“ปรากฏการณ์เอลนีโญ” ในช่วงปี 2023–2024 ทำให้ “ป่าฝนแอมะซอน” ต้องเผชิญกับ “ภัยแล้งรุนแรง” ที่สุดเท่าที่เคยมีการบันทึกไว้ แต่ผลการศึกษาล่าสุดพบว่า พืชพรรณในป่าแห่งนี้ไม่ได้ยอมจำนนต่อความแห้งแล้ง พวกมันพยายามปรับตัวด้วยการสร้างกลไกการป้องกันตนเองทางเคมี ที่นักวิทยาศาสตร์ไม่เคยคาดคิดมาก่อน
ทีมนักวิจัยจากสถาบันเคมีแมกซ์พลังก์ เปิดเผยผลการวิจัยว่า ในช่วงที่เกิดวิกฤติภัยแล้ง พืชในแอมะซอนเปลี่ยนแปลงการปล่อยสารเคมีเข้าสู่ชั้นบรรยากาศอย่างมีนัยสำคัญ เพื่อรับมือกับความเครียดจากสิ่งแวดล้อม
การเก็บข้อมูลครั้งนี้ ทำขึ้นที่หอคอยสังเกตการณ์ความสูงแอมะซอน (ATTO) ความสูง 80 เมตร ซึ่งตั้งอยู่กลางป่าลึกห่างจากเมืองมาเนาส์ ประเทศบราซิล ไปทางตะวันออกเฉียงเหนือประมาณ 150 กิโลเมตร นักวิจัยเพื่อเก็บตัวอย่างอากาศเหนือพุ่มไม้ที่ระดับความสูง 23 เมตร ในทุก 1.5-3 ชั่วโมง เพื่อนำไปวิเคราะห์ด้วยเทคนิคทางเคมีขั้นสูงในห้องปฏิบัติการ
จากผลการวิเคราะห์ พบการเปลี่ยนแปลงของสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายจากสิ่งมีชีวิต หรือ BVOCs (Biogenic volatile organic compounds) ซึ่งเป็นโมเลกุลคาร์บอนที่พืชปล่อยออกมาตามธรรมชาติ โดยมีการปล่อย “สารเซสควิเทอร์พีน” (Sesquiterpenes) ซึ่งเป็นโมเลกุลในอากาศที่พืชใช้เป็นสัญญาณแจ้งเตือนความเครียดและสารป้องกันตนเอง เพิ่มสูงขึ้นถึง 122% ในช่วงที่เกิดปรากฏการณ์เอลนีโญ
ที่น่าสนใจคือ ในขณะที่สารเซสควิเทอร์พีนพุ่งสูงขึ้น แต่ระดับของสารเคมีอื่น ๆ เช่น ไอโซพรีน (Isoprene) และโมโนเทอร์พีนอยด์ (Monoterpenoids) กลับแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงจากสภาวะปรกติเลย สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นว่าพืชเลือกที่จะใช้พลังงานและคาร์บอนที่มีอยู่อย่างจำกัดในช่วงภัยแล้ง เพื่อสร้างสารเซสควิเทอร์พีนเป็นการเฉพาะเพื่อการป้องกันตัว
นอกจากนี้ ยังตรวจพบ “สารเซสควิเทอร์พีน แอลกอฮอล์” (Sesquiterpene alcohols) ชนิดต่าง ๆ เช่น เบตา-ยูเดสมอล (beta-eudesmol), อัลฟา-ยูเดสมอล (alpha-eudesmol) และแกมมา-ยูเดสมอล (gamma-eudesmol) ในอากาศเหนือป่าแอมะซอนเป็นครั้งแรก และที่แปลกไปกว่านั้นคือพวกมันถูกปล่อยออกมามากที่สุดในช่วงฤดูฝนหลังจากที่ภัยแล้งผ่านพ้นจุดสูงสุดไปแล้ว
โจเซฟ ไบรอน ผู้วิจัยหลักของโครงการอธิบายถึงปรากฏการณ์นี้ว่า “ภัยแล้งที่รุนแรงได้เปลี่ยนบรรยากาศไปสู่การมีสารที่ระเหยยากขึ้นและมีปฏิกิริยาตอบสนองรุนแรงขึ้น” เขายังเสริมอีกว่า “สิ่งนี้เป็นการเปลี่ยนแปลงกระบวนการทางเคมีในพืช เพื่อพยายามบรรเทาความเสียหายจากความเครียดทางกายภาพ”
สารเคมีใหม่เหล่านี้ โดยเฉพาะเบตา-ยูเดสมอล มีคุณสมบัติในการต้านการอักเสบและต้านอนุมูลอิสระในเซลล์มนุษย์ นักวิจัยจึงสันนิษฐานว่า พืชในแอมะซอนอาจใช้สารนี้เพื่อรับมือกับ “ภาวะเครียดออกซิเดชัน” (Oxidative stress) ซึ่งเป็นสภาวะที่เซลล์พืชถูกทำลายด้วยโมเลกุลที่ไม่เสถียรเนื่องจากความร้อนและภัยแล้ง การปล่อยสารเหล่านี้จึงเปรียบเสมือนการเยียวยาบาดแผลภายในของต้นไม้
นักวิจัยยังตรวจพบสารเคมีเหล่านี้ หลังจากฝนเริ่มตกลงมาและภัยแล้งสิ้นสุดลงแล้วหลายสัปดาห์ ซึ่งบ่งชี้ว่ากลไกการป้องกันตนเองของพืชยังคงทำงานต่อเนื่อง แม้ความเครียดโดยตรงจะผ่านพ้นไป นับเป็นการปรับตัวที่ช่วยให้ป่าฟื้นตัวจากความเสียหายที่เกิดขึ้นในช่วงวิกฤติ
โจนาธาน วิลเลียมส์ หัวหน้าโครงการและนักเคมีบรรยากาศ กล่าวว่า “ระหว่างเหตุการณ์เอลนีโญซึ่งเกิดขึ้นทุก 2-7 ปี ป่าฝนอาจกลับไปสู่ระดับการปล่อยสารปรกติได้ แต่เอลนีโญจะรุนแรงและถี่ขึ้นในศตวรรษนี้ ดังนั้นในอนาคตการปล่อยสารเหล่านี้อาจกลายเป็นลักษณะถาวรของภูมิภาค ซึ่งจะส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงทางเคมีในบรรยากาศเหนือป่าแอมะซอนไปตลอดกาล”
เนื่องจากสารเหล่านี้ สามารถรวมตัวกันเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่ช่วยในการก่อตัวของเมฆและกระเจิงแสงแดด ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อรูปแบบของสภาพอากาศทั่วทั้งลุ่มน้ำแอมะซอน
การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ สามารถเปลี่ยนกลไกทางเคมีในธรรมชาติไปได้อย่างสิ้นเชิง ความเข้าใจในกลไกเหล่านี้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประเมินความยืดหยุ่นและการรักษาป่าฝนที่สำคัญที่สุดของโลกในอนาคต
ที่มา: Earth, Eurekalert, Phys
