มนุษยชาติได้ละเมิดขอบเขตทางระบบนิเวศไปแล้วถึงสี่ในเก้าขอบเขตตามที่ระบุไว้ในปี 2552 โดยโจฮาน ร็อคสตรอม ซึ่งประกอบไปด้วย การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพ การเปลี่ยนแปลงของระบบผืนดิน และวัฏจักรของแร่ธาตุ

 ผืนดินเพาะปลูกที่ปนเปื้อนมลพิษในประเทศจีน
ผืนดินเพาะปลูกที่ปนเปื้อนมลพิษในประเทศจีน

พวกเราส่วนใหญ่ต่างคุ้นเคยกับภัยคุกคาม เช่น การสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพ การตัดไม้ทำลายป่า และอุณหภูมิที่สูงขึ้นทั่วโลก อย่างไรก็ตาม การหมุนเวียนของแร่ธาตุต่างๆยังคงไม่เป็นที่เข้าใจกันมากนัก ทั้งโดยประชาชนทั่วไปและโดยนักสิ่งแวดล้อม

ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสเป็นธาตุอาหารชีวภาพสองชนิดที่หมุนเวียนอยู่ในระบบนิเวศของโลก สิ่งมีชีวิตทุกชนิดบนโลกต้องการธาตุทั้งสองนี้เพื่อสร้างโปรตีนและสารอินทรีย์ที่สำคัญ ทั้งสองอย่างเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับดีเอ็นเอของเรา เซลล์ต่างๆต้องอาศัยไนโตรเจนและฟอสฟอรัสเพื่อผลิตโปรตีนเอนไซม์ และสารอินทรีย์อื่นๆที่จำเป็นต่อการอยู่รอด

โดยปกติเรามักจะไปเพิ่มปริมาณไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในสวนและฟาร์มของเราอยู่เสมอทางมูลสัตว์และปุ๋ยสังเคราะห์ อย่างไรก็ตาม กิจกรรมของมนุษย์ได้ทำให้กระบวนการของวัฏจักรแร่ธาตุตามธรรมชาติเสียหายอย่างสมบูรณ์ จนถึงขั้นลดคุณภาพของดินและสร้างเขตมรณะในน่านน้ำต่างๆ (aquatic dead zones)

อิทธิพลของมนุษย์

การฆ่าล้างสัตว์บกที่เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในโลกเป็นขั้นตอนแรกของการไปขัดขวางการหมุนเวียนของแร่ธาตุโดยมนุษยชาติ ชุมชนเกษตรกรรมในยุคแรกๆและอารยธรรมทั้งหมด เช่น มายาและเมโสโปเตเมีย ล่มสลายลงหลังจากที่ดินของพวกเขาถูกใช้จนหมดสภาพ เกษตรกรได้เรียนรู้เกี่ยวกับมูลสัตว์ ปุ๋ยหมักชีวภาพ ถ่านไบโอชาร์ และการเพาะปลูกพืชหมุนเวียนเพื่อช่วยรักษาเสถียรภาพของดิน แต่การเติบโตอย่างรวดเร็วของมนุษยชาติทำให้ผืนดินทั่วโลกเสื่อมสภาพลง

ดินและช้อนปลูกในไร่นาสวนผสมในประเทศบัลแกเรียดินและช้อนปลูกในไร่นาสวนผสมในประเทศบัลแกเรีย

ในช่วงศตวรรษที่สิบเก้า ประเทศต่างๆในยุโรปได้ทำเหมืองแร่สกัดโพแทสเซียมไนเตรต (KNO3) และนำเข้ามูลนกและค้างคาวจากเกาะแปซิฟิกเข้ามาเพื่อเพิ่มสารอาหารให้แก่ดินที่หมดสภาพ เป็นเพราะแหล่งไนโตรเจนเหล่านี้หมดลง นักวิทยาศาสตร์จึงพยายามหาวิธีเปลี่ยนไนโตรเจนในบรรยากาศให้กลายเป็นแอมโมเนีย เมื่อ ฟริตท์ ฮาเบอร์ ประสบความสำเร็จดังกล่าวที่ประเทศเยอรมนี เมื่อถึงปี 2456 บริษัทเคมีภัณฑ์บีเอเอสเอฟ ก็ได้ผลิตแอมโมเนียในปริมาณ 20 ตันต่อวัน

ปุ๋ยจากอุตสาหกรรมทำให้การเติบโตยุคใหม่ของประชากรมนุษย์เป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม เรามักจะได้เรียนรู้ในห้องเรียนเรื่องระบบนิเวศแล้วว่าผลกระทบที่ไม่คาดคิดต่างๆนั้นก็มีอยู่

การใช้ปุ๋ยได้นำไนโตรเจนและฟอสฟอรัสจากแหล่งใหม่มาสู่ระบบนิเวศ และกระจุกสารอาหารเหล่านี้ในแหล่งต้นน้ำบางแห่ง โดยปกติเราคิดว่า "ธาตุอาหาร" เป็นสิ่งที่ดี เพราะแร่ธาตุทำให้สิ่งต่างๆเติบโตได้ อย่างไรก็ตาม ระบบนิเวศไม่ได้เรียบง่ายอย่างนั้น

การดึงไนโตรเจนและฟอสเฟตออกจากสิ่งแวดล้อมและกระจุกองค์ประกอบที่มาจากการเกษตรและที่อยู่อาศัยเหล่านี้ไว้ตามทางน้ำเสีย ทำให้แหล่งต้นน้ำลำธารต้องแบกรับภาระที่มากเกินไป ปริมาณการแบกรับปัจจุบันคือ ฟอสฟอรัสประมาณ 8.5 ล้านตันต่อปี และไนโตรเจนอีก 54 ล้านตันต่อปี โดยปกติแล้ว หากกลุ่มพืชในท้องถิ่นไม่สามารถรับภาระธาตุอาหารที่ถูกเสริมขึ้นมาเหล่านี้ได้ แร่ธาตุต่างๆก็จะเคลื่อนผ่านไปตามน้ำบาดาล ร่องน้ำ และส่งต่อไปถึงในทะเลสาบและมหาสมุทร

ทะเลสาบน้ำนิ่ง ถูกปกคลุมไปด้วยสาหร่ายทะเลสาบ Dianchi ในจีน ถูกปกคลุมไปด้วยสาหร่าย 

มีทะเลสาบและชายฝั่งทะเลทั่วโลกที่กลายสภาพถึงขั้น "มีประสิทธิภาพมากเกินไป (eutrophic)” ซึ่งเป็นที่ๆมีพืชหรือแบคทีเรียเพียงไม่กี่ชนิดที่เพลิดเพลินอยู่กับอาหารมากมายของตน จนไปทำลายสิ่งมีชีวิตประเภทอื่นๆ กระบวนการเจริญเติบโตเกินขอบเขตสามารถทำให้เกิดเขตมรณะและทะเลสาบที่เน่าเหม็น เมื่อปลาและสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำต่างๆตายไป หนองน้ำจะเกิดอาการเน่าเหม็น แน่นอนว่าหนองน้ำนั้นก็เป็นส่วนหนึ่งของธรรมชาติเช่นเดียวกัน แต่กิจกรรมของมนุษย์ได้ไปเร่งกระบวนการนี้ให้เร็วขึ้นอย่างมากและเปลี่ยนแปลงสภาพแหล่งที่อยู่อาศัยที่สำคัญต่างๆ

การเจริญเติบโตของสาหร่ายดูราวกับว่าได้ฆ่าทะเลสาบอิรี่ ที่อยู่ระหว่างประเทศแคนาดาและสหรัฐอเมริกา ทะเลสาบเนห์ ในสหราชอาณาจักรทะเลสาบไท่หู ในมณฑลเจียงซู ประเทศจีน ทะเลสาบกรีนและเฟิร์นริดจ์ ในภาคตะวันตกเฉียงเหนือของสหรัฐอเมริกา เรากำลังได้เห็นสิ่งนี้เกิดขึ้นซ้ำๆกันอยู่ทั่วโลก ซึ่งก็คือทะเลสาบหลายพันแห่งที่ตายไปหรือไม่ก็ทะเลสาบที่เป็นโคลนตม เมื่อการเจริญเติบโตของสาหร่ายหยุดลงและตายไป ออกซิเจนก็จะหมดลงและฆ่าสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ตัวอย่างเช่น ภาวะขาดออกซิเจนในทะเลบอลติก เกิดจากธาตุอาหารที่มีมากเกินไป การขาดออกซิเจนที่คล้ายๆกันต่างก็มีส่วนเกี่ยวข้องกับการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตจำนวนมากทางทะเลทั้งในอดีตและปัจจุบัน

การรบกวนวัฏจักรแร่ธาตุของโลกเป็นเรื่องเร่งด่วนเช่นเดียวกันกับการเพิ่มสูงขึ้นของอุณหภูมิและการสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพทั่วโลก เราต้องเข้าใจกระบวนการการหมุนเวียนแร่ธาตุตามธรรมชาติของระบบนิเวศที่อุดมสมบูรณ์ เพื่อที่จะหาทางแก้ไขได้

วัฏจักรไนโตรเจน

แผนภาพแสดงวัฏจักรไนโตรเจนจากการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา

ก๊าซไนโตรเจน หรือ N2 เป็นส่วนประกอบประมาณร้อยละ 78 ของบรรยากาศของเรา แต่นั่นยังไม่พร้อมสำหรับการใช้งานกับสิ่งมีชีวิตโดยทันที แบคทีเรียบางชนิดในดินสามารถกักเก็บไนโตรเจนและเปลี่ยนเป็นแอมโมเนีย หรือ NH3 ได้ ซึ่งจะนำไปใช้เพื่อการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ของตัวเอง โดยเหลือบางส่วนให้พืชต่างๆดูดซึมเข้าไป

แบคทีเรียที่จัดการกับไนโตรเจนเหล่านี้อาศัยอยู่ในรากของพืชบางชนิด เช่น พืชตระกูลถั่วต่างๆ อย่างโคลเวอร์ และหญ้าอัลฟัลฟ่า สำหรับการพึ่งพิงซึ่งกันและกันโดยทั่วไปแล้ว พืชเหล่านี้ให้บ้านและคาร์โบไฮเดรตแก่แบคทีเรีย ในทางกลับกัน แบคทีเรียจะเปลี่ยนไนโตรเจนให้เป็นแอมโมเนียที่ใช้ประโยชน์ได้ ปริมาณแอมโมเนียใดๆที่เหลืออยู่ในดิน จะมีไว้สำหรับให้พืชชนิดอื่นๆนำไปใช้ได้

สิ่งนี้นำไปสู่แนวปฏิบัติโดยทั่วไปของการปลูกพืชหมุนเวียนในสวนและฟาร์มต่างๆ หลังจากพืชอาหารชนิดหนึ่งได้ดูดเอาไนโตรเจนในดินออกไปจนหมดแล้ว เกษตรกรผู้ปลูกอาจปลูกพืชตระกูลถั่วต่อไปเพื่อฟื้นฟูไนโตรเจนให้กลับคืนสู่ดิน ชาวสวนบริเวณแม่น้ำสินธุ แยงซี ฮวงโห และหุบเขาเมโสโปเตเมีย ได้ค้นพบสิ่งนี้ตั้งแต่เมื่อ 5,000 ปีที่แล้ว ก่อนที่จะมีใครที่เข้าใจเรื่องอินทรีย์เคมี

สัตว์กินพืชได้รับไนโตรเจนจากการกินพืชและมีบทบาทสำคัญในการกระจายธาตุอาหารสู่ส่วนอื่นๆของระบบนิเวศ จากการศึกษาของคริสโตเฟอร์ ดัฟที และผู้ร่วมงานท่านอื่นๆ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล นกทะเล ปลา และสัตว์บกในอดีต "มีแนวโน้มว่าจะทำให้เกิดการเชื่อมโยงระบบการรีไซเคิลธาตุอาหารจากมหาสมุทรขึ้นมายังระบบต่างๆบนบก" เกิดการเคลื่อนย้ายแร่ธาตุจากจุดที่มีความเข้มข้นสูงเข้าไปยังชีวนิเวศที่พืชและสัตว์อื่นๆสามารถนำมันมาใช้ได้ อย่างไรก็ตาม บทบาทของสัตว์ถูกลดทอนลงอย่างมากเพราะการสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพ ดัฟทีประเมินว่า การสูญพันธุ์ที่เกิดจากมนุษย์ ทำให้ความสามารถในการแจกจ่ายแร่ธาตุของปลา นก และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมต่างๆลดลงถึงร้อยละ 94 ทั่วทั้งบนแผ่นดินและในมหาสมุทร

ความเข้มข้นของไนโตรเจนจากปุ๋ยอาจช่วยดักจับคาร์บอนบางชนิดในระบบนิเวศบนบกได้ ซึ่งอาจเป็นผลกระทบเชิงบวกอย่างเดียว อย่างไรก็ตาม การศึกษาโดยปีเตอร์ วิทูเซค และคนอื่นๆ เรื่อง "การปรับเปลี่ยนวัฏจักรไนโตรเจนทั่วโลกโดยมนุษย์" แสดงให้เห็นว่าการเข้าไปขัดขวางวัฏจักรไนโตรเจนของมนุษย์ได้

  • เพิ่มอัตราไนโตรเจนที่เข้าสู่ระบบนิเวศบนบกเป็นสองเท่า

  • เพิ่มก๊าซเรือนกระจก N2O ทั่วโลก ส่งผลให้เกิดหมอกควันแบบโฟโตเคมี

  • ดูดแคลเซียมและโพแทสเซียมในดิน บ่อนทำลายความอุดมสมบูรณ์ของดินในระยะยาว

  • มีส่วนทำให้เกิดกรดในดิน ลำธาร และทะเลสาบ

  • เพิ่มการเจริญเติบโตเกินขอบเขตในทะเลสาบ แม่น้ำ ปากแม่น้ำ และชายฝั่งมหาสมุทร

  • ทำลายความหลากหลายทางชีวภาพ

  • ลดปริมาณการประมงทะเลชายฝั่ง

เราต้องเริ่มลงมือทำอะไรสักอย่าง

เช่นเดียวกับความท้าทายทางนิเวศวิทยาทั้งหมด ขอบเขตกิจการมนุษย์ยังคงเป็นตัวขับเคลื่อนหลัก ดินสามารถเติมเต็มธาตุอาหารได้ตามธรรมชาติหลังจากการเก็บเกี่ยวพืชผลที่ไม่มากนัก แต่ไม่ใช่หลังจากการเก็บเกี่ยวที่เพิ่มขึ้นอย่างไม่มีที่สิ้นสุด ระบบนิเวศในลุ่มน้ำสามารถจัดการกับอัตราการหมุนเวียนของแร่ธาตุที่เพิ่มขึ้นได้บางระดับ แต่ไม่ใช่กับการเพิ่มขึ้นอย่างไม่มีที่สิ้นสุด เราต้องตั้งคำถามทั้งในระดับประเทศและระดับภูมิภาคว่า ข้อจำกัดของธรรมชาติคืออะไรบ้าง?

ฟาร์มเพาะเลี้ยงในบัลแกเรีย

ในการทำสวนในท้องถิ่น การเพาะปลูกขนาดเล็ก และในอุตสาหกรรมการเกษตรนั้น เราต้องหลีกเลี่ยงการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนและฟอสฟอรัส รวมถึงใช้ปุ๋ยและปุ๋ยคอกทั้งหมดเพียงเท่าที่จำเป็น ชาวสวนและชาวไร่ต่างต้องคำนึงถึงปริมาณธาตุอาหารที่พืชของพวกเขาจะดูดซึมได้และไม่ใช้มากเกินไปกว่านั้น

ชาวไร่ ชาวสวน ชาวบ้าน และอุตสาหกรรม จำเป็นต้องจัดการกับการดูดซึมที่เกิดกับการหมุนเวียนของแร่ธาตุของตน สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการสร้างร่องน้ำ หลุมแห้ง การกักเก็บน้ำฝน การบำบัดแบบแอโรบิค และการบำบัดทางชีวภาพ ระบบบำบัดน้ำเสียตามที่อยู่อาศัยและในโรงงานอุตสาหกรรมยังต้องได้รับการดูแลรักษา ทำความสะอาด และตรวจสอบเพื่อให้มั่นใจได้ถึงการใช้งานที่เหมาะสม

เจ้าของฟาร์ม เจ้าของสัตว์เลี้ยง และฟาร์มขนาดเล็กต้องจัดการกับมูลสัตว์ที่จะไหลออกไป ควรนำปุ๋ยออกจากทุ่ง แยกให้พ้นจากฝนตก และหมักก่อนใช้เพื่อเสริมให้ดิน

การถางพื้นดิน การปูถนน การปูทาง การตัดไม้ และการก่อสร้าง ต่างไปลดปริมาณการดูดซึมของพืชตามธรรมชาติและเพิ่มปริมาณการไหลของธาตุอาหารลงสู่ทางน้ำ การระบายน้ำและท่อระบายน้ำควรจะช่วยฟื้นฟูการไหลของน้ำใต้ดินตามธรรมชาติ ไม่ใช่กักเก็บน้ำไว้ในคูน้ำ

วิธีการทางชีวภาพใช้แบคทีเรีย เชื้อรา และพืช เพื่อขจัดหรือเผาผลาญสารอาหารและมลพิษ มลพิษชีวบำบัดนั้นเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติในระบบนิเวศที่มีความอุดมสมบูรณ์และจะสามารถทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นได้โดยผ่านการออกแบบ บริเวณชายฝั่งที่ถูกรบกวนจะต้องมีการปลูกพืชพันธุ์พื้นเมือง โดยเฉพาะชนิดที่ดูดซึมสารอาหารได้สูง เช่น พืชคล้ายต้นอ้อ (สายพันธุ์ typha) เห็ดชนิดที่เป็นประโยชน์ เช่น เห็ดการ์เด้นไจแอนท์ (Stropharia rugosoannulata) ที่สามารถดูดซับแร่ธาตุและเผาผลาญสารพิษได้

เราสามารถแก้ไขแนวโน้มการเพิ่มขึ้นของเขตมรณะทางทะเลและทะเลสาบเน่าเหม็นได้ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ เราต้องยอมรับหลักฐานที่แสดงให้เห็นว่าความอุดมสมบูรณ์ของธรรมชาตินั้นมาพร้อมกับขีดจำกัด

บทความแปลจากต้นฉบับภาษาอังกฤษ อ่านบทความต้นฉบับได้ที่นี่

โดย เร็กซ์ เวย์เลอร์ นักเขียน ผู้สื่อข่าว และผู้ร่วมก่อตั้งกรีนพีซสากล 


 

ติดตามกรีนพีซเพิ่มเติมที่