เรณูวิทยา
เรณูวิทยา</b>ในชั้นหิน (English: Stratigraphic palynology or Geological palynology) เป็นวิทยาศาสตร์ที่นักธรณีวิทยาศึกษาเกี่ยวกับเรณูสัณฐานของสิ่งมีชีวิตปัจจุบันและซากดึกดำบรรพ์เพื่อศึกษาหาอายุเปรียบเทียบและการลำดับชั้นหิน จากซากเหลือของ ละอองเรณู(pollen) สปอร์(spores) ไดโนแฟลกเจลเลต(dinoflagellatesc และระยะซีสต์:hypnozygote) อาคริทาร์ช(acritarchs) ไคตินโนซัว(chitinozoans) และสโคเลโคดอนต์(scolecodonts) รวมไปถึงอินทรีย์วัตถุ(other microfossils)และเคอโรเจนที่มีลักษณะเฉพาะที่พบในตะกอนและหินตะกอน บางครั้งการศึกษาเรณูสัณฐาน(Palynomorphs)จะรวมถึงการศึกษาไดอะตอม(diatom) ฟอแรมมินิเฟอรา(microforaminifera) หรือสิ่งมีชีวิตอื่นที่มีโครงร่างภายนอกเป็นสารพวกซิลิก้าและเนื้อปูน(อ้างอิงจากPalynology at U of AZ)
เรณูวิทยาเป็นวิทยาศาสตร์เชิงสหวิทยาการและเป็นสาขาหนึ่งของธรณีวิทยาและชีววิทยาโดยเฉพาะอย่างยิ่งพฤกษศาสตร์ วิชาการลำดับชั้นหินทางเรณูวิทยาเป็นสาขาหนึ่งของวิชาบรรพชีวินวิทยาจุลภาคและพฤกษศาสตร์โบราณซึ่งศึกษาเกี่ยวกับซากดึกดำบรรพ์ของเรณูสัณฐานจากช่วงพรีแคมเบรียนตลอดจนถึงสมัยโฮโลซีน
มีรายงานการค้นพบละอองเรณูภายใต้กล้องจุลทรรศน์เป็นครั้งแรกสุดในช่วงทศวรรษที่ 1640 โดย เนเฮเมียห์ กรีว นักพฤกษศาสตร์ชาวอังกฤษ[2]เป็นผู้บรรยายลักษณะของละอองเรณู เกสรตัวผู้ และเป็นผู้ทำนายได้อย่างถูกต้องว่าละอองเรณูเป็นสิ่งจำเป็นในการสืบพันธุ์ของพืชทั้งหลาย กล้องจุลทรรศน์ได้เข้ามามีบทบาทในการศึกษาเรณูวิทยามากยิ่งขึ้นรวมไปถึงผลงานของโรเบิร์ต คิดสตัน และพี เรนช์ผู้ตรวจสอบพบสปอร์ในชั้นถ่านหินที่เปรียบเทียบได้กับสปอร์ของพืชปัจจุบัน[3] ผู้บุกเบิกช่วงแรกๆยังรวมถึงคริสเตียน กอทต์ฟรายด์ อีห์เรนเบิร์ก (ผู้ศึกษาเรดิโอลาเรียนและไดอะตอม) ไกเดียน แมนเทลล์ (ผู้ศึกษาสาหร่ายเดสมิด) และเฮนรี โฮฟเรย์ ไวต์ (ผู้ศึกษาไดโนแฟลกเจลเลต)
การวิเคราะห์ละอองเรณูเชิงปริมาณแรกสุดถูกตีพิมพ์โดยเลนนาร์ต วอง โพสต์ เป็นผู้วางรากฐานในการวิเคราะห์ละอองเรณูยุคใหม่ในการบรรยายที่คริสเตียนาของเขาในปี ค.ศ. 1916[4] การวิเคราะห์ละอองเรณูช่วงแรกๆถูกจำกัดเฉพาะในแถบประเทศนอร์ดิคเนื่องจากการตีพิมพ์ในช่วงแรกๆจำนวนมากเป็นภาษานอร์ดิค[5] การจำกัดการศึกษาจำกัดเฉพาะในหมู่ประเทศนอร์ดิคนี้ได้สิ้นจุดลงด้วยการตีพิมพ์วิทยานิพนธ์ของกุนนาร์ เอิร์ดมันในปี ค.ศ. 1921 เมื่อมีการวิเคราะห์ละอองเรณูอย่างแพร่หลายทั่วทั้งยุโรปและอเมริกาเหนือสำหรับใช้ในการศึกษาพืชพันธุ์และการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศยุคควอเทอร์นารี[4]
คำว่า “palynology” (มีความหมายว่า “เรณูวิทยา”) ถูกเสนอใช้โดยไฮด์ และวิลเลียมในปี ค.ศ. 1944 (ตามการใช้โดยแอนเทฝส์ นักธรณีวิทยาชาวสวีเดน) ในหลายหน้าของเอกสารแจก (เป็นหนึ่งของวารสารฉบับแรกๆที่อุทิศให้เกี่ยวกับการวิเคราะห์ทางละอองเรณูผลิตโดยพอล เซียร์ในอเมริการเหนือ) ไฮด์และวิลเลียมเลือกคำว่า “palynology” บนพื้นฐานรากศัพท์กรีกโบราณจากคำว่า “paluno” หมายถึงการหว่านหรือพรมและ “pale” หมายถึงฝุ่นละออง (ซึ่งตรงกับคำว่า “pollen” ในภาษาลาติน) [6]
เรณูสัณฐานมีความหมายกว้างๆว่าเป็นซากดึกดำบรรพ์ที่มีผนังเป็นอินทรีย์สารมีขนาดระหว่าง 5 ถึง 500 ไมครอน สกัดออกมาจากหินและตะกอนทั้งโดยวิธีการทางกายภาพ (ด้วยการกรองและปรกติจะใช้คลื่นอุลตร้าโซนิกด้วย) และวิธีการทางเคมี (โดยการย่อยสลายด้วยสารเคมีแล้วแยกออกจากส่วนที่ไม่เป็นอินทรีย์วัตถุ
การย่อยสลายด้วยสารเคมีจะประกอบด้วยหลายขั้นตอน เริ่มต้นด้วยการแช่ตัวอย่างหินหรือตะกอนในสารละลายโปรแตสเซียมไฮดรอกไซด์เพื่อแยกกรดฮิวมิกออกมาซึ่งจะทำให้เรณูสัณฐานจมตัวลงจากผิวของสารละลายหรือโดยการใช้คลื่นอุลตร้าโซนิกที่อาจจะส่งผลกระทบสร้างความเสียหายต่อผนังเซลล์ของเรณูสัณฐานได้[5] การใช้กรดไฮโดรฟลูออริกย่อยสลายแร่ซิลิเกตถูกนำมาใช้โดยแอสซาร์สันและแกรนลุนด์ในปี ค.ศ. 1924 ช่วยย่นเวลาในการค้นหาเรณูสัณฐานบนแผ่นสไลด์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์เป็นอย่างมาก[7] การศึกษาทางเรณูวิทยาจากตัวอย่างพีตทำให้เห็นอินทรีย์วัตถุในสภาพที่สมบูรณ์ดีประกอบด้วยรากฝอยเล็กๆ ใบเล็กๆของมอสส์ และอินทรีย์สารอื่นๆ วิธีการอะซีโตไลซีสถูกพัฒนาขึ้นโดยกุนนาร์ เอิร์ดมันกับน้องชายของเขาเพื่อย่อยสลายและแยกเอาวัตถุเซลลูโลสขนาดเล็กๆออกมา[8] ในการทำอะซีโตไลซีสวัตถุจะทำปฏิกิริยากับสารเคมีอะซีติกแอนไฮไดรด์และกรดกำมะถันเพื่อย่อยสลายเซลลูโลสซึ่งจะทำให้เห็นเรณูสัณฐานได้ชัดเจนขึ้น
ในบางขั้นตอนทางเคมีมีความจำเป็นที่จะต้องเอาใจใส่เพื่อความปลอดภัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้กรดไฮโดรฟลูออริกซึ่งซึมผ่านผิวหนังได้อย่างรวดเร็วและทำให้ผิวหนังไหม้เกิดการพองบวมได้
มีวิธีการอื่นๆอีกอย่างเช่นการลอยตัวในเคอโรซีนสำหรับวัตถุจำพวกไคติน
เมื่อดำเนินการเตรียมตัวอย่างทางเคมีแล้ว ตัวอย่างจะถูกนำไปทำสไลด์กล้องจุลทรรศน์โดยการใช้น้ำมันซิลิโคน กลีเซอโรล หรือกลีเซอโรลเยลลี แล้วทำการตรวจสอบภายใต้กล้องจุลทรรศน์แสงหรือกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด
ปรกตินักวิจัยจะทำการศึกษาไม่จากตัวอย่างปัจจุบันจากหลายๆแห่งในพื้นที่หนึ่งๆที่กำหนด หรือไม่ก็จากตัวอย่างจากแห่งหนึ่งๆที่มีการสะสมตัวหลายช่วงกาลเวลาอย่างต่อเนื่องอย่างเช่นจากพีตหรือจากตะกอนทะเลสาบ การศึกษาในปัจจุบันมีการใช้เทคนิกเชิงเปรียบเทียบจากตัวอย่างเรณูสัณฐานปัจจุบันกับตัวอย่างที่มีอายุเก่าแก่กว่าเพื่อเปรียบเทียบให้เข้าใจชุมชนพืชดั้งเดิม[9]
เมื่อทำการดูสไลด์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์นักวิจัยจะนับจำนวนเรณูสัณฐานของพืชแต่ละชนิดแล้วจัดทำแผนภูมิเรณูสัณฐาน ข้อมูลเหล่านี้สามารถนำไปใช้ในการตรวจสอบผลกระทบอันเกิดจากการกระทำของมนุษย์อย่างเช่นการตัดและลากซุงในอดีต[10], รูปแบบการใช้ที่ดิน[11] หรือการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศของภูมิภาคในระยะยาว[12] เรณูวิทยาสามารถนำไปประยุกต์แก้ปัญหาได้หลายด้าน ได้แก่ ธรณีวิทยา พฤกษศาสตร์ บรรพชีวินวิทยา โบราณคดี ปฐพีวิทยา และภูมิศาสตร์
เรณูวิทยาถูกนำไปประยุกต์ใช้ที่หลากหลาย มีความเกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์แขนงอื่นๆมากมาย
การลำดับชั้นหินทางชีววิทยา หรือ การหาอายุทางธรณีวิทยา นักธรณีวิทยาใช้การศึกษาทางเรณูวิทยาในทางการลำดับชั้นหินทางชีววิทยาเพื่อเปรียบเทียบชั้นหินและหาอายุเปรียบเทียบของชั้นหิน หมวดหิน หรือการลำดับชั้นหินหนึ่งๆ นิเวศวิทยา และ การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศโบราณ เรณูวิทยาสามารถนำไปใช้วิเคราะห์ชุมชนพืชในอดีตและชุมชนแพลงตอนพืชในทะเลหรือแหล่งน้ำจืด และสามารถอนุมานเป็นสภาพแวดล้อมและภูมิอากาศในอดีตได้ การศึกษาลักษณะปรากฏทางเรณูวิทยา ด้วยการตรวจสอบสภาพการเก็บรักษาของอินทรีย์วัตถุที่จะทำให้ทราบสภาพแวดล้อมของการตกสะสมตะกอนของหินตะกอน การศึกษาการเปลี่ยนแปลงความร้อนใต้พิภพ ด้วยการตรวจสอบสีของเรณูสัณฐานที่แยกออกมาจากเนื้อของหินทำให้ทราบการแปรผันของอุณหภูมิและการพัฒนาเต็มที่ของสารไฮโดรคาร์บอนของการลำดับชั้นตะกอนซึ่งจะทำให้สามารถประมาณการอุณหภูมิโบราณสูงสุดได้ การศึกษาทางชลธีวิทยา เรณูสัณฐานน้ำจืดและเศษชิ้นส่วนของพืชและสัตว์ รวมถึงพวกสาหร่ายหลากหลายชนิด (พราซิโนไฟต์ เดสมิด และสาหร่ายสีเขียว) ที่สามารถศึกษาระดับน้ำในทะเลสาบในอดีตและการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศในระยะยาว อนุกรมวิธาน การจำแนกทางวิทยาศาสตร์ และ การศึกษาเชิงวิวัฒนาการ นิติเรณูวิทยา เป็นการศึกษาละอองเรณูและเรณูสัณฐานอื่นๆเพื่อการใช้เป็นหลักฐานประกอบในพื้นที่เกิดเหตุอาชญากรรม การศึกษาโรคภูมิแพ้ เป็นการศึกษาการกระจายตัวในตำแหน่งทางภูมิศาสตร์และการปริมาณการการผลิตละอองเรณูตามฤดูกาลที่สามารถช่วยผู้ป่วยจากอาการภูมิแพ้อย่างเช่นโรคแพ้เกสรดอกไม้ได้ เรณูวิทยาน้ำผึ้ง เป็นการศึกษาละอองเรณูและสปอร์ที่พบอยู่ในน้ำผึ้ง เรณูวิทยาโบราณคดี เป็นการศึกษาการใช้พืชของมนุษย์ในอดีต ที่สามารถช่วยอธิบายการเพาะปลูกตามฤดูกาล การมีหรือไม่มีกิจกรรมหรือผลผลิตทางการเกษตร และพื้นที่ที่มีกิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับพืชในเชิงโบราณคดี บอนไฟร์ เชลเตอร์ เป็นตัวอย่างหนึ่งของการประยุกต์ทางเรณูวิทยานี้
เพราะว่าการกระจายตัวของอาคริทาร์ช ไคตินโนซัว ไดโนแฟลกเจลเลตซิสต์ ละอองเรณู และสปอร์ เป็นหลักฐานในการเปรียบเทียบการลำดับชั้นหินในการวิเคราะห์การลำดับชั้นหินทางชีววิทยาและสภาพแวดล้อมโบราณ การประยุกต์ใช้ทั่วไปของเรณูวิทยาและก่อให้เกิดผลประโยชน์สูงคือในการใช้ประกอบในการสำรวจปิโตรเลียมและแก๊สธรรมชาติ
เรณูวิทยายังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์อนุมานสภาพภูมิอากาศได้จากการปรากฏของชุมชนพืชในพื้นที่ตลอดช่วงเวลาทางธรณีวิทยาย้อนหลังไปนับเป็นพันปีหรือนับเป็นล้านๆปีทีเดียว และนี้เป็นสิ่งพื้นฐานในการวิจัยถึงการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ
ลาวัลย์ รักสัตย์ นักพฤกษศาสตร์เรณูวิทยา(Botanist&Palynologist) 2526. ได้ศึกษาเรณูพืชในประเทศไทยและการเทียบเคียงเรณูพืชของป่าฝนเขตร้อน นอกจากนี้ยังติดตามคณะศึกษาโครงการงานทางด้านเรณูวิทยาโบราณคดีร่วมกับคณะโบราณคดี มหาวิทยาลัยศิลปกร ซึ่งลาวัลย์ รักสัตย์ ได้นำดินจากหลุมศพทางภาคใต้(ภายใต้โครงการของ ศ.ดร.สุรินทร์ ภู่ขจร และคณะ คณะโบราณคดี ม.ศิลปกร)มาศึกษาวิเคราะห์พบเรณูสัณฐานบ่งชี้สภาพของพื้นที่นั้นเคยเป็นแอ่งน้ำมาก่อน ด้วยการปรากฏเรณูสัณฐานของแพงพวยน้ำ (Jussiaea repens L.) เป็นจำนวนมากกว่าเรณูของพืชชนิดอื่นๆ นอกจากนี้ยังได้ติดตามคณะสำรวจภายใต้โครงการ(ดร.สว่าง เลิศฤทธิ์ และคณะ)ของคณะโบราณคดี มหาวิทยาลัยศิลปกรไปศึกษาการขุดซากของวัตถุโบราณที่ จ.ลพบุรี และได้เก็บตัวอย่างดินมาวิเคราะห์ศึกษา พบเรณูสัณฐานบ่งชี้ของพืชหลายชนิดโดยภาพรวมเป็นสภาพป่าแดงหรือป่าโคก และมีเรณูสัณฐาณของพรรณไม้สัก(Tectona grandis L.)เป็นจำนวนมาก ทั้งนี้เนื่องจากบริเวณพื้นที่ที่ทำการสำรวจรอบๆนั้นมีร่องรอยของการทำสวนป่าสัก ลาวัลย์ รักสัตย์ มีผลงานอ้างอิงไว้ดังนี้
ลาวัลย์ รักสัตย์ (2526). วิธีวิเคราะห์เรณู(Pollen Analysis). รายงานผลการวิเคราะห์เรณู ภาควิชาพฤกษศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ กทม. , 25 หน้า.
- ลาวัลย์ รักสัตย์ (2527). การศึกษาพืชที่เป็นอาหารผึ้งในภาคเหนือของประเทศไทย. วารสารวนสาร ปีที่ 46 ฉบับที่ 2 กรมป่าไม้ , กทม., หน้า 139-141.
- ลาวัลย์ รักสัตย์ (2528). พิษภัยจากเกสรผึ้ง. วารสารฉลาดบริโภค ปีที่ 13 ฉบับที่ 3 กทม., หน้า 27-32.
- ลาวัลย์ รักสัตย์ (2531). การศึกษาสัณฐานของเรณูพืชในรังผึ้งในภาคเหนือของประเทศไทย. นำเสนอผลงานในการประชุมทางวิชาการ ครั้งที่ 26 มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ กทม., บทคัดย่อหน้า 95.
- ลาวัลย์ รักสัตย์ (2534). ละอองเรณู. เอกสารประกอบการบรรยาย. พิมพ์ครั้งแรก. 134 หน้า.
- ลาวัลย์ รักสัตย์ (2539). การศึกษาแนวความคิดที่คลาดเคลื่อนของเรณูสัณฐานในหลักสูตรชีววิทยาระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย. นำเสนอผลงานในการประชุมทางวิชาการ วิทยาศาสตร์-คณิตศาสตร์ ครั้งที่ 2 สสวท. กทม., บทคัดย่อหน้า 6-8.
- ลาวัลย์ รักสัตย์ (2544). สปอร์และเรณู. เอกสารประกอบการบรรยายและวิจัย. คณะโบราณคดี มหาวิทยาลัยศิลปกร กทม., 138 หน้า.
Moore, P.D., et al. (1991), Pollen Analysis (Second Edition). Blackwell Scientific Publications. ISBN 0-632-02176-4 Traverse, A. (1988), Paleopalynology. Unwin Hyman ISBN 0-04-561001-0 Roberts, N. (1998), The Holocene an environmental history, Blackwell Publishing. ISBN 0-631-18638-7
หมวดหมู่:วิทยาศาสตร์โลก หมวดหมู่:เรณูวิทยา หมวดหมู่:ธรณีวิทยา หมวดหมู่:โบราณคดี หมวดหมู่:บรรพชีวินวิทยา หมวดหมู่:ซากดึกดำบรรพ์ หมวดหมู่:พฤกษศาสตร์ หมวดหมู่:ซากดึกดำบรรพ์ทางเรณูวิทยา