โลกร้อนทำพืชอ่อนแอ "แมลง" เรืองอำนาจแทน

ไซน์เดลี - หวั่นในอนาคตอันใกล้โลกร้อนจะเพิ่มปัญหาอีกเรื่อง นักวิจัยมะกันศึกษาผลคาร์บอนไดออกไซด์ต่อพืช พบหากมีมากทำให้พืชอ่อนแอลง และไม่สามารถต้านทานแมลงศัตรูได้เหมือนก่อน

ทีมนักวิจัยของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐอิลลินอยส์ (University of Illinois) สหรัฐอเมริกา ทดลองปลูกถั่วเหลืองร่วมกับพืชชนิดอื่น เพื่อจำลองให้คล้ายกับการเพิ่มก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในภาวะโลกร้อน พบว่าพืชในแปลงถูกแมลงศัตรูกัดกินใบจนเสียหาย และประชากรแมลงศัตรูพืชเพิ่มขึ้นอย่างน่าตกใจ โดยได้รายงานผลการวิจัยลงในวารสารสมาคมวิทยาศาสตร์สหรัฐฯ (Proceedings of the National Academy of Sciences)

เมย์ เบอเรนบวม (May Berenbaum) หัวหน้าและคณะนักวิจัยได้ดำเนินการทดลองดังกล่าวโดยใช้พื้นที่ในส่วนซอยเฟซ (Soybean Free Air Concentration Enrichment: Soy FACE) มหาวิทยาลัยแห่งรัฐอิลลินอยส์ ซึ่งเป็นส่วนปฏิบัติการวิจัยในสภาพแวดล้อมจริง พวกเขาปลูกพืชชนิดต่างๆ และปลูกถั่วเหลืองร่วมด้วย เพื่อเพิ่มปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และโอโซนในแปลงปลูก ซึ่งควบคุมให้มีปริมาณก๊าซทั้ง 2 ชนิดในระดับมากน้อยต่างกันไป ส่วนปัจจัยเรื่องแสง ปริมาณน้ำฝน และแมลงนั้นเหมือนกัน

ผลการทดลองปรากฏว่าเมื่อคาร์บอนไดออกไซด์ในแปลงเพิ่มมากขึ้น ส่งผลให้พืชทำกิจกรรมการสังเคราะห์แสง (photosynthesis) ได้มากขึ้นเช่นกัน เป็นผลให้พืชมีปริมาณคาร์โบไฮเดรตเก็บสะสมไว้ที่ใบได้มากขึ้น พร้อมๆ ปริมาณไนโตรเจนที่มากขึ้นในปริมาณที่สัมพันธ์กัน

ก่อนทำการทดลอง นักวิจัยตั้งสมมติฐานไว้ว่าเมื่อพืชแปรเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศไปเป็นคาร์โบไฮเดรตได้มากขึ้น และนำไปใช้ในกระบวนการสร้างกรดอะมิโนและสารสำคัญอื่นๆ ที่จำเป็นในเซลล์ ร่วมกับแร่ธาตุไนโตรเจนที่ได้จากดินได้ในปริมาณมาก จะทำให้แมลงมากัดกินใบพืชมากตามไปด้วย เพื่อให้ได้ธาตุไนโตรเจนอย่างเพียงพอต่อความต้องการของพวกมัน

นักวิจัยพบว่า เมื่อถั่วเหลืองทำให้ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในแปลงเพิ่มมากขึ้น จะเป็นสิ่งล่อให้แมลงศัตรูพืชบุกเข้ามาในแปลงจำนวนมากขึ้นอย่างน่าตกใจ เช่น ด้วงญี่ปุ่น (Japanese beetle), หนอนเจาะรากข้าวโพด (corn rootworm) และเพลี้ย (aphid) เป็นต้น

ทั้งนี้ หนอนผีเสื้อและตัวอ่อนของแมลงศัตรูพืชต้องการธาตุไนโตรเจนสำหรับสร้างเนื้อเยื่อใหม่ในร่างกาย ส่วนแมลงตัวเต็มวัยจะสามารถอยู่รอดและสืบพันธุ์ได้ในสภาพแวดล้อมที่มีอาหารอันอุดมไปด้วยคาร์โบไฮเดรตปริมาณมาก ดังนั้นนักวิจัยจึงเข้าใจได้ทันทีเลยว่าทำไม่แมลงเหล่านั้นจึงอพยพเข้ามาอยู่ในแปลงพืชที่มีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สูง

นักวิจัยทำการทดลองต่อไปเพื่อศึกษาผลของปริมาณน้ำตาลต่อแมลงศัตรูพืช โดยเลี้ยงแมลงปีกแข็ง (beetle) ใน 3 สภาพแวดล้อม ได้แก่ ในแปลงพืชที่มีปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สูง, ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำ และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำร่วมกับให้น้ำตาลเสริม

ผลการทดลองสร้างความตื่นเต้นให้กับนักวิจัยเป็นอย่างมากเมื่อพวกเขาพบว่าแมลงในแปลงที่มีคาร์บอนไดออกไซด์สูงมีชีวิตอยู่ยืนยาวกว่า แพร่พันธุ์ได้มากกว่า

"น้ำตาลเป็นสิ่งสำคัญต่อการดำรงชีวิตของแมลงในสภาพที่มีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สูง แต่จะไม่มีผลต่อแมลงโดยตรงโดยปราศจากคาร์บอนไดออกไซด์" อีวาน เดอลูเซีย (Evan DeLucia) นักชีววิทยาในทีมวิจัยเผยข้อสรุป

นอกจากนี้ พวกเขายังศึกษาถึงกลไกการตอบสนองต่อแมลงศัตรูของพืช โดยปกติเมื่อแมลงมากัดกินใบของพืชไม่ว่าจะเป็นถั่วเหลืองหรือพืชอื่นๆ พืชเหล่านี้จะสร้างฮอร์โมน "จัสโมนิคแอซิด" (jasmonic acid) ขึ้นเพื่อเป็นการตอบสนอง ซึ่งจัสโมนิคแอซิดเป็นสารตั้งต้นของกระบวนการและกลไกการป้องกันตัวเองของพืชจากแมลงศัตรู และขั้นสุดท้ายพืชจะสร้างสารที่มีฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์โปรติเอส (protease inhibitor) เมื่อแมลงกัดกินพืชและได้รับสารนี้เข้าไปด้วยจะไปยับยั้งกระบวนการย่อยใบพืชที่แมลงกินเข้าไป

"เราพบว่าเมื่อปลูกพืชในสภาวะที่มีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สูง พืชจะสูญเสียความสามารถในการสร้างจัสโมนิคแอซิด ซึ่งเป็นการตัดกระบวนการป้องกันตัวเองของพืช และขณะที่ปริมาณคาร์โบไฮเดรตในใบพืชสูง แต่พืชขาดสารเคมีที่จะปกป้องตัวเองจากแมลงศัตรู ส่งผลให้พวกแมลงมีแหล่งอาหารอันโอชะเพื่อการดำรงชีพที่ยืนยาวและดำรงเผ่าพันธุ์ได้นานในบริเวณนั้น" เดอลูเซียอธิบาย ซึ่งการทดลองของพวกเขานั้นมีส่วนมาจากการที่ด้วงญี่ปุ่นบุกรุกทำลายความเสียหายในแปลงถั่วเหลืองของสถานีวิจัยดังกล่าว

ทั้งนี้ ปัญหาภาวะโลกร้อนในปัจจุบันอันเป็นผลจากป่าไม้ที่ลดลงและการใช้เชื้อเพลิงจากฟอสซิลอย่างมาก ทำให้ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศเพิ่มสูงขึ้นอย่างน่าเป็นห่วงตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 18 เป็นต้นมา ในช่วงเริ่มเข้าสู่ยุคปฏิวัติอุตสาหกรรม มีปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ในชั้นบรรยากาศประมาณ 280 ppm (part per million: ส่วนในล้านส่วน) และจากผลสำรวจเมื่อไม่นานมานี้พบว่าเพิ่มขึ้นเป็น 380 ppm ซึ่งหากเป็นปรากฏการณ์โดยธรรมชาติอาจต้องใช้เวลาอย่างน้อย 600,000 ปี

นักวิทยาศาสตร์ได้คาดการณ์ไว้ว่าหากยังไม่มีการแก้ปัญหาดังกล่าว จะส่งผลให้โลกของเรามีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ปกคลุมมากถึง 550 ppm ในอีกราว 40 ปีข้างหน้า และภาคอุตสาหกรรมในประเทศจีนและอินเดียที่เติบโตอย่างรวดเร็วอาจเป็นตัวเร่งชั้นยอดที่เร่งให้วันนั้นมาถึงเร็วยิ่งขึ้น.