จากการศึกษาพบว่าไม้พุ่ม เถาวัลย์ และต้นไม้รอบๆ ตัวเรามีบทบาทสำคัญในการดูดซับคาร์บอนส่วนเกินจากชั้นบรรยากาศ แต่เมื่อถึงจุดหนึ่ง พืชสามารถรับคาร์บอนได้มากจนความช่วยเหลือของพวกเขาในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเริ่มลดน้อยลง สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อใด นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามหาคำตอบสำหรับคำถามนี้
นับตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรมเริ่มขึ้นในต้นศตวรรษที่ 20 ปริมาณคาร์บอนในชั้นบรรยากาศที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ก็พุ่งสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว ผู้เขียนใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ซึ่งตีพิมพ์ใน Trends in Plant Science พบว่าในขณะเดียวกันการสังเคราะห์ด้วยแสงเพิ่มขึ้น 30%
Lukas Chernusak ผู้เขียนศึกษาและนักสรีรวิทยาจาก James Cook University ในออสเตรเลียกล่าวว่า "มันเหมือนกับรังสีของแสงในท้องฟ้าที่มืดมิด
มันถูกกำหนดอย่างไร?
Chernusak และเพื่อนร่วมงานใช้ข้อมูลจากการศึกษาด้านสิ่งแวดล้อมในปี 2017 ซึ่งวัดคาร์บอนิลซัลไฟด์ที่พบในแกนน้ำแข็งและตัวอย่างอากาศ นอกจากคาร์บอนไดออกไซด์แล้ว พืชยังดูดซับคาร์บอนิลซัลไฟด์ในระหว่างวัฏจักรคาร์บอนตามธรรมชาติ และมักใช้เพื่อวัดการสังเคราะห์ด้วยแสงในระดับโลก
“พืชบกดูดซับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกประมาณ 29% ซึ่งอาจส่งผลต่อความเข้มข้นของ CO2 ในบรรยากาศ การวิเคราะห์แบบจำลองของเราแสดงให้เห็นว่าบทบาทของการสังเคราะห์ด้วยแสงบนบกในการขับเคลื่อนกระบวนการกักเก็บคาร์บอนนี้มากกว่าที่แบบจำลองอื่นๆ ส่วนใหญ่ได้แนะนำไว้” เชอร์นุศักดิ์กล่าว
แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนไม่แน่ใจเกี่ยวกับการใช้คาร์บอนิลซัลไฟด์เป็นวิธีการวัดการสังเคราะห์ด้วยแสง
Kerry Sendall เป็นนักชีววิทยาที่ Georgia Southern University ซึ่งศึกษาว่าพืชเติบโตอย่างไรภายใต้สถานการณ์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่แตกต่างกัน
เนื่องจากการดูดซึมคาร์บอนิลซัลไฟด์ของพืชอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปริมาณแสงที่ได้รับ Sendall กล่าวว่าผลการศึกษา "อาจถูกประเมินค่าสูงเกินไป" แต่เธอยังตั้งข้อสังเกตว่าวิธีการส่วนใหญ่ในการวัดการสังเคราะห์ด้วยแสงทั่วโลกมีระดับความไม่แน่นอนอยู่บ้าง
เขียวขึ้นและหนาขึ้น
ไม่ว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเพิ่มขึ้นเท่าใด นักวิทยาศาสตร์ยอมรับว่าคาร์บอนส่วนเกินทำหน้าที่เป็นปุ๋ยสำหรับพืช เร่งการเจริญเติบโตของพวกเขา
“มีหลักฐานว่าใบของต้นไม้เริ่มหนาแน่นขึ้นและไม้ก็หนาแน่นขึ้น” เศรนุศักดิ์กล่าว
นักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ride ยังตั้งข้อสังเกตว่าเมื่อพืชได้รับ CO2 เพิ่มขึ้น ขนาดรูพรุนบนใบจะเพิ่มขึ้น
ในการศึกษาทดลองของเธอ Sendall ได้เปิดเผยพืชให้มีปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์เป็นสองเท่าที่ปกติได้รับ ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ตามข้อสังเกตของ Sendall องค์ประกอบของเนื้อเยื่อใบเปลี่ยนแปลงไปในลักษณะที่สัตว์กินพืชกินได้ยากขึ้น
จุดเปลี่ยน
ระดับ CO2 ในชั้นบรรยากาศสูงขึ้น และคาดว่าในที่สุดพืชจะไม่สามารถรับมือกับมันได้
"การตอบสนองของอ่างคาร์บอนต่อการเพิ่มขึ้นของ CO2 ในชั้นบรรยากาศยังคงเป็นความไม่แน่นอนที่ใหญ่ที่สุดในแบบจำลองวัฏจักรคาร์บอนทั่วโลกจนถึงปัจจุบัน และเป็นแรงผลักดันที่สำคัญของความไม่แน่นอนในการคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ" Oak Ride National Laboratory กล่าวในเว็บไซต์
การล้างที่ดินเพื่อการเพาะปลูกหรือการเกษตรและการปล่อยเชื้อเพลิงฟอสซิลมีผลกระทบมากที่สุดต่อวัฏจักรคาร์บอน นักวิทยาศาสตร์มั่นใจว่าหากมนุษยชาติไม่หยุดทำสิ่งนี้ จุดเปลี่ยนย่อมหลีกเลี่ยงไม่ได้
แดเนียล เวย์ นักสรีรวิทยาจากมหาวิทยาลัยเวสเทิร์น กล่าวว่า “การปล่อยก๊าซคาร์บอนมากขึ้นจะติดอยู่ในชั้นบรรยากาศ ความเข้มข้นจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และในขณะเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศก็จะเกิดขึ้นเร็วขึ้น”
เราจะทำอะไรได้บ้าง?
นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์และกรมวิชาการเกษตรกำลังทดลองหาวิธีดัดแปลงพันธุกรรมพืชเพื่อให้สามารถกักเก็บคาร์บอนได้มากขึ้น เอนไซม์ที่เรียกว่า rubisco มีหน้าที่จับ CO2 สำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง และนักวิทยาศาสตร์ต้องการทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น
การทดลองล่าสุดเกี่ยวกับพืชดัดแปลงแสดงให้เห็นว่าการยกระดับคุณภาพของ rubisco ช่วยเพิ่มผลผลิตได้ประมาณ 40% แต่การใช้เอนไซม์พืชดัดแปลงในเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่อาจใช้เวลานานกว่าทศวรรษ จนถึงตอนนี้ มีการทดสอบเฉพาะกับพืชทั่วไป เช่น ยาสูบ และไม่ชัดเจนว่ารูบิสโกจะเปลี่ยนต้นไม้ที่กักเก็บคาร์บอนมากที่สุดได้อย่างไร
ในเดือนกันยายน 2018 กลุ่มสิ่งแวดล้อมได้พบปะกันในซานฟรานซิสโกเพื่อพัฒนาแผนอนุรักษ์ป่าไม้ ซึ่งพวกเขากล่าวว่าเป็น “แนวทางแก้ไขปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ถูกลืมไป”
"ฉันคิดว่าผู้กำหนดนโยบายควรตอบสนองต่อการค้นพบของเราโดยตระหนักว่าชีวมณฑลภาคพื้นดินในปัจจุบันทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บคาร์บอนที่มีประสิทธิภาพ" Cernusak กล่าว “สิ่งแรกที่ต้องทำคือดำเนินการทันทีเพื่อปกป้องป่า เพื่อให้พวกเขาสามารถกักเก็บคาร์บอนต่อไปและเริ่มทำงานทันทีเพื่อแยกคาร์บอนออกจากภาคพลังงาน”