ต้นไม้ในอเมซอนสอนอะไรเรา! ภูมิปัญญาธรรมชาติในการรับมือกับความร้อนจัด

บทนำ—ป่าดิบชื้นยามรุ่งสาง
โดรนลอยผ่านท้องฟ้าเหนือป่าอเมซอนในยามรุ่งอรุณที่มีหมอกปกคลุม แสงสีส้มลูบไล้ยอดไม้ใหญ่ ทำให้ใบไม้ที่ซ่อนอยู่ในเรือนยอดส่องแสงระยิบระยับ ราวกับแผงโซลาร์เซลล์ขนาดยักษ์ที่เริ่มทำงาน มี "การต่อรองกับแสง" ที่มนุษย์ไม่เคยรู้มาก่อนอยู่ที่นั่น—

1. พื้นหลังของการวิจัย

ป่าดิบชื้นอเมซอนที่เรียกว่าแหล่งดูดซับคาร์บอนที่ใหญ่ที่สุดในโลก กำลังเผชิญกับภัยแล้งและอุณหภูมิสูงจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ดาวเทียมได้ใช้การเรืองแสงของคลอโรฟิลล์ (SIF) เพื่อประมาณการปริมาณการสังเคราะห์แสง แต่มีรายงานข้อเท็จจริงที่ "ไม่สะดวก" ว่า SIF กลับเพิ่มขึ้นในฤดูแล้ง ทำให้การตรวจสอบภาคสนามกลายเป็นเรื่องเร่งด่วน phys.org

2. นักวิจัยที่ท้าทายเรือนยอด

คุณเลโอนาร์โด จิคคาร์ดี นักศึกษาปริญญาเอกและทีมงาน ได้ปีนต้นไม้ใหญ่กว่า 200 ต้นที่สูงกว่า 60 เมตร ตั้งแต่ปี 2019 ถึง 2024 ใช้เครื่องวัดการสังเคราะห์แสงแบบพกพา "MultispeQ" เพื่อวัดปริมาณแสงที่ดูดซับ (APAR) การเรืองแสง การกระจายความร้อน และอัตราการสังเคราะห์แสงที่แท้จริงพร้อมกัน จำนวนตัวอย่างทั้งหมดครอบคลุมใบไม้กว่า 10,000 ใบ ทำให้เกิด "ชุดข้อมูลความละเอียด 3 มิติเต็มรูปแบบ" ของเรือนยอดเป็นครั้งแรก phys.org

3. โมเดล "สามขั้นตอน" ที่ถูกเปิดเผย

1. ระยะสมดุล (แสงต่ำถึงปานกลาง)

   • การสังเคราะห์แสงและการเรืองแสงเพิ่มขึ้นและลดลงพร้อมกัน

2. ระยะบัฟเฟอร์ (แสงแรง + แห้งเล็กน้อย)

   • การกระจายความร้อนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเพื่อควบคุมอุณหภูมิใบไม้ การสังเคราะห์แสงคงที่

3. ระยะวิกฤติ (แสงแรง + แห้งรุนแรง)

   • กลไกการกระจายความร้อนถึงขีดจำกัด การสังเคราะห์แสงลดลงอย่างรวดเร็ว การเรืองแสงเพิ่มขึ้นเป็นสไปค์ บ่งชี้ถึงความเสียหายของใบไม้

อัลกอริทึมดาวเทียมที่เคยพิจารณาว่า "การเรืองแสง↑ = การสังเคราะห์แสง↑" ได้พลาดปรากฏการณ์กลับด้านในระยะที่ 3 phys.org

แสงอาทิตย์→ใบไม้→การเรืองแสง การกระจายความร้อน การสังเคราะห์แสง

4. ปฏิกิริยาบนโซเชียลมีเดีย—"ความชื่นชมและความตื่นตระหนก"

• @thepostdoctoral
  "อาจเปลี่ยนวิธีการตีความข้อมูลดาวเทียมจากพื้นฐาน ยืนยันความสำคัญของการสังเกตการณ์ภาคพื้นดิน!」 twitter.com

• @kgusler
  「巨木に登った執念に敬服。だが SIF 業界は大幅な補正が必要だろう。」 twitter.com

• @MSUDOEPlantLab
  「われわれの MultispeQ が熱帯林の未来を照らす！次はアフリカで展開予定。」 x.com

นักวิจัยชาวญี่ปุ่นยังกล่าวว่า "เป็นผลลัพธ์ที่เชื่อมโยงโดยตรงกับการปรับเทียบข้อมูลจากดาวเทียม 'ชิคิไซ'" (ศูนย์สังเกตการณ์ดาวเทียม มหาวิทยาลัยชิบะ)

5. ข้อเสนอแนะต่อญี่ปุ่น

• อุตสาหกรรมการสำรวจระยะไกล: สตาร์ทอัพในประเทศที่ทำการวิเคราะห์ SIF สำหรับการเกษตรจะต้องการการปรับแก้ข้อผิดพลาดในทำนองเดียวกันสำหรับพืชในพื้นที่แห้งแล้ง

• นโยบายป่าไม้: เมื่อใช้ประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงเป็นตัวชี้วัดความยั่งยืนของไม้เขตร้อน การบูรณาการโมเดลสามขั้นตอนของการวิจัยนี้สามารถทำให้การประเมินความเสี่ยงของการตัดไม้ผิดกฎหมายมีความแม่นยำมากขึ้น

• การศึกษาและการท่องเที่ยว: "การกระจายพลังงานแสงในใบไม้" ที่แสดงในรูปแบบภาพสามารถนำไปใช้กับการเรียนรู้ด้านสิ่งแวดล้อมในโรงเรียนประถมและมัธยมหรือป้ายแนะนำการท่องเที่ยวเชิงนิเวศ

6. แนวโน้มในอนาคต

ทีมวิจัยมีแผนที่จะสร้างเครือข่ายการสังเกตการณ์หลายระดับที่รวมดาวเทียม โดรน และเซ็นเซอร์บนยอดไม้ในพื้นที่ลุ่มน้ำริโอเนโกรระหว่างปี 2025 ถึง 2027 การพัฒนา "โมเดล AI ที่ใช้ฟิสิกส์เป็นฐาน" ที่สามารถแยก SIF จากดาวเทียมออกเป็นการกระจายความร้อน การเรืองแสง และการสังเคราะห์แสงแบบเรียลไทม์จะเป็นกุญแจสำคัญ การสนับสนุนทางเทคนิคจากญี่ปุ่นก็เป็นที่จับตามองว่าจะสามารถติดตั้งระบบเตือนภัยล่วงหน้าก่อนที่ป่าฝนเขตร้อนจะถึงจุดวิกฤต (tipping point) ได้หรือไม่ phys.org