อินเทอร์เน็ตของสรรพสัตว์

ในช่วงเวลาร่วมสองทศวรรษที่ผ่านไปนี้ นักชีววิทยาที่เชี่ยวชาญการวิจัยพฤติกรรมของสัตว์ป่าได้ใช้ปลอกโลหะ (tag) สวมติดกับตัวสัตว์ (อาจจะเป็นปลอกคอ ปลอกขา หรือปลอกปีก) ซึ่งปลอกเหล่านี้มีเครื่องส่งสัญญาณคลื่นวิทยุติดต่อกับระบบ GPS (Global Positioning System) ที่ประกอบด้วยดาวเทียมโทรศัพท์มือถือ และเครือข่ายวิทยุ ฯลฯ เพื่อติดตามการเคลื่อนที่ของบรรดาสรรพสัตว์ที่มีขนาดใหญ่ ตั้งแต่วาฬในมหาสมุทร ไปจนถึงเสือ jaguar ในป่าทึบอย่างตลอดเวลาที่สัตว์เหล่านี้อพยพย้ายที่อยู่อาศัย เดินออกหาอาหารหรือว่ายน้ำไปล่าเหยื่อ

ในกรณีของสัตว์ที่มีขนาดใหญ่นั้นนักชีววิทยาสามารถมองเห็นตัวมันได้ง่าย ดังนั้นการติดตามดูก็ไม่มีปัญหามาก แต่ในกรณีสัตว์ที่มีขนาดเล็ก เช่นพวกที่มีน้ำหนักตัวน้อยกว่า 100 กรัม การติดปลอกขนาดเล็กบนลำตัว เป็นเรื่องที่ทำไม่ได้ เพราะสัตว์แบกรับน้ำหนักของปลอกไม่ได้ และนั่นก็หมายความว่า 75% ของสัตว์ที่โลกมี ซึ่งได้แก่ นก สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม และแมลงทุกสปีชีส์เป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถติดตามและศึกษาพฤติกรรมของมันได้ด้วยการติดตั้งปลอกส่งสัญญาณคลื่นวิทยุ ซึ่งนอกจากจะมีน้ำหนักค่อนข้างมากเวลาเปรียบเทียบกับน้ำหนักของสัตว์แล้ว ราคาของปลอกส่งคลื่นวิทยุก็ยังสูงด้วย

ข้อจำกัดเหล่านี้ทำให้ Martin Wikelski ซึ่งปัจจุบันเป็นผู้อำนวยการของสถาบัน Max Planck Institute สาขาปักษีวิทยา (ornithology) ที่เมือง Radolfzell ในประเทศเยอรมนี พยายามหาวิธีก้าวข้ามอุปสรรคดังกล่าว โดยได้จัดตั้งโครงการ ICARUS (จากคำเต็มว่า Intenational Cooperation for Animal Research Using Space) ซึ่งเป็นโครงการนานาชาติที่มุ่งวิจัยพฤติกรรมของสัตว์ ด้วยการใช้เครือข่ายดาวเทียมเพื่อติดตามสังเกตดูสัตว์ต่างๆ ที่มีจำนวนมากถึงล้านตัวในเวลาจริง (real time) และตอบบรรดาคำถามที่นักชีววิทยาได้พยายามหาคำตอบมาเป็นเวลานาน เช่นว่า เหตุใดในบางเวลานกบางชนิด และค้างคาวบางสปีชีส์ได้หายสาบสูญไป และมันแอบซ่อนอยู่ที่ใดในโลก โครงการ ICARUS ของ Wikelski ยังสามารถเตือนภัยการระบาดของโรคที่เป็นศัตรูพืช โรคหวัดนกและการระบาดของเชื้อ Ebola ก็ได้ด้วย โดยการติดตามดูพฤติกรรมของสัตว์ที่เป็นโรคด้วยการใช้เครือข่ายดาวเทียม นี่จึงเป็นวิธีศึกษานิเวศวิทยาของสิ่งมีชีวิตในรูปแบบใหม่

กรอบความคิดที่เป็นนวัตกรรมของ Wikelski รูปแบบนี้ได้ถือกำเนิดเมื่อ 18 ปีก่อน เมื่อเขามีความคิดจะติดตั้งเครื่องรับสัญญาณวิทยุบนสัตว์แล้วส่งไปที่สถานีอวกาศนานาชาติ (International Space Station ISS) และได้ไปสนทนาเรื่องนี้กับนักชีววิทยาหลายคนเพื่อหาทุนมาสนับสนุนโครงการ แต่ไม่มีใครเห็นด้วย เพราะเทคโนโลยีการสื่อสารของโลกในเวลานั้นยังตามความคิดของ Wikelski ไม่ทัน แม้แต่เจ้าหน้าที่ขององค์การ NASA เองก็คิดว่า มันเป็นความคิดที่เลื่อนลอยและเหลวไหล แต่บรรดาเจ้าหน้าที่ของทางการรัสเซียเห็นด้วยว่าเป็นโครงการที่น่าทำและสามารถทำได้ จึงอนุมัติให้โครงการ ICARUS เข้าไปแฝงอยู่ในยาน ISS ส่วนที่เป็นของรัสเซีย

คลิปการปล่อยจรวดส่งดาวเทียมในโครงการ ICARUS







ถึงวันนี้โครงการได้พัฒนาและก้าวหน้ามาเป็นลำดับ หลังจากที่ Wikelski ได้รับทุนสนับสนุนจากสถาบันวิจัยรวม 8 แห่งใน 5 ประเทศ และมีนักวิทยาศาสตร์เข้ามาร่วมโครงการประมาณ 20 คน

ในด้านประวัติชีวิตส่วนตัว Wikelski เล่าว่า ตั้งแต่สมัยที่ยังเป็นเด็กที่อาศัยอยู่กับครอบครัวในชนบทและป่าของแคว้น Bavaria ในประเทศเยอรมนี เขาได้ใช้เวลาวันละหลายชั่วโมงในการเฝ้าดูฝูงนกนางแอ่นที่เข้ามาพักอาศัยอยู่ในยุ้งข้าวของครอบครัว และเมื่อครูประจำชั้นที่สอนบอกว่า ทุกปีนกชนิดนี้จะบินไปประเทศแอฟริกาใต้เพื่อหลบภัยหนาว Wikelski รู้สึกตื่นเต้นมากที่รู้ว่า พวกนกได้หนีไปอยู่ที่ใดในฤดูหนาว แล้วสามารถบินกลับบ้านเดิมได้เมื่อถึงฤดูใบไม้ผลิ

เมื่อมีอายุมากขึ้น Wikelski ได้หัดเล่นกล้องถ่ายรูป และพยายามถ่ายภาพนก รวมถึงได้หัดติดปลอกโลหะที่ขาของนกตัวน้อย และได้เห็นนกที่ติดแถบโลหะนี้สามารถบินกลับรังเดิมของมันได้ทุกปี หลังจากที่ได้บินไปท่องโลกกว้างเป็นเวลานาน Wikelski ได้รู้สึกตื่นเต้นในความสามารถของนกมาก

ความรู้สึกนี้ได้จุดชนวนให้ Wikelski เริ่มสนใจศึกษาพฤติกรรม และเส้นทางการอพยพย้ายถิ่นของสัตว์ชนิดต่างๆ แม้เวลาต้องเข้ารับราชการเป็นทหาร ก็ได้อาสาทำหน้าที่เป็นพนักงานขับรถ ที่จะต้องตื่นทำงนตั้งแต่ 5 นาฬิกาทุกเช้า เพื่อจะได้หยุดงานเมื่อถึงเวลาบ่ายโมง แล้วออกไปติดตามดูนก โดยการปีนเทือกเขาสูง Alps ในแคว้น Bavaria และใช้เครื่องร่อนในการติดตามสังเกตดูนกอย่างใกล้ชิด และเพื่อรับรู้ด้วยตนเองว่า นกและค้างคาวมีความรู้สึกเช่นไร เวลามีกระแสลมไหลผ่านปีกมัน เพราะเขาคิดว่าถ้าเขาไม่ได้ร่อนด้วยตนเอง เขาก็จะไม่มีวันรู้จริง

ผลงานที่ Wikelski ทำนี้เป็นส่วนหนึ่งของวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกด้านนิเวศวิทยาเชิงพฤติกรรมของสัตว์ หลังจากนั้นก็ได้ไปทำวิจัยหลังปริญญาเอกต่อที่สถาบัน Smithsonian Tropical Research Institute ในประเทศปานามา แล้วกลับมารับตำแหน่งเป็นอาจารย์ในสังกัดมหาวิทยาลัย Illinois ที่ Urbana – Champaign ในสหรัฐอเมริกา แต่ภูมิประเทศของรัฐนี้เป็นที่ราบ และไม่มีภูเขาสูง Wikelski จึงต้องสลัดเครื่องร่อนทิ้ง และใช้รถยนต์ที่มีเสาอากาศติดตั้งที่หลังคารถในการติดตามดูนกแทน

ในความเป็นจริงเมื่อ 60 ปีก่อนนี้ นักชีววิทยาชื่อ William Cochran คือบุคคลแรกที่ริเริ่มนำแถบโลหะที่ส่งคลื่นวิทยุได้มาติดที่ขานก เพื่อติดตามการอพยพย้ายถิ่นของนกตัวเล็กๆ ในเวลานั้นแถบโลหะที่ใช้ส่งคลื่นวิทยุมีน้ำหนักเบา นกจึงบินนำไปด้วยได้ แต่เมื่ออุปกรณ์ส่งคลื่นมีขนาดเล็ก พิสัยในการส่งคลื่นวิทยุจึงมีพิสัยใกล้ คือไปได้ไกลเพียงไม่กี่กิโลเมตรจากตัวนก นอกจากนี้นก thrush ที่ Cochran ติดตามก็ชอบบินในเวลากลางคืนด้วย และบางเวลาถ้ามีลมช่วยมันสามารถบินได้ด้วยความเร็วถึง 112 กิโลเมตร/ชั่วโมง การติดตามดูฝูงนกที่บินเร็วในเวลากลางคืนจึงเป็นเรื่องที่คนติดตามต้องขับรถด้วยความเร็วสูงปานขับรถแข่ง และต้องมีความอดทนมาก เพราะนกบินเปลี่ยนทิศการบินบ่อย การทำงานของ Cochran ก่อนเวลาเช้ามืดได้ทำให้ตำรวจจราจรในแถบนั้นงุนงงหลายต่อหลายครั้ง จนกระทั่งรู้ความจริง

ในปี 2004 Wikelski และ Cochran กับนักชีววิทยา Henrik Mouritsen ได้สนใจศึกษาว่า นก thrush บินได้อย่างไรในความมืด จึงนำนกสปีชีส์ (Caltharus ustulastus) นี้ที่มีขนาดเท่ากำปั้นมาขังในกรงที่สามารถปรับทิศของสนามแม่เหล็กได้ แล้วปล่อยให้มันบินข้ามประเทศไปเป็นระยะทางประมาณ 1,100 กิโลเมตร จนพบว่านกใช้ทั้งสนามแม่เหล็กโลกและแสงไฟในการกำหนดเส้นทางบินของมัน

จากประสบการณ์นี้ Wikelski ก็ได้พัฒนาเทคนิคที่ใช้ให้สามารถติดตามสัตว์ที่มีขนาดเล็กกว่านก ลงไปอีก อันได้แก่ จั๊กจั่น แมลงปอ และผึ้ง ฯลฯ ตลอดจนได้ติดตามลักษณะการบินของนก กับค้างคาวในยุโรปจนพบว่า สัตว์ขนาดเล็กเหล่านี้มักบินได้ไกลกว่าที่นักชีววิทยาเคยรู้ และแมลงบางชนิดต้องบินเป็นระยะทางหลายกิโลเมตรกว่าจะได้กินอาหาร รวมถึงได้พบว่า อัตราการเต้นของหัวใจนกบางชนิดเวลาบิน มีค่าไม่แตกต่างไปจากเวลาที่มันยืนนิ่ง และนกกับค้างคาวมักชอบลอยตัวไปมาเวลากระแสลมพัดขึ้น ส่วนผีเสื้อชอบบินตามลม เป็นต้น

งานติดตามการเคลื่อนที่ของสัตว์ที่ Wikelski ทำจึงสนับสนุนความคิดที่ว่า ถ้านักชีววิทยารู้นิสัยการเดินทางของสัตว์ เขาก็จะเข้าใจธรรมชาติของมัน เพราะถ้าไม่รู้ว่ามันทำอะไรบ้าง ขณะใช้ชีวิตอยู่อย่างเสรี เขาก็จะไม่มีความรู้ด้านชีววิทยาของมันอย่างสมบูรณ์

Wikelski ยังพบว่ามีข้อจำกัดอีกหนึ่งประการที่ทำให้เทคนิคนี้ไม่สามารถนำไปใช้ได้ คือ เวลาสัตว์พยายามหลบลี้หนีคนเข้าไปอยู่ในป่าทึบการติดตามจะเป็นเรื่องยาก ด้วยเหตุนี้ Wikelski จึงคิดใช้ดาวเทียมสังเกตดูสัตว์จากอวกาศ และได้ทดลองใช้แนวคิดนี้ในการติดตามดูสัตว์บนเกาะ Barro Colorado ซึ่งมีพื้นที่ 16 ตารางกิโลเมตร ที่อยู่นอกฝั่งของประเทศ Panama เมื่อ 20 ปีก่อน โดยการติดตามดูเสือ jaguar และตัว sloth ที่ชอบแฝงตัวอยู่ในป่าทึบ แต่เทคโนโลยี GPS ในเวลานั้นยังไม่ทันสมัย คลื่นวิทยุจึงไม่สามารถเล็ดรอดผ่านใบไม้ และพุ่มไม้ที่หนาทึบออกมาได้

Wikelski จึงสร้างเครือข่ายเป็นหอคอยที่สูง 40 เมตร จำนวน 7 หอคอยเพื่อรับสัญญาณคลื่นจากสัตว์ป่าเวลามันเคลื่อนไหว และได้ออกแบบ software เพื่อเก็บข้อมูลการเคลื่อนที่ของสัตว์ด้วย เพื่อให้นักชีววิทยาจากทั่วโลกสามารถใช้ข้อมูลได้ โครงการนี้ได้เริ่มดำเนินการมาตั้งแต่ปี 2007 และสามารถเก็บข้อมูลได้มากเป็นพันล้านข้อมูล จนสามารถตีพิมพ์เป็นผลงานวิจัยเพื่อเผยแพร่ได้กว่า 100 เรื่อง ยิ่งไปกว่านั้น ประชาชนทั่วไปที่สนใจข้อมูลดังกล่าวนี้ก็อาจเข้าถึงได้โดยใช้ app ชื่อ Animal Tracker

การโยง app Animal Tracker เข้ากับโครงการ ICARUS ทำให้ Wikelski ซึ่งทำงานอยู่ที่ประเทศเยอรมนีสามารถติดตามเป็ด (Anas penelope) ที่กำลังลอยคออยู่ในสระของประเทศ Kazakhstan ได้ และพบว่าเป็ดจะพำนักในบริเวณนั้นเป็นเวลานาน 2 สัปดาห์

การใช้ app ยังช่วยให้ Wikelski รู้อีกว่า ก่อนนั้นเป็ดฝูงนี้เคยอยู่ที่บริเวณนอกเมือง Amsterdam ในเนเธอร์แลนด์ การติดตามสัตว์โดยใช้เทคโนโลยีนี้ จึงสามารถช่วยนักอนุรักษ์สัตว์ทำงานได้มาก เพราะผู้ติดตามจะรู้ว่ามันกำลังประสบปัญหาในการดำรงชีวิตอย่างไร รวมถึงให้รู้ด้วยว่า เป็ดตัวที่กำลังเดินในสวนหลังบ้านขณะนี้ได้บินมาไกลจากรัสเซีย เป็นต้น

ในปี 2015 เมื่อสิงโตแอฟริกันตัวผู้ (Panthera Leo) ที่อยู่ในสวนสัตว์ Hwange National Park ของประเทศ Zimbabwe ถูกนักล่าสัตว์ฆ่าตายที่บริเวณนอกสวนสัตว์ ข้อมูลที่ได้จากปลอกที่ติดตัวสิงโตแสดงให้เรารู้ว่ามันถูกล่อให้ออกมาจากเขตอนุรักษ์ และถูกยิง การตายของสิงโตตัวนี้ได้สร้างกระแสเรียกร้องให้มีการยกเลิกกีฬาล่าสิงโตเพื่อเอารางวัล

Wikelski ได้เห็นโอกาสนี้ว่าเป็นกระแสที่สามารถสร้างความสนใจในสัตว์ป่าชนิดอื่นๆ ด้วย และเมื่อพบว่าอุปกรณ์ส่งคลื่นวิทยุเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดประสิทธิภาพในการติดตาม แต่ถ้าปลอกโลหะที่ใช้ส่งคลื่นสัญญาณมีน้ำหนักมากกว่า 3% ของน้ำหนักตัวสัตว์ น้ำหนักของปลอกจะทำให้พฤติกรรมของสัตว์เปลี่ยน ซึ่งจะมีผลต่อโอกาสการรอดชีวิตของมัน และนี่ก็คือเหตุผลที่ทำให้เทคโนโลยีนี้ไม่สามารถใช้กับสัตว์หลายชนิดได้

แต่ถ้าโครงการ ICARUS ทำงานได้เต็มที่ ปลอกโลหะจะส่งคลื่นได้ 220 byte ในแต่ละครั้งไปที่ ISS ซึ่งนับว่ามากเพียงพอสำหรับสัตว์ 1 ตัว โดยในแต่ละวัน ปลอกที่ส่งคลื่นอาจทำงานโดยใช้แบตเตอรี่แสงอาทิตย์ เมื่อแบตเตอรี่หมดอายุก็อาจนำมาอัดประจุใหม่ได้ และข้อมูล 500 megabytes ที่เก็บก็นับว่ามากเพียงพอสำหรับการบันทึกเส้นทางการเคลื่อนที่ของสัตว์ตัวนี้ได้ตลอดอายุขัยของมัน

ในการใช้เครื่องบินบินสังเกตสัตว์ในป่าใกล้สถาบันที่ Wikelski ทำงานเขาได้ข้อมูลมากมายเกี่ยวกับตำแหน่งของนก blackbird รวมถึงกำลังของแบตเตอรี่ที่ยังเหลืออยู่ และเวลาที่นกส่งคลื่นวิทยุครั้งสุดท้ายขึ้นฟ้าสู่คอมพิวเตอร์บนเครื่องบิน ซึ่งบอกรายละเอียดเกี่ยวกับ blackbird ฝูงนั้น จนทำให้สามารถบอกได้ว่า เหตุใดนกจึงเลือกเส้นทางบินนั้น โดยใช้ข้อมูลจำนวนครั้ง/วินาทีที่นกกระพือปีก ตำแหน่ง GPS ความเร็วของลมที่พัด และฝนที่ตก ซึ่งจะบอกให้รู้ว่านกต้องใช้พลังงานมากหรือน้อยเพียงใดในการบินเส้นทางนั้น

Wikelski คิดว่า โครงการ 1,100 ล้านบาทที่เขาใช้ติดตามสัตว์นี้จะมีประโยชน์ต่อมนุษย์มาก เพราะการรู้ความเร็วลม และอุณหภูมิโดยใช้นกนับพันเป็นข้อมูลที่จำเป็นมากในการใช้พยากรณ์อากาศ นั่นคือ สัตว์ทุกชนิดจะเป็น drone ที่ทำงานด้านอุตุนิยมวิทยาได้ดี เพราะมันสามารถบอกข้อมูลที่ระดับ 20 เมตรเหนือน้ำทะเลในมหาสมุทร Pacific ได้ ในขณะที่อุปกรณ์วัดที่กรมอุตุฯ ใช้ ทำงานได้ในบริเวณแคบๆ และต้องใช้เจ้าหน้าที่คุม แต่นกทำงานในบริเวณกว้างได้อย่างตลอดเวลา และสามารถทำได้แทบทุกระยะสูง โดยไม่ต้องมีใครควบคุม

ในอนาคต Wilkelski ยังมองไกลยิ่งไปกว่านั้นคือ เขาคิดจะใช้ ICARUS ตรวจดูและพยากรณ์เหตุการณ์แผ่นดินไหวด้วย เพื่อยืนยันหรือล้มล้างความเชื่อที่ว่า สัตว์มีสัญชาติญาณ ESP ที่สามารถบอกภัยชนิดนี้ล่วงหน้าได้ และได้พบว่า ในปี 2012 แพะภูเขาที่ชอบเล็มหญ้าอยู่ใกล้ภูเขาไฟ Etna ใน Sicily ก่อนที่ภูเขาไฟจะคำราม 4-6 ชั่วโมง ฝูงแพะจะเดินว่อนมาก

ปัจจุบันเรามี Internet of Things ในอนาคตเราจะมี Intenet of Animals ด้วย และปัญหาที่จะตามมาก็มีบ้างเป็นธรรมดาโดยเฉพาะในส่วนที่มันจะเป็นขยะอิเล็กโทรนิกส์ของเครื่องส่งคลื่นบนตัวสัตว์ ซึ่งจะมีสะสมมากขึ้นเรื่อยๆ เวลามันตาย และในส่วนของการลงทุนก็ต้องมีเช่นกัน เพราะเราต้องใช้เครื่องส่งจำนวนมาก นั่นหมายถึงการลงทุนต้องมากด้วย และระบบดาวเทียมที่ต้องใช้ก็ต้องมีค่าโสหุ้ยสูง

ในปี 2019 นี้ Wikelski จะเดินทางไปทั่วโลกเพื่อโปรโมตโครงการ ICARUS ด้วยการติดตั้ง tag ส่งคลื่นวิทยุบนสัตว์ชนิดต่างๆ ที่อยู่ในพื้นที่ตั้งแต่แหลม Kamchatha ของรัสเซีย ไปจนถึง Bhutan, Congo และ Zambia

อ่านเพิ่มเติมจาก Conservation Implications of Animal Culture and Social Complexity ใน go.nature.com/2gcbesk ปี 2018

สุทัศน์ ยกส้าน

ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย

อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" จาก "ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน" ได้ทุกวันศุกร์