นักวิทยาศาสตร์กำลังติดอุปกรณ์แท็กติดตามสัญญาณบนสัตว์หลายพันตัวทั่วโลก คล้ายกับ 'อินเทอร์เน็ตแห่งสัตว์โลก' เพื่อศึกษาการอพยพ ชีวิตของสัตว์ใกล้สูญพันธุ์ และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ระบบดาวเทียม ICARUS จะรับข้อมูลจากอุปกรณ์เหล่านี้ เผยให้เห็นพฤติกรรมที่ไม่เคยรู้มาก่อน เช่น เส้นทางบินของนก สาเหตุการตาย และความต้องการด้านถิ่นที่อยู่ของสัตว์ ข้อมูลนี้จะช่วยระบุจุดวิกฤตและพัฒนากลยุทธ์อนุรักษ์ที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น
นักวิทยาศาสตร์กำลังติดอุปกรณ์แท็กติดตามสัญญาณบนสัตว์หลายพันตัวทั่วโลก เพื่อศึกษาการอพยพ ชีวิตของสัตว์ใกล้สูญพันธุ์ และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ระบบดาวเทียม ICARUS | ที่มาภาพ: Aze-AgalarovYT/Pixabay
นักชีววิทยามาร์ติน วิเคลสกี้ (Martin Wikelski) เป็นตัวอย่างของความอดทนที่เหนือชั้น ในปี 2001 เขาได้คิดค้นแนวคิด "อินเทอร์เน็ตแห่งสัตว์โลก" (internet of animals) ระบบติดตามสัตว์ป่าทั่วโลกด้วยเซ็นเซอร์ โดยตั้งใจว่าจะสร้างให้เสร็จภายในปี 2005 แต่หลังจากเวลาผ่านไปเกือบ 20 ปี ท่ามกลางอุปสรรคมากมายทั้งปัญหาระบบราชการ ข้อผิดพลาดทางเทคนิค และวิกฤตการณ์ทางภูมิรัฐศาสตร์ โครงการ ICARUS (International Cooperation for Animal Research Using Space) ของเขากำลังจะเริ่มเป็นรูปเป็นร่างในรูปแบบระบบดาวเทียมที่มีกำหนดเปิดตัวในปี 2025
แนวคิดหลักของ "อินเทอร์เน็ตแห่งสัตว์โลก" คือการเข้าถึงโลกที่มองไม่เห็นของสัตว์ โดยติดอุปกรณ์ติดตามขนาดจิ๋วที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ (น้ำหนักน้อยกว่าคลิปหนีบกระดาษ) บนสัตว์หลากหลายชนิดและแม้แต่วัตถุไร้ชีวิต เช่น ธารน้ำแข็งหรือขยะพลาสติกในทะเล ระบบนี้จะช่วยให้เราเข้าใจพฤติกรรมสัตว์ที่ลึกซึ้ง เช่น เส้นทางบินของเหยี่ยว สาเหตุการตายของนกนางนวลอาร์กติกที่อายุน้อย และพื้นที่อาศัยที่จำเป็นสำหรับกวางซาไกที่ใกล้สูญพันธุ์ ด้วยการติดตามสัตว์หลายพันตัวจากอวกาศ นักวิทยาศาสตร์จะสามารถเชื่อมโยงประสบการณ์ของสัตว์แต่ละตัวกับผลกระทบต่อประชากรทั้งหมดหรือสปีชีส์ และเข้าใจปัจจัยที่ขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงของโลกได้ดียิ่งขึ้น
มาร์ติน วิเคลสกี้ (Martin Wikelski) ผู้อำนวยการฝ่ายศึกษาการอพยพของสัตว์ที่สถาบันแม็กซ์ พลังค์ (Max Planck Institute) ในเยอรมนี เชื่อว่าการได้ข้อมูลเหล่านี้และการทำให้คนเห็นความงดงามของโลกธรรมชาติเป็นสิ่งที่คุ้มค่ากับความพยายาม เขาเขียนในหนังสือ 'The Internet of Animals: Discovering the Collective Intelligence of Life on Earth' ว่า "ผมไม่เคยคิดว่าจะมีอุปสรรคมากมายขนาดนี้... หลายครั้งที่เราแทบจะยอมแพ้เพราะทนกับความคับข้องใจไม่ไหว"
ปี 2018 หลังทำงานกับนักออกแบบ วิศวกร และเจ้าหน้าที่รัฐบาลจากหลายประเทศ ทีมได้ส่งเครื่องรับสัญญาณขึ้นสถานีอวกาศนานาชาติด้วยจรวดโซยุซ (Soyuz) จากคาซัคสถาน โดยนักบินอวกาศรัสเซียช่วยติดตั้ง วิเคลสกี้เล่าว่า "พวกเราเต้นรำ ร้องไห้ และกอดกัน ความเครียดที่สะสมมาเกือบ 20 ปีหายไป"
มีนาคม 2020 ระบบเริ่มทำงาน แต่มีปัญหาทางกลไกในโมดูลรัสเซียทำให้ระบบล่ม ต้องรออีกเกือบปีกว่าจะกลับมาใช้งานได้ ฤดูใบไม้ผลิ 2021 ระบบทำงานได้ดี รับข้อมูลจากสัตว์กว่า 3,500 ตัวทั่วโลก แต่ในฤดูหนาว 2022 รัสเซียบุกยูเครน ชาติตะวันตกตัดความสัมพันธ์กับรัสเซีย ทำให้การส่งข้อมูลหยุดชะงักทันที
นักบินอวกาศชาวรัสเซียติดตั้งเครื่องรับสัญญาณ ICARUS ที่ด้านนอกของสถานีอวกาศนานาชาติ ส.ค. 2018 | ที่มาภาพ: Alexander Gerst/ESA
หลังความล้มเหลวจากสถานีอวกาศ ทีมของวิเคลสกี้ ได้ออกแบบระบบใหม่เพื่อใช้เครื่องรับสัญญาณบนดาวเทียม ซึ่งเป็นเป้าหมายระยะยาวของพวกเขามาตลอด ในปี 2022 แผนการเกือบลงตัวแล้วที่จะติดตั้งเครื่องรับสัญญาณ ICARUS บนดาวเทียม GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) ซึ่งเป็นโครงการร่วมระหว่างนาซา (NASA) และหน่วยงานอวกาศเยอรมัน ที่จะส่งขึ้นในปี 2028
แต่การต่อรองทางการเมืองในนาทีสุดท้ายทำให้เงินทุนเยอรมันหายไปกว่า 1 ใน 3 ไม่มีงบเหลือสำหรับ ICARUS "พวกเราหมดกำลังใจอย่างสิ้นเชิง" วิเคลสกี้เล่า เขาให้เวลาโครงการสามเดือนในการหาทางออกหรือยอมแพ้ "นั่นคือตอนที่เราตัดสินใจใช้ CubeSat"
ดังนั้น ในปี 2025 โครงการจึงวางแผนส่งเครื่องรับสัญญาณ ICARUS บนดาวเทียมขนาดจิ๋ว CubeSats 5 ดวง (ขนาดประมาณลูกบาศก์รูบิค น้ำหนักไม่กี่ปอนด์) โดยใช้บริษัทจรวดเอกชน ด้วยทุนจากสมาคมแม็กซ์ พลังค์ ค่าใช้จ่ายในการส่งขึ้นประมาณ 1.57 ล้านดอลลาร์ และค่าดำเนินงานประจำปีประมาณ 160,000 ดอลลาร์
"แง่มุมทางภูมิรัฐศาสตร์ของเรื่องนี้สำคัญมาก" ไมเคิล วันเดอร์ (Michael Wunder) นักนิเวศวิทยาจากมหาวิทยาลัยโคโลราโด เดนเวอร์ กล่าว เขาเคยใช้ป้ายติดตามจากสถานีอวกาศนานาชาติเพื่อศึกษานกพลัฟเวอร์ภูเขาก่อนสงครามในยูเครนจะตัดขาดการวิจัย แทนที่จะผูกติดกับหน่วยงานอวกาศของรัฐบาล การปรับเปลี่ยนครั้งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ยังควบคุมโครงการได้
ระบบใหม่นี้ให้ความครอบคลุมทั่วโลกได้ดีกว่า เพราะระบบเก่าบนสถานีอวกาศไม่สามารถรับสัญญาณจากแท็กติดตามในเขตขั้วโลกได้ ทีมของวิเคลสกี้ได้ใช้เวลาในช่วงนี้พัฒนาแท็กติดตามให้เล็กลงหลายกรัม และคิดค้นวิธีใหม่ๆ ให้สัตว์ "สวมใส่" แท็กเหล่านี้ ทำให้สามารถศึกษาสัตว์ได้หลากหลายชนิดมากขึ้น ตอนนี้พวกเขากำลังอัปเกรดแท็กเก่า 4,000 ชิ้นให้ทำงานกับระบบใหม่ได้
เทคโนโลยี 'แท็กติดตามพลังงานแสงอาทิตย์' ที่เปลี่ยนวงการวิจัย
แท็กเหล่านี้บันทึกการใช้พลังงานของสัตว์เป็นรายชั่วโมง วัดปัจจัยสิ่งแวดล้อม เช่น ความกดอากาศ ความสูง อุณหภูมิ และความชื้น รวมทั้งใช้ AI ช่วยแปลความหมายพฤติกรรมของสัตว์
แอชลีย์ โลห์ร (Ashley Lohr) ผู้ประสานงานโครงการอเมริกาเหนือของ ICARUS ที่พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ธรรมชาตินอร์ทแคโรไลนา กล่าวว่าคลังข้อมูลนี้ "จะเปิดโอกาสมากมายให้นักวิจัย" เช่น การเข้าใจความเครียดของสัตว์ และสภาพแวดล้อมในขณะที่สัตว์อยู่ในพื้นที่หนึ่งๆ
ทีมของวันเดอร์ได้ติดแท็กนกพลัฟเวอร์ภูเขา 17 ตัวในโคโลราโดในปี 2021 ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่จำนวนลดลงถึง 80% ในช่วง 60 ปีที่ผ่านมา นกเหล่านี้ยากต่อการศึกษาเพราะพฤติกรรมและที่อยู่อาศัย วันเดอร์อธิบายว่า "พวกมันร้องเพลงเสียงดัง แต่ไม่ได้อยู่ตรงหน้าคุณ" และในฤดูผสมพันธุ์ พวกมันต้องการพื้นที่ส่วนตัว อาศัยอยู่ห่างกัน ประมาณ 3 ตัวต่อตารางกิโลเมตร มักพบในฟาร์มเอกชน ทำให้หายากโดยไม่ละเมิดกรรมสิทธิ์ และพวกมันผสมพันธุ์ในช่วงปลายมีนาคมถึงเมษายน ขณะที่การสำรวจนกโดยทั่วไปจะทำในเดือน พ.ค.
นักชีววิทยา มาร์ติน วิเคลสกี้ ติดแท็กติดตามนกแก้วมาคอว์สีแดงด้วยเครื่องส่งสัญญาณ ICARUS | ที่มาภาพ: Martin Wikelski
วันเดอร์พยายามเข้าใจมานานว่านกพลัฟเวอร์ภูเขามีเส้นทางอพยพที่แน่นอนหรือไม่ หรือนกจากต่างพื้นที่มารวมกันในฤดูหนาว เขาต้องการรู้ว่าอะไรเป็นแรงขับให้นกอพยพ "พวกมันกำลังหนีอะไร หรือกำลังมุ่งหาอะไร?" และต้องการระบุให้ได้ว่านกเหล่านี้ประสบปัญหาที่ไหนแน่
ก่อนเครื่องรับสัญญาณบนสถานีอวกาศดับในปี 2022 แท็กติดตามสัญญาณของ ICARUS เผยว่านกพลัฟเวอร์ไม่ได้มีเส้นทางอพยพตายตัว และนกจากทั่วประเทศมารวมกันในฤดูหนาว เมื่อนกที่ติดแท็กหลายตัวตาย วันเดอร์ส่งนักวิจัยไปตรวจสอบและพบว่าสาเหตุคือการถูกล่า นกเริ่มกลับมาโคโลราโดในเดือน ก.พ. และวันเดอร์ตื่นเต้นที่จะเห็นว่าตัวไหนจะกลับมา แต่แล้วสงครามในยูเครนก็เริ่มขึ้น "เราถูกตัดขาด ไม่มีข้อมูลอีกต่อไป" เขากล่าว
เอลเลน ไอเคนส์ (Ellen Aikens) นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยไวโอมิงที่ทำวิจัยเกี่ยวกับการอพยพของสัตว์ที่สถาบันแม็กซ์ พลังค์ มองว่า ICARUS เป็น "พลังแห่งประชาธิปไตย" ในวงการนิเวศวิทยาและชีววิทยา เพราะช่วยให้โอกาสเท่าเทียมกัน "นักวิจัยที่มีงบน้อยหรือทำงานกับสัตว์ที่ไม่เป็นที่รู้จักและมีทุนสนับสนุนน้อย ก็สามารถเข้าถึงข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับการเคลื่อนย้ายของสัตว์ได้เช่นกัน"
ผู้เชี่ยวชาญอธิบายว่า สัตว์ที่เดินทางสามารถเก็บข้อมูลสิ่งแวดล้อมที่ช่วยพัฒนาแบบจำลองสภาพภูมิอากาศได้อย่างมาก
ในห้องปฏิบัติการของเธอ ไอเคนส์ศึกษานกอินทรีทองโดยใช้แท็กจากบริษัท e-obs ของเยอรมนี ซึ่งเธอบอกว่าเป็น "มาตรฐานทองคำของการบันทึกทางชีวภาพสำหรับนกขนาดใหญ่" เช่น ห่าน นกกระสา และนกอินทรี แต่แท็กเหล่านี้มีราคาสูงกว่า 1,500 ดอลลาร์ต่อชิ้น ทำงานผ่านเครือข่ายมือถือ ซึ่งนักวิจัยต้องจ่ายค่าส่งข้อมูลตลอดชีวิตของสัตว์ "หากต้องการขนาดตัวอย่างที่ดีพอสำหรับการวิจัย ค่าใช้จ่ายจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมาก" ไอเคนส์กล่าว "แท็ก ICARUS มีราคาถูกกว่า 10 เท่า"
ไอเคนส์เชื่อว่า ICARUS จะเปลี่ยนวิธีที่นักวิทยาศาสตร์ศึกษาสัตว์ เพื่อนบ้านที่ไม่ใช่มนุษย์ของเรา "สามารถจับชีพจรของโลกและตรวจจับการเปลี่ยนแปลง ช่วยให้เราเข้าใจสุขภาพของสิ่งแวดล้อม" ขณะที่สัตว์เดินทางในระยะทางไกล พวกมันเก็บข้อมูลสิ่งแวดล้อมละเอียดที่จะช่วยพัฒนาแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ และรวบรวมข้อมูลในพื้นที่ที่เข้าถึงยาก ไม่ว่าจะเป็นบนท้องฟ้าสูง ในมหาสมุทรลึก หรือใต้ชั้นน้ำแข็งหนา
อนาคตของการอนุรักษ์ ข้อมูลที่ช่วยปกป้องสิ่งมีชีวิตทั่วโลก
แท็กติดตามสัญญาณ ICARUS ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ต่างจากระบบอื่นที่ใช้แบตเตอรี่ซึ่งอาจหมด ทำให้ต้องจับสัตว์มาเปลี่ยนแบตเตอรี่หรือยุติการวิจัย ระบบติดแท็กแบบอื่นต้องอาศัยการที่สัตว์ผ่านเสาสัญญาณ ซึ่งใช้ได้กับนกและค้างคาวแต่ไม่เหมาะกับสัตว์อื่น "เพราะ ICARUS ใช้ดาวเทียม คุณไม่ต้องรอให้สัตว์กลับมาในพื้นที่ที่มีสัญญาณ" โลห์รอธิบาย เมื่อดาวเทียมผ่านพื้นที่ใด ข้อมูลจากสัตว์ที่ติดแท็กในบริเวณนั้นจะถูกอัปโหลดไปยัง Movebank ฐานข้อมูลแบบเปิด
ในที่สุดแล้ว นักวิจัยหวังว่าข้อมูลจาก ICARUS จะ "ช่วยให้เราระบุกลยุทธ์การอนุรักษ์ที่มีประสิทธิภาพ" ไอเคนส์กล่าว โดยช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ระบุ "จุดคอขวด" บนภูมิประเทศได้ แม้ว่าจะมีการทำเช่นนี้กับบางสปีชีส์แล้ว เช่น กวางเอลค์และกวางแอนทีโลปพรองฮอร์นในอเมริกาเหนือ แต่สำหรับสัตว์ส่วนใหญ่ในโลก "เรายังขาดข้อมูลและความครอบคลุมที่กว้างขวาง ซึ่งทำให้การแทรกแซงในระดับละเอียดทำได้ยากมาก นี่คือช่องว่างที่ ICARUS สามารถช่วยเติมเต็มได้"
หากอินเทอร์เน็ตของสัตว์สามารถระบุปัญหาเฉพาะได้ เช่น นกที่ใกล้สูญพันธุ์เพราะแมลงที่มันกินถูกฆ่าด้วยสารเคมีในพื้นที่หนึ่ง วิเคลสกี้เชื่อว่าข้อมูลเช่นนี้จะกระตุ้นให้คนลงมือทำ "ผู้คนเต็มใจที่จะทำอะไรสักอย่างหากพวกเขารู้ว่าสิ่งที่พวกเขาทำมีประโยชน์จริงๆ" เขากล่าว
ปัจจุบัน วิเคลสกี้ยังคงฝึกความอดทน เมื่อต้นเดือน ก.ค. 2024 เขากำลังเผชิญกับอุปสรรคใหม่คือความล่าช้าในการส่งดาวเทียม ทั้งจากปัญหาน้ำหนักบรรทุกและวันหยุดฤดูร้อนที่ทำให้การอนุมัติการจ่ายเงิน 30,000 ดอลลาร์เพื่อจองการส่งจรวดล่าช้า "โครงการของเราตอนนี้เล็กเกินไปที่จะอยู่ในความสนใจของทุกคน" เขากล่าว "ก่อนหน้านี้ มันใหญ่เกินไป"
อย่างไรก็ตาม เขายังคงมีความหวัง ทีมของเขากำลังพัฒนาวิธีติดแท็กติดตามสัญญาณที่สร้างความเครียดน้อยที่สุดและทดสอบระบบการติดแท็กอัตโนมัติ เช่น ระบบสำหรับกวางที่ใช้ก้อนเกลือกับยางยืดขนาดเล็ก เขายังคงเชื่อมั่นในศักยภาพของ ICARUS
"หนึ่งในแง่มุมที่จะเปลี่ยนแปลงวงการชีววิทยาคือการเพิ่มขนาดของการติดแท็กติดตามสัญญาณ" วิเคลสกี้ อธิบาย "แทนที่จะติดตามสัตว์แค่ตัวเดียว เราจะทำ 50 หรือ 100 ตัว หรือศึกษาข้ามทวีป"
ในช่วงสองปีข้างหน้า เขาวางแผนติดแท็กสัตว์ 9,000 ตัวในยุโรป รวมถึงนกกระเบื้องดำ นกเทราช์พายุ นกนางแอ่น และนกกระจอกในโครงการที่กำลังดำเนินอยู่ ตามสถิติทั่วไป ประมาณ 7,000 ตัวจาก 9,000 ตัวจะตายในปีแรก
"นั่นหมายความว่าเราจะเข้าใจได้ในที่สุดว่าพวกมันหายไปไหน กับดักแห่งความตายอยู่ที่ไหน แท็กติดตามสัญญาณพวกนี้ฉลาดมาก สามารถบอกได้ว่านกตัวเมียกำลังทำรังและไข่หายไปหรือไม่ เราจึงไม่เพียงรู้ว่าตัวเต็มวัยอาศัยอยู่และตายที่ไหน แต่ยังรู้ว่าพวกมันประสบความสำเร็จในการฟักไข่หรือไม่ มีปัญหาใหญ่ในบางพื้นที่หรือไม่ จากนั้นเราจะเชื่อมโยงข้อมูลระดับตัวสัตว์กับระดับประชากร และเข้าใจปัจจัยที่ขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลง" วิเคลสกี้ กล่าวทิ้งท้าย.
