หลายคนอาจสงสัยว่านอกจากการจัดแสดงและนำเสนอความรู้ให้บุคคลทั่วไปแล้ว พิพิธภัณฑ์เกี่ยวข้องกับงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ได้อย่างไร

ก่อนอื่นต้องเล่าถึงเส้นทางนักนิเวศวิทยาของเราก่อน มันเริ่มจากโอกาสและจังหวะชีวิตที่พลิกผันพาเรามาศึกษาต่อระดับปริญญาโท-เอกที่สหราชอาณาจักร การศึกษาต่อระดับปริญญาโทบนเกาะอังกฤษแห่งนี้ผ่านไปอย่างรวดเร็ว เราก้าวเข้าสู่โลกของนักวิจัยระดับปริญญาเอกสาขา Ocean and Earth Sciences ในเวลาเพียง 1 ปี 

ใช่ค่ะ นักวิจัย

ชีวิตปริญญาเอกของเรานั้นเรียนรู้จากการทำงานวิจัยเป็นหลัก ไม่มีห้องเรียนที่ต้องเข้าไปนั่งฟังเหมือนสมัยปริญญาตรี ไม่มีคุณครูยืนหน้าชั้นเรียนอีกต่อไป จุดเริ่มต้นของงานวิจัยปริญญาเอกเกิดจากวันที่เราได้เข้าไปเรียนที่พิพิธภัณฑ์ธรรมชาติวิทยาที่ลอนดอน (The Natural History Museum) เราได้คุยกับอาจารย์ท่านหนึ่งที่ทำงานอยู่ที่นั่น ทำให้พบว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกมีการเปลี่ยนแปลงตลอดในช่วงหลายสิบปีที่ผ่านมา และมีการทำนายว่าภายใน ค.ศ. 2100 อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกอาจจะสูงขึ้นถึง 4 องศาเซลเซียส 

สิ่งแรกๆ ที่หลายคนนึกถึงคงจะเป็นน้ำแข็งขั้วโลกละลาย สภาวะอากาศแปรปรวนอย่างรุนแรง น้ำท่วม และไฟป่า แต่ในความจริงแล้ว ขณะที่เรามองเห็นผลกระทบที่ชัดเจนเหล่านี้ สภาวะอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกที่สูงขึ้นกำลังส่งผลต่อระบบนิเวศทั้งบนบกและในน้ำอย่างช้าๆ 

หากสังเกตโดยทั่วไป เราจะพบว่าสิ่งมีชีวิตชนิดใกล้เคียงกันในเขตพื้นที่อากาศหนาวมักจะมีขนาดตัวใหญ่กว่าสิ่งมีชีวิตที่อาศัยในเขตพื้นที่อบอุ่น เนื่องจากขนาดตัวที่เล็กกว่า จึงแลกเปลี่ยนความร้อนได้ดีกว่าสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ ในขณะที่ขนาดตัวใหญ่รักษาความร้อนในร่างกายได้ดีกว่า จึงเหมาะที่จะอาศัยอยู่ในเขตอากาศหนาว เราจึงตั้งสมมติฐานว่า แมลงจะมีขนาดตัวเล็กลงหากอุณหภูมิสูงขึ้น ก่อนออกแบบขั้นตอนการวิจัยโดยเริ่มจากการไปขลุกตัวอยู่ใน Natural History Museum ถึง 5 ปี เพื่อศึกษาขนาดตัวอย่างแมลงในอดีตตั้งแต่กว่าร้อยปีก่อนจนถึงปัจจุบัน ก่อนจะออกไปหาตัวอย่างเพื่อทดลองการเติบโตของแมลงในอนาคต 

Past

เมื่อเราไม่สามารถย้อนเวลากลับไปเก็บข้อมูลเมื่อหลายสิบปีก่อน เราจึงต้องอาศัยตัวอย่างสิ่งมีชีวิตที่เก็บสะสมมาตั้งแต่อดีต ซึ่งเป็นสมบัติสำคัญที่เก็บอยู่ใน Natural History Museum เพื่อนบางคนก็ใช้พิพิธภัณฑ์เป็นสถานที่วิจัยเหมือนกัน มีคนใช้ฟอสซิลของปะการังเพื่อศึกษาผลกระทบของสภาพแวดล้อมในอดีตที่ผ่านมาต่อแนวปะการัง

ส่วนเราต้องการหาขนาดเฉลี่ยของแมลงมาเทียบกับอุณหภูมิเฉลี่ย เพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างสองสิ่งนี้กับภาวะโลกร้อน

เราเลือกศึกษาแมลงปอ เนื่องจากความสวยงามของสัตว์ชนิดนี้ดึงดูดความสนใจของนักสะสมและนักธรรมชาติวิทยาทั้งในอดีตและปัจจุบัน ทำให้มีการเก็บสะสมตัวอย่างแมลงปอไว้เป็นจำนวนมากที่ Natural History Museum ตอนเก็บตัวอย่างเขาจะทำให้สัตว์แห้งก่อน จะได้ไม่ขึ้นรา แล้วก็นำมาปักเก็บไว้ในกล่องหรือใส่ในซองกระดาษ สีที่เห็นสดๆ แบบนี้คือจางลงแล้วเมื่อเทียบกับตอนมีชีวิตอยู่

เราเริ่มต้นจากการนำแมลงปอกว่า 14 ชนิดตั้งแต่ ค.ศ. 1910 จำนวนมากกว่า 5,000 ตัวมาถ่ายภาพ วัดขนาด และวิเคราะห์ข้อมูลร่วมกับอุณหภูมิในเวลาที่ตัวอย่างเหล่านั้นถูกเก็บมา 

ปัญหาของการทำงานกับตัวอย่างในพิพิธภัณฑ์คือความเปราะบาง เช่น เวลาเราจับแรงเกินไป จะทำให้หัวหลุดจากตัว ขาหักออกมาเป็นท่อนๆ หรือลำตัวหักครึ่งก็มี กลายเป็นภาระของคนดูแลตัวอย่างที่ต้องมาซ่อมประกอบเข้าไปใหม่ ส่วนใหญ่จะเป็นภัณฑารักษ์ที่ดูแลหรือไม่ก็อาสาสมัครที่เข้ามาช่วยงานในมิวเซียม การซ่อมของเขาจะใช้วิธีเอาไม้มาเชื่อมส่วนที่หลุดออกจากกัน หรือเก็บส่วนที่หลุดแยกไว้โดยใส่แคปซูลหรือติดกาว (ถ้าทำได้) 

กฎหลักอีกข้อ คือเรานำเครื่องดื่มหรืออาหารเข้าไปในส่วนของพื้นที่ทำงานไม่ได้เลย เพราะหากมีแมลงหรือสิ่งมีชีวิตที่ทำลายตัวอย่างหลุดรอดเข้าไปในห้องเก็บตัวอย่างแล้ว เศษอาหารและเครื่องดื่มจะกลายเป็นแหล่งเพาะเลี้ยงสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ และภายในห้องเก็บตัวอย่างมีอุณหภูมิเย็นยะเยือกคงที่เสมอ ด้วยเหตุผลที่ต้องรักษาอุณหภูมิและความชื้นให้เหมาะสม อีกทั้งลดความเสี่ยงของการที่แมลงและสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นๆ จะเข้ามาอาศัยและทำลายตัวอย่าง ไม่ว่าอากาศข้างนอกจะร้อนแค่ไหนก็ตาม

นอกจากวิเคราะห์ข้อมูลเองแล้ว บางครั้งเราจำเป็นต้องใช้ข้อมูลสถานที่เก็บตัวอย่าง วันที่เก็บ และตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ เพื่อนำไปสู่ข้อมูลสภาพอากาศในช่วงเวลานั้น ซึ่งหลายครั้งก็พบว่าลายมือคนที่จดบันทึกข้อมูลช่างอ่านยากจนถึงขั้นอ่านไม่ออก การแกะลายมือเพื่อเอาข้อมูลของคนเก็บตัวอย่างจึงเป็นความท้าทายไม่แพ้กัน จนตอนนี้ทางพิพิธภัณฑ์ได้ทำโครงการพัฒนาระบบ Machine Learning เพื่อแกะลายมือคนเขียนบนกระดาษที่มากับตัวอย่างให้เป็นข้อมูลบนระบบคอมพิวเตอร์ 

การศึกษาแมลงปอของเราไม่ได้จบแค่ที่ลอนดอน เพื่อให้ได้ข้อมูลมากขึ้น เราต้องเดินทางพร้อมอุปกรณ์ถ่ายภาพหนัก 15 กิโลกรัม ไปพิพิธภัณฑ์อีก 5 แห่ง ได้แก่ National Museum of Scotland, National Museum of Wales, World Museum Liverpool , Manchester Museum และ Oxford University Museum of Natural Histury การไปแต่ละครั้งนั้นทำให้เราได้เปิดหูเปิดตา ได้รู้จักผู้คนมากขึ้น ได้เห็นตัวอย่างและการระบบการทำงานที่แตกต่างกันไปในแต่ละสถานที่ 

Present

นอกจากการศึกษาข้อมูลในพิพิธภัณฑ์ อีกแหล่งข้อมูลและกระบวนการสำคัญของการศึกษานิเวศวิทยา คือการออกทริปเก็บข้อมูลจากตัวอย่างในธรรมชาติ เพื่อเป็นตัวแทนของแมลงปอในปัจจุบัน เราเดินทางมุ่งหน้าสู่พื้นที่อนุรักษ์ทางตะวันตกของลอนดอน (Shapwick Heath National Nature Reserve) ใช้เวลาเดินทางกว่า 3 ชั่วโมง เพื่อเก็บข้อมูลขนาดของแมลงปอในพื้นที่ การเก็บข้อมูลครั้งนี้อยู่บนเงื่อนไขว่า เราจะไม่ทำลายสิ่งมีชีวิตและไม่เก็บตัวอย่างใดๆ กลับมาที่ห้องทดลอง ทีมอาจารย์ที่ปรึกษาและครอบครัวของอาจารย์จึงช่วยกันลงขัน ลงแรง และลงพื้นที่ตามหาแมลงปอกัน

เราวัดขนาดแมลงปอที่จับได้ แต้มสีเล็กๆ บนปีกเพื่อจะได้ไม่เก็บข้อมูลซ้ำ แล้วจึงปล่อยแมลงปอเหล่านี้คืนสู่ธรรมชาติ ความท้าทายมากที่สุดของการเก็บตัวอย่างในธรรมชาตินั้นคืออะไรก็เกิดขึ้นได้ วันแรกที่เราลงเก็บข้อมูลเราได้แมลงปอจำนวนทั้งสิ้น 3 ตัว จากที่คาดไว้ว่าจะเก็บให้ได้ประมาณวันละ 50 ตัว ก็ต้องทำใจและรอลุ้นกันใหม่ในวันรุ่งขึ้น แต่ท้ายที่สุดแล้วในวันสุดท้ายของการออกทริป ด้วยอากาศที่เป็นใจ สดใส และความพยายามของทีมเรา ก็ได้ข้อมูลเพียงพอสำหรับการศึกษา และทริปนี้ของเราก็จบลงด้วยความสนุกสนานในการแข่งกันทำคะแนนจับแมลงปอโดยไม่ต้องทำร้ายสิ่งมีชีวิตเลยสักตัว

Future

นักวิทยาศาสตร์ทำนายว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกจะเพิ่มสูงขึ้นถึง 4 องศาเซลเซียส เราต้องอาศัยเทคโนโลยีในการหาผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นบนพื้นฐานที่เชื่อถือได้ และมีหลักฐานแสดงให้เห็นชัดเจน 

ใน ค.ศ. 2006 มีการสร้างระบบแปลงทดลองที่เรียกว่า Mesocosm (มีโซคอสซึม) เป็นระบบจำลองอุณหภูมิที่คล้ายคลึงกับสภาวะจริงในธรรมชาติ ระบบนี้ประกอบไปด้วยบ่อที่มีอุณหภูมิในแบบปัจจุบัน และบ่อที่มีอุณหภูมิสูงกว่าปัจจุบัน 4 องศาเซลเซียส โดยใช้เวลากว่า 5 ปีเพื่อให้แปลงทดลองเข้าสู่สภาวะที่ใกล้เคียงกับธรรมชาติมากที่สุด

เราเลือกใช้ระบบนี้ในการเก็บตัวอย่างแมลงที่มีอยู่ในบ่อ ใช้แมลงกลุ่มของริ้นน้ำจืด (Chironomids) เป็นตัวอย่างในการศึกษา เนื่องจากเป็นกลุ่มแมลงที่มีขนาดตัวเล็ก พบได้ในแปลงทดลองนี้และมีจำนวนมากเพียงพอต่อการทดลอง เราวางกับดักแมลงให้ลอยอยู่บนผิวน้ำในแต่ละบ่อ และเมื่อตัวอ่อนของริ้นน้ำจืดที่อาศัยอยู่ในน้ำลอกคราบครั้งสุดท้ายกลายเป็นตัวเต็มวัยที่มีปีกและขึ้นมาจากน้ำก็จะถูกดักไว้ด้วยกับดักนี้ ก่อนจะนำมาเก็บรักษาไว้ในแอลกอฮอล์ 100 เปอร์เซ็นต์เพื่อรักษาสภาพไว้

ด้วยขนาดตัวที่เล็กมากๆ กล้องจุลทรรศน์จึงเป็นเครื่องมือสำคัญที่ช่วยขยายให้เราเห็นริ้นเหล่านี้ได้ชัดเจน และทำงานกับสิ่งมีชีวิตกลุ่มนี้ได้ง่ายขึ้น 

นั่นคืองานวิจัยที่อยู่กับเรามาตลอดช่วงเรียนปริญญาเอก แม้ว่าการศึกษายังไม่เป็นที่สิ้นสุด จากการนำความสัมพันธ์ของอุณหภูมิและขนาดของแมลงจากอดีต ปัจจุบัน และอนาคตมาวิเคราะห์ เราได้ข้อสรุปว่า โลกที่ร้อนขึ้นส่งผลให้แมลงเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะมีขนาดตัวที่เล็กลง ถ้าอธิบายง่ายๆ ก็คือ เมื่อสัตว์ขนาดเล็กมีขนาดเล็กลง ทำให้ผู้ล่าต้องบริโภคมันในจำนวนที่มากขึ้น จึงส่งผลกับระบบนิเวศโดยตรง งานวิจัยชิ้นนี้และแมลงที่เราทำงานด้วยนอกจากทำให้จบปริญญาเอกอย่างลุล่วงแล้ว ยังทำให้รู้ว่านอกจากผลของโลกร้อนที่เกี่ยวข้องกับสภาพความเป็นอยู่โดยตรงของมนุษย์แล้ว ยังมีสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่เป็นด่านหน้าสำคัญและได้รับผลกระทบ ซึ่งหลายครั้งก็ถูกมองข้ามอย่างคาดไม่ถึง