ป่าไม้และระบบนิเวศทางบก เป็นระบบนิเวศที่มีความหลากหลายทางชีวภาพ และมีความสำคัญต่อการดำรงชีพของมนุษย์มากที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับระบบนิเวศอื่น ๆ ประเทศไทยเป็น 1 ใน 25 ของกลุ่มประเทศที่มีความหลากหลายทางชีวภาพมากและมีความสำคัญในระดับโลก (biodiversity hotspots; Myers et al., 2000) แต่การทำลายป่าธรรมชาติ รวมทั้งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลกในอนาคต ซึ่งนักวิทยาศาสตร์คาดคะเนว่าในปี ค.ศ. 2100 อุณหภูมิของโลกจะสูงขึ้นประมาณ 4-6° C จากปัจจุบัน เนื่องจากการปลดปล่อยของกาซเรือนกระจก (green house gases: GHGs) โดยเฉพาะอย่างยิ่งกาซคาร์บอนไดออกไซด์ (IPCC, 2000; Korner, 2009) จะส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศป่าไม้ และการดำรงชีพของสิ่งที่มีชีวิตทั้งในระดับโลก ระดับภูมิภาคและระดับท้องถิ่น

          Secretariat of the Convention on Biological Diversity (2003) กล่าวว่า การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลก จะส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศ ประชากร และชนิดของสิ่งที่มีชีวิต ดังนี้ 1) การสูญพันธุ์ของพืชและสัตว์ป่า 2) ผลกระทบต่อการออกดอกและการเจริญเติบโตของพืช 3) ผลกระทบต่อการฝักไข่และเพศของตัวอ่อน 4) ผลกระทบต่อการอพยพย้ายถิ่นของสัตว์และแมลง 5) การเปลี่ยนแปลงขนาดและการกระจายของสังคมพืช 6) การเปลี่ยนแปลงขนาดถิ่นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิต 7) การบุกรุกของพืชหรือสัตว่างถิ่น และ 8) ผลกระทบต่อไฟป่า เป็นต้น ซึ่งการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง องค์ประกอบและหน้าที่ของระบบนิเวศ จะส่งผลต่อบริการหรือผลประโยชน์ (ecosystem services) ที่มนุษย์จะได้รับจากธรรมชาติหรือควบคุมกลไกสิ่งแวดล้อมต่าง ๆ ต่อไป

          จากการศึกษาผลกระทบการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลกที่ดำเนินการในประเทศไทย โดยใช้การวิเคราะห์ซากการเผาไหม้ของเศษอินทรีย์ ละอองเรณูในชั้นดิน (มนัส วัฒนศักดิ์ , 2539;  อังคาร แจ้งชื่น, 2541; นาฎสุดา ภูมิจำนงค์, 2553;  Kealhofe, 1998; Eguchi et al., 2009) วงปีของพืช (Buckley et al., 2007)  และการสร้างแบบจำลองคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงขนาด และการกระจายของระบบนิเวศป่าไม้ (กัณฑรีย์ บุญประกอบ, 2548;  Boonpragob and Santisirisomboon, 1996) โดยใช้ข้อมูลปริมาณน้ำฝน อุณหภูมิและฤดูกาลในอนาคต พบว่า ในภาพรวมพื้นที่ป่าผลัดใบมีแนวโน้มเพิ่มขนาดพื้นที่มากขึ้น ในขณะที่ป่าไม่ผลัดใบมีขนาดพื้นที่ลดลง  และสิ่งมีชีวิตที่หายากหรือชนิดประจำถิ่น (endemic species) มีโอกาสสูญพันธุ์ในอนาคต

วัตถุประสงค์

          การศึกษาวิจัยนี้ ดำเนินการในภาคเหนือ (Trisurat et al., 2008; Trisurat et al., 2010) และภาคใต้ (ยงยุทธ ไตรสุรัตน์และคณะ, 2552) ของประเทศไทย มีเป้าหมายเพื่อศึกษาผลกระทบการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต่อระบบนิเวศป่าไม้ และมีวัตถุประสงค์เฉพาะของการศึกษาวิจัย ดังนี้
          1. เพื่อศึกษาการกระจายของไม้ป่า ในระบบนิเวศป่าไม้ ในสภาพภูมิอากาศในปัจจุบันและในอนาคต (ค.ศ. 2050 สำหรับภาคเหนือ และ ค.ศ. 2100 สำหรับภาคใต้)
          2. เพื่อประเมินการเพิ่ม (species gain)  การลดลง (species loss)  และอัตราการเปลี่ยนแปลง (species turnover) ของพื้นที่ที่เหมาะสม (ecological niche) ของไม้ป่าบางชนิด

วิธีการ

         การประเมินผลกระทบการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต่อการกระจายของไม้ป่า ประกอบด้วย 6 ขั้นตอน คือ (1) การรวบรวมการปรากฎของพืช (2) การคัดเลือกชนิดพืช  (3) การจัดเตรียมปัจจัยด้านนิเวศ (4) การสร้างข้อมูลภูมิอากาศด้านนิเวศ (5) การจำลองขอบเขตพื้นที่การกระจาย และ (6) การประเมินผลกระทบ ดังภาพที่ 1 ซึ่งมีรายละเอียด สรุปได้ดังนี้

ภาพที่ 1

• รวบรวมข้อมูลตำแหน่งการปรากฏของชนิดพืช จากโครงการสำรวจแจงนับทรัพยากรป่าไม้  โดยกรมป่าไม้ (RFD/ITTO, 2002) กรมอุทยานแห่งชาติ สัตว์ป่าและพรรณพืช จากแปลงสำรวจทุกระยะ 20 * 20  กิโลเมตร และ ระยะ 10 * 10  กิโลเมตร ตามลำดับ
• คัดเลือกชนิดไม้ เพื่อวิเคราะห์ข้อมูล โดยพิจารณาจากเกณฑ์ ดังนี้ 1) มีจำนวนการปรากฎมากกว่า 20 จุด 2) เป็นพันธุ์ไม้ที่มีความสำคัญในการอนุรักษ์ทรัพยากรพันธุกรรมป่าไม้ของประเทศไทย (RFD/ITTO, 2002) 3) การเป็นตัวแทนของวงศ์ (family) และลำดับ (genus) ของพรรณไม้ในพื้นที่ศึกษา (ภาคเหนือและภาคใต้) และ 4) การเป็นตัวแทนของชีพลักษณ์ (eco-physiolocal representation or life form) กล่าวคือครอบคลุมทั้งไม้ต้นและไม้พุ่ม และตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศ  (Miles et al., 2004)
• จัดเตรียมข้อมูลปัจจัยด้านนิเวศที่มีความสัมพันธ์ต่อการกระจายของพืช (อุทิศ กุฎอินทร์, 2541) ประกอบด้วย ลักษณะภูมิประเทศ (ระดับความสูง ความลาดชัน ทิศด้านลาด) พื้นที่ป่าคงเหลือ และคุณสมบัติของดิน (เนื้อดิน ความลึก และความอุดมสมบูรณ์)  ทั้งนี้ ตั้งสมติฐานว่าปัจจัยดังกล่าวจะไม่เปลี่ยนแปลงในอนาคต ยกเว้นสภาพอากาศ โดยรวบรวมข้อมูล จากแผนที่ภูมิประเทศ แผนที่การใช้ที่ดินปี พ.ศ.2551  และแผนที่ดิน ที่ผลิตโดยกรมแผนที่ทหารและกรมกรมพัฒนาที่ดิน ตามลำดับ
• สร้างชั้นข้อมูลภูมิอากาศด้านชีววิทยา (bioclimatic variable) จำนวน 19 ชั้น จากข้อมูลปริมาณน้ำฝนและอุณหภูมิรายเดือน โดยข้อมูลสภาพภูมิอากาศในปัจจุบัน ได้จากสถานีตรวจวัดอากาศต่าง ๆ ของกรมอุตุนิยมวิทยา ส่วนสภาพอากาศอนาคต ขอความอนุเคราะห์จาก Tyndall Centre for Climate Change Research, University of East Anglia ชุดข้อมูล  TYN SC 2.0 (Mitchell et al., 2004) ที่มีรายละเอียด 45 x 45 กิโลเมตร ดังนั้น ในการศึกษาครั้งนี้ได้ปรับรายละเอียดข้อมูลสภาพอากาศระดับโลก (downscaling) ให้มีขนาดความละเอียด เท่ากับ 1 กิโลเมตร โดยใช้ปัจจัยระดับความสูง ความลาดชัน  ทิศด้านลาด ตำแหน่งเส้นรุ้งและเส้นแวง มาสร้างสมการสหสัมพันธ์ (multiple regression) เปรียบเทียบกับข้อมูลจากสถานีตรวจวัดอากาศ ตามคำแนะนำของ นิพนธ์ ตั้งธรรม (2550) Hutchinson (2000) และ Hijmans  et al. (2005)
• ใช้แบบจำลอง Maximum Entropy Method (MAXENT) (Peterson et al., 2001) วิเคราะห์หาความสัมพันธ์ระหว่างการปรากฏ (presence) ของชนิดพืชที่ได้คัดเลือกไว้ข้างต้น กับปัจจัยด้านนิเวศและข้อมูลภูมิอากาศด้านชีววิทยา เพื่อศึกษาขอบเขตการกระจายที่เหมาะสม (ecological niche) ที่เหมาะสมของพืชแต่ละชนิด ในพื้นที่ป่าคงเหลือ  ทดสอบความถูกต้องของแบบจำลอง โดยพื้นที่ใต้กราฟของ receiver operating characteristic (ROC) และจัดทำแผนที่ขอบเขตการกระจายในพื้นที่ป่าคงเหลือ ในปัจจุบันและอนาคต
• ประเมินผลกระทบต่อขอบเขตพื้นที่การกระจายของไม้ป่า โดยการนำแผนที่การกระจายของพืชแต่ละชนิด  ในปัจจุบันและอนาคต มาซ้อนทับกัน วิเคราะห์หาพื้นที่การกระจายที่เพิ่มขึ้น (species gain) และพื้นที่ที่ลดลง (species loss) และอัตราการเปลี่ยนแปลงขอบเขตพื้นที่การแพร่กระจาย (species turnover rate)

ผลการศึกษา

          ปัจจัยด้านความสูง เป็นตัวแปรที่สำคัญในสมการสหสัมพันธ์ เพื่อปรับรายละเอียดข้อมูล bioclimate ทุกชั้นข้อมูล จากข้อมูลระดับโลกเป็นระดับท้องถิ่น สภาพอากาศในอนาคต จะมีฝนตกชุกในฤดูฝน แต่มีช่วงระยะเวลาสั้นลง เป็นผลให้มีสภาพความแห้งแล้งที่ยาวนาน ในภาคใต้สามารถดำเนินการวิเคราะห์การกระจายของพืชจำนวน 66 ชนิด จาก 22 วงศ์ โดยปัจจัยที่มีนัยสำคัญต่อการกระจายของพืช ประกอบด้วย อุณหภูมิสูงสุดในหน้าร้อน และอุณหภูมิต่ำสุดในหน้าหนาว ปริมาณน้ำฝนในหน้าแล้ง และปริมาณน้ำฝนหน้าหนาว เป็นต้น  พบว่าในปัจจุบัน พืชจำนวน 9 ชนิด มีขอบเขตการกระจายครอบคลุมมากกว่าร้อยละ 15 ของพื้นที่ภาคใต้  และพืชจำนวน 20 ชนิด มีการกระจายครอบคลุมพื้นที่ร้อยละ 10-15 ที่เหลือมีพื้นที่การกระจายน้อยกว่าร้อยละ 10 โดยเฉพาะยางนา (Dipterocarpus alatus) และยางวาด (Dipterocarpus chartaceus) มีพื้นที่ที่เหมาะสมต่อการกระจายน้อยกว่าร้อยละ 1 ของพื้นที่ภาคใต้ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลกในปี ค.ศ. 2100 ทำให้จำนวนพืชที่ต้องสูญเสียพื้นที่ที่เหมาะสมต่อการกระจาย และมีพื้นที่เหมาะสมที่เพิ่มขึ้น มีจำนวนที่ใกล้เคียงกัน แต่มีพืชประมาณ 12 ชนิดที่มีการเปลี่ยนแปลงขอบเขตการกระจายมากกว่าร้อยละ 30 โดยเฉพาะพืชวงศ์ยางได้รับผลกระทบมากสุด (ภาพที่ 2) และหลายชนิดจัดอยู่ในสถานภาพถูกคุกคามและใกล้สูญพันธุ์ ทั้งนี้ เนื่องจากไม่สามารถปรับท่อลำเลียงให้แคบ เพื่อลดอัตราการผลิตมวลชีวภาพในชั้นเรื่อนยอด และอัตราการเจริญเติบโตในช่วงหน้าแล้ง (Baltzer et al., 2009) และพื้นที่ที่มีความหลากชนิดมากหรือ hotspot จะมีความเสื่อมโทรมลงอย่างชัดเจน จากผลกระทบของสภาพภูมิอากาศที่เปลี่ยนแปลง

ภาพที่ 2

          ส่วนในภาคเหนือ สามารถวิเคราะห์การกระจายของไม้ป่า รวม 22 ชนิด ประกอบด้วยไม้ไม่ผลัดใบ จำนวน 6 ชนิด และไม้ผลัดใบ จำนวน 16 ชนิด ขนาดพื้นที่เหมาะสมของไม้ป่าในปัจจุบัน และในปี ค.ศ. 2050 ในภาพรวมพบว่า ไม่แตกต่างกันมากนัก แต่มีการเปลี่ยนแปลงขอบเขตพื้นที่การกระจายมากเหมือนภาคใต้ และพบว่า ไม้ไม่ผลัดใบ มีแนวโน้วเคลื่อนไปยังทิศเหนือ และไม้สนเขาโดยเฉพาะสนสามใบ จะเคลื่อนที่ไปในพื้นที่ที่มีระดับสูงขึ้น แต่ไม้ผลัดใบ มีแนวโน้มเคลื่อนมายังทางทิศใต้ และมีขนาดพื้นที่มากขึ้น ดังภาพที่ 3

ภาพที่ 3

สรุป

          การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลกในอนาคต เนื่องจากการปลดปล่อยกาซเรือนกระจก จะทำให้อุณหภูมิของโลกสูงขึ้น ฝนตกชุกในฤดูฝน และมีช่วงแห้งแล้งที่ยาวนาน พืชหลายชนิดโดยเฉพาะไม้ไม่ผลัดใบ เช่น พืชวงศ์ยางซึ่งปัจจุบัน มีขอบเขตการกระจายจำกัด เนื่องจากถิ่นที่อยู่อาศัยทางธรรมชาติถูกทำลาย จะได้รับผลกระทบมากสุด เพราะพืชเหล่านี้ ต้องการความชื้นตลอดทั้งปี ในขณะที่ไม้ผลัดใบ ได้รับผลกระทบน้อยกว่า และมีแนวโน้มการกระจายมากขึ้น และไม้ผลัดใบและไม่ผลัดใบ พืชที่ชอบอากาศหนาว จะเคลื่อนที่ไปในระดับความสูงที่มากขึ้น พืชหลายชนิดจะมีการเปลี่ยนแปลงขอบเขตการกระจายอย่างมาก และมีความเสี่ยงต่อการถูกคุกคามและการสูญพันธุ์