นักวิทยาศาสตร์ถกเถียงการพัฒนาพืชผลทนความร้อนขณะที่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทำให้พืชดั้งเดิมเผชิญปัญหา

คำอธิบายทางพฤกษศาสตร์เมื่อเร็ว ๆ นี้เกี่ยวกับสาเหตุที่พืชในเขตภูมิอากาศเย็นไม่สามารถเจริญเติบโตในพื้นที่ร้อนได้ ทำให้เกิดการถกเถียงอย่างรุนแรงเกี่ยวกับอนาคตของการเกษตรและการปรับตัวต่อสภาพภูมิอากาศ การอภิปรายมุ่งเน้นไปที่ว่ามนุษยชาติควรพัฒนาพันธุ์พืชใหม่หรือลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนเพื่อแก้ไขปัญหาทางการเกษตรที่เพิ่มมากขึ้น

การสนทนาเริ่มต้นจากการสังเกตของนักพฤกษศาสตร์เกี่ยวกับการเผาผลาญของพืชและจุดชดเชย ซึ่งเป็นความสมดุลระหว่างการผลิตพลังงานผ่านการสังเคราะห์แสงและการใช้พลังงานผ่านการหายใจ เมื่ออุณหภูมิในเวลากลางคืนยังคงสูงเกินไป พืชหลายชนิดไม่สามารถรักษาความสมดุลที่สำคัญนี้ได้และในที่สุดก็ตาย โดยไม่คำนึงถึงปริมาณแสงแดดที่ได้รับในระหว่างวัน

การแก้ปัญหาด้วยการพัฒนาพืช C4 เทียบกับ C3

สมาชิกชุมชนหันไปพูดถึง C4 photosynthesis อย่างรวดเร็วในฐานะทางแก้ไขที่เป็นไปได้ ต่างจากพืช C3 ทั่วไปที่ดิ้นรนกับความร้อน พืช C4 ได้วิวัฒนาการมาด้วยวิธีการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนสำหรับสภาพภูมิอากาศร้อน พืชเหล่านี้ใช้กระบวนการสองขั้นตอนที่ลดข้อผิดพลาดในการผลิตพลังงาน ทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นในสภาวะอุ่น

เอนไซม์ RuBisCO ซึ่งเป็นศูนย์กลางของการสังเคราะห์แสง จะเกิดข้อผิดพลาดมากขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น พืช C4 แก้ปัญหานี้โดยการเพิ่มความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในเซลล์เฉพาะ ซึ่งช่วยลดข้อผิดพลาดอย่างมาก พืชผลบางชนิดเช่นข้าวโพดและอ้อยใช้ระบบนี้แล้ว แต่อาหารหลักที่สำคัญเช่นข้าวและข้าวสาลียังไม่ได้ใช้

หมายเหตุ: RuBisCO เป็นเอนไซม์ที่ช่วยพืชแปลงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นน้ำตาลในระหว่างการสังเคราะห์แสง C3 และ C4 หมายถึงเส้นทางการสังเคราะห์แสงที่แตกต่างกันที่พืชใช้ในการดูดซับคาร์บอน

การเปรียบเทียบประเภทของการสังเคราะห์แสง:

• พืช C3: ใช้การตรึงคาร์บอนโดยตรง มีข้อผิดพลาดเมื่ออุณหภูมิสูง (ข้าว ข้าวสาลี ผักส่วนใหญ่)
• พืช C4: ใช้กระบวนการสองขั้นตอนด้วยการแยกเชิงพื้นที่ มีประสิทธิภาพในสภาพอากาศร้อน (ข้าวโพด อ้อย ข้าวฟ่าง)
• พืช CAM: ใช้การแยกเชิงเวลา (กลางวัน/กลางคืน) ทนต่อความแห้งแล้ง (กระบองเพชร สับปะรด)

การถกเถียงใหญ่เรื่องสภาพภูมิอากาศ: เทคโนโลยีเทียบกับการลดการใช้

การอภิปรายเผยให้เห็นความแตกแยกอย่างชัดเจนในแนวทางการปรับตัวต่อสภาพภูมิอากาศ บางคนสนับสนุนทางแก้ไขด้วยเทคโนโลยีเช่นการดักจับคาร์บอนโดยใช้หินบะซอลต์ ซึ่งในทางทฤษฎีสามารถเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศได้จำนวนมหาศาล คนอื่น ๆ โต้แย้งว่าควรลดการใช้พลังงานและเปลี่ยนแปลงวิถีชีวิตอย่างมาก

ทางเดียวที่จะก้าวไปข้างหน้าคือนวัตกรรมทางเทคโนโลยีเพื่อลดหรือกำจัดการปล่อยก๊าซคาร์บอน

การมองโลกในแง่ดีทางเทคโนโลยีนี้เผชิญการต่อต้านจากผู้ที่ตั้งคำถามว่าทางแก้ไขด้วยวิศวกรรมจะแก้ไขสาเหตุรากเหง้าหรือไม่ การถกเถียงครอบคลุมทุกอย่างตั้งแต่การใช้พลังงานของสกุลเงินดิจิทัลไปจนถึงการเปรียบเทียบการปล่อยก๊าซระหว่างประเทศ เผยให้เห็นความไม่เห็นด้วยอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับความรับผิดชอบและความเป็นไปได้

กลยุทธ์การปรับตัวต่อความร้อน:

• โรงเรือนร่มเพื่อควบคุมอุณหภูมิ
• การผสมพันธุ์แบบเลือกสรรเพื่อความทนทานต่อความร้อน
• การสร้างสภาพอากาศขนาดเล็กด้วยน้ำและร่มเงา
• เทคนิคการทำสวน "ปฏิเสธเขต"
• การออกแบบวิศวกรรมเส้นทาง C4 เข้าสู่พืชผล C3

การปรับตัวในการทำสวนเชิงปฏิบัติ

ในขณะเดียวกัน นักทำสวนที่ใช้งานจริงกำลังปรับตัวกับสภาวะที่เปลี่ยนแปลงอยู่แล้ว หลายคนกำลังสร้างเรือนร่มแทนเรือนกระจก เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมเล็ก ๆ ที่เย็นกว่าสำหรับพืชที่ไวต่อความร้อน บางคนปฏิบัติการปฏิเสธโซน โดยปลูกพืชนอกเขตภูมิอากาศปกติของพวกมันโดยใช้การควบคุมสิ่งแวดล้อมอย่างระมัดระวัง

ความพยายามเหล่านี้ในระดับบุคคลเน้นย้ำทั้งความจำเป็นเร่งด่วนในการปรับตัวและข้อจำกัดของทางแก้ไขขนาดเล็ก ในขณะที่นักทำสวนอาจปลูกมะเขือเทศในความร้อนสุดขั้วได้สำเร็จโดยใช้ร่มเงาและการรดน้ำอย่างระมัดระวัง การขยายแนวทางดังกล่าวเพื่อเลี้ยงประชากรโลกก็นำเสนอความท้าทายอย่างมหาศาล

การอภิปรายในท้ายที่สุดสะท้อนความตึงเครียดที่กว้างขึ้นระหว่างความต้องการเชิงปฏิบัติในทันทีและทางแก้ไขระบบในระยะยาว เมื่อเขตภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงและพื้นที่เพาะปลูกดั้งเดิมกลายเป็นที่ไม่เหมาะสมสำหรับพืชผลที่คุ้นเคย ทั้งนักทำสวนรายบุคคลและนักวิทยาศาสตร์การเกษตรถูกบังคับให้สร้างสรรค์นวัตกรรมอย่างรวดเร็ว

อ้างอิง: Why you can't grow cool-climate plants in hot climates