1

การศกษาสงแวดลอมจากความเขาใจคณสมบตพเศษของโลก 15 ประการ

Understanding the environment from 15 distinctive features of the earth เรยบเรยงโดย สมพจน กรรณนช

คณะบรหารการพฒนาสงแวดลอม สถาบนบณฑตพฒนบรหารศาสตร พ.ศ. 2561

1. ความแตกตางของดาวเคราะห

มเหตผลหลายประการทดลใหนกวทยาศาสตรคดและก าลงออกไปหาดาวเคราะหอนๆส ารองใหกบมนษยในกรณโลกมอนเปนไปเพอไมใหมนษยสญพนธไปหมด แตไมใชเรองงาย เพราะวทยาศาสตรของโลกยงมขอจ ากดดานความร วทยาการ และเทคโนโลยอกมากมายเกยวกบจกรวาลนและจกรวาลอนๆ โลกจงเปนสถานทเดยวในปจจบน และในอนาคตอกไมทราบป ทมนษยใชเกด อยอาศย คนหาความร เจรญรงเรองทางเศรษฐกจ สนกสนาน และตาย จงมขอคดวามนษยอยกบโลกแบบปรสตทท าลายเจาบ าน หรอมสวนท าประโยชนแกโลกทท าหนาทเจาบาน

หลายปมาแลววทยาศาสตรมความรแลววาโลกมคณสมบตพเศษอนนาอศจรรย เราควรมองจากภายนอกของโลกเขามากอน

กอนอนขอทวนกฎอณหพลศาสตร 4 ขอ เพราะเราตองการกฎอณหพลศาสตรมาอธบายคณสมบตพเศษของโลก

ขอท 0 วตถรอนถายความรอนไปยงวตถเยนจนกระทงอณหภมเทากน เรยกวาดลยภาพทางอณหภม (แตไมใชวตถเยนถายเทความเยนไปใหวตถรอน)

ขอท 1 เนองจากพลงงานและสสารจะสรางขนใหมไมได พลงงานและสสารจงถายเทไปมาระหวางกน เรยกวา สมดลทางบญชระหวางสสารและพลงงาน ท าใหพลงขาเขาเทากบพลงงานขาออกบวกสวนทกลายเปนสสาร

ขอท 2 เนองจากโมเลกลของวตถขยายตวและมสถานะอลหมาน (เอนโทรพ Entropy) มากขนเมอสะสมความรอนเพมขน ท าใหวตถเปลยนสถานะจากของแขงเปนของเหลวและเปนกาซ ดงนนคาเอนโทรพเพมขนตามอณหภม

ขอท 3 อณหภมศนยองศาทแทจรง คออณหภมทท าใหวตถทกชนดในจกรวาลมสภาพเปนของแขง ตามมาตรา 0 องศาเคลวน = -273.15 องศาเซลเซยส

เมอมองสภาพแวดลอมภายนอกของโลก เรามดวงอาทตยทค ารามเกรยวกราด วทยาศาสตรมความรครบวาแสงอาทตยประกอบดวยคลนหลายชวงความถ ตาม ภาพ 1 ดานลาง ไดแก รงสแกมมา รงสเอกซเรย รงสอลตราไวโอเลต แสงทมนษยเหนเปนสขาว รงสอนฟราเรด ความถเรดาร ความถวทยเอฟเอม ความถคลนโทรทศน ความถคลนสน ความถวทยเอเอม

คณสมบตพเศษของโลกและความเพยบพรอมส าหรบการอยอาศยของสงมชวตอยางนามหศจรรยแบงเปน 2 กลม ไดแก กลไกทไมใชสงมชวต กบกลไกสงมชวต

คณสมบตพเศษของโลก ทประกอบจากสงทไมใชสงมชวต รวบรวมไดดงน ประการท 1 คณสมบตพเศษของโลก ทไมใชสงมชวต สวนท 1 ไดแก โลกเรามเครองกรองรงสอนตรายส าหรบ

มนษยและสตวและพชออกไป ไดแก รงสแกมมา รงสเอกซเรย รงสอลตราไวโอเลต ไมใหเขาสพนผวโลก และ

2

พชใชความถแสงชวง 400-700 นาโนเมตร ส าหรบสงเคราะห คลอโรฟลล (Chlorophyll) ในกระบวนการสรางอาหารใหกบมนษยและสตวผอาศยในโลก

เครองกรองนนคอ บรรยากาศของโลก และโลกมบรรยากาศใกล พนผวประกอบดวยไนโตรเจน รอยละ 78 ออกซเจน รอยละ 21 คารบอนไดออกไซด รอยละ 0.03 กาซมเทน รอยละ 0.002 และทเหลอเปนกาซอนๆ ตาม ตาราง 1

ภาพ 1 ความยาวคลนของแสงอาทตยและการใชงาน Solar Wavelength and Applications ทมา http://ozonedepletiontheory.info/what-is-radiation.html

ภาพ 2 ชวงคลนของแสงอาทตยทพชใชสงเคราะหแสง ทมา http://generalhorticulture.tamu.edu/lectsupl/Physiol/P24F1.GIF

ประการท 2 คณสมบตพเศษของโลก ทไมใชสงมชวต สวนท 2 ไดแก บรรยากาศของโลกมคณสมบตท าใหโลกม

อณหภมอบอน โดยมอณหภมเฉลย 13 องศาเซลเซยส และมความเสถยรของอณหภม ปราศจากความผนผวน เชน ในประเทศไทย อณหภมเวลากลางวน 33 องศาเซลเซยส เวลากลางคน 25 องศาเซลเซยส คณสมบตความเสถยรของอณหภมเกดจากโลกมบรรยากาศทสะทอนแสงและความรอนของแสงออกไปนอกโลก

3

เปรยบเทยบกบดวงจนทรทปราศจากบรรยากาศ จงท าใหดวงจนทรมสภาพเปนกอนหนทมอณหภมแปรเปลยนอยางรนแรง ในเวลากลางวนอณหภม 127 องศาเซลเซยส ในเวลากลางคนอณหภม -173 องศาเซลเซยส (Sharp 2017b) จงเปนสภาพทสงมชวตอยไมได และโลกนนแสนสบาย ขอนใชกฎอณหพลศาสตร ขอท 0 อธบาย

ส าหรบดาวศกร มอณหภมเฉลย 463 องศาเซลเซยส เพราะมบรรยากาศทมกาซคารบอนไดออกไซดในปรมาณมาก (Redd 2012) และส าหรบดาวองคาร มอณหภมเฉลย -60 (Sharp 2017a) องศาเซลเซยส เพราะมบรรยากาศเบาบาง จงมสภาพคลายดวงจนทร และขอนใชกฎอณหพลศาสตร ขอท 0 อธบาย และเชนเดยวกน โลกนนแสนสบาย

ตาราง 1 สวนประกอบของบรรยากาศใกลพนผวโลก (Lovelock 1988) Planet

ดาวศกร Venus

โลกทปราศจากสงมชวต

Earth without life

ดาวองคาร Mars

โลกในสภาพปจจบน

Earth as it is Carbon dioxide 96.5% 98% 95% 0.03%

Nitrogen 3.5% 1.9% 2.7% 79%

Oxygen trace 0.0 0.13% 21%

Argon 70 ppm 0.1% 1.6% 1%

Methane 0.0 0.0 0.0 1.7 ppm

Surface temperature C 459 240-340 -53 13

Total pressure (bars) 90 60 0.0064 1.0

ทมา Lovelock (1988)

ประการท 3 คณสมบตพเศษของโลก ทไมใชสงมชวต สวนท 3 ไดแก เนองจากพนผวของโลกประกอบดวยน ารอย

ละ 70 จงอ านวยใหการควบคมอณหภมของโลกท าไดงายดวยกลไกกระแสน าอนและกระแสน าเยนในมหาสมทรชวยลดความหนาวเยนใหพนทขวโลกและลดความรอนใหพนท ใกลดวงอาทตยบรเวณเสนศนยสตร ชวยใหสงมชวตอยสบายและขยายจ านวนไดมากและรวดเรว

ประการท 4 คณสมบตพเศษของโลก ทไมใชสงมชวต สวนท 4 ไดแก โลกมดวงจนทรส าหรบควงแขนเตนร า จงท า

ใหโลกมการหมนรอบตวเองและการหมนรอบดวงอาทตยมความเสถยร ท าใหโลกมแกนหมน เหนอใตคงท ไมหมนควางเพราะดวงจนทรท าหนาทรกษาดลให และมนษยมองเหนดวงอาทตยขนทางตะวนออกและตกทางตะวนตกไดทกวนและแนนอน เปนเหตผลทท าใหโลกเปนสถานททอยสบายและเปดโอกาสใหสงมชวตเจรญเตบโต

4

ประการท 5 คณสมบตพเศษของโลก ทไมใชสงมชวต สวนท 5 ไดแก โลหพลงงานแมเหลกไฟฟา เรยกวา

Electromagnetic shield ซงเกดจากภาวะเดอดของแกนแมกมาใตพนผวของโลกซงบางครงประทเปนภเขาไฟ ภาวะเดอดพลงพลานของเหลกในแกนแมกมาใตพนผวของโลกท าใหเกดเสนแรงแมเหลกไฟฟาแผออกไปนอกพนผวของโลกในระยะไกลรบผดชอบปองกนกมมนตภาพรงสและพลงงานแมเหลกไฟฟาของดวงอาทตยไมใหเขาถงพนผวของโลก เปดทางใหสงมชวตมชวตยนยาว แพรพนธ และววฒนาการ

ประการท 6 คณสมบตพเศษของโลก ทไมใชสงมชวต สวนท 6 ไดแก การประทของภเขาไฟทงบนแผนดนและใต

มหาสมทรชวยใหพนผวของโลกมความอบอนเพยงพอทจะใหก าเนดแกสงมชวต ประการท 7 คณสมบตพเศษของโลก ทไมใชสงมชวต สวนท 7 ไดแก พนผวของโลกประมาณรอยละ 70 เปนน าลก

จงมปรมาณน ามากชวยใหเกดไอน าเปนองคประกอบของบรรยากาศของโลกมากกวารอยละ 60 ทท าใหเกดภาวะอบอน เปนแหลงกกเกบกาซไฮโดรเจนหลก และใหก าเนดสงมชวตจ านวนมาก

ประการท 8 คณสมบตพเศษของโลก ทไมใชสงมชวต สวนท 8 ไดแก บรรยากาศของโลกซงประกอบดวยกาซ

ไนโตรเจนซงมสถานะเคมเปนกลางรอยละ 78 และออกซเจนรอยละ 21 ซงกลายเปนโอโซน O3 ทระยะความสงสตราโตสเฟยร เปนโลหปองกนรงสอลตราไวโอเลตจากดวงอาทตยไมใหเขาถงพนผวสวนในของโลก และเผาไหมดาวตกและอกาบาตทพลดหลงเขายงพนผวของโลก สดสวนของออกซเจนต ากวารอยละ 15 เปนบรรยากาศทจดไฟไมได ในขณะทสดสวนของออกซเจนมากกวารอยละ 25 เปนบรรยากาศทดบไฟไมได สดสวนของออกซเจนรอยละ 21 จงใหก าเนดววฒนาการทางอตสาหกรรมของมนษย ไนโตรเจนเปนองคประกอบหลกของเซลลสงมชวต 2. ความเขาใจจากทฤษฎกายะ (Gaia theory)

ประการท 9 ดวยลกษณะพเศษดานความเสถยรของอณหภม องคประกอบของกาซในบรรยากาศ และพนผวโลกท

ปกคลมดวยน าในปรมาณมาก ทฤษฎกายะ (Gaia theory) ของเจมส เลฟลอกค (James Lovelock) (Lovelock 1988) จงเสนอค าอธบาย และขอสนนษฐานวา คณสมบตเชนนของโลกเกดจากสงมชวตทกชนดตงแตพชทกชนด แบคทเรยไปถงวาฬ รวมกนมบทบาทเปนผกระท าใหโลกสามารถฝาฝนกฎอณหพลศาสตรขอท 2 ไดแก มคาเอนโทรพทไมแปรเปลยนตามอณหภมรอบนอกทเกดจากอทธพลของดวงอาทตย แตกตางไปจากดาวศกร ดาวองคาร และดวงจนทร

ความสามารถควบคมอณหภมของโลกเกดจากพนผวของโลกประกอบดวยน ารอยละ 70 เปนกลไกปรบอณหภมทมประสทธภาพสง แบคทเรยสงเคราะหแสงในระยะแรกของโลกใชกาซคารบอนไดออกไซดและคายกาซออกซเจนซงเกบกกกาซไฮโครเจนในรปน าไดเปนจ านวนมาก ชวยใหแบคทเรยสงเคราะหแสงในระยะแรกของโลกทวจ านวนไดมากขน น าหลอเลยงสงมชวตทกรปแบบ มทงพวกทใชคารบอนไดออกไซด และพวกทใชออกซเจน จงท าใหเกดวฏรจกรการหมนเวยนคารบอน และเกดวฏรจกรการหมนเวยนออกซเจน จงสงเกตไดวาบรรยากาศของโลกมความเสถยรขององคประกอบของกาซไนโตรเจน รอยละ 78 กาซออกซเจน รอยละ 21 คารบอนไดออกไซดรอยละ 0.03 และ มเทนรอยละ 0.002 และมขอสงเกตวาสดสวนกาซ

5

ออกซเจนในบรรยากาศเกนรอยละ 25 จะท าใหเกดภาวะการลกไหมไดเอง และสดสวนกาซออกซเจนต ากวารอยละ 15 จะเปนบรรยากาศทจดไฟไมตด จงเปนค าอธบายจากทฤษฎกายะทนาอศจรรย

ประการท 10 กระบวนการสงเคราะหแสงของพช ใน ภาพ 3 เปนกระบวนการผลตกาซออกซเจนทมประสทธภาพ

สง ซงสามารถแปลง กาซคารบอนไดออกไซด 6 โมเลกล รวมกบน า 12 โมเลกล ท าปฏกรยากบแสงอาทตย ไดผลผลตเปนกลโคส 1 โมเลกล กาซออกซเจน 6 โมเลกล และน า 6 โมเลกล เชนเดยวกนเปนกระบวนการของสงมชวตทนาอศจรรย เพราะกอนหนซงไมมชวตท าไมได

ทฤษฎกายะ ใหค าอธบายและขอสนนษฐานวา ความเสถยรของอณหภมของโลกเปนคณสมบตเดยวกนกบสงมชวต เชน ในขณะทมนษยมชวตจะมอณหภมรางกายคงทในชวง 36-37 องศาเซลเซยส เพราะสงมชวตมคณสมบตเปนระบบทมกลไกควบคมการท างานใหมความเสถยรเพอใหมอายการท างานทยนยาว ปราศจากความผนผวนตามอณหภมแวดลอม (Ambient temperature) แตเมอเสยชวตอณหภมรางกายของสงมชวตจะเปลยนไปตามอณหภมแวดลอมเพราะกลไกควบคมหยดท างาน ขอนเชนเดยวกนอธบายดวยกฎอณหพลศาสตรขอ 0

ภาพ 3 กระบวนการสงเคราะหแสงของพช ทมา Routhier, Richard 2016. What are some ways that trees act as carbon sinks? https://www.quora.com/What-are-some-ways-that-trees-act-as-carbon-sinks. Retrieved 24 January 2018

สงมชวตมคณสมบตฝาฝนกฎอณหพลศาสตรขอท 0 และขอท 2 โดยใชกฎอณหพลศาสตรขอท 1 ไดแก ความสมดลของพลงงานผานเขาและผานออก (input-output energy balance) ซงใชความเขาใจธรรมชาตของการกลายสถานะจากสสารเปนพลงงานและจากพลงงานเปนสสารจากสมการของไอนสไตน E = MC2 เมอ E แทนพลงงาน M แทนสสาร และ C2 แทนก าลงสองของความเรวแสง สงมชวตควบคมความเสถยรของอณหภมภายในรางกายดวยกลไกประกอบดวยการกนอาหารเพอเปลยนเปนพลงงานและขบถายกากเพอคายความรอนไมใหสะสมอยภายใน จงท าใหคาเอนโทรพ (Entropy) รวมเปนไปตามกฎอณหพลศาสตรขอท 2 เพราะ Entropy ภายในรางกายคงทแตคา Entropy รวมสงขนเพราะรวมกบ Entropy ทขบถาย แสดงใน ภาพ 4

6

กลไกควบคมความเสถยรของอณหภมภายในรางกายสงมชวตประกอบดวยการกนอาหารเพอเปลยนเปนพลงงานและขบถายกาก ท าใหสามารถปรบแตงปรมาณสสารและพลงงานในรางกายทง 4 สถานะ ไดแก ของแขง ของเหลว กาซ และอณหภม (ดน น า ลม ไฟ) ประกอบดวยการคายออกมากบกากทงทเปนของแขง ของเหลว กาซ และอณหภม และปรบแตงสารเคมใหมคาความเปนกรด-ดางทไมเปนอนตรายตอการท างานของอวยวะตางๆ เพราะสงทขบถายออกจากรางกายสงมชวตคอความรอนทออกมาทางลมหายใจ เหงอ ปสสาวะและอจาระ จงท าใหเกดภาวะเสถยรของอณหภมภายในรางกายของสงมชวต

กจกรรมเหลานท าหนาทควบคมการท างานของระบบของรางกายดวยการเตมสสารเขาสรางกายและคายออกท าใหเกดกลไกทมความยดหยน เพม-ลด เปด-ปด เปรยบเสมอนสวชตเปด-ปดการท างานของคอมเพรสเซอรของตเยน และเครองปรบอากาศ เตารด เครองปงขนมปง หมอตมน ารอน หรอ วาลวเปด -ปดทอน าหลอเยนของรถยนต เครองจกรในโรงงาน หรอกลไกควบคมอตราไหลของกระแสไฟฟาในวงจรอเลคทรอนกสเพอควบคมอณหภมของอปกรณเซมคอนดคเตอรใหมความรอนคงทเพอปองกนความรอนสะสมทท าใหอปกรณเสยหาย

ภาพ 4 Entropy ในภาพรวมของสงมชวต

กลไกการควบคมความเสถยรของระบบตางๆเรยกวา กลไกปอนกลบทางลบ (Negative feedback mechanism) เชน เครองปรบอากาศควบคมใหหองมอณหภมคงทโดยใชเครองตรวจจบอณหภมสงสญญาณไปใหสวตสเปดคอมเพรสเซอรเมออณหภมหองสงขนและปดคอมเพรสเซอรเมออณหภมหองต าลงตามความตองการของผใช

กลไกปอนกลบทางลบ (Negative feedback mechanism) ประกอบดวยกลไกยดหยนทสามารถเปด-ปด หรอ เพม-ลด เพอปรบแตงใหเกดการท างานของระบบทราบเรยบ สม าเสมอ ปองกนความผนผวน หรอ ความแปรปรวน ทท าใหเกดความเสยหายแกสวนประกอบตางๆ เชน เครองปรบอากาศทกลไกเปด -ปดคอมเพรสเซอรเสยหายและท างานตอเนองจะท าใหเครองปรบอากาศมความเยนสะสมเปนน าแขงปดกนกระแสลมท าใหหองรอนแทนทจะเยน ตเยนทกลไกเปด-ปดคอมเพรสเซอรเสยหายและท างานตอเนองจะท าใหมความเยนสะสมเปนน าแขงพอกพนท าใหสญเสยพนทใสอาหารและสญเสยรสชาต เตารดทกลไกเปด-ปดไฟฟาเสยหายและท างานตอเนองจะท าใหมไฟฟาไหลผานอยางตอเนองสะสมความรอนสงขนจนท าใหเสอผาเสยหาย

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Entr

op

y

Temperature

Total entropy Living body entropy

7

เครองยนตของรถยนตทอปกรณระบายความรอนเสยหายสะสมความรอนสงขนจนกระทงสวนประกอบบดเบยวและหยดการท างาน

โลกมอณหภมเฉลยทพนผว 13-16 องศาเซลเซยส แสดงใน ตาราง 1 และมความผนผวนนอย เชน อณหภมในเวลากลางวนแตกตางกบเวลากลางคนเพยง 6 – 8 องศาเซลเซยส คณสมบตเหลานท าใหโลกแตกตางไปจากดาวเคราะหอนๆ ไมใชกอนหนทวไปทมอณหภมผนผวนอยางรนแรงตามอณหภมแวดลอม ทฤษฎกายะเหนวาคณสมบตของโลกเหลานเกดจากกระบวนการมชวตของสงมชวตทมความหลากหลายคณสมบตซงประกอบดวยการบรโภคและขบถาย ท าใหพนผวโลกกลายสภาพประกอบดวยน าทะเลและมหาสมทร ออกซเจนและไนโตรเจนในอากาศ แผนดนทมสารอาหาร ชนบรรยากาศทกรองความรอนของดวงอาทตยใหพนผวโลกมอณหภมอบอนและปราศจากความผนผวนอยางรนแรง องคประกอบเหลานปรบแตงใหโลกเปนสภาพแวดลอมทเหมาะสมกบการแพรพนธของสงมชวต เปนบานทอบอน ทฤษฎกายะเหนวาการเปลยนแปลงสภาพแวดลอมของโลกเหลานไมสามารถเกดจากวตถทไมมชวต หากแตเกดจากสงมชวตมบทบาทเปนกลไก “ผกระท า” ใหเกดขน จงพลกความเขาใจออกจากฐานความคดเดมทเหนวาสงมชวตเปนเพยง “ผอาศย” ของดาวเคราะหดวงหนงทมความพอดของสภาพแวดลอม “โดยบงเอญ”

หากโลกเปนกอนหนทวไป กฎอณหพลศาสตรขอท 0 ใหความเขาใจวาโลกจะมอณหภมแปรผนตามอณหภมภายนอก เชน ดวงจนทรซงมสภาพเปนกอนหนทแหงแรง ไมมอากาศไมมน า มอณหภมบรเวณเสนศนยสตรของเวลากลางวนประมาณ 127 องศาเซลเซยส เวลากลางคนประมาณ -173 องศาเซลเซยส แตโลกทมสงมชวตมอณหภมทพนผวเฉลย 13-16 องศาเซลเซยส และมระยะแตกตางระหวางกลางวนและกลางคนระหวาง 6-8 องศาเซลเซยส แสดงใหเหนความเสถยรของอณหภมเชนเดยวกบคณสมบตเสถยรของอณภมภายในรางกายของสงมชวต

กฎอณหพลศาสตรขอท 2 ใหความเขาใจวาหากโลกเปนกอนหนทวไป โลกจะมอณหภมสะสมเพมขนเพราะไดรบพลงงานความรอนจากดวงอาทตย ท าใหมคา Entropy สงขน Entropy คอสภาวะอลหมานของโมเลกลของสสารซงขยายตวเมอไดรบความรอนสะสมเพมขนท าใหสสารเปลยนสถานะจากของแขงเปนของเหลวและเปนกาซ แตคณสมบตเสถยรของอณภมภายในรางกายของสงมชวตท าใหมคา Entropy คงท จงฝาฝนกฎอณหพลศาสตรขอท 2 คณสมบตเสถยรของอณภมของโลกจงท าใหโลกมคณสมบตเชนเดยวกบสงมชวต และฝาฝนกฎอณหพลศาสตรขอท 2

การส ารวจดการท างานของสงประดษฐตางๆของมนษยจะพบวามการท างานทมความเสถยรซงเลยนแบบความเสถยรของ “ระบบ” (system) ของรางกายของสงมชวตทงสน การท างานของเครองจกรโรงงาน ยานยนต เครองปรบอากาศ ตเยน คอมพวเตอร อปกรณอเลคโทรนกส เหลานลวนมกลไกปอนกลบดานลบ (Negative feedback loop) ทงสนเพอควบคมความเสถยรของอณหภมภายในเพอปองกนการสะสมความรอนไมใหเพมขนถงขดพงทลาย (Oscillation) การท างานอยางราบรนของเครองจกรตางๆจงใชกลไกการขบถายความรอนเพอควบคมใหความเสถยรของอณหภม เชน รถยนตควบคมความเสถยรของอณหภมเครองยนตโดยการระบายความรอนใหน าทหมนเวยนระหวางหมอน ากบเครองยนตโดยมประตเทอรโมสแตทคอยควบคมอตราการไหล กระบวนการเชนนท าใหคา entropy ภายในระบบคงท แตคา Entropy ในภาพรวมซงรวม Entropy ภายในระบบกบ Entropy ทเกดจากความรอนทขบถายออกจากระบบยงคงเปนไปตามกฎอณหพลศาสตรขอท 2 เชนเดยวกน

กลไกควบคมความเสถยรของอณหภมของโลกประกอบดวยกลไกปอนกลบดานลบ (negative feedback loop) เชนเดยวกน กลไกเหลานเกดขนไดจากกระบวนการของสงมชวต การใหก าเนดชวตใหมและการสนชวตวนเวยนอยางตอเนอง การหมนเวยนของการบรโภคและการขบถายอยางตอเนอง ท าใหเกดกลไก

8

เปด-ปด หรอ เพม-ลด มคณสมบตยดหยนเพอปรบแตงสวนประกอบของระบบทงทเปนสงมชวตและวตถไมมชวตใหมปรมาณ หรอระดบ ทเกดภาวะการท างานทราบเรยบ เออเฟอกบการงอกงามและเตบโตของมวลชวต และมคณสมบตอยรอดในสภาพแวดลอมภายนอกทมสภาพผนผวน ท าใหสงมชวตมความสามารถดนรนอยางมจดมงหมาย ไดแก ความมนคงของทอยอาศย

ในเชงเปรยบเทยบ กอนหนเปนสงไมมชวตจงไมมความยดหยน ไมดนรน ไมเพม-ลด ไมมจดมงหมาย แตจะเปลยนแปลงไปตามการเปลยนแปลงของสภาพแวดลอมสถานเดยว

ความหลากหลายของสงมชวตท าหนาทเปนกลไกปอนกลบดานลบ (Negative feedback loop) ของโลก สงมชวตตางๆ พชและสตว ตงแตจลลนทรยเซลลเดยวจนถงวาฬ มบทบาทรวมกนปรบแตงใหเกดความมนคงของโลก จงมคณคาและมลคามหาศาลเกนทจะนบได ความรอบรในเรองนอยางกวางขวางมากขนจะชวยใหมนษยก าหนดวถของการพฒนาและกระบวนการทางเศรษฐกจไดอยางถกตองและยงยน 3. คณสมบตพเศษของโลก

คณสมบตพเศษทรบผดชอบความมนคงทางอณหภมของโลกและคณสมบตความเพยบพรอมส าหรบการอยอาศยของสงมชวตอยางนามหศจรรยทเปนสงมชวต รวบรวมไดดงน

ประการท 11 คณสมบตพเศษของโลก ทเปนสงมชวต สวนท 1 (Lovelock 1991) ไดแก กระบวนการกกเกบกาซ

ไฮโดรเจนเปนน าในปรมาณมากเออเฟอแกการเจรญงอกงามของสงมชวต ไฮโดรเจนเปนกาซอสระทปลดปลอยออกจากปฏกรยาออกซเดชนของเหลกในหนบะซอลกบกาซคารบอนไดออกไซดและน า ไดเปนคารบอเนตของเหลกและกาซไฮโดรเจนอสระซงลอยขนสบรรยากาศ จากกระบวนการ

2FeO + 3CO2 + H2O Fe2(CO3)3 + H2 โลกอาจจะสญเสยกาซไฮโดรเจนอสระไปหมดเนองจากไฮโดรเจนเปนกาซเบาซงสามารถหนแรงดงดด

ของโลกไดงาย แตกาซไฮโดรเจนอสระสรางพนธะไดงายกบกาซออกซเจนในบรรยากาศเกดเปนโมเลกลของน าซงมน าหนกมากท าใหแรงดงดดของโลกกกเกบทงออกซเจนและไฮโดรเจนไวบนพนผวโลกไดในปรมาณมาก จากกระบวนการ

2H2 + O2 2H2O กาซออกซเจนในบรรยากาศเปนผลผลตของสงมชวตทคายออกจากกระบวนการสงเคราะหแสงเพอ

แปลงพลงงานจากดวงอาทตยเปนมวลวตถ และสงมชวตประเภทแบคทเรยใชกาซไฮโดรเจน กาซออกซเจน และซลเฟอรในกระบวนการยอยสลายซากสงมชวตประเภทสงเคราะหแสงทตายเปนอาหาร และคายน าและกาซไฮโดรเจนซลไฟด (กาซไขเนา) จากกระบวนการ

3H2 + O2 + S 2H2O + H2S ประการท 12 คณสมบตพเศษของโลก ทเปนสงมชวต สวนท 2 (Lovelock 1991) ไดแก กระบวนการสงเคราะห

แสงของพชทซบซอนและมประสทธภาพสง ซงสามารถใชแสงอาทตยในชวงคลนสน าเงน 400-500 นาโนเมตร และสแดง 650-700 นาโนเมตร แสดงใน ภาพ 2 ซงลอดผานการกรองของบรรยากาศเขาสพนผวโลกสรางคลอโรฟลลเพอแปลงคารบอนไดออกไซด 6 โมเลกล (6CO2) และน า 6 โมเลกล (6H2O) เปนกลโคสในพช (C6H12O6) และกาซออกซเจน 6 โมเลกล (6O2) แสดงใน ภาพ 3

คารบอนไดออกไซดในบรรยากาศซงเกดจากการประทของภเขาไฟในอดตทมปรมาณมากท าใหบรรยากาศของโลกมอณหภมสง กระบวนการสงเคราะหแสงใชคารบอนไดออกไซด ในบรรยากาศไดอยาง

9

รวดเรวและคายกาซออกซเจนออกสบรรยากาศชวยใหบรรยากาศมอณหภมเยนลง และไฮโดรเจนชวยกกเกบออกซเจนในรปน าในปรมาณมากซงใหก าเนดสงมชวต

ประการท 13 คณสมบตพเศษของโลก ทเปนสงมชวต สวนท 3 (Lovelock 1991) ไดแก ทงพชและสตวเปน

กระบวนการฝงคารบอนลงสพนผวโลกอยางแนบเนยน คารบอนในพชทสลดรวงหลนสพนดนยอยสลายโดยจลลนทรยดนและชะลางกบน าฝนรวมกบหนปนกลายเปนแคลเซยมคารบอเนท (CaCO3) ไหลลงสมหาสมทร ซงใชเปน เปลอก เกรด และกระดองของสตวน าหลายชนดในมหาสมทร และฝงอยกบพนมหาสมทรเมอสตวตาย

สาหราย Coccolithophores เปนสงมชวตทยดครองพนผวมหาสมทรในเขตรอนทมขอบเขตไพศาลจงเปนสงมชวตทใชกาซคารบอนไดออกไซดในบรรยากาศในปรมาณมากในกระบวนการสงเคราะหแสง และใชแคลเซยมคารบอเนท (CaCO3) เปนผนงเซลล ซงกลายเปนตะกอนหนปนทพนมหาสมทรเมอสาหรายตาย

ประการท 14 คณสมบตพเศษของโลก ทเปนสงมชวต สวนท 4 (Lovelock 1991) ไดแก การควบคมอณหภมของ

พนผวโลกใหอยในชวงทเออเฟอแกการเพมพนปรมาณของสงมชวตทงทเปนพชและสตว พชไมสามารถเกดขนหากพนผวของโลกเปนน าแขงตลอดป และสตวนอยชนดทสามารถมชวตบนพนผวโลกทเปนน าแขง ในดานตรงขามพนผวโลกทแหงแลงไมอ านวยตอการด ารงชวตของสงมชวตทมความหลากหลาย โลกในภาวะปจจบนมอณหภมเฉลย 13 องศาเซลเซยส ซงเปนภาวะเหมาะสมทท าใหมปรมาณและความหลากหลายของสงมชวต

ทฤษฎกายะเหนวาภาวะเหมาะสมเชนนไมใชความบงเอญ แตเปนผลงานและผลผลตของสงมชวตหลากหลายชนดรวมกนตกแตงใหเกดสภาพแวดลอมทอยสบาย กาซเรอนกระจกซงมบทบาทเปนบรรยากาศของโลกทมความหนาเพยงพอทจะท าใหโลกมอณหภมอนพอสบายและมความแตกตางของอณหภมส งและต าในชวงแคบ (ซงดาวเคราะหอน เชน ดาวองคาร หรอ ดาวศกร หรอ ดวงจนทร ไมมคณสมบตเชนน)

สงมชวตประเภทสงเคราะหแสงเปลยน CO2 ในบรรยากาศทมปรมาณมากในกระบวนการสรางมวลอยางรวดเรว จากกระบวนการ

ซงจะท าใหบรรยากาศสญเสยกาซเรอน

กระจกไปหมด และพนผวโลกจะเปนน าแขง แตโลกมสงมชวตประเภท มเทนโนเจน (Methanogen) ทคนกาซเรอนกระจกกลบสบรรยากาศ จากกระบวนการยอยสลายมวลของสงมชวตประเภทสงเคราะหแสงทตายแลว ผลผลตของสงมชวตเหลาน ไดแก กาซคารบอนไดออกไซด—CO2 และกาซมเทน—CH4 ซงท าใหพนผวโลกมบรรยากาศทอบอน

ประการท 15 คณสมบตพเศษของโลก ทเปนสงมชวต สวนท 5 ไดแก Dimethyl sulfide—DMS สตรเคม C2H6S

หรอ (CH3)2S เปนของเหลวทเปนผลผลตของกระบวนการ Metabolism ของแบคทเรยทยอยสลายซาก Plankton ในทะเลและมหาสมทร DMS ท าใหเกดกลนสาบทะเล กลนเหมนเนา แหลงก าเนดอนๆของ DMS ไดแก อตสาหกรรมทมกระบวนการตมพชหรอสตวทม Sulfer ซงสงเกตไดจากกลนเหมนเนา เมอ DMS ท าปฏกรยากบ O2 กลายเปนสารประกอบ Sulfer หลายชนด เชน สารประกอบ Sulfur dioxide สารประกอบ Dimethyl sulfoxide (DMSO) สารประกอบ Dimethyl sulfone สารประกอบ Methane sulfonic acid และสารประกอบ Sulfuric acid ซงสารประกอบ Sulfuric acid (H2SO4) มสภาพเปนของเหลวทกอตวในบรรยากาศชน Stratosphere จงมคณสมบตเปนละอองน าขนาดเลก (Aerosols) ซงมบทบาทเปน Cloud condensation nuclei—CCN ซงเปนวตถ (Particle) ทใชเปนพนผวส าหรบการกลนตวของไอน าในอากาศใหเปนน าในสภาพเมฆทลอยตวในระดบต า (Stratus cloud) แสดงใน ภาพ 5 ซงมบทบาทเปนเกราะสขาว

10

(albedo) ปดกน กรอง สะทอนแสงอาทตย และควบคมอณหภมของพนผวโลก (Wigley 1989; Lovelock 1991; Novakov and Penner 1993; Bardouki et al 2003)

ภาพ 5 เมฆระดบต า (Stratus cloud) มบทบาทปดกนแสงอาทตยลดอณหภมของพนผวโลก 4. มนษยควรปฏบตอยางไร

มนษยเปนสงมชวตทไมเพยงกนอาหารและขบถายกากอาหารเหมอนสงมชวตเหลาอน แตมความรและความสามารถใชไฟเปนเครองมอในการผลตขาวของเครองใชเพอความเปนอยทสะดวกสบาย มการผลตสงของอตสาหกรรม มการขนสง มการเดนทาง ท าใหการด ารงชวตของมนษยมการใชสสารและพลงงานในปรมาณมาก และมการขบถายจากการผลตอตสาหกรรมในปรมาณมากซงสรางความสกปรกใหแกโลก เพราะสงขบถายวนเวยนอยภายในโลก

มนษยเรยนรและสะสมความรและความสามารถดานการปองกนภยและการแพทยจงท าให มประชากรเพมขนอยางรวดเรว และใชทรพยากรและพลงงานและมสงขบถายปรมาณมากขนตามจ านวนประชากร

สงขบถายของมนษยทจะเปลยนคณสมบตอยสบายของโลก ไดแก กาซคารบอนไดออกไซด ซงเปนผลจากการเผาไหมเชอเพลงในอตสาหกรรม และการขนสง ซงสะสมปรมาณเพมขนในบรรยากาศเพราะเกนความสามารถของกระบวนการสลายตามธรรมชาต ซงใชกระบวนการของส งมชวต การสะสมกาซคารบอนไดออกไซดในบรรยากาศท าใหบรรยากาศ แผนดน และน าทะเล มอณหภมสงขน และละลายน าแขงในพนทขวโลก ซงยงไมมความรแนชดวาจะเกดอะไรขนจากกระบวนการดงกลาว แตทแนชดคอเศรษฐกจของมนษยทขยายเพมขนเบยดใหสงมชวตเหลาอนมพนทเลกลง จงนากงวลวากลไกทสรางภาวะอยสบายของโลกจะเสยหายมากขน และกระบวนการปอนกลบดานบวก (Positive feedback) จะเรงใหเกดความเสยหายในอตราเรงมากขน และการท างานของกลไกความเสถยรของโลกเสยหายในระดบทกคนไมได ตวอยางของกระบวนการปอนกลบดานบวก (Positive feedback) เชน น าแขงสะทอนแสงและความรอนรอยละ 90 แต

11

น าเกบความรอนรอยละ 90 เมออณหภมเปลยนจากลบ 1 องศา เปนบวก 1 องศา น าแขงเปลยนเปนน า จงเปลยนพนผวโลกจากสะทอนแสงและความรอนเปนเกบความรอนในน าทะเลทมพนทเพมขน จงเรงภาวะน าแขงละลาย

เศรษฐกจและความเปนอยของมนษยตงอยกบธรรมชาตและสงแวดลอม มระบบนเวศเปนทอาศย เปนอาหาร เปนวตถดบ เปนพนทรองรบการขบถายของอตสาหกรรม ความเขาใจเกยวกบธรรมชาตและสงแวดลอมเปนความรส าคญส าหรบการจดการเศรษฐกจและการพฒนาของมนษย

จากเหตผลในเชงกลไกความเสถยรของระบบ ขอคดส าคญ ไดแก การประเมนคาสงแวดลอมดวยมลคาเศรษฐกจยอมไมเพยงพอ แตตองใชความร ความเขาใจ ทศนคต ความรวมมอ ในการหยดความเสยหายกลไกความเสถยรของโลก

12

บรรณานกรม Bardouki, H., H. Berresheim, M. Vrekoussis, J. Sciare, G. Kouvarakis, K. Oikonomou, J.

Schneider, and N. Mihalopoulos 2003. Gaseous (DMS, MSA, SO2, H2SO4 and DMSO) and particulate (sulfate and methanesulfonate) sulfur species over the northeastern coast of Crete. Atmos. Chem. Phys., 3, 1871–1886, 2003. www.atmos-chem-phys.org/acp/3/1871/

Factors Affecting Photosynthesis. http://generalhorticulture.tamu.edu/lectsupl/Physiol/physiol.html

Lovelock, J.E. 1991. Geophysiology of the oceans. Ocean Margin Processes in Global Change, ed. Mantoura, R.F.C., Martin, J.-M and Wollast, R. (Dahlem Konferenzen) John Wiley & Sons Ltd., 419-431.

Lovelock, James 1988. The Ages of Gaia: A Biography of Our Living Earth. Oxford University Press, Oxford.

Novakov, T. and J.E. Penner, 1993. Large Contribution of Organic Aerosols to Cloud-Condensation Nuclei Concentrations. Nature, 365, 823-826. http://dx.doi.org/10.1038/365823a0

Redd, Nola Taylor 2012. How Hot is Venus? Space.com. November 16, 2012 06:15pm ET https://www.space.com/18526-venus-temperature.html

Routhier, Richard 2016. What are some ways that trees act as carbon sinks? https://www.quora.com/What-are-some-ways-that-trees-act-as-carbon-sinks. Retrieved 24 January 2018

Sharp, Tim 2017a. What is the Temperature of Mars? November 29, 2017 07:29pm ET. https://www.space.com/16907-what-is-the-temperature-of-mars.html

Sharp, Tim 2017b. What is the Temperature on the Moon? October 27, 2017 09:03am ET. https://www.space.com/18175-moon-temperature.html

The Ozone Depletion Theory of Global Warming. http://ozonedepletiontheory.info/what-is-radiation.html Retrieved 24 January 2018

Wigley, TML 1989. Possible climate change due to SO2-derived cloud condensation nuclei. Nature 339 (6223), 365-367