เค้าโครงงานวิจัย ได้รับทุนอุดหนุนการวิจัย จากโครงการ GLOBE "วิทยาศาสตร์โลกทั้งระบบ" สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

1. การใช้แมลงน้ำเป็นดัชนีชี้วัดคุณภาพน้ำ ในอ่างเก็บน้ำห้วยตามาย อำเภอกันทรลักษ์ จังหวัดศรีสะเกษ นางสาวนุชบา ภูคะฮาต นางสาวสุภาพร พบพระ โรงเรียนกระแชงวิทยา จังหวัดศรีสะเกษ

2. สถานการณ์คุณภาพน้ำของประเทศไทย

3. วิธีการตรวจวัดทางกายภาพ วิธีการตรวจวัดทางเคมี วิธีทางชีวภาพ การตรวจวัดคุณภาพน้ำ

4. เป็นสัตว์หน้าดิน ( Benthic fauna / Benthos) สัตว์หน้าดิน ; สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ที่อาศัยคืบคลานและหากินตามพื้นผิวหน้าดินบริเวณพื้นท้องน้ำในแหล่งน้ำ ทะเลสาบ หรือทะเล รวมถึงสัตว์กลุ่มที่เกาะหรืออาศัยอยู่ตามกองหิน โขดหิน หรือขอนไม้ในน้ำ

5. เป็นอาหารหรือเหยื่อ (prey) ให้กับสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ช่วยกำจัดซากของสิ่งมีชีวิตหรือสารอินทรีย์ในแหล่งน้ำ เรียกว่า scavenger ซึ่งช่วยรักษาสมดุลของระบบนิเวศ ใช้เป็นตัวชี้วัดคุณภาพน้ำทางด้านชีวภาพ เช่น ถ้าน้ำในแหล่งน้ำมีความสะอาด จะพบสิ่งมีชีวิตกลุ่มตัวอ่อนแมลงน้ำ อาทิ ตัวอ่อนชีปะขาว แต่ถ้าน้ำในแหล่งน้ำมีความสกปรก เราจะพบสิ่งมีชีวิตในกลุ่มหนอนแมลงวันดอกไม้ หรือหนอนริ้นน้ำจืด ความสำคัญของสัตว์หน้าดิน

6. เริ่มมีการศึกษาตั้งแต่ปี ค . ศ . 1954 มีการศึกษากันอย่างจริงจังในปี ค . ศ . 1973 เหตุผลที่นิยมใช้สัตว์หน้าดินเป็นตัวชี้วัดคุณภาพน้ำ เนื่องจากสัตว์หน้าดินเป็นสิ่งมีชีวิตที่อาศัยเฉพาะ / ประจำที่ หรือยึดเกาะอยู่กับที่ (sessile animals) และมีการเคลื่อนย้ายในบริเวณที่จำกัด การศึกษาสัตว์หน้าดิน

7. การเพิ่มขึ้นของธาตุอาหารอนินทรีย์ การเพิ่มขึ้นของสารอินทรีย์ การเปลี่ยนแปลงของวัสดุในธรรมชาติ (substrate alteration) มลพิษจากสารเคมีที่เป็นพิษ เช่น แอมโมเนีย ไนไตรต์ และสารอินทรีย์ที่เข้มข้นที่ปนเปื้อนในแหล่งน้ำ การเปลี่ยนแปลงด้านสิ่งแวดล้อมที่ส่งผลกระทบ ต่อรูปแบบโครงสร้างชุมชนของสัตว์หน้าดิน

8. แมลงสามารถแสดงผลลัพธ์ของการสะสมของสภาพแวดล้อมเป็นระยะเวลายาวนานได้ แมลงน้ำบางชนิดมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมและมีการฟื้นตัวช้า ทำให้ยังสามารถเห็นร่องรอยของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นได้ วิธีการเก็บตัวอย่างมีการพัฒนาจนได้เป็นวิธีการมาตรฐาน และความรู้ด้านอนุกรมวิธานมีการศึกษาเป็นอย่างดีแล้วในแมลงหลายกลุ่ม เช่น ระบบ BMWT เหตุผลที่แมลงน้ำถูกนำมาใช้ประเมินผลกระทบ ติดตามคุณภาพน้ำและตรวจวัดมลพิษทางน้ำ

9. แมลงน้ำมีสมาชิกอยู่ในทุกกลุ่มของ Functional groups และเป็นองค์ประกอบที่สำคัญในการเชื่อมโยงระหว่างผลผลิตปฐมภูมิกับลำดับขั้นการกินอาหารที่สูงขึ้นในสายใยอาหาร เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เหตุผลที่แมลงน้ำถูกนำมาใช้ประเมินผลกระทบ ติดตามคุณภาพน้ำและตรวจวัดมลพิษทางน้ำ(ต่อ) ภาพที่ 1 แสดงห่วงโซ่อาหาร

10. 1. พวกที่ได้รับผลกระทบมากที่สุด เป็นพวกที่มีเหงือก แมลงพวกนี้ในระยะตัวอ่อนหายใจด้วยเหงือก จึงต้องใช้ออกซิเจนในน้ำโดยตรง ตัวอย่างแมลงน้ำที่ได้รับผลกระทบจากมลพิษทางน้ำ

11. 2. พวกที่ได้รับผลกระทบรองลงมา เป็นพวกที่สามารถใช้ออกซิเจนจากอากาศหรือเก็บกักอากาศไว้กับตัว แมลงพวกนี้หายใจโดยใช้ออกซิเจนในอากาศได้โดยตรง มวนแมงป่อน้ำ จิงโจ้น้ำ ลูกน้ำยุง ด้วงดิ่ง

12. 3. พวกที่ได้รับผลกระทบน้อยที่สุด เป็นพวกที่มีความสามารถในการจับออกซิเจนในน้ำ ดังนั้นจึงสามารถทนอยู่ได้ในน้ำที่มีปริมาณออกซิเจนละลายต่ำมาก หนอนแดง หนอนแมลงวันดอกไม้ หนอนแมลงวันดอกไม้

13. ภาพที่ 2 แสดงแหล่งที่อยู่อาศัยของแมลงน้ำ

14. รูปที่ 1-4 อันดับ Diptera รูปที่ 5 อันดับ Odonata รูปที่ 6-7 อันดับ Coleoptera รูปที่ 8-10 อันดับ Hemiptera รูปที 11 อันดับ Trichoptera รูปที่ 12-13 อันดับ Ephemeroptera ดัดแปลงจาก Sangpradub และ Boonsoong (2006) ภาพที่ 3 ตัวอย่างแมลงในอันดับต่างๆ

15. สัตว์หน้าดินจะตอบสนองต่อปัจจัยทางชีวภาพและกายภาพแตกต่างกันในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน ดังนั้นโครงสร้างสังคมของสัตว์หน้าดินจึงสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้คุณภาพของแหล่งน้ำ การใช้ดัชนีทางชีวภาพเป็นตัวบ่งชี้ถึงคุณภาพของแหล่งน้ำถูกพัฒนาขึ้นด้วยการให้คะแนนสิ่งมีชีวิตที่มีคุณสมบัติพิเศษในการบ่งชี้คุณภาพน้ำ ด้วยระบบ BMWT ความหลากหลายทางชีวภาพและดัชนีทางชีวภาพ

16. สัตว์หน้าดินต้องการสภาพทางเคมีและกายภาพที่เฉพาะเจาะจง ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของจำนวนความถี่ในการพบ ลักษณะทางสัณฐานวิทยา กายภาพวิทยาหรือพฤติกรรมจะสามารถบ่งชี้ได้ว่าสภาพทางเคมีหรือสภาพทางกายภาพเป็นข้อจำกัดของสัตว์ในกลุ่มนี้ ความหลากหลายทางชีวภาพและดัชนีทางชีวภาพ (ต่อ)

17. มีการพัฒนาระบบคะแนนซึ่งมีพื้นฐานจากการวินิจฉัยถึงระดับวงศ์และไม่เฉพาะเจาะจงเพียงแม่น้ำหรือพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก ระบบ BMWP score; Biological Monitoring Working Party Score ซึ่งได้รับการรับรองมาตรฐานจาก ISO; International Organization for Standardization

18. สัตว์หน้าดินถูกเก็บมาจากที่อยู่อาศัยแบบต่างๆ ( กรวด ทราย ดิน และวัชพืช ) ซึ่งเป็นตัวแทนของสภาพของแม่น้ำในช่วงเวลานั้นๆ นำมาจัดจำแนกชนิดถึงระดับวงศ์ แต่ละกลุ่มหรือแต่ละวงศ์จะถูกให้คะแนนระหว่าง 1 ถึง 10 ตามระดับความสามารถในการทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม ดังตารางที่ 1 โดย ชนิดที่ทนได้น้อยที่สุดจะได้คะแนน 10 และชนิดที่ทนได้ดีก็จะได้คะแนน 1 การให้คะแนนแมลงในแต่ละวงศ์ที่พบจะถูกนำไปคำนวณเป็น BMWP score ต่อไป

19. วิธีการหาค่า ASPT สามารถหาค่า ASPT ได้โดยหาร BMWP score ด้วยจำนวนรวมของวงศ์และจำนวนของวงศ์จะสามารถบ่งบอกถึงความหลากหลายของสังคมสิ่งมีชีวิตได้ ในกรณีที่ BMWP score มีค่ามากกว่า 100 และค่า ASPT มากกว่า 4 โดยทั่วไปจะสรุปได้ว่าเป็นแหล่งน้ำที่มีคุณภาพน้ำดี

20. ถ้าตัวอย่างมี Oligocheata, Chironomidae, Sialidae และ Baetidae ขั้นตอนในการคำนวณหาค่ามีดังนี้ 1. ให้คะแนนแต่ละวงศ์โดยเทียบค่าจากตารางที่ 1 ดังนั้น ค่า BMWP score ที่คำนวณได้ คือ 1 + 2 + 4 + 4 = 11 2. คำนวณหาจำนวนรวมของวงศ์ที่พบทั้งหมดในตัวอย่าง ดังนั้น จำนวนรวมของวงศ์ คือ 4 3. หารค่า BMWP score ด้วยจำนวนรวมของวงศ์ก็จะได้ค่า ASPT ดังนั้น ค่า ASPT ที่คำนวณได้ คือ 11/4 = 2.75 4. จากการคำนวณ ได้ค่า BMWP score คือ 11 และ ASPT คือ 2.75 ดังนั้นสรุปได้ว่าน้ำมีคุณภาพต่ำมาก ตัวอย่างการคำนวณ

21. การเก็บตัวอย่างสัตว์หน้าดิน การเลือกจุดเก็บตัวอย่าง การกำหนดจำนวนตัวอย่างหรือจำนวนซ้ำที่เหมาะสม การเก็บตัวอย่างและการจำแนกชนิดในห้องปฏิบัติการ

22. 1. การเลือกจุดเก็บตัวอย่าง เก็บตัวอย่างในพื้นที่ที่ไม่ได้รับมลภาวะจากแหล่งกำเนิดเป็นแหล่งอ้างอิง หรือ reference site เก็บตัวอย่างในพื้นที่ที่ได้รับมลภาวะจากแหล่งกำเนิดที่เป็น impact site ควรเก็บในบริเวณใกล้เคียงกับจุดที่ปล่อยของเสีย เก็บตัวอย่างจากพื้นที่ที่ได้รับมลภาวะจากแหล่งกำเนิดให้เป็น recover site ภาพที่ 4 แสดงจุดการเก็บตัวอย่างแมลงน้ำ

23. 2. การกำหนดจำนวนตัวอย่างหรือจำนวนซ้ำที่เหมาะสม การเก็บตัวอย่างสัตว์หน้าดินโดยทั่วไปมักจะเก็บซ้ำ ทั้งหมด 3 - 5 ซ้ำ ในแต่ละสถานีเก็บตัวอย่าง ภาพที่ 5 การเก็บตัวอย่างแมลงน้ำ

24. 3 . การเก็บตัวอย่างและการจำแนกชนิดในห้องปฏิบัติการ 3.1. การเก็บตัวอย่างเชิงปริมาณ (quantitative, sampling) เป็นการเก็บตัวอย่างมาตรฐานเพื่อศึกษาความหนาแน่นของประชากร มวลชีวภาพ เครื่องมือที่ใช้เก็บตัวอย่างเชิงปริมาณคือ เครื่องเก็บตะกอนดิน (Ekman grab) ภาพที่ 6 เครื่องเก็บตะกอน Ekmam grap

25. 3 . การเก็บตัวอย่างและการจำแนกชนิดในห้องปฏิบัติการ ( ต่อ ) 3.2. การเก็บตัวอย่างเชิงคุณภาพ (qualitative, collecting) เป็นวิธีการเก็บตัวอย่างเพื่อศึกษาความหลากชนิด ชีวประวัติของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหน้าดิน วิธีการนี้ใช้สวิง (pond net) เป็นเครื่องมือเก็บตัวอย่าง ต้องทำการจับเวลาด้วย เพื่อปรับมาตรฐานการเก็บตัวอย่างในแต่ละสถานี ภาพที่ 7 สวิง pond net

26. ภาพที่ 8 การเก็บตัวอย่างเชิงปริมาณด้วย Ekmangrap และการเก็บตัวอย่างเชิงตุณภาพด้วยสวิง pond net

27. 3 . การเก็บตัวอย่างและการจำแนกชนิดในห้องปฏิบัติการ ( ต่อ ) 3.3 . บันทึกพารามิเตอร์ต่าง ๆ ( ความลึก อุณหภูมิ ออกซิเจนที่ละลายน้ำ ) ควรเก็บตะกอนดินเพื่อนำมาวิเคราะห์หาขนาดอนุภาคของตะกอนดิน และพารามิเตอร์อื่น ๆ 3.4. การเก็บรักษา น้ำยาดองตัวอย่างที่ใช้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการศึกษา โดยทั่วจะเก็บรักษาด้วยฟอร์มาลีน 5–8% หากต้องการหามวลชีวภาพควรดองตัวอย่างด้วยสารละลายเอธิลแอลกอฮอล์ 70% หรือ สารละลายไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ 40% ภาพที่ 9 การเก็บตัวอย่างแมลงน้ำ

28. 3.5. การจำแนกชนิด แยกตัวอย่างออกจากเศษขยะต่างๆ แล้วจำแนกชนิดภายใต้กล้องจุลทรรศน์กำลังขยายต่ำ เอกสารที่ใช้ประกอบในการจำแนก เช่น Arnold and Birtles (1989), Fauchald (1977), Day(1967) และ Griffiths (1976) 3 . การเก็บตัวอย่างและการจำแนกชนิดในห้องปฏิบัติการ ( ต่อ ) ภาพที่ 10 การจำแนกตัวอย่างในห้องปฏิบัติการ

29. ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในแหล่งน้ำสามารถบ่งบอกถึงสถานะภาพของแหล่งน้ำได้ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะดำรงชีวิตอยู่ในแหล่งน้ำที่มีสภาพแตกต่างกัน การใช้สิ่งมีชีวิตเป็นตัวชี้วัดคุณภาพน้ำนั้นมีความสะดวกกว่าการตรวจสอบคุณภาพน้ำทางกายภาพและทางเคมี เพราะการตรวจสอบทางกายภาพและทางเคมีนั้นมีพารามิเตอร์อยู่หลายตัว ข้อดีของการใช้สิ่งมีชีวิตเป็นตัวชี้วัดคุณภาพน้ำ

30. การตรวจสอบคุณภาพน้ำทางชีวภาพยังสามารถแสดงให้เห็นถึงระดับความรุนแรงของการเปลี่ยนแปลงหรือสภาวะมลพิษในแหล่งน้ำได้ ตัวชี้วัดทางชีวภาพสามารถประเมินคุณภาพแหล่งน้ำได้ดีกว่าการตรวจวัดคุณภาพน้ำทางกายภาพและเคมี เช่น การสังเกตด้วยตาเปล่าไม่สามารถบอกได้ว่าแหล่งน้ำได้รับการปนเปื้อนจากธาตุอาหารพืช แต่สังเกตได้จากสาหร่ายที่เจริญอย่างรวดเร็ว ( plankton bloom) ข้อดีของการใช้สิ่งมีชีวิตเป็นตัวชี้วัดคุณภาพน้ำ (ต่อ)

31. การนำสิ่งมีชีวิตมาชี้วัดคุณภาพน้ำนั้นไม่สามารถบอกได้ว่าสารพิษที่ปนเปื้อนลงสู่แหล่งน้ำนั้นมีปริมาณเท่าใด หรือเป็นสารพิษชนิดใด ข้อเสียของการใช้สิ่งมีชีวิตเป็นตัวชี้วัดคุณภาพน้ำ

32. แมลงน้ำสามารถที่จะนำมาใช้ในการตรวจวัดคุณภาพของแหล่งน้ำได้ เนื่องจากแมลงน้ำสามารถตอบสนองต่อปัจจัยทางชีวภาพและกายภาพที่แตกต่างกันในสภาพแวดล้อมได้ ซึ่งระบบที่ได้รับความนิยมก็คือ ระบบ BMWP score สรุป

33. โดย นางสาวพรจรส โตญาติมาก อาจารย์ที่ปรึกษาสัมมนา รศ.ดร.สุรไกร เพิ่มคำ ภาควิชาการจัดการศัตรูพืช คณะทรัพยากรธรรมชาติ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ วิทยาเขตหาดใหญ่ อำเภอหาดใหญ่ จังหวัดสงขลา 90112 โทร . 074-286101-2