เมื่อปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้น ป่าก็เติบโตได้ช้าลง และนั่นอาจทำให้ปัญหาด้านสภาพอากาศเลวร้ายลง ต้นไม้กำลังพ่ายแพ้ พวกมันไม่สามารถกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศได้เท่าที่ได้คิดเอาไว้
เป็นที่รู้กันดีว่าต้นไม้ดูดซับ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ หรือ CO2 อันเป็นวัตถุในการสร้างอาหารเพื่อดำเนินชีวิตของพวกมัน ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเมื่อระดับก๊าซ CO2 เพิ่มขึ้น ก็จะไปช่วยกระตุ้นการสังเคราะห์แสง และเพิ่มการเจริญเติบโตของพืช แต่กลับกลายเป็นว่าการเพิ่มขึ้นดังกล่าวจะถึงแค่จุดจุดหนึ่งเท่านั้น
.
เนื่องจากต้นไม้จะถูกจำกัดด้วยสารอาหาร ฟอสฟอรัส ที่มีอยู่ในดิน ซึ่งมีอยู่ในปริมาณจำกัด ทำให้ต้นไม้ไม่อาจนำแร่ธาตุไปสร้างการเจริญเติบโตต่อไปได้อีก แล้วท้ายที่สุดระดับ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มากเกินไป ก็จะสร้างผลเสียให้กับพืชมากกว่าจะเป็นผลดี
.
อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ยังไม่แน่ใจว่า ขีดจำกัดของ ฟอสฟอรัส อยู่ที่เท่าไหร่ และสิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งที่ไม่ทราบคือ “ปริมาณฟอสฟอรัสในระบบนิเวศจะมีการเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในสถานการณ์ที่พืชและจุลืนทรีย์ตอบสนองต่อระดับคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้น”
.
ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเวสเทิร์นซิดนีย์จึงได้ตัดสินใจค้นหาคำตอบ
.
ในการศึกษาล่าสุดนี้ที่เผยแพร่ในวารสาร ‘Nature’ ระบุถึงเบาะแสบางอย่างที่มีความสำคัญต่อการสร้างสารอาหารหลักอย่างฟอสฟอรัส ด้วยการทดลองกับต้นยูคาลิปตัส พวกเขาพบว่าต้นไม้อาจกำลัง ‘พ่ายแพ้’
.
“พืชพื้นเมืองเช่น ต้นยูคาลิปตันนั้นมีชื่อเสียงด้านความสามารถในการสกัดฟอสฟอรัสจากดินด้วยวิธีที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่ง” ดร. คริสทีน เคราซ์ (Kristine Crous) จากสถาบันสิ่งแวดล้อมฮาวเคสบูรีของมหาวิทยาลัย กล่าว
.
ทีมงานได้ทดลองเพิ่มปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปในอากาศ ให้กับต้นยูคาลิปตัสที่สูง 25 เมตรผ่านระบบควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์เป็นเวลากว่า 6 ปี จากนั้นได้สุ่มตัวอย่างเชิงลึกของฟอสฟอรัสในทุกส่วนของระบบนิเวศ เพื่อติดตามเส้นทางสารอาหารนี้ไปที่พืช
.
งานวิจัยได้แสดงให้เห็นว่า จุลินทรีย์ในดินต้องการฟอสฟอรัสกันไว้ให้ตัวเองก่อน เมื่อพวกมันได้รับเพียงพอแล้ว จึงจะปล่อยที่เหลือให้ต้นไม้ กล่าวคือ เมื่อมีปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้น จุลินทรีย์ในดินจึงสามารถดึงเอาฟอสฟอรัสไปใช้ได้ก่อนและมากกว่าต้นไม้ ทำให้เหลือฟอสฟอรัสให้ต้นไม้ในการสังเคราะห์แสงลดลง ซึ่งเป็นข้อจำกัดต่อการเติบโต แม้ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์จะเพิ่มขึ้นก็ตาม
ซึ่งหมายความว่า เมื่อคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้น แทนที่ต้นไม้จะได้สังเคราะห์แสงอย่างเต็มที่ด้วยการนำฟอสฟอรัสจากระบบนิเวศมาใช้ในกระบวนการ
.
แต่พวกมันกลับถูกจุลินทรีย์ในดินแย่งไป ทำให้ไม่มีฟอสฟอรัสเพียงพอในการสังเคราะห์แสง และนั่นส่งผลต่อการเจริญเติบโตของต้นไม้ การแข่งขันนี้พืชเป็นฝ่ายพ่ายแพ้ให้กับสิ่งมีชีวิตเล็ก ๆ นักวิจัยระบุว่าเป็นเพราะจุลินทรีย์มีความสามารถในการหาฟอสฟอรัสเหนือกว่าพืช โดยพวกมันสามรรถเก็บฟอสฟอรัสได้มากกว่าต้นไม้ถึง 3 เท่า
โดยการที่ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเพิ่มขึ้นนั้น แม้จะไม่ได้ส่งผลโดยตรงต่อปริมาณฟอสฟอรัสในดิน แต่ส่งผลทางอ้อมต่อการแย่งชิงฟอสฟอรัสระหว่างต้นไม้และจุลินทรีย์ในดิน กล่าวคือ
- เมื่อระดับคาร์บอนไดออกไซด์สูงขึ้น ต้นไม้พยายามเพิ่มอัตราการสังเคราะห์แสงเพื่อเติบโต ซึ่งต้องการฟอสฟอรัสมากขึ้น
- จุลินทรีย์ในดินก็มีกิจกรรมและการเจริญเติบโตเพิ่มขึ้นเช่นกัน เนื่องจากมีคาร์บอนไดออกไซด์ให้ใช้มากขึ้น จึงต้องการฟอสฟอรัสเพิ่มขึ้นด้วย
- เนื่องจากจุลินทรีย์มีความสามารถในการดูดซึมฟอสฟอรัสสูงกว่าต้นไม้ จึงสามารถแย่งฟอสฟอรัสในดินไปใช้ก่อนและมากกว่าต้นไม้
- ดังนั้นเมื่อระดับคาร์บอนไดออกไซด์สูงขึ้น ปริมาณฟอสฟอรัสที่ต้นไม้สามารถนำมาใช้ในการสังเคราะห์แสงจึงลดลง ทำให้ไม่สามารถเติบโตได้เต็มที่ตามที่คาดการณ์ไว้
- การขาดแคลนฟอสฟอรัสจึงเป็นข้อจำกัดสำคัญต่อการเติบโตของพืชเมื่อระดับคาร์บอนไดออกไซด์สูงขึ้น แม้ปัจจัยอื่นๆ เช่น แสง น้ำ จะเหมาะสม
สรุปคือ คาร์บอนไดออกไซด์ไม่ได้ส่งผลโดยตรงต่อปริมาณฟอสฟอรัสในดิน แต่ทำให้เกิดการแย่งชิงฟอสฟอรัสระหว่างต้นไม้และจุลินทรีย์เพิ่มขึ้น โดยจุลินทรีย์มีความได้เปรียบ ทำให้ต้นไม้ขาดแคลนฟอสฟอรัสในการเติบโต แม้จะมีคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นก็ตาม
ข้อมูลเหล่านี้แสดงสัญญาณที่น่ากังวลอย่างยิ่ง เนื่องจากแบบจำลองการเติบโตของป่าส่วนใหญ่ไม่ได้คำนึงถึงผลกระทบของฟอสฟอรัส ดังนั้นจึงเป็นไปได้ว่าทุกอย่างอาจกำลังแย่กว่าที่คิด ในโลกที่ระดับคาร์บอนไดออกไซด์กำลังเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ และป่าไม้ทั่วโลกอาจกำลังถูกจำกัดโดยกระบวนการเหล่านี้
.
“การทำความเข้าใจว่าวัฏจักรสารอาหารที่สำคัญ (เช่นฟอสฟอรัส) ผ่านระบบนิเวศป่าไม้นั้น จะมีส่วนช่วยให้เราเข้าใจว่าเหตุใดเราจึงไม่เห็นการเติบโตเพิ่มขึ้น เมื่อก๊าซคาร์บอนได้สูงขึ้นในดินที่มีฟอสฟอรัสต่ำ” ดร. เคราซ์ กล่าว
.
สิ่งที่ต้องคำนึงอยู่เสมอคือ สารอาหารเป็นเพียงส่วนหนึ่งของภาพรวมทั้งหมด ซึ่งมีทั้งความแห้งแล้ง ความร้อน และไฟป่า แต่ทั้งหมดมีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ ที่ส่งผลต่อความสามารถในการกักเก็บคาร์บอนของป่า
.
“การศึกษานี้มีความสำคัญในการคาดการณ์ถึงความพร้อมของฟอสฟอรัสในดินของป่า และสำคัญต่อวิธีที่เราใช้ในกระบวนการสร้างแบบจำลองเพื่อทำนายการตอบสนองของพืชให้ได้ดีที่สุดในอนาคต” ดร. เคราซ์ เสริม
.
ที่มา
.
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07491-0
