นนั้นเองที่จะทำให้ฟีโตแพลงค์ตอนจำพวกไดอะตอมส์ (Diatoms) เจริญเติบโตได้ดี ซึ่งไดอะตอมส์นี่เองที่เป็นอาหารอันโอชะที่ตัวเคย (Krill) ชอบนักชอบหนา และตัวกริลนี้ก็จะทำหน้าที่เป็นอาหารให้กับสัตว์ชนิดอื่นๆ อีกหลายชนิดในสายใยอาหารของมหาสมุทรแห่งนี้ เมื่อหน้าหนาวมีความหนาวเย็นมากกว่าปรกติ ในมหาสมุทรก็จะมีน้ำแข็งปกคลุมมากตามไปด้วย ทำให้ทุกๆ กลุ่มในสายใยอาหารทำหน้าที่ในระบบนิเวศได้ดียิ่งขึ้น เนื่องจากมีพลังงานจากอาหารถูกส่งผ่านจากระดับการป้อนต่ำกว่าไปยังระดับการป้อน (Trophic Levels) ที่สูงกว่า

หากสถานการณ์ตรงข้าม หน้าหนาวไม่หนาวเย็นมากนัก น้ำแข็งส่วนใหญ่ละลายไปกับกระแสน้ำ และชนิดพันธุ์ต่างๆ ของฟีโตแพลงค์ตอนก็จะได้รับประโยชน์ ทำให้สามารถขยายพันธุ์ได้เป็นจำนวนมาก

ฤดูหนาวที่อุ่นกว่าเป็นที่โปรดปรานของฟีโตแพลงค์ตอนขนาดเล็กจำพวกไครปโตไฟตส์ (Cryptophytes) โชคไม่ค่อยดีนัก ที่สิ่งเหล่านี้ไปถูกบริโภคจากตัวเคย ทำให้พลังงานอาหารจากไครปโตไฟตส์ถูกส่งผ่านเข้าไปในสายใยอาหาร ประชาชนของไครปโตไฟตส์จึงเพิ่มจำนวนขึ้นมหาศาล ขณะที่ไดอตอมกลับตรงกันข้าม เพราะทั้งของชนิดพันธุ์เป็นคู่แข่งกันในการหาอาหาร เมื่อไดอตอมมีจำนวนน้อยก็หมายความอาหารของตัวเคยก็น้อยลงไปด้วย ทำให้ตัวเคยที่เป็นอาหารของสัตว์มีกระดูกสันหลังก็มีจำนวนน้อยลง ผลกระทบจึงตกมาอยู่กับสัตว์ผู้ล่าชั้นสูง

ในช่วงห้าสิบปีที่ผ่านมา ความหนาวเย็นที่มีผลอย่างมากต่อพัฒนาการของน้ำแข็งในมหาสมุทรแผ่วลงๆ ทำให้ประชากรกริลลดลงอย่างมาก ปรากฎการณ์นี้พบเห็นได้ไม่ยากเลยในแอนตาร์คติกา เป็นปรากฎการณ์ที่สายใยอาหารได้รับผลกระทบจากปัจจัยด้านภูมิอากาศ

นักวิทยาศาสตร์หลายคนไม่ยอมรับว่าแนวโน้มความร้อนบนโลกของเราในช่วง 50 ปีที่ผ่านมานั้น เป็นส่วนหนึ่งของวัฎจักรที่เกิดขึ้นเป็นระยะยาวของความร้อนและความเย็นของโลก หรือว่าเป็นผลกระทบที่เกิดขึ้นจากกิจกรรมต่างๆ ของมนุษย์ ในศตวรรษปัจจุบันนี้มีการเผาไหม้เชื้อเพลิงจากซากบรรพชีวิน (Fossil Fuels) เพิ่มมากขึ้นๆ ซึ่งทำให้ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเพิ่มมากตามไปด้วย และก็เป็นที่รู้กันว่า ก๊าซคาร์บอนได้ออกไซด์นี้เองที่เป็นต้นเหตุสำคัญของการเกิดภาวะโลกร้อน หากแนวโน้มความร้อนที่มีการเก็บข้อมูลเอาไว้ได้รับการยืนยันว่า เป็นส่วนหนึ่งของรูปแบบของภูมิอากาศบนโลก ความต่อเนื่องต่างๆ ที่จะเกิดขึ้นก็จะส่งสัญญาณอันตรายไม่เฉพาะแต่ทวีปแอนตาร์คติกาเท่านั้น แต่จะส่งผลต่อโลกทั้งใบเลยทีเดียว

โครงสร้างทะเลแนวดิ่งและฟีโตแพลงค์ตอน

โครงสร้างแนวดิ่งของมหาสมุทรถูกกำหนดด้วยความหนาแน่นของน้ำ ซึ่งถูกกำหนดด้วยอุณหภูมิและความเค็มอีกชั้นหนึ่ง
• ความเค็ม คือ การสะสมตัวของเกลือที่ละลายน้ำอยู่
• หากเกลือสะสมอยู่มาก ความหนาแน่นของน้ำจะสูงตาม
• น้ำที่เย็นมากๆ ก็จะมีความหนาแน่นมากด้วย
ดังนั้น น้ำเย็นที่เค็มจะมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำจืดที่อุ่น ก็จะมุดจมลงไปอยู่ก้นสมุทร ขณะที่น้ำอุ่นจะผุดขึ้นมาอยู่ด้านบน การกระจายของน้ำทั้งสองแบบนี้เกิดขึ้นอย่างช้าๆ ในมหาสมุทร จนกลายเป็นย่านความหนาแน่นของน้ำที่ต่างกัน

ฟีโตแพลงค์ตอนจำเป็นต้องใช้แสงและธาตุอาหารในการเติบโตและสืบพันธุ์ ปัญหาหนึ่งที่พบเนื่องจากแหล่งแสงมาจากด้านบน แหล่งธาตุอาหารมาจากด้านล่าง การสังเคราะห์แสงจะเกิดขึ้นไปเฉพาะย่านที่เรียกว่ายูโฟติก (Euphotic Zone) การเคลื่อนไหวแบบปั่นป่วนของน้ำที่เกิดจากปัจจัยหลายอย่าง เป็นต้นว่าแรงลมที่ผิวหน้าน้ำทะเล หรือคลื่นใต้น้ำ เหล่านี้ทำให้เกิดการผสมปนเปกันของน้ำที่อยู่ในแต่ละระดับ ด้วยการผสมกันนี้ทำให้ธาตุอาหารจากน้ำชั้นล่างถูกดันขึ้นมาอยู่ในย่านยูโฟติก ที่ที่ฟีโตแพลงค์ตอนสามารถใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์และคลอโรฟิลล์เพื่อการเติบโตและสืบพันธุ์ได้เป็นอย่างดี

เมื่อลมยังคงพัดแรงอย่างต่อเนื่องลงไปข้างล่าง การปั่นป่วนจะถูกกระทำโดยคลื่น ทำให้ชั้นน้ำที่มีการผสมกันนั้นลึกลงไปยิ่งขึ้น ณ จุดล่างสุดของชั้นน้ำที่มีการผสมกันอยู่นี้จะมีการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้น เรียกว่า ปิคโนไคลน์ (Pycnocline) ซึ่งจะมีการแบ่งชั้นน้ำทะเลออกเป็นสองส่วนตรงนี้ น้ำที่มีน้ำหนักเบาของชั้นน้ำที่ผสมกันจะอยู่ด้านบนเหนือน้ำที่มีความหนาแน่นมากกว่า ปิคโนไคลน์นี้มีความสำคัญมากต่อฟีโตแพลงค์ตอนและการผลิตขั้นปฐมภูมิ เนื่องจากจะช่วยเก็บรักษาธาตุอาหารและส่งเข้าไปสู่ชั้นที่มีน้ำทะเลผสมกันอยู่ ซึ่งเป็นแหล่งอาหารของฟีโตแพลงค์ตอน ระหว่างฤดูหนาวของแอนตาร์คติกา ผิวน้ำทะเลที่เย็นมากๆ จะมุดตัวลึกลงไป และกระแสลมจะเป็นตัวขับเคลื่อนให้เกิดการปั่นป่วนที่ว่านี้

เหตุการณ์ทั้งสองอย่างเกิดขึ้นร่วมกันที่ชั้นที่มีน้ำทะเลผสมกันอยู่ในที่ลึก การปั่นป่วนลึกลงไปอีก นั่นทำให้มีการดึงธาตุอาหารต่างๆ ให้ขึ้นมาอยู่ที่ย่านยูโฟติก ในเวลาเดียวกัน ฟีโตแพลงค์ตอนที่อยู่ในน้ำชั้นบนก็จะถูกผลักให้เคลื่อนตัวลงมาจากย่านยูโฟติก

เมื่อฤดูหนาวสิ้นสุดลง กระบวนการต่างๆ เหล่านี้จะย้อนกลับกันกับที่กล่าวมา โดยผิวหน้าของน้ำทะเลจะกลายเป็นน้ำอุ่น ชั้นที่มีน้ำทะเลผสมกันอยู่จะอยู่ที่ระดับตื้นกว่าเดิม ฟีโตแพลงค์ตอนจะถูกจับตรึงไว้เป็นเวลานานในย่านยูโฟติคด้วยธาตุอาหารอันอุดมสมบูรณ์ที่ยกตัวกลับขึ้นมาด้านบน การเพิ่มขึ้นของแสงและความอบอุ่น ทำให้ธาตุอาหารอุดมขึ้น ส่งผลสืบเนื่องต่อให้เกิดสปริงบลูม (Spring Bloom) และฟีโตแพลงค์ตอนเติบโตขึ้นจนถึงขีดสุด

ห่วงโซ่อาหารของทะเลแอนตาร์คติกา

ฟีโตแพลงค์ตอนและซูแพลงค์ตอน สำหรับฟีโตแพลงค์ตอนเป็นผู้ผลิตปฐมภูมิในสายใยอาหารของทะเลแอนตาร์คติกา พวกมันจัดสรรอาหารให้กับสัตว์ทุกระดับชั้นในลำดับขั้นอาหาร จากชั้นซูแพลงค์ตอนบางๆ อย่างตัวเคย ไปสู่ชั้นอาหารที่มีพื้นที่กว้างที่สุดของปลาวาฬสีน้ำเงิน ในฤดูหนาวที่ไม่ค่อยมีฟีโตแพลงค์ตอน ตัวเคยจะหากินพวกสาหร่ายน้ำแข็ง (Ice Algae) ที่อยู่ด้านล่างของก้อนน้ำแข็งในทะเล ผู้เลี้ยงดูอย่างซูแพลงค์ตอนและปลาบางชนิดจะทำหน้าที่เป็นผู้บริโภคขั้นต้นในสายใยอาหาร ซูแพลงค์ตอนอย่างเช่นตัวเคย จะถูกจับกินโดยปลา นก และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางอย่าง ตัวเคยเป็นสัตว์คล้ายๆ กุ้งตัวเล็กๆ ขนาดยาวประมาณ 5 เซนติเมตร ตัวเคยจำนวนมากเกิดขึ้นในแอนตาร์คติกา ประมาณว่าระบบชีวมวลที่นี่มีจำนวนมากกว่าประชากรมนุษย์ทั้งโลกนี่เสียอีก ตัวเคยเป็นชนิดพันธุ์สำคัญที่เป็นกลไกกลางของสายไยอาหารในระบบนิเวศทางทะเลของแอนตาร์คติกา เนื่องจากสัตว์ที่มีชั้นอาหารสูงกว่าทั้งหมดต้องอาหารตัวเคยเป็นอาหาร อย่างปลาวาฬบาลีนที่อาศัยตัวเคยเป็นอาหาร ตอนนี้กำลังมีปัญหาถูกรบกวนอย่างหนักจากการลดจำนวนลงของตัวเคย เพราะตัวเคยมีปริมาณโปรตีนสูงมาก จึงถูกมนุษย์จับเพื่อการค้ามากขึ้นๆ ทุกวัน

ปลาหมึกและปลาตัวเล็ก เช่นเดียวกับปลาวาฬที่ทั้งปลาหมึกและปลาตัวน้อย ที่ได้อาศัยตัวเคย (Krill) เป็นอาหารโดยตรง ในทะเลทั้งหมดของแอนตาร์คติกาประมาณกันว่ามีปลาหมึกอยู่ราวๆ 100 ล้านตัน ซึ่งจำนวนนี้ 1/3 ของพวกมันถูกปลาวาฬ แมวน้ำ และนกทะเล จับเป็นอาหาร นอกจากนี้ปลาหมึกยังถูกจับเพื่อการค้าด้วย

ปลา ในทะเลโดยรอบทวีปแอนตาร์คติกานี้ มีปลาอยู่ประมาณ 120-200 ชนิดพันธุ์ ปลาส่วนใหญ่ที่นี่กินตัวเคยและสัตว์ตัวน้อยอื่นๆ เป็นอาหาร ทุกชนิดพันธุ์ของปลามีการปรับตัวให้สามารถอยู่ได้ในน้ำที่หนาวเย็น การปรับตัวดังกล่าวทำได้ด้วยการลดอัตราของเมตตาบอลิซึม และลดขนาดของโมเลกุลกลีโคเปปไทด์ (Glycopeptides) ของของเหลวในร่างกายลง โมเลกุลเหล่านี้จะทำหน้าที่ต่อต้านการแข็งตัวของของเหลวในร่างกายเมื่ออุณหภูมิลดลงมากจนถึงจุดเยือกแข็ง

เพนกวิน ทั่วโลกเรานี้มีเพนกวินอยู่ทั้งหมด 17 สายพันธุ์ เฉพาะที่ทวีปแอนตาร์คติกามีเพนกวินอยู่ 4 สายพันธุ์ ประกอบด้วย อาดีลีย์ (Adelie Penguin) เอมเพอเรอร์ (Emperor Penguin) ชินสแทรป (Chinstrap Penguin) และเจนตู (Gentoo Penguin) ในจำนวนนี้เพนกวินเอมเพอเรอร์ ที่เป็นกลุ่มใหญ่ที่สุด เป็นสายพันธุ์เดียวเท่านั้นที่ผูกพันอยู่อย่างแน่นแฟ้นกับน้ำแข็งเพื่อผสมพันธุ์และเพาะเลี้ยงอย่างฟูมฟักลูกน้อยของพวกมัน เพนกวินจับตัวเคยและปลาเป็นอาหาร ในทางกลับกันพวกมันยังทำหน้าที่เป็นอาหารให้กับแมวน้ำและปลาวาฬเพชฌฆาต รวมทั้งนกทะเลด้วย

แมวน้ำ มีแมวน้ำอาศัยอยู่ที่นี่ 4 สายพันธุ์ คือ เวดเดลล์ (Weddell Seal) แครบบีเอเตอร์ (Crabeater Seal) ลีโอปาร์ด (Leopard Seal) และ โรสส์ (Ross Seal) โดยแมวน้ำเวดเดลล์นั้นกินปลาหมึกและปลาเป็นอาหาร ขณะที่แมวน้ำแครบบีเอเตอร์ที่เป็นสายพันธุ์ที่มีจำนวนมากที่สุดในโลก แมวน้ำสายพันธุ์นี้กินตัวเคยเป็นอาหาร โดยที่ตัวมันเองเป็นอาหารอันโอชะของปลาวาฬเพชฌฆาต สำหรับแมวน้ำลีโอปาร์ดสายพันธุ์นี้เป็นศัตรูที่ร้ายกาจของเพนกวิน รวมถึงแมวน้ำตัวน้อยๆ ด้วยอีกทั้งมันยังขอบกินตัวเคย ปลาหมึก และปลาด้วย สุดท้ายคือแมวน้ำโรสส์ที่ดูเหมือนว่าจะมีจำนวนไม่มากนัก พวกมันอาศัยปลาหมึกและปลาเป็นอาหาร

นกทะเล ประกอบด้วย นกปีกใหญ่ (Skuas) นกหิมะ (Snow Petrels) และนกอื่นๆ ทั้งนี้นกปีกใหญ่เป็นทั้งผู้ล่าและผู้กินซาก พวกมันมีชีวิตอยู่ได้ด้วยการกินซากสัตว์ทั้งหลายและไข่ของสัตว์อื่น สิ่งที่มันชื่นชอบมากที่สุดดูเหมือนว่าจะเป็นลูกเพนกวินตัวน้อยๆ นกปีกใหญ่จะเพียรพยายามกวนใจฝูงเพนกวินเพื่อแยกลูกน้อยออกมาจากฝูง แล้วมันก็จะฉีกพุงควักไส้เพนกวินน้อยออกมากินอย่างรวดเร็วด้วยจะงอยปากที่คมและเป็นรูปตะขอ ส่วนนกหิมะจะกินซูแพลงค์ตอนในโปลินยาส (Polynyas) และบางครั้งก็จะกินอาหารที่นกเพนกวินสำรอกออกมา สำหรับนกประเภทอื่นๆ ที่บินมาเยือนแอนตาร์คติกาบ่อยๆ ส่วนใหญ่กินตัวเคย ปลา และปลาหมึกเป็นอาหาร

ปลาวาฬ มีปลาวาฬอยู่ในทะเลรอบๆ ทวีปแอนตาร์คติกอยู่ 4 สายพันธุ์ คือ ปลาวาฬออร์กาส์ (Orgas Whales) ปลาวาฬสเปอร์ม (Sperm Whales) ปลาวาฬมิงเก (Minke Whales) และปลาวาฬสีน้ำเงิน (Blue Whales) ซึ่งปลาวาฬออร์กาส์กินเพนกวิน แมวน้ำ และปลา ทั้งสามอย่างนี้ที่อยู่บริเวณผิวน้ำเป็นอาหาร อย่างไรก็ดีเป็นที่ทราบทั่วกันว่า ปลาวาฬสายพันธุ์นี้ คือ ปลาวาฬเพชฌฆาต ที่มักโจมตีปลาวาฬสายพันธุ์อื่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งปลาวาฬสเปอร์ม ตามตำแหน่งในสายใยอาหาร ปลาวาฬออร์กาส์อยู่ในตำแหน่งที่สูงมาก กล่าวคือ ไม่มีสิ่งมีชีวิตใดในระบบนิเวศนี้ที่มาเป็นผู้ล่าปลาวาฬออร์กาส์ จะมีก้แต่เพียงมนุษย์ที่มาจากภายนอกเท่านั้น ส่วนปลาวาฬสเปอร์มกินปลาและปลาหมึกที่อยู่ในน้ำลึกเป็นอาหาร ปลาวาฬมิงเกที่จัดอยู่ในสายพันธุ์เดียวกับปลาวาฬบาลีน (Baleen Whales) ซึ่งมีขนาดเล็กที่สุด พวกมันกินตัวเคยเป็นอาหาร แต่พวกมันกำลังถูกรุกรานอย่างหนักจากนักล่าปลาวาฬชาวญี่ปุ่นและนอรเวย์ ทั้งหมดด้วยข้ออ้างว่าเป็นไปตามเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ และปลาวาฬสีน้ำเงินที่ถือกันว่าเป็นสัตว์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก พวกมันกินตัวเคยเป็นอาหาร และเช่นเดียวกับปลาวาฬสเปอร์มที่มันถูกล่าโดยปลาวาฬเพชฌฆาต

สรุป

ในทวีปแอนตาร์คติกานั้น สิ่งมีชีวิตและส่วนอื่นๆ ที่สัมพันธ์กันในสายใยอาหารนั้น ล้วนแล้วแต่ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากสภาพแวดล้อมทางกายภาพ รวมถึงปัจจัยอื่น เช่น การปกคลุมของน้ำแข็ง กระแสน้ำ ลม อุณหภูมิ และสภาวะของอากาศและภูมิอากาศ

ห่วงโซ่อาหารในแอนตาร์คติกนั้นมีความสัมพันธ์กัน ประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตหลายชนิดในลำดับขั้นการบริโภคอันน้อยนิด ผู้ผลิตขั้นปฐมภูมิของห่วงโซ่อาหารในแอนตาร์คติกคือแพลงตอนพืช และผู้บริโภคขั้นปฐมภูมิคือแพลงตอนสัตว์ สิ่งมีชีวิตที่เป็นแพลงตอนสัตว์ก็คือตัวเคย ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่สัตว์ชนิดอื่นต้องพึ่งพาทั้งโดยตรงและโดยอ้อม

ในทวีปแอนตาร์คติกานั้นห่วงโซ่อาหารทางทะเลประกอบด้วย แพลงตอนพืช แพลงตอนสัตว์ และผู้บริโภคขั้นทุติยภูมิและขั้นตติยภูมิ และผู้ล่าเป็นจำนวนมาก สัตว์ที่อยู่ในลำดับขั้นการบริโภคขั้นสูงนั้นมีทั้ง ปลา เพนกวิน นกชนิดต่างๆ และวาฬ