นักวิทย์พบ ต้นไม้สามารถ “กลั้นหายใจ” ได้ เวลาเผชิญไฟป่า

เมื่อเกิดปัญหาไฟป่า สิ่งที่ตามมาคือควันพิษและก๊าซที่เป็นอันตรายต่อร่างกายของสิ่งมีชีวิต แต่ในขณะที่มนุษย์และสัตว์สามารถหลบหรืออพยพเคลื่อนย้ายออกจากพื้นที่เพื่อหลีกเลี่ยงการหายใจเอาอนุภาคและก๊าซที่เป็นอันตรายเข้าไปได้ ต้นไม้และพืชอื่น ๆ ที่ไม่สามารถหลบหนีจากควันได้ พวกมันทำอย่างไร

นักวิทยาศาสตร์พบว่า ในสถานการณ์ดังกล่าว ปรากฏว่าต้นไม้และพืชอื่น ๆ อาจตอบสนองคล้ายกับมนุษย์ นั่นคือ ต้นไม้บางต้นสามารถ “กลั้นหายใจ” ได้

AFP/Patrick T. FALLON

โดยทั่วไปแล้ว พืชจะมีรูบนพื้นผิวของใบไม้ซึ่งเรียกว่า “ปากใบ” (Stomata) ซึ่งจะคล้ายกับปากที่คอยหายใจเอาก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปและหายใจออกมาเป็นก๊าซออกซิเจน

ทั้งมนุษย์และพืชต่างหายใจเอาสารเคมีอื่น ๆ ในอากาศรอบตัวเข้าไปและหายใจเอาสารเคมีที่ผลิตขึ้นภายในออกมา เช่น ลมหายใจที่มีกลิ่นกาแฟของคน หรือแม้แต่ “กลิ่นป่า” ของต้นไม้บางต้นซึ่งเกิดจากสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย

ผ้าคลุมรถกันความร้อน และ 4 ไอเทมที่ช่วยทำให้รถดูสวยใหม่ตลอดเวลา

อย่างไรก็ตาม ต้นไม้ต่างจากมนุษย์ ตรงที่ใบไม้จะหายใจเข้าและหายใจออกในเวลาเดียวกัน โดยสูดและปล่อยก๊าซในชั้นบรรยากาศตลอดเวลา

ในช่วงต้นปี ค.ศ. 1900 นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาต้นไม้ในพื้นที่ที่มลพิษสูงพบว่า ต้นไม้ที่สัมผัสกับมลพิษจากการเผาถ่านหินเป็นประจำ จะมีเม็ดสีดำอุดตันที่รูพรุนของใบไม่ที่ใช้ในการหายใจ

พวกเขาตั้งข้อสงสัยว่า สารในเม็ดเหล่านี้อาจเกิดจากต้นไม้ส่วนหนึ่ง แต่เนื่องจากไม่มีเครื่องมือในเวลานั้น จึงไม่เคยมีการสำรวจเคมีของเม็ดเหล่านี้ รวมถึงผลกระทบต่อการสังเคราะห์แสงของพืช ขณะที่งานวิจัยสมัยใหม่ส่วนใหญ่เกี่ยวกับผลกระทบของควันจากไฟป่ามักเน้นไปที่พืชผลการผลิตมากกว่า

มีหลายงานวิจัยบ่งชี้ว่าควันจากไฟป่าสามารถส่งผลกระทบต่อพืชในทางลบได้ เช่น อาจทำให้รสชาติผลไม้เปลี่ยน หรืออาจเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี

นอกจากนี้ ควันไฟป่ามีโอกาสทำให้สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย ไนโตรเจนออกไซด์ และแสงแดด ผสมรวมกันจนเกิดก๊าซโอโซนในระดับพื้นดิน ซึ่งอาจทำให้มนุษย์มีปัญหาด้านการหายใจได้ นอกจากนี้ยังอาจสร้างความเสียหายให้กับพืชได้ ทั้งการเสื่อมสภาพของผิวใบ เนื้อเยื่อพืชถูกออกซิไดซ์ และชะลอการสังเคราะห์แสง

เมื่อพิจารณาโดยรวมแล้ว มีหลายงานวิจัยชี้ให้เห็นว่า ควันจากไฟป่ามีปฏิกิริยากับพืช แต่ในรูปแบบที่เข้าใจได้ยาก การขาดการวิจัยเหล่านี้เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่า การศึกษาผลกระทบของควันต่อใบของพืชในป่าเป็นเรื่องยาก เพราะไฟป่าคาดเดาได้ยาก และการอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีควันอาจไม่ปลอดภัย

แต่ในฤดูใบไม้ร่วงปี 2020 เกิดไฟป่าทางตะวันตกของสหรัฐฯ และควันหนาทึบได้พัดผ่านพื้นที่ภาคสนามที่นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยรัฐโคโลราโดกำลังทำงานอยู่ในเทือกเขาร็อกกี

ในเช้าวันแรกที่มีควันหนาทึบ ทีมวิจัยได้ทำการทดสอบตามปกติเพื่อวัดการสังเคราะห์แสงในระดับใบของต้นสนพอนเดโรซา (Ponderosa) และต้องประหลาดใจเมื่อพบว่า รูบนใบไม้ของต้นสนปิดสนิทและการสังเคราะห์แสงแทบจะเป็นศูนย์

นอกจากนี้ ทีมวิจัยยังวัดการปลดปล่อยสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายของใบไม้ และพบว่ามีค่าการอ่านที่ต่ำมาก ซึ่งหมายความว่าใบไม้ไม่ได้ “หายใจ” คือไม่ได้สูดเอาคาร์บอนไดออกไซด์ที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตเข้าไป และไม่ได้หายใจเอาสารเคมีออกมา

ด้วยผลลัพธ์ที่คาดไม่ถึงเหล่านี้ ทีมวิจัยจึงตัดสินใจลองบังคับให้ใบไม้สังเคราะห์แสง และดูว่าจะสามารถให้ใบไม้เข้าสู่ภาวะปกติได้หรือไม่ โดยการเปลี่ยนอุณหภูมิและความชื้นของใบไม้ ทำให้ “ทางเดินหายใจ” ของใบไม้โล่งขึ้น และพบว่ากระบวนการสังเคราะห์แสงดีขึ้นอย่างกะทันหัน และระดับสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายเพิ่มมากขึ้น

ทีมวิจัยบอกว่า ข้อมูลที่เก็บรวบรวมมาเป็นเวลาหลายเดือนบอกว่า พืชบางชนิดตอบสนองต่อควันไฟป่าที่โหมกระหน่ำอย่างหนัก โดยปิดการแลกเปลี่ยนก๊าซกับอากาศภายนอก เป็นการ “กลั้นหายใจอย่างมีประสิทธิภาพ” แต่จะไม่เกิดขึ้นก่อนที่จะสัมผัสกับควัน

ทีมวิจัยตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับกระบวนการบางอย่างที่อาจทำให้ใบไม้ปิดรูพรุน เช่น  อนุภาคควันอาจเคลือบใบไม้ ทำให้เกิดชั้นป้องกันไม่ให้รูพรุนเปิดออก หรือควันอาจเข้าไปในใบไม้และอุดตันรูพรุน หรือใบไม้อาจตอบสนองต่อสัญญาณควันแรก ๆ และปิดรูพรุนก่อนที่จะได้รับควันที่รุนแรง ซึ่งเป็นเรื่องที่ต้องศึกษาต่อไป

 

เรียบเรียงจาก Live Science