ต้นฝ้ายที่มีถิ่นกำเนิดในคาบสมุทรยูคาทานของเม็กซิโกอาจมีลักษณะเหมือนกันทั้งหมด – พุ่มไม้ที่รุงรังและไม่เป็นระเบียบด้วยดอกไม้ที่เปลี่ยนจากสีเหลืองซีดเป็นสีม่วงเมื่อแมลงผสมเกสรมาเยี่ยม แต่ยีนที่หลุดรอดจากพืชผลฝ้ายดัดแปลงพันธุกรรมได้ทำให้พืชพื้นเมืองเหล่านี้บางส่วนมีความแตกต่างกันโดยพื้นฐาน เปลี่ยนแปลงชีววิทยาและวิธีที่พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับแมลง

ยีนหนีภัยชนิดหนึ่งทำให้ฝ้ายป่าหลั่งน้ำหวานน้อยลง ไม่มีวิธีดึงดูดมดป้องกันที่ปกป้องมันจากสัตว์กินพืช ฝ้ายจึงถูกกิน ยีนที่หลบหนีอีกยีนหนึ่งทำให้ฝ้ายป่าผลิตน้ำหวานมากเกินไป ดึงดูดมดจำนวนมากที่อาจเก็บแมลงอื่น ๆ รวมทั้งแมลงผสมเกสร นักวิจัยรายงานเมื่อวันที่ 21 มกราคมใน รายงาน ทางวิทยาศาสตร์

“สิ่งเหล่านี้เป็นเอฟเฟกต์ที่น่าสนใจอย่างยิ่ง” นอร์แมน เอลสแตรนด์ นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ริเวอร์ไซด์ กล่าว “เป็นกรณีแรกที่แสดงให้เห็นจริงๆ ว่าระบบนิเวศทั้งหมดสามารถถูกทำลายได้” หลังจากที่ทรานส์ยีนเข้าสู่ประชากรตามธรรมชาติ

ผลลัพธ์นี้ท้าทายมุมมองที่มีมายาวนานว่าเมื่อยีนจากพืชดัดแปลงพันธุกรรมหนีเข้าไปในป่า พวกมันจะมีผลที่เป็นกลางต่อพืชป่าหรือส่งต่อผลประโยชน์ให้กับวัชพืชเท่านั้น Alicia Mastretta Yanes นักนิเวศวิทยาระดับโมเลกุลพืชแห่งคณะกรรมาธิการแห่งชาติ เพื่อความรู้และการใช้ความหลากหลายทางชีวภาพในเม็กซิโกซิตี้ ผลการวิจัยยืนยันว่าผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิดของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมนี้ ซึ่งบางอย่าง “ไม่เคยคาดคิดมาก่อน หรืออย่างน้อยก็ไม่ได้รับการสันนิษฐานว่าเป็นไปได้” เกิดขึ้นในบางครั้ง เธอกล่าว

นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามอธิบายก่อนหน้านี้ว่าเกิดอะไรขึ้นหลังจากที่ DNA จากพืชดัดแปลงพันธุกรรมไปอยู่ในญาติตามธรรมชาติของพวกมัน ( SN: 1/29/16 ) แต่การศึกษาส่วนใหญ่ดำเนินการภายใต้สภาวะที่มีการควบคุมอย่างระมัดระวัง และมีเพียงไม่กี่คนเท่านั้นที่ทดสอบผลที่ตามมาของการถ่ายโอนยีนเหล่านี้ในระบบนิเวศตามธรรมชาติ

หลักฐานที่หายากเป็นแรงบันดาลใจให้ Ana Wegier นักพันธุศาสตร์พืชจากมหาวิทยาลัยอิสระแห่งชาติเม็กซิโกในเม็กซิโกซิตี้ และนักเรียนของเธอค้นพบ ประเทศนี้เป็นห้องทดลองตามธรรมชาติของพวกเขา ฝ้ายที่เรารู้จัก ( Gossypium hirsutum ) ปรากฏตัวครั้งแรกและมีความหลากหลายระหว่าง 2 ล้านถึง 1.5 ล้านปีก่อนในเม็กซิโก และพันธุ์พื้นเมืองยังคงแตกหน่อไปทั่วแผ่นดิน ในช่วง 25 ปีที่ผ่านมา ทุ่งฝ้ายดัดแปลงพันธุกรรมที่มีขนนุ่มๆ ได้แผ่ขยายออกไปทางตอนเหนือของประเทศเช่นกัน

ในช่วงเวลานั้น Wegier ได้สำรวจเม็กซิโกเพื่อค้นหาฝ้ายป่า เพียงเพื่อจะพบมันที่ริมหน้าผา ที่ทิ้งขยะในเขตเทศบาล หรือกลางทางหลวง ฝ้ายป่าชอบที่จะเติบโตในที่ที่ไม่เอื้ออำนวยที่สุด ซึ่งมันไม่จำเป็นต้องแข่งขันกับสายพันธุ์อื่น เธอกล่าว ในปี 2018 Wegier และคณะของเธอได้เดินทางไปยังเขตสงวนชีวมณฑล Ría Lagartos ซึ่งเป็นพื้นที่ชายฝั่งทะเลโดดเดี่ยวในคาบสมุทร Yucatan นักวิจัยใช้เวลาหลายวันในการสังเกตและสุ่มตัวอย่างต้นฝ้ายภายใต้แสงแดดที่แผดเผาเนื่องจากชายหาดที่ขาวที่สุดอยู่ห่างออกไปเพียงไม่กี่ฟุต ขณะที่ยุงจำนวนมากกัดพวกมันไม่หยุด

ย้อนกลับไปที่ห้องทดลองของเมือง Wegier ทีมงานได้สกัดดีเอ็นเอจากพืช 61 ชนิดที่รวบรวมได้ และพบว่าพืช 24 ต้นไม่มียีน พืชยี่สิบเอ็ดต้นมีทรานส์ยีนที่มอบการต้านทานต่อไกลโฟเสตสารกำจัดวัชพืช; ตอนนี้เจ็ดคนสามารถผลิตพิษร้ายแรงที่ฆ่าแมลงที่เป็นอันตรายได้ และอีกเก้าคนที่เหลือได้รวมยีนที่หลบหนีทั้งสองเข้าไว้ในรหัสพันธุกรรมของพวกมัน

ด้วยทุ่งฝ้ายดัดแปลงพันธุกรรมที่ใกล้ที่สุดซึ่งอยู่ห่างออกไปเกือบ 2,000 กิโลเมตร “สิ่งที่ทำให้ฉันประหลาดใจที่สุดคือการพบการเปลี่ยนแปลงที่เราไม่ได้คาดหวังได้ง่ายเพียงใด” Wegier กล่าว

เมื่อผสมกับสารเคมีที่กระตุ้นความเครียด พืชที่มีความทนทานต่อไกลโฟเสตจะผลิตน้ำหวานน้อยกว่าพืชป่ามาก น้ำหวานเป็นขนมหวาน ๆ ที่ฝ้ายป่าหลั่งออกมาทุกครั้งที่มันถูกกินเพื่อแลกกับบริการคุ้มกันของมดที่ดุร้ายโดยเฉพาะ พืชเหล่านี้ยังเป็นพืชที่ดูขาดมอมแมมที่สุดก่อนที่จะเก็บตัวอย่าง ไม่มีรางวัลอร่อยให้ และไม่มีมดที่จะปกป้องฝ้ายจากสัตว์กินพืชที่หิวโหย พืชเหล่านี้ได้รับความเสียหายมากที่สุดเมื่อเทียบกับพืชพื้นเมืองที่ไม่มียีน

เมื่อได้รับการบำบัดด้วยสารเคมีชนิดเดียวกัน พืชที่มียีนของยาฆ่าแมลงจะหลั่งน้ำหวานออกมาตลอดเวลา ซึ่งหลั่งออกมามากกว่าพืชป่าที่ไม่มียีนหลุดรอด และกลายเป็นสัญญาณที่ไม่อาจต้านทานต่อมดที่ปกป้องได้ แต่ในตัวอย่างพืชของนักวิจัย มียีนของยาฆ่าแมลงไม่มากนัก บ่งบอกว่ามดหรือยีนเองก็ทำให้แมลงอื่นๆ กลัว ที่อาจรบกวนการผสมเกสรของดอกฝ้ายทำให้พืชไม่สามารถสืบพันธุ์ได้

การค้นพบนี้น่าสนใจ Hugo Perales นักเกษตรวิทยาที่ Colegio de la Frontera Sur ในเมืองเชียปัส ประเทศเม็กซิโก กล่าว แต่เขาเรียกร้องให้ใช้ความระมัดระวัง สภาพแวดล้อมในโลกแห่งความเป็นจริงที่ควบคุมไม่ได้ของ Ría Lagartos ทำให้นักวิจัยต้องทำงานกับพืชจำนวนไม่มาก เขากล่าว “มีข้อเสนอแนะว่ามีบางอย่างเกิดขึ้น แต่ข้อเสนอแนะนี้จำเป็นต้องได้รับการยืนยัน”

สำหรับ Wegier ความหมายของการศึกษานั้นชัดเจน เนื่องจากเม็กซิโกเป็นแหล่งสะสมความหลากหลายทางพันธุกรรมของฝ้าย เธอให้เหตุผลว่าควรจำกัดการแนะนำพันธุ์ดัดแปลงพันธุกรรมให้มากขึ้น “เรารู้ว่าการมีอยู่ของยีนนั้นไม่สามารถย้อนกลับได้ และผลกระทบ [ทางนิเวศวิทยา] ก็ไม่สามารถย้อนกลับได้” เธอกล่าว

โอกาสที่ส่วนใหญ่ – ถ้าไม่ใช่ทั้งหมด – ของผลิตผลในครัวของคุณจะถูกคุกคามจากโรคเชื้อรา ภัยคุกคามดังกล่าวมีจำนวนมากสำหรับอาหารหลักของโลกเช่น ข้าว ข้าวสาลี มันฝรั่ง และข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ ( SN: 9/22/05 ) เชื้อราก่อโรคกำลังเข้ามาใกล้กาแฟ อ้อย กล้วย และพืชผลที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจอื่นๆ ของเราด้วย ทุกปี โรคเชื้อราทำลายพืชผลถึงหนึ่งในสาม และเป็นภัยร้ายแรงต่อความมั่นคงด้านอาหารของโลก

เพื่อหยุดการแพร่กระจายของโรคเชื้อรา เกษตรกรทำการรมควันในดินด้วยสารเคมีที่เป็นพิษซึ่งทิ้งขยะลงสู่ดิน โดยไม่เว้นแม้แต่จุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์ในดิน หรือพวกเขาเร่พืชด้วยสารฆ่าเชื้อรา แต่การใช้สารฆ่าเชื้อราจะได้ผลในระยะสั้นเท่านั้น จนกว่าเชื้อราที่ทำให้เกิดโรคจะมีความต้านทานต่อสารเคมีสังเคราะห์เหล่านี้

ตอนนี้ แนวคิดใหม่กำลังหยั่งราก: ช่วยให้พืชยืนหยัดโดยให้เครื่องมือในการต่อสู้กับการต่อสู้ของตนเอง ทีมงานที่นำโดย Jason White นักพิษวิทยาด้านสิ่งแวดล้อมที่สถานีทดลองทางการเกษตรคอนเนตทิคัตในนิวเฮเวน กำลังเสริมพืชผลด้วยสารอาหารที่อยู่ในบรรจุภัณฑ์ขนาดนาโน ซึ่งช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกันโดยธรรมชาติของพืชต่อเชื้อราที่ทำให้เกิดโรคได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าการให้อาหารพืชแบบดั้งเดิม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิจัยได้คิดค้นส่วนผสมของสารอาหารระดับนาโนต่างๆ ที่ช่วยเพิ่มความต้านทานเชื้อราของถั่วเหลืองมะเขือเทศแตงโมและเมื่อเร็ว ๆ นี้มะเขือยาวตามรายงานในโรคพืช เดือนเมษายน

แนวคิด “จัดการกับความท้าทายที่จุดเริ่มต้นแทนที่จะพยายามวาง Band-Aid ใน [ปัญหา]” Leanne Gilbertson วิศวกรสิ่งแวดล้อมจาก University of Pittsburgh ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าว กลยุทธ์ของไวท์ช่วยให้พืชได้รับสารอาหารที่จำเป็นต่อการกระตุ้นการผลิตเอนไซม์เพื่อป้องกันการโจมตีจากเชื้อโรค หากไม่มีการแนะนำสารเคมีสังเคราะห์ กลยุทธ์นี้เลี่ยงโอกาสที่เชื้อราร้ายจะพัฒนาความต้านทานได้ เธอกล่าว

วิธีการวัสดุนาโนของนักวิจัยได้รับแรงบันดาลใจจากการค้นพบก่อนหน้านี้ว่าอนุภาคนาโนที่ขนส่งจากรากของข้าวโพดสามารถวนกลับจากใบ นักวิจัยจุ่มเส้นใยรากของต้นข้าวโพดเดี่ยวครึ่งหนึ่งในสูตรอนุภาคนาโนทองแดงและอีกครึ่งหนึ่งในน้ำบริสุทธิ์ ทองแดงปรากฏขึ้นในรากที่จุ่มน้ำ ซึ่งชี้ไปที่การเดินทางไปกลับจากรากสู่ยอดสู่ราก White และเพื่อนร่วมงานของเขารายงานในปี 2555 ใน วารสาร Environmental Science & Technology การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าอนุภาคนาโนสามารถนำมาใช้โดยตรงกับใบได้ตั้งแต่แรก แม้ว่าปลายทางเป้าหมายจะเป็นรากก็ตาม

การใช้ใบเป็นทางเข้าทำให้เกิดปัญหาถาวร: การส่งสารอาหารที่ละลายผ่านดินแทบไม่มีประสิทธิภาพ สารเคมีอาจสลายตัวในดิน ระเหยกลายเป็นไอในบรรยากาศหรือหลุดออกไป สารอาหารที่รดน้ำเพียงประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์เท่านั้นที่จะไปถึงพื้นที่เป้าหมายในพืชในที่สุด “ด้วยการใช้รูปแบบนาโนสเกล เราสามารถส่งมอบ [สารอาหาร] ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในที่ที่เราต้องการและที่ที่พืชต้องการ” ไวท์กล่าว

เพื่อดูว่าวิธีการนี้สามารถส่งมอบสารอาหารที่จำเป็นโดยเฉพาะในการป้องกันเชื้อราที่ไม่เป็นมิตรได้หรือไม่ White และเพื่อนร่วมงานได้ทำการทดสอบในมะเขือยาวและมะเขือเทศ ทีมงานได้ฉีดพ่นอนุภาคนาโนที่เป็นโลหะลงบนใบและยอดของต้นอ่อน จากนั้นจึงทำให้พืชมีเชื้อราที่ทำให้เกิดโรค ทีมวิจัยรายงานในปี 2559 ใน สาขาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม: นาโนพืชที่ได้รับการบำบัดด้วยอนุภาคนาโนมีระดับธาตุอาหารสูงในรากและให้ผลผลิตสูงกว่าเมื่อเทียบกับพืชที่ได้รับสารอาหารที่ละลายได้ง่าย

นักวิจัยพบว่าอนุภาคนาโนไม่เป็นอันตรายต่อเชื้อรา: เชื้อรายังคงเจริญเติบโตท่ามกลางอนุภาคนาโนในสิ่งแวดล้อมโดยไม่มีพืชที่เป็นโฮสต์อยู่ ในทางกลับกัน คุณสมบัติต้านเชื้อราของอนุภาคนาโนเกิดจากการให้สารอาหารแก่พืช ซึ่งเทียบเท่ากับการรับประทานอาหารเสริมของมนุษย์ ซึ่งช่วยให้พืชสามารถป้องกันได้ตามต้องการ

Fabienne Schwab นักเคมีสิ่งแวดล้อมที่ไม่เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าวว่าสิ่งที่ทำให้สารอาหารนาโนมีศักยภาพมากกว่าปุ๋ยทั่วไปคือจุดหวานในขนาดของพวกมัน ซึ่งควบคุมความเร็วในการละลายของพวกมัน ธาตุอาหารนาโนมีขนาดเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผมมนุษย์หลายพันเท่าและใหญ่กว่าเกลือของสารอาหารที่ละลายได้ง่ายหลายพันเท่า พวกมันมีพื้นผิวที่ใหญ่และเปิดเผย ดังนั้นพวกมันจึงละลายได้เร็วกว่าก้อนสารอาหารชนิดเดียวกันที่มีมวลหนักกว่า ทว่าสารอาหารนาโนมีขนาดใหญ่พอที่จะไม่ละลายทั้งหมดในคราวเดียว: พวกมันจะค่อยๆ ปลดปล่อยสารอาหารออกมาเป็นเวลาหลายสัปดาห์ ในทางตรงกันข้าม สารอาหารที่ละลายได้ง่ายจะทำให้พืชได้รับสารอาหารชั่วคราว คล้ายกับน้ำตาลพุ่ง

“เมื่อคุณใช้ [สารอาหาร] ในระดับนาโน คุณสามารถปรับความสามารถในการละลายได้มากเท่าที่คุณต้องการ” Schwab จากสถาบัน Adolphe Merkle ในเมือง Fribourg ประเทศสวิตเซอร์แลนด์กล่าว

ไม่ใช่แค่ขนาดที่ปรับแต่งได้ แต่รูปร่าง องค์ประกอบ และเคมีพื้นผิวสามารถปรับเปลี่ยนได้เพื่อกระตุ้นการตอบสนองของพืชในระดับต่างๆ ตัวอย่างเช่น White และผู้ทำงานร่วมกันพบว่าแผ่นทองแดงออกไซด์บางนาโนเมตรดีกว่าอนุภาคนาโนทองแดงทรงกลมในการป้องกัน การติดเชื้อ Fusarium virguliformeในถั่วเหลือง กุญแจสู่ประสิทธิภาพคือการปล่อยอะตอมทองแดงที่มีประจุเร็วขึ้นของนาโนชีตและการยึดเกาะที่แข็งแรงกับพื้นผิวใบ วัสดุนาโนทองแดง ช่วย ฟื้นฟูมวลของถั่วเหลืองและอัตราการสังเคราะห์แสงให้อยู่ในระดับของพืชที่ปราศจากโรค ทีมงานรายงานในNature Nanotechnologyในปี 2020

“เป็นเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มสูง” Schwab กล่าว แต่เธอเสริมว่ายังมีแง่มุมอื่นๆ ที่ต้องพิจารณาก่อนนำไปใช้จริง หากนาโนเทคโนโลยีทางการเกษตรต้องใช้อย่างแพร่หลาย จำเป็นต้องปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย และอาจเอาชนะความระแวดระวังของผู้บริโภคซึ่งอาจท้าทายยิ่งกว่าเดิม จนถึงตอนนี้ White และผู้ร่วมงานของเขาไม่พบสารอาหารนาโนที่เหลืออยู่ในผลิตภัณฑ์ของพวกเขาที่จะจบลงที่โต๊ะอาหารของผู้บริโภค แต่ความหมายอื่นๆ เช่น ความคงอยู่ของวัสดุนาโนในสิ่งแวดล้อมและอันตรายที่เกิดกับผู้ปฏิบัติงานมนุษย์ ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้

“คนทั่วไปมักจะกังวลเมื่อคุณพูดถึงนาโนเทคโนโลยีและอาหาร” ไวท์กล่าว แต่เขาบอกว่ากลุ่มของเขาไม่ได้ใช้วัสดุที่แปลกใหม่ซึ่งผลกระทบต่อสุขภาพยังคงเป็นปริศนาที่สมบูรณ์ “เราใช้สารอาหารที่พืชต้องการ [ซึ่ง] ไม่เพียงพอ”

ไวท์กล่าวว่าเขาได้กินมะเขือม่วง มะเขือเทศ และแตงโมที่เขาปลูกเพื่อการวิจัย และบางทีนั่นอาจเป็นความมั่นใจที่ดีที่สุดที่ผู้บริโภคจะได้รับ: นักพิษวิทยาที่ทดลองใช้ผลงานของเขาอย่างแท้จริง

นิ้วไขว้กันโดยไม่พบอะไรเลย: กรกฎาคมเป็นฤดูดักจับหลักเพื่อตรวจหาแตนยักษ์เอเชียที่ยังคงรบกวนรัฐวอชิงตัน

นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่านกแตนรุกรานตัวแรกที่พบในอเมริกาเหนือในปี 2564 ในเดือนมิถุนายนอาจไม่ได้มาจากรังที่ผลิตในปีนี้ การค้นหานั้นไม่ได้บอกว่าแมลงศัตรูพืชสามารถอยู่รอดได้ในฤดูหนาวได้ดีเพียงใด ทว่าแตนนั้นแสดงให้เห็นถึงความเสี่ยงอย่างไม่หยุดยั้งของแมลงที่เข้ามาใหม่

ตัวอย่างแรกนั้น แมลงตัวผู้ “กรอบ” ที่ตายแล้วนอนอยู่บนสนามหญ้าในแมรีส์วิลล์ รัฐวอชิงตัน เป็นของสายพันธุ์Vespa mandarinia ที่ แข็งแรง แตนฆ่าที่มีชื่อเล่น ซึ่งตรวจพบว่าบินหลุดในแคนาดาเป็นครั้งแรกในปี 2019 และในสหรัฐอเมริกาในปี 2020 ( SN: 5/29/20 ) สเวน สปิชิเกอร์ นักกีฏวิทยากล่าวในการแถลงข่าวเมื่อวันที่ 16 มิถุนายน

การทดสอบแสดงให้เห็นว่าเพศชาย “ไม่ใช่สายพันธุกรรมเดียวกับที่เราพบอย่างแน่นอน” สปิชิเกอร์จากกระทรวงเกษตรแห่งรัฐวอชิงตันในโอลิมเปียกล่าว ทั้งสหรัฐฯ พบว่า จนถึงขณะนี้ ทุกแห่งจาก Whatcom County ของวอชิงตัน หรือจากบริติชโคลัมเบียที่อยู่อีกฟากหนึ่งของพรมแดนนั้นไม่มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับแตนที่เพิ่งค้นพบ เป็นการบุกรุกที่แยกจากกันที่ไม่มีใครสังเกตเห็นจนถึงขณะนี้

ตัวอย่างใหม่แปลก ๆ นี้อาจช่วยแก้ไขความประทับใจที่เบ้ว่าการมาถึงแบบลับๆล่อๆนั้นหายาก การปรากฏตัวของแตนในอเมริกาเหนืออาจทำให้บางคนตกใจ แต่ในความเป็นจริง แมลงที่น่าเป็นห่วงมักปรากฏขึ้นและมักจะทำเช่นนั้นต่อไป โชคดีที่การสร้างบ้านถาวรนั้นยากกว่าการมาที่นี่ นักวิทยาศาสตร์กล่าว

เมื่อข่าวการมาถึงของแตนยักษ์เอเชียครั้งแรกเกิดขึ้นในปี 2019 หนึ่งในคนที่ไม่แปลกใจเลยกับสายพันธุ์ต่างประเทศก็คือ Doug Yanega นักกีฏวิทยาจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ริเวอร์ไซด์ “มันยุติธรรมมากที่จะบอกว่ามีหลายสายพันธุ์ที่รุกราน” เขาเน้นย้ำ “เราเพิ่งได้ตั๊กแตนตำข้าวแอฟริกาสายพันธุ์ใหม่ในแคลิฟอร์เนียเมื่อปีที่แล้วในแอลเอ และคาดว่ามันน่าจะแพร่กระจาย”

ทว่าแม้แต่แมลงศัตรูพืชที่มาเยือนยังตื่นตระหนกแทบไม่เคยทำให้เกิดความวุ่นวายจากแตนยักษ์เอเชีย ที่จุดสูงสุดของข่าวแตนในเดือนพฤษภาคม 2020 Yanega เปรียบเทียบผู้บุกรุกรายใหม่กับด้วงปาล์มในอเมริกาใต้ ( Rhynchophorus palmarum ) ด้วงงวงตัวใหญ่นั้นมาถึงทางตอนใต้ของรัฐแคลิฟอร์เนียและสามารถ “ล้างต้นปาล์มทุกต้นในรัฐได้” Yanega กล่าว ทว่า “มีรายงานจากสื่อกระแสหลักเป็นศูนย์ [ระดับประเทศ] เกี่ยวกับเรื่องนี้ แมลงที่คุกคามอย่างจริงจังว่าจะมีผลกระทบในทางลบต่อเศรษฐกิจและวิถีชีวิตของเรามากกว่าที่แตนจะเคยทำมา” เขากล่าวในอีเมล .

การไหลบ่าเข้ามาอย่างไม่หยุดยั้งของแมลงที่บุกรุกเข้ามาอาจเป็นเหตุผลหนึ่งที่มีเพียงไม่กี่คนที่ทำให้มันเป็นข่าวทั่วไป ตัวอย่างเช่น กรมศุลกากรและป้องกันชายแดนของสหรัฐฯ รายงานว่ามีเหตุการณ์ 31,785 เหตุการณ์ที่ตรวจพบศัตรูพืชบางชนิดในปีงบประมาณ 2020 เท่านั้น ในบรรดาสิ่งที่น่าตกใจกว่านั้นคือตัวอ่อนของแมลงเต่าทองที่ทำลายพืชผล ( Trogoderma granarium ) ในการขนส่งเชิงพาณิชย์จากประเทศจีนที่ International Falls, Minn .

สัมภาระของผู้โดยสารก็มีความเสี่ยงเช่นกัน ในปี 2018 ผู้ตรวจการที่สนามบินนานาชาติ Washington Dulles ในเวอร์จิเนีย และต่อมาที่เมืองบัลติมอร์/วอชิงตัน อินเตอร์เนชันแนล สังเกตเห็นแมลงปีกแข็งในข้าวบาสมาติ และในถั่วลันเตาแห้งที่นักเดินทางพยายามนำเข้าจากต่างประเทศ เจ้าหน้าที่สั่งห้ามอาหารปนเปื้อน

ของเถื่อน Dulles มีแมลงที่มีชีวิตจำนวนมาก: ตัวอ่อน 12 ตัวและตัวเต็มวัยสี่ตัว แม้แต่แมลงตัวเล็กๆจำนวนน้อยนั้นก็ยังยอมรับไม่ได้ นี่เป็นแมลงชนิดเดียวที่เจ้าหน้าที่ศุลกากรสหรัฐฯ ดำเนินการแม้ว่าจะพบตัวอย่างทั้งหมดที่ตายแล้วก็ตาม แมลงเต่าทองแทะเมล็ดพืช แต่จะทำให้สินค้าสกปรกด้วยส่วนของร่างกายและขนที่หลงทาง ซึ่งอาจทำให้ทารกที่กินเมล็ดพืชสกปรกได้ค่อนข้างป่วยและผู้ใหญ่ไม่สบาย ในปีพ.ศ. 2496 ความพยายามครั้งสำคัญในภาคตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกาเริ่มขจัดการระบาดของแมลงปีกแข็งคาปรา และรักษาความสามารถในการขายพืชผลได้ในที่สุด แต่ความพยายามนั้นมีราคาแพง ซึ่งมีมูลค่าเทียบเท่ากับมากกว่า 100 ล้านดอลลาร์ในเศรษฐกิจปัจจุบัน

สำหรับปี 2564 หากต้องการเลือกเพียงหนึ่งตัวอย่างของผู้บุกรุกที่ยังไม่แพร่ระบาด ให้พิจารณาไรฝุ่นปาล์มแดง ( Raoiella indica ) ผู้ตรวจการที่สนามบินฮูสตันอินเตอร์คอนติเนนตัลค้นพบศัตรูพืชซึ่งคุกคามปาล์มและกล้วยในการขนส่งโรสแมรี่สดจากเม็กซิโก

นอกจากด้วงแล้ว แตนที่เป็นอันตรายของสายพันธุ์อื่นๆ ได้ปรากฏตัวขึ้นต่อหน้ายักษ์เอเชียตัวล่าสุด กล่าวโดย Paul van Westendorp ผู้เชี่ยวชาญด้านการเลี้ยงผึ้ง ซึ่งตอนนี้วางกลยุทธ์ในการต่อสู้กับV. mandarinia ของบริติชโคลัมเบีย ในเดือนพฤษภาคม 2019 เพียงไม่กี่เดือนก่อนการค้นพบแตนยักษ์ในเอเชีย แตนV. sororปรากฏตัวในแคนาดา มันเป็น “ชีวิต แต่ไม่นาน” Van Westendorp กล่าว “ฉันมีโอกาสชื่นชมตัวอย่างนั้น” ไม่ใช่สัตว์ร้ายที่อ่อนแอ สายพันธุ์นี้ตามล่าแมลงชนิดอื่นและมีรายงานว่าจับเหยื่อได้ขนาดเท่าตุ๊กแก V. sororดูเหมือนV. mandariniaมาก เขากล่าว

แม้แต่แตนยักษ์เอเชียเองก็ได้ปรากฏตัวขึ้นอย่างน้อยหนึ่งครั้งในสหรัฐอเมริกาก่อนปี 2020 ผู้ตรวจการในปี 2559 ได้ตั้งค่าสถานะพัสดุที่เข้ามาในสนามบินซานฟรานซิสโกโดยถือรังแมลงที่เป็นกระดาษ แต่ไม่ได้กล่าวถึงแมลงบนฉลาก รังมีตัวอ่อนแตนยักษ์เอเชียและดักแด้ ซึ่งบางตัวยังมีชีวิตอยู่เมื่อถูกค้นพบ นักวิจัยรายงานในปี 2020 ในหัวข้อ Insect Systematics and Diversity ว่าด้วยจำนวน การสกัดกั้นของแตนและแจ็กเก็ตสีเหลืองจำนวน 50 ครั้งจากทั้งหมด 50 ครั้งในช่วงปี 2010 ถึงปี 2018

มีเพียงที่เก็บของบางส่วนเท่านั้นที่จะสามารถสร้างบ้านถาวรในอาณาเขตใหม่ได้ ในจำนวนนี้ ผู้ก่อปัญหาที่แท้จริงดูเหมือนจะเป็นชนกลุ่มน้อย ตัวอย่างเช่น จากแมลงโจมตีพืช 455 ตัวที่ตกตะกอนในป่าในทวีปอเมริกา62 ตัวก่อให้เกิดความเสียหายที่เห็นได้ชัดเจน ตามจำนวนในปี 2011 จากนักวิจัย US Forest Service Juliann Aukema และเพื่อนร่วมงาน แม้ว่าศัตรูพืชที่รุกรานได้เพียงไม่กี่ชนิดก็สามารถมีราคาแพงได้ นักชีววิทยากำลังทุ่มตัวเองเข้าสู่การต่อสู้

มีความหวังที่จะขจัดการบุกรุกที่เห็นได้ชัดเจนออกไปหากถูกจับได้ตั้งแต่เนิ่นๆ ฮอร์เน็ตของ Vespaนั้น “มีขนาดใหญ่มากและชัดเจน ดังนั้นผู้คนจะได้เห็นพวกมัน” นักกีฏวิทยา Lynn Kimsey จาก University of California, Davis หนึ่งในผู้เขียนภาพรวมของ Hornet ปี 2020 กล่าว รัง Vespa affinis ปรากฏ ตัวขึ้นในเมืองซานเปโดร ทางตอนใต้ของรัฐแคลิฟอร์เนีย อย่างน้อยหนึ่งทศวรรษที่แล้ว อย่างไรก็ตาม เธอกล่าวว่า “มันถูกฆ่าตายและไม่มีใครพบเห็นสายพันธุ์นี้ เท่าที่ฉันเคยได้ยินมา”

อย่างไรก็ตาม การจับผู้บุกรุกตั้งแต่เนิ่นๆ ไม่ใช่เรื่องง่ายเสมอไป ท่าเรือโอ๊คแลนด์ใช้ตู้คอนเทนเนอร์ขนส่งสินค้าประมาณ 1 ล้านตู้จากต่างประเทศต่อปี แต่อย่างดีที่สุด ผู้ตรวจการกระทรวงเกษตรของสหรัฐฯ สามารถตรวจสอบแมลงที่เก็บไว้ได้เพียง 10 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น Kimsey กล่าว เพิ่มสินค้าทั้งหมดที่เข้ามาใน Long Beach, San Diego และท่าเรือ West Coast อื่น ๆ รวมทั้งเครื่องบินขนส่งสินค้าทั้งหมด “สิ่งที่น่าทึ่งก็คือเราไม่เห็นการรุกรานมากขึ้น” เธอกล่าว “ฉันคิดว่าสิ่งนี้บอกคุณได้ว่ามันยากแค่ไหนที่สปีชีส์ที่แปลกใหม่จะถูกสร้างขึ้น”

พวกเขาจะยังคงมาถึงแม้ว่า ยิ่งมีเหตุผลมากขึ้นในการจับตาดูบางสิ่งที่ตลกบนสนามหญ้า แม้ว่าจะเป็นเพียงเศษขนมปังที่เหี่ยวแล้วก็ตาม เมื่อชาวไร่ข้าวโพดเก็บเกี่ยวพืชผล พวกเขามักจะทิ้งก้าน ใบ และใช้ซังเพื่อเน่าเปื่อยในทุ่งนา ตอนนี้ วิศวกรได้สร้างยีสต์สายพันธุ์ใหม่ที่สามารถแปลงขยะที่กินไม่ได้นี้ให้เป็นเอธานอล ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ หากกระบวนการนี้สามารถขยายขนาดได้ แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ไม่ได้ใช้ส่วนใหญ่นี้อาจช่วยลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลได้

ความพยายามครั้งก่อนในการแปลงวัสดุเส้นใยนี้ เรียกว่า corn stover เป็นเชื้อเพลิงที่ประสบความสำเร็จอย่างจำกัด ก่อนที่ยีสต์จะสามารถทำงานได้ เตาข้าวโพดต้องถูกทำลายลงเสียก่อน แต่กระบวนการนี้มักจะสร้างผลพลอยได้ที่ฆ่ายีสต์ แต่ด้วยการปรับแต่งยีนในยีสต์ขนมปังทั่วไป นักวิจัยได้ออกแบบสายพันธุ์ที่สามารถคลี่คลายผลพลอยได้ร้ายแรงเหล่านั้น และทำหน้าที่เปลี่ยนน้ำตาลให้เป็นเอทานอล

ยีสต์ชนิดใหม่สามารถผลิตเอทานอลได้มากกว่า 100 กรัมต่อลิตรของหม้อหุงข้าวโพดที่ผ่านการบำบัดแล้ว ซึ่งมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับกระบวนการมาตรฐานที่ใช้เมล็ดข้าวโพดในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ นักวิจัยรายงานในวันที่ 25 มิถุนายนในScience Advances

Venkatesh Balan วิศวกรเคมีจากมหาวิทยาลัยฮูสตันซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยกล่าวว่า “พวกเขาได้ผลิตยีสต์ที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้น สายพันธุ์ใหม่นี้อาจเป็นประโยชน์ต่อผู้ผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพที่พยายามควบคุมวัสดุเช่นเตาข้าวโพด

ในสหรัฐอเมริกา เอทานอลส่วนใหญ่ทำมาจากข้าวโพด ซึ่งเป็นพืชผลที่ใหญ่ที่สุดของประเทศ และนำไปผสมกับน้ำมันเบนซินส่วนใหญ่ที่จำหน่ายในปั๊มน้ำมัน เอทานอลจากข้าวโพดเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน แต่ก็มีข้อจำกัด การเปลี่ยนเส้นทางข้าวโพดไปผลิตเอทานอลอาจทำให้แหล่งอาหารลดลง และการขยายพื้นที่เพาะปลูกเพียงเพื่อปลูกข้าวโพดเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพจะช่วยขจัดแหล่งที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติ ( SN: 12/21/20 ) การเปลี่ยนหัวเตาข้าวโพดที่กินไม่ได้ให้เป็นเอทานอลสามารถเพิ่มปริมาณเชื้อเพลิงชีวภาพโดยไม่ต้องปลูกพืชเพิ่ม

“ข้าวโพดไม่สามารถแทนที่ปิโตรเลียมเป็นวัตถุดิบสำหรับเชื้อเพลิงได้จริงๆ” เฟลิกซ์ แลม วิศวกรด้านเมตาบอลิซึมแห่ง MIT กล่าว “แต่เรามีทางเลือกอื่น”

Lam และเพื่อนร่วมงานเริ่มต้นด้วยSaccharomyces cerevisiaeหรือยีสต์ขนมปังทั่วไป ผู้ผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพใช้ยีสต์อยู่แล้ว เช่นเดียวกับผู้ผลิตขนมปังเปรี้ยวและผู้ผลิตเบียร์ : มันสามารถแปลงน้ำตาลในเมล็ดข้าวโพดให้เป็นเอทานอล ( SN: 9/19/17 )

แต่แตกต่างจากเมล็ดข้าวโพดที่มีน้ำตาลที่เข้าถึงได้ง่าย เตาข้าวโพดมีน้ำตาลที่จับกับลิกโนเซลลูโลส ซึ่งเป็นสารประกอบจากพืชที่ยีสต์ไม่สามารถย่อยสลายได้ การใช้กรดที่รุนแรงสามารถปลดปล่อยน้ำตาลเหล่านี้ได้ แต่กระบวนการสร้างสารพิษที่เรียกว่าอัลดีไฮด์ซึ่งสามารถฆ่ายีสต์ได้

แต่ทีมของ Lam มีแนวคิดในการเปลี่ยนอัลดีไฮด์ให้เป็นสิ่งที่ทนต่อยีสต์ได้ นักวิจัยรู้อยู่แล้วว่าการปรับคุณสมบัติทางเคมีของสภาพแวดล้อมที่กำลังเติบโตของยีสต์ พวกเขาสามารถปรับปรุงความทนทานต่อแอลกอฮอล์ ซึ่งเป็นอันตรายต่อความเข้มข้นสูงได้เช่นกัน ด้วยเหตุนี้ Lam และเพื่อนร่วมงานจึงได้ค้นพบยีนยีสต์ที่เรียกว่าGRE2ซึ่งช่วยเปลี่ยนอัลดีไฮด์ให้เป็นแอลกอฮอล์ ทีมงานสุ่มสร้างยีสต์ประมาณ 20,000 สายพันธุ์ โดยแต่ละสายพันธุ์มีGRE2 เวอร์ชันดัดแปลงพันธุกรรมที่แตกต่าง กัน จากนั้นนักวิจัยได้วางกลุ่มของตัวแปรไว้ในขวดที่มีอัลดีไฮด์ที่เป็นพิษเพื่อดูว่ายีสต์ชนิดใดจะอยู่รอดได้

หลายสายพันธุ์รอดชีวิตจากถุงมือได้ แต่มีหนึ่งสายพันธุ์ที่มีอำนาจเหนือกว่า ด้วยGRE2 รุ่นที่ผ่านการทดสอบการต่อสู้นี้ นักวิจัยพบว่ายีสต์ของขนมปังที่ดัดแปลงสามารถผลิตเอทานอลจากเตาข้าวโพดที่ผ่านการบำบัดเกือบได้อย่างมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับจากเมล็ดข้าวโพด ยิ่งไปกว่านั้น ยีสต์สามารถสร้างเอทานอลจากวัสดุที่เป็นไม้อื่นๆ ได้ เช่น ฟางข้าวสาลีและหญ้าสวิตช์ ( SN: 1/14/14 ) “เรามีสายพันธุ์เดียวที่สามารถทำได้ทั้งหมดนี้” Lam กล่าว

สายพันธุ์นี้แก้ไขความท้าทายที่สำคัญในการหมักเอทานอลจากวัสดุที่มีเส้นใย เช่น เตาข้าวโพด Balan กล่าว แต่ “ยังมีการปรับปรุงอีกมากมายที่จะต้องเกิดขึ้นเพื่อให้เทคโนโลยีนี้ใช้งานได้ในเชิงพาณิชย์” เขากล่าวเสริม เช่น ความท้าทายด้านลอจิสติกส์ในการเก็บเกี่ยว การขนส่ง และการจัดเก็บข้าวโพดหุงต้มในปริมาณมาก

“มีหลายส่วนที่เคลื่อนไหวได้สำหรับปัญหานี้” แลมรับทราบ แต่เขาคิดว่าการค้นพบของทีมของเขาสามารถช่วยเริ่มต้น “ท่อส่งพลังงานหมุนเวียน” ซึ่งควบคุมแหล่งเชื้อเพลิงที่ยั่งยืนและใช้งานไม่ได้ เขากล่าวว่าวิสัยทัศน์คือการท้าทายรัชสมัยของเชื้อเพลิงฟอสซิล

กรวยสีเขียวที่หมุนวนซึ่งประกอบเป็นหัวของดอกกะหล่ำ Romanesco ยังสร้างรูปแบบเศษส่วนซึ่งซ้ำกันในหลายตาชั่ง ขณะนี้ มีการระบุยีนที่สนับสนุนโครงสร้างอันน่าทึ่งนี้แล้วและรูปแบบเศษส่วนได้ถูกจำลองแบบในโรงงานทดลองทั่วไปArabidopsis thalianaนักวิจัยรายงานในScience 9 กรกฎาคม

Christophe Godin นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์จาก National Institute for Research in Digital Science and Technology ซึ่งตั้งอยู่ที่ ENS de Lyon ในฝรั่งเศส กล่าวว่า Romanesco เป็นหนึ่งในรูปทรงเศษส่วนที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดที่คุณสามารถหาได้ในธรรมชาติ “คำถามคือ ทำไมจึงเป็นอย่างนั้น” คำตอบทำให้นักวิทยาศาสตร์คลาดเคลื่อนไปนาน

Godin และเพื่อนร่วมงานของเขารู้ว่า ตัวแปร Arabidopsisสามารถสร้างโครงสร้างคล้ายกะหล่ำดอกขนาดเล็กได้ ทีมงานจึงจัดการยีนของA. thalianaทั้งในการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์และการทดลองที่เพิ่มขึ้นในห้องปฏิบัติการ การทำงานกับพืชที่ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางช่วยให้นักวิจัยลดความซับซ้อนของการทดลองและกลั่นกลไกการวางไข่เศษส่วนที่จำเป็น ( SN: 6/15/21 )

นักวิจัยได้แปลงยีนสามตัวที่มีลักษณะเหมือนโรมาเนสโก บน A. thaliana การปรับแต่งทางพันธุกรรมสองอย่างเหล่านั้นขัดขวางการเติบโตของดอกไม้และกระตุ้นการเจริญเติบโตของหน่อที่หลบหนี François Parcy นักชีววิทยาด้านพืชแห่ง CNRS ในปารีสกล่าวว่าแทนที่จะเป็นดอกไม้ “มันเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่”

จากนั้นนักวิจัยได้เปลี่ยนแปลงยีนอีกตัวหนึ่ง ซึ่งเพิ่มพื้นที่การเจริญเติบโตในตอนท้ายของแต่ละหน่อ และให้พื้นที่สำหรับการสร้างเศษส่วนรูปกรวยที่เป็นเกลียว “คุณไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนพันธุกรรมมากนักเพื่อให้แบบฟอร์มนี้ปรากฏขึ้น” Parcy กล่าว เขากล่าวว่าขั้นตอนต่อไปของทีมคือ “จะจัดการกับยีนเหล่านี้ในกะหล่ำดอก”

ความพยายามครั้งแรกของ Maxwell Ochoo ในการทำฟาร์มเป็นความล้มเหลวที่น่าหดหู่

ใน Ochieng Odiere หมู่บ้านใกล้ชายฝั่งทะเลสาบวิกตอเรียของเคนยา “การได้งานทำเป็นสิ่งที่ท้าทาย” ชายวัย 34 ปีกล่าว เพื่อหารายได้และช่วยเลี้ยงดูครอบครัว เขาหันไปทำการเกษตร ในปี 2560 เขาปลูกเมล็ดแตงโมบนพื้นที่ 0.7 เฮกตาร์ของเขา

เมื่อแตงถูกตั้งค่าให้แตกออกจากตาและบอลลูนเป็นลูกกลมฉ่ำ โดนคาถาแห้งสองเดือน และแตงโมลูกนกของ Ochoo ก็เหี่ยวเฉา เขาเสียเงินไปประมาณ 70,000 ชิลลิงเคนยาหรือประมาณ 650 ดอลลาร์

Ochoo ตำหนิการสูญเสียต้นไม้ปกคลุมในภูมิภาคนี้เนื่องจากคาถาแห้งแล้งที่ยาวนานซึ่งกลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้น ดินที่อบแล้วไม่ได้รับการปกป้องจากแสงแดด

ในปี 2018 Ochoo และเพื่อนบ้านบางคนตัดสินใจปลูกต้นไม้ในที่สาธารณะและฟาร์มขนาดเล็ก ด้วยความช่วยเหลือของกลุ่มที่ไม่แสวงหาผลกำไร ชุมชนได้ปลูกต้นไม้หลายร้อยต้น ทำให้เนินเขาที่แห้งแล้งบางส่วนกลายเป็นสีเขียว ในฟาร์มของเขาเอง ตอนนี้ Ochoo ทำการปลูกพืชในตรอก ซึ่งเขาปลูกข้าวฟ่าง หัวหอม มันเทศ และมันสำปะหลังระหว่างแถวของผลไม้กับต้นไม้อื่นๆ

ต้นไม้ให้ร่มเงาและที่พักพิงแก่พืชผล และระบบรากที่ลึกช่วยให้ดินคงความชุ่มชื้น สัปดาห์ละสองสามครั้งในฤดูปลูก Ochoo นำมะละกอที่โตพอๆ กับหัวออกสู่ตลาด โดยนำกลับบ้านในราคาประมาณ 25 ดอลลาร์ต่อครั้ง

และใบไม้ที่ร่วงหล่นของ ต้น Calliandra ใหม่ เป็นอาหารสำหรับวัวทั้งห้าของ Ochoo นอกจากนี้ เขายังพบว่าเขาสามารถบดใบเฟิร์นเป็นอาหารเสริมสำหรับปลานิลที่เขาเติบโตในสระน้ำขนาดเล็กได้ ตอนนี้เขาใช้อาหารปลาน้อยลง และปลานิลโตเร็วกว่าปลาของเพื่อนบ้านมาก เขากล่าว

ทุกวันนี้ เกือบทุกอย่างที่ครอบครัวของ Ochoo กินมาจากฟาร์ม มีเหลือขายที่ตลาดมากมาย “ไม่ว่าจะในช่วงฤดูแล้งหรือฤดูฝน ที่ดินของฉันก็ไม่ว่างเปล่า” เขากล่าว “มีบางสิ่งที่สามารถค้ำจุนครอบครัวได้”

ฟาร์มที่เต็มไปด้วยต้นไม้ของ Ochoo แสดงถึงสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนหวังว่าจะเป็นอนาคตของการทำฟาร์ม ความเป็นจริงในปัจจุบัน ที่ซึ่งทุ่งนามักถูกกำจัดด้วยต้นไม้เพื่อเลี้ยงปศุสัตว์หรือปลูกพืชทีละแถว เรียกว่า การปลูกพืชเชิงเดี่ยว กำลังจะหมดลง

ประมาณครึ่งหนึ่งของพื้นที่ที่เอื้ออาศัยได้ทั้งหมดบนโลกนี้อุทิศให้กับการปลูกอาหาร ป่าไม้มากกว่า 30 เปอร์เซ็นต์ถูกกำจัดไปทั่วโลก และอีก 20 เปอร์เซ็นต์เสื่อมโทรม ส่วนใหญ่เป็นพื้นที่สำหรับเลี้ยงปศุสัตว์และปลูกพืชผล นักวิจัยคาดการณ์ว่าภายในปี 2050 เพื่อเลี้ยงประชากรที่กำลังเติบโต พื้นที่เพาะปลูกจะต้องเพิ่มขึ้น 26 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเป็นพื้นที่ที่มีขนาดเท่ากับอินเดีย

ความหิวโหยร่วมกันของมนุษย์เป็นแรงผลักดันให้เกิดวิกฤตทางนิเวศสองประการของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพ การตัดต้นไม้เพื่อให้มีที่ว่างสำหรับพืชผลและปศุสัตว์จะปล่อยคาร์บอนออกสู่ชั้นบรรยากาศและ ขจัด แหล่งที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติซึ่งสนับสนุนสายพันธุ์ต่างๆ มากมาย ( SN: 1/30/21, p. 5 )

โทเบียส พลินิงเงอร์ นักนิเวศวิทยาภูมิทัศน์จากมหาวิทยาลัย Kassel ของเยอรมนีและมหาวิทยาลัยเกิททิงเงน ระบุว่า มนุษยชาติกำลังตกอยู่ในอันตรายจากการข้ามพรมแดนของดาวเคราะห์ที่มีผลกระทบที่คาดเดาไม่ได้ ในขณะที่ที่ดินยังคงมีการเคลียร์เพื่อการเกษตร “มีความกดดันสูง … เพื่อเปลี่ยนไปสู่แนวทางการใช้ที่ดินที่ยั่งยืนมากขึ้น”

เกษตรกรอย่าง Ochoo ซึ่งตั้งใจผสมผสานพืชผล ต้นไม้ และปศุสัตว์ แนวทางปฏิบัติที่เรียกว่าวนเกษตรแบบหลวมๆ ให้แนวทางที่ยั่งยืนมากขึ้น วนเกษตรอาจไม่ได้ผลในทุกกรณี “แต่มีศักยภาพที่ดี” Pliinger กล่าวสำหรับการทำงานเพื่อมุ่งสู่เป้าหมายการผลิตอาหารและการอนุรักษ์บนพื้นที่เดียวกัน

การรวมต้นไม้เข้ากับฟาร์มอาจดูเหมือนเป็นสูตรสำหรับผลผลิตที่ต่ำกว่า เนื่องจากต้นไม้จะเข้ามาแทนที่พืชผลบางชนิด แต่การผสมดังกล่าวสามารถบีบอาหารจากแปลงหนึ่งได้มากกว่าเมื่อปลูกพืชแยกจากกัน Pliinger กล่าว ในยุโรป ฟาร์มผสมที่ปลูกข้าวสาลีหรือทานตะวันระหว่างแถวของต้นเชอร์รี่ป่าและต้นวอลนัทสามารถให้ผลผลิตมากกว่าการปลูกพืชเชิงเดี่ยวในพืชผลเดียวกันในพื้นที่ที่กำหนดถึง 40 เปอร์เซ็นต์

วนเกษตรเป็นบรรทัดฐานจนกระทั่งวิธีการทางการเกษตรสมัยใหม่แพร่หลายไปทั่วโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากการปฏิวัติอุตสาหกรรมและการใส่ปุ๋ยเคมีขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 แต่ฟาร์มเล็กๆ ในเขตร้อนก็ยังใหญ่อยู่บนต้นไม้ ทั่วโลกประมาณ 43 เปอร์เซ็นต์ของที่ดินที่ใช้เพื่อการเกษตรมีต้นไม้ปกคลุมอย่างน้อย 10 เปอร์เซ็นต์ตามการศึกษาในปี 2559 ใน รายงาน ทางวิทยาศาสตร์

การเพิ่มเปอร์เซ็นต์นั้นอาจมีประโยชน์อย่างลึกซึ้งและหลากหลาย หากทำถูกต้อง Anja Gassner นักวิทยาศาสตร์อาวุโสของ World Agroforestry ในเมืองบอนน์ ประเทศเยอรมนี กล่าวว่า “ต้นไม้จะต้องถูกรวมเข้าด้วยกัน [เข้าสู่ฟาร์ม] เพื่อไม่ให้เกิดปัญหาเพิ่มเติม” สำหรับเกษตรกร และแนวทางปฏิบัติก็ดูแตกต่างกันมากขึ้นอยู่กับภูมิภาคและเป้าหมายของผู้คนที่อาศัยอยู่ที่นั่น สิ่งที่ชาวไร่ชาวสเปนต้องการจากไร่ที่มีต้นโอ๊กเป็นจุดที่หมูอ้วนบนต้นโอ๊กจะแตกต่างจากที่เกษตรกรในเอกวาดอร์ต้องการจากต้นกาแฟที่ปลูกภายใต้ร่มเงาของต้นอินกาในเขตร้อน

วิธีดำเนินการวนเกษตรในสามส่วนที่แตกต่างกันมากของโลกแสดงให้เห็นถึงคำมั่นสัญญาและความท้าทายของการจับคู่ต้นไม้และพืชผล

ทำในที่ร่ม
หากคุณกำลังเพลิดเพลินกับกาแฟยามเช้าขณะอ่านข้อความนี้ มีโอกาสที่เมล็ดกาแฟในเบียร์นั้นมาจากฟาร์มที่ประกอบอาชีพวนเกษตร

ต้นกาแฟมีวิวัฒนาการมาจากป่าที่ราบสูงของเอธิโอเปีย Eduardo Somarriba นักเกษตรวิทยาที่ศูนย์วิจัยการเกษตรเขตร้อนและศูนย์การศึกษาระดับอุดมศึกษาในเมือง Cartago ประเทศคอสตาริกากล่าวว่าพวกมันเหมาะสำหรับการแรเงาเป็นอย่างดี

พุ่มไม้พื้นเมืองที่หลากหลายสามารถช่วยให้ต้นกาแฟเจริญเติบโตได้ ต้นไม้บางชนิดสูบไนโตรเจนลงไปในดิน ทำให้ไม่จำเป็นต้องใส่ปุ๋ยแบบเข้มข้น Somarriba กล่าว พืชพื้นเมืองยับยั้งการเจริญเติบโตของวัชพืช ทำให้ดินและอุณหภูมิมีเสถียรภาพ ปรับปรุงการกักเก็บน้ำ และสนับสนุนสัตว์ผสมเกสร

แต่เมื่อความกระหายในกาแฟทั่วโลกเพิ่มขึ้น การปลูกพืชได้เปลี่ยนไปเป็นแปลงที่ไม่มีร่มเงาซึ่งมีแต่ต้นกาแฟที่ต้องใช้ปุ๋ยเคมีอย่างสม่ำเสมอ จากปีพ.ศ. 2539 ถึง พ.ศ. 2553 ส่วนแบ่งทั่วโลกของกาแฟที่ปลูกภายใต้ร่มเงาของต้นไม้นานาชนิดลดลงจากร้อยละ 43 เป็น 24 เปอร์เซ็นต์ นักวิจัยรายงานในปี พ.ศ. 2557 ในBioScience

การกำจัดต้นไม้นั้นถือว่าดีสำหรับการเพิ่มผลผลิต แม้ว่าหลักฐานจะปะปนกัน การมุ่งเน้นไปที่ตัวเลขนี้ทำให้พลาดผลประโยชน์ที่มากกว่าของการกระจายฟาร์มที่หลากหลาย Somarriba กล่าว โดยเฉพาะอย่างยิ่งฟาร์มขนาดเล็ก ซึ่งยังคงผลิตกาแฟส่วนใหญ่ของโลก

“หากราคากาแฟตกต่ำและอยู่ในระดับต่ำเป็นเวลาห้าหรือหกปี ชาวนารายย่อยจะไม่สามารถทำกาแฟได้จาก [การขาย] กาแฟเท่านั้น” Somarriba กล่าว แต่การเพิ่มส่วนผสมของต้นไม้สามารถสร้างความยืดหยุ่นทางเศรษฐกิจและสภาพอากาศได้ เขากล่าว

ไม้ซุงที่มีคุณค่า เช่น มะฮอกกานี สามารถใช้เป็นบัญชีออมทรัพย์ เก็บเกี่ยวเมื่อกำไรจากกาแฟไม่เพียงพอ มะม่วง ถั่วบราซิล หรือต้นอาซาอิสามารถให้รายได้ได้เช่นกัน แต่ไม่ใช่ทุกแห่งที่จะมีตลาดที่มีการพัฒนาอย่างดีสำหรับสินค้าเหล่านี้ Somarriba กล่าว ซึ่งถือเป็นความท้าทายในการเพิ่มส่วนแบ่งของกาแฟที่ปลูกในที่ร่ม

นักอนุรักษ์บางคนพยายามที่จะเพิ่มความต้องการของผู้บริโภคสำหรับกาแฟที่ปลูกในที่ร่มโดยเน้นว่ากาแฟนั้นมีประโยชน์ต่อความหลากหลายทางชีวภาพอย่างไร ตัวอย่างเช่น ศูนย์นกอพยพ Smithsonian ให้การรับรองที่เป็นมิตรกับนกสำหรับสวนที่มีต้นไม้ปกคลุมและความหลากหลายซึ่งเป็นผลดีสำหรับนกอพยพ เกษตรกรที่ผ่านการรับรองสามารถคิดราคาสูงขึ้นเล็กน้อยโดยเฉลี่ย 5 ถึง 15 เซ็นต์ต่อปอนด์

นกอพยพแห่กันไปที่สวนดังกล่าว BALLSTEP2 “เมื่อคุณอยู่ในฟาร์มกาแฟที่เป็นมิตรกับนก คุณจะรู้สึกเหมือนอยู่ในป่า” Ruth Bennett นักนิเวศวิทยาที่ Smithsonian Migratory Bird Center ในวอชิงตัน ดีซี กล่าว “คุณได้ยินเสียงนกร้องมากมาย และเป็นนกที่หลากหลาย รวมทั้งสายพันธุ์เขตร้อนที่เซ็กซี่จริงๆ เช่น ม็อตมอตคิ้วเทอร์ควอยซ์” เธอกล่าว

ไร่กาแฟที่เป็นมิตรกับนกก็ดูเหมือนจะดีสำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเช่นกัน ในเม็กซิโกสวนกาแฟที่เป็นมิตรกับนกมีสัตว์ป่าพื้นเมืองรวมทั้งกวางและหนูมากกว่าสวนกาแฟอื่น ๆ ตามการศึกษาในปี 2559 ในPLOS ONE