การประเมินความหลากหลายทางชีวภาพและความอุดมสมบูรณ์ของชุมชนแบคทีเรีย 
แพลงก์ตอนพืช แพลงก์ตอนสัตว์ สัตว์หน้าดิน และปลา ในทะเลสาบสงขลาตอนบน
ด้วยเทคนิคอีดีเอ็นเอเมตาบาร์โคดที่บ่งชี้สภาวะแหล่งอาศัยของโลมาอิรวดี

หน่วยงาน                สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ
หัวหน้าโครงการ      ดร.ศิราวุธ กลิ่นบุหงา
ผู้ร่วมวิจัย                ดร.บวรลักษณ์ คำน้ำทอง, ดร.ภคกุล สังข์สุริยะ, ดร.เปรมฤทัย สุพรรณกูล, นายนิคม ละอองศิริวงศ์, ดร.พรเทพ พรรณรักษ์, น.ส.สิริกานต์ ประเสริฐลักษณ์, น.ส.ศิริธร จานพูม, น.ส.สุรีรัตน์ แซ่ตั้ง, น.ส.วรรณวิภา อิฐรัตน์, น.ส.พิมพ์สุชา บุญพิมพ์ปภา, นายนิธิพล บุญนิธิ, นายรัฐชัย ตั้งใจ

บทสรุปข้อเสนอโครงการ

ทะเลสาบสงขลาเป็นแหล่งทรัพยากรชายฝั่งและแหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์ทะเลที่สำคัญ ภาวะการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมมีผลทำให้ระบบนิเวศในพื้นที่ทะเลสาบสงขลา ได้รับผลกระทบโดยเฉพาะกับกลุ่มสัตว์ต่างๆ รวมทั้งชุมชนแบคทีเรียที่อาศัยในน้ำและดิน ปัจจุบันรัฐบาลไทยได้มีมติอนุมัติการสร้างสะพานข้ามทะเลสาบสงขลาตอนบน ซึ่งเชื่อมระหว่างอำเภอกระแสสินธุ์ จังหวัดสงขลา กับอำเภอเขาชัยสน จังหวัดพัทลุง การก่อสร้างและการใช้งานสะพานข้ามทะเลสาบดังกล่าว จะมีผลกระทบต่อชุมชนสิ่งมีชีวิตที่อาศัยในระบบนิเวศทะเลสาบสงขลาตอนบน โดยเฉพาะโลมาอิรวดี ซึ่งเป็นหนึ่งในสัตว์ทะเลหายากและจัดเป็นสัตว์ใกล้สูญพันธุ์ (endangered species) โดยโลมาอิรวดี เป็นชนิดพันธุ์ที่เป็นเป้าหมายหลักในการอนุรักษ์ กินอาหารประเภทกุ้ง หมึก หอย และปลาตัวเล็ก ๆ ใต้โคนตมและบนผิวน้ำ บริเวณที่อยู่อาศัยต้องมีแหล่งอาหารที่สมบูรณ์ แต่จากความเสื่อมโทรมของทะเลสาบสงขลาตอนบน ปัญหาน้ำเสีย คุณภาพน้ำ ในถิ่นอาศัยมีแนวโน้มที่เสื่อมโทรมลง ทำให้พบการเกยตื้นของโลมาอิรวดีค่อนข้างมากในแต่ละปี จึงต้องมีการอนุรักษ์และดูแลอย่างเร่งด่วน 

การประเมินสภาวะสิ่งแวดล้อมของทะเลสาบสงขลาตอนบนทั้งทางกายภาพ เคมี และทางชีววิทยา เกี่ยวกับความหลากหลายทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตกลุ่มต่าง ๆ ในทะเลสาบสงขลาตอนบน มีความสำคัญต่อการฟื้นฟูและการจัดการทรัพยากร เพื่อสร้างสิ่งแวดล้อมที่ดีต่อโลมาอิรวดี และสิ่งมีชีวิตที่มีแหล่งที่อยู่อาศัยในทะเลสาบสงขลาตอนบน โดยการตรวจสอบคุณภาพน้ำทั้งทางกายภาพ เช่น ระดับความลึก ระดับตะกอนในแต่ละบริเวณ และทางเคมี เช่น conductivity, DO, BOD, NH3-N, NO3-N, PO4, และ chlorophyll จะทำให้ทราบผลการใช้ประโยชน์พื้นที่ต่อคุณภาพน้ำ และผลกระทบต่อความหลากหลายทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตกลุ่มต่าง ๆ ในทะเลสาบสงขลาตอนบน ซึ่งข้อมูลในองค์รวมสามารถนำไปใช้เป็นแนวทางในการวางแผนการจัดการทรัพยากรให้มีประสิทธิภาพได้ 

ในปัจจุบันองค์ความรู้เกี่ยวกับความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตในทะเลสาบสงขลาตอนบน มีรายงานอยู่ในระดับหนึ่ง แต่เป็นการศึกษาทางสัณฐานวิทยาของแพลงก์ตอน และสัตว์ทะเลกลุ่มต่าง ๆ โดยยังขาดข้อมูลเกี่ยวกับความหลากหลายทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตในระดับดีเอ็นเอ การระบุความหลากหลายของชนิดสิ่งมีชีวิตโดยการใช้ eDNA จะเป็นข้อมูลเชิงลึกที่สามารถนำมาใช้เป็นแนวทางในการฟื้นฟูและบริหารจัดการทะเลสาบสงขลาตอนบน รวมทั้งสามารถประเมินผลจากกิจกรรมการเพาะเลี้ยงที่มีต่อการกระจายตัวของสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ โดยข้อดี
ของการใช้ eDNA คือ มีความรวดเร็ว และไม่ต้องฆ่าหรือเก็บตัวอย่างสัตว์ที่ทำการศึกษา จึงมีความเหมาะสมต่อการติดตามความหลากหลายทางชีวภาพของนิเวศวิทยาของทะเลสาบสงขลาตอนบน ทั้งนี้วิธีทั่วไปสำหรับการศึกษาทาง eDNA ได้มีการพัฒนาสำหรับระบบนิเวศชายฝั่งและในทะเลแล้ว แต่ข้อมูลสำหรับการติดตามความหลากหลายทางชีวภาพในชุมชนสิ่งมีชีวิตในทะเลสาบสงขลาตอนบน ยังไม่มีการศึกษาในปัจจุบัน

ทั้งนี้ วิธีการ eDNA สามารถเพิ่มความสมบูรณ์ขององค์ความรู้จากวิธีการมาตราฐานทางสัณฐานวิทยา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับงานวิจัยหลายด้าน เช่น ด้านผลกระทบของกิจกรรมการเพาะเลี้ยง การพัฒนาอุตสาหกรรมและชุมชน รวมทั้งด้าน ecotoxicology ซึ่งการประเมินชุมชนสิ่งมีชีวิตด้วยวิธี eDNA จะทำให้สามารถเชื่อมโยงข้อมูลในระดับต่าง ๆ ตั้งแต่สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจนถึงระดับระบบนิเวศ โดยข้อมูลจาก eDNA สามารถนำมาประยุกต์ใช้ทั้งในการติดตามผลการฟื้นฟูทะเลสาบสงขลาตอนบน การจัดลำดับความสำคัญของพื้นที่เพื่อกำหนดขอบเขตบริเวณที่ทำการอนุรักษ์ การสร้างความตะหนักถึงการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม รวมทั้ง การติดตามชนิดของสิ่งมีชีวิตที่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ดี การใช้ข้อมูล eDNA สำหรับการจัดการนิเวศวิทยาทะเลสาบสงขลาตอนบนยังประสบความท้าทายของเทคนิค เนื่องจากยังขาดวิธีมาตรฐาน และการกำหนดขอบเขตพื้นที่ที่ทำการศึกษาที่เหมาะสม รวมทั้งการมีข้อมูลสนับสนุนที่จำกัดในโครงการวิจัยนี้ คณะผู้วิจัยจะทำการศึกษาความหลากหลายของชุมชนแบคทีเรีย แพลงก์ตอน ปลา และ สัตว์หน้าดินในน้ำและดินของทะเลสาบสงขลาตอนบน การใช้เทคโนโลยี eDNA metabarcoding จะช่วยทำให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับความหลากหลายและโครงสร้างของชุมชนสัตว์ทะเลที่สมบูรณ์มากยิ่งขึ้น เมื่อนำข้อมูลความหลากหลายทางชีวภาพมาเชื่อมโยงกับข้อมูลคุณภาพน้ำ และสารพิษต่าง ๆ ที่พบ จะนำไปสู่ความยั่งยืนของการอนุรักษ์ทรัพยากรความหลากหลายทางชีวภาพที่เหมาะสม ซึ่งจะมีประโยชน์ในทางการวางแผนนโยบายสำหรับการอนุรักษ์และฟื้นฟูทะเลสาบสงขลาตอนบนอย่างยั่งยืน และการวางแผนรับมือปัญหาความเสื่อมโทรมของทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่งอย่างมีประสิทธิภาพ

โครงการวิจัยนี้จึงมีเป้าหมายที่จะใช้ดีเอ็นเอสิ่งแวดล้อม (environmental DNA, eDNA) เป็นเครื่องมือในการสำรวจและติดตามประชากรสัตว์ทะเลในทะเลสาบสงขลาตอนบน บริเวณจังหวัดสงขลาและพัทลุง ด้วยเทคนิคเมตาบาร์โค้ดของยีนต่าง ๆ ประกอบด้วย ยีน 18S ribosomal DNA (18S rDNA) ในส่วนนิวเคลียดีเอ็นเอ และ 12S rDNA ในส่วนไมโตคอนเดียลดีเอ็นเอ ซึ่งเป็นยีนเครื่องหมายในการระบุและจำแนกสิ่งมีชีวิตยูคาริโอต (แพลงก์ตอนพืช แพลงก์ตอนสัตว์ และสัตว์หน้าดิน) และปลา รวมทั้งการใช้ 16S rDNA จำแนกสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอต (แบคทีเรีย และ Archaea) ซึ่งผลที่ได้จากโครงการวิจัยครั้งนี้จะทำให้ได้ข้อมูลที่มีความละเอียดและครอบคลุมกลุ่มของสิ่งมีชีวิตเพิ่มมากขึ้น และจะเป็นการช่วยเติมเต็มข้อมูลบางส่วนที่สำคัญในพื้นที่ทะเลสาบสงขลาตอนบน ให้มีความสมบูรณ์ โดยโครงการวิจัยจะนำข้อมูลที่ได้ ใช้ในการประเมินความอุดมสมบูรณ์ของทะเลสาบสงขลาตอนบน ซึ่งความหลากหลายทางชีวภาพของสัตว์หน้าดิน กลุ่มปลา และแบคทีเรีย จะเป็นข้อมูลและองค์ความรู้สำคัญที่ใช้สำหรับบูรณาการการใช้ข้อมูลชุมชนสิ่งมีชีวิต เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของระบบนิเวศทางทะเลและชายฝั่ง นอกจากนี้ทางโครงการจะดำเนินการแยกและค้นหาเชื้อแบคทีเรียที่สามารถย่อยสลายสารหนู แคดเมียม และตะกั่ว จากข้อมูลที่ได้ รวมทั้งจากดินตะกอนจากทะเลสาบสงขลาตอนบน ผลสำเร็จของโครงการจะช่วยสร้างความรู้ความเข้าใจทรัพยากรสัตว์ทะเลในนิเวศวิทยาทะเลสาบสงขลาตอนบน การลดมลพิษในสิ่งแวดล้อม และการสะสมของโลหะหนักในสัตว์น้ำที่เป็นเหยื่อของโลมาอิรวดี รวมทั้งการวางนโยบายในการอนุรักษ์ทรัพยากรที่เหมาะสม สามารถนำมาพัฒนาต่อยอดการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรธรรมชาติ เพื่อสนับสนุนแนวทางการพัฒนาประเทศด้วยหลักเศรษฐกิจสีน้ำเงินได้ในอนาคต

วัตถุประสงค์

1. เพื่อประเมินสภาวะสิ่งแวดล้อมของทะเลสาบสงขลาตอนบน ทั้งทางกายภาพ เคมี และทางชีววิทยา
2. เพื่อศึกษาความหลากหลายทางชีวภาพของแบคทีเรีย แพลงก์ตอนพืช แพลงก์ตอนสัตว์ สัตว์ทะเลหน้าดิน และปลา ในนิเวศวิทยาทะเลสาบสงขลาตอนบน โดยใช้เทคโนโลยี eDNA
3. เพื่อประเมินความอุดมสมบูรณ์เบื้องต้นของสิ่งมีชีวิตในกลุ่มต่าง ๆ โดยใช้ข้อมูลจากดีเอ็นเอสิ่งแวดล้อมที่พบในนิเวศวิทยาทะเลสาบสงขลาตอนบน
4. เพื่อประเมินความเป็นไปได้ในการใช้ nematode : copepod index, nematode : rotifer index และ macroinvertebrate index สำหรับบ่งชี้คุณภาพน้ำและตะกอนดิน (sediment) ในทะเลสาบสงขลาตอนบน
5. เพื่อแยกและค้นหาเชื้อแบคทีเรียที่สามารถย่อยสลายสารหนู แคดเมียม และตะกั่วจากดินตะกอนของทะเลสาบสงขลาตอนบน สำหรับการลดมลพิษในสิ่งแวดล้อม และการสะสมของโลหะหนักในสัตว์น้ำที่เป็นเหยื่อของโลมาอิรวดี

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

ด้านวิชาการ

1) การเผยแพร่ผลงานด้วยการตีพิมพ์ทางวิชาการในวารสารวิชาการระดับนานาชาติ และการนำเสนอแบบปากเปล่าในงานประชุมทางวิชาการระดับนานาชาติ
2) ทราบผลการใช้ประโยชน์พื้นที่ต่อคุณภาพน้ำและดิน และผลกระทบต่อความหลากหลายทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตกลุ่มต่าง ๆ ในทะเลสาบสงขลาตอนบน ซึ่งข้อมูลในองค์รวมสามารถนำไปใช้เป็นแนวทางในการวางแผนการจัดการทรัพยากรให้มีประสิทธิภาพได้ 
3) ข้อมูลด้านความหลากหลายทางชีวภาพของแพลงก์ตอนพืชและสัตว์ สัตว์หน้าดิน และปลา ในนิเวศวิทยาทะเลสาบสงขลาตอนบน
4) ข้อมูล relative abundance สำหรับการเลือกสปีชีส์ของสัตว์ในการศึกษาความหลากหลายทางพันธุกรรมภายในชนิด (intraspecific genetic diversity) เพื่อประเมิน connectivity และ biomass abundance ด้วยวิธี eDNA ในอนาคต
5) การศึกษาแบคทีเรียที่สามารถย่อยสลายโลหะหนัก จะสามารถพัฒนาต้นแบบผลิตภัณฑ์ในการลดความเป็นพิษของโลหะหนัก ซึ่งในอนาคตสามารถนำไปบำบัดภาวะความเป็นพิษของโลหะหนักในทะเลสาบสงขลาตอนบน และลดการสะสมของโลหะหนักในสัตว์น้ำเศรษฐกิจ เช่น กุ้งก้ามกราม เพื่อยกระดับความปลอดภัยของสินค้าประมงต่อผู้บริโภค

 ด้านสังคม

สร้างความตระหนักในความสำคัญของหลากหลายทางชีวภาพของชุมชนทะเลสาบสงขลาตอนบน โดยเฉพาะในกลุ่มสัตว์ทะเล กลุ่มปลา กุ้ง ปู และหอย ที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจและระบบนิเวศ รวมทั้ง การค้นพบสปีชีส์รุกรานที่ยังไม่มีรายงานจากการศึกษาก่อนหน้านี้

ด้านนโยบาย

สามารถนำข้อมูลที่ได้ทั้งทางด้านสภาพแวดล้อมทางกายภาพและเคมี รวมทั้งข้อมูลความหลากหลายทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตกลุ่มต่าง ๆ ไปใช้ในการบริหารจัดการทรัพยากรในเขตอนุรักษ์และคุ้มครองโลมาอิรวดี

ด้านเศรษฐกิจ

การอนุรักษ์ความหลากหลายทางชีวภาพของชุมชนสัตว์ในทะเลสาบสงขลาตอนบน โดยเฉพาะในกลุ่มสัตว์ทะเล กลุ่มปลา กุ้ง ปู และหอย ที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจและระบบนิเวศ ซึ่งมีมูลค่าทางเศรษฐกิจและสร้างรายได้ให้กับชุมชนชาวประมง