Đây là cách biến đổi khí hậu có thể khiến côn trùng phá hủy mùa màng của chúng ta
• Chúng ta có thể đã đánh giá thấp việc côn trùng khiến chúng ta mất mùa màng khi khí hậu ấm lên.
• Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng, tốc độ trao đổi chất và lượng thức ăn của chúng tăng lên khi nhiệt độ tăng.
• Nhiệt độ cao hơn cũng mở ra một phạm vi môi trường sống thuận lợi rộng lớn hơn cho côn trùng.
Các mô hình gần đây cho chúng ta biết rằng, khi nhiệt độ toàn cầu tăng lên, các thiệt hại đối với cây trồng nông nghiệp do động vật ăn cỏ và sâu bệnh gây ra sẽ ngày càng gia tăng. Một nghiên cứu dự đoán rằng cứ mỗi một 1 độ C (1,8 độ F) tăng lên sẽ khiến cho năng suất cây trồng bị hao hụt do côn trùng tăng từ 10-25%.
Các mô hình này không thực sự đầy đủ, vì vậy, chúng ta có thể đã đánh giá thấp những thiệt hại mùa màng, các nhà nghiên cứu cho biết. Họ phát hiện ra rằng những cây cà chua bị nhiễm khuẩn, trong những nỗ lực chống lại sâu bướm, không thể thích nghi tốt khi nhiệt độ tăng cao. Con dao hai lưỡi này làm giảm đi năng suất của chúng.
Theo nghiên cứu, có hai yếu tố đang biến đổi. Đầu tiên là nhiệt độ đang tăng dần. Nhiệt độ tăng khiến tốc độ chuyển hóa côn trùng tăng lên và khiến chúng ăn nhiều hơn. Bên cạnh đó, nhiệt độ tăng làm cho môi trường sống thích hợp cho côn trùng mở rộng ra.
Thứ hai, và đây là những gì các mô hình hiện tại bỏ qua, là cách các cây bị nhiễm khuẩn phản ứng với nhiệt.
Biểu đồ thể hiện nhiệt độ toàn cầu tăng lên từ năm 1880 đến năm 2020 (NASA)
Gregg Howe, giáo sư tại Phòng thí nghiệm nghiên cứu thực vật tại Đại học bang Michigan cho biết, “Chúng tôi biết rằng có những hạn chế ngăn cản thực vật phải đồng thời đối phó với hai căng thẳng. Trong trường hợp này, ít ai biết được cách thức thực vật đối phó với sự gia tăng nhiệt độ và côn trùng tấn công cùng một lúc, vì vậy chúng tôi muốn thử và lấp đầy khoảng trống đó”.
Thực vật có hệ thống để đối phó với các mối đe dọa khác nhau. Sâu bướm tấn công? Có cả một hệ thống cho việc đó. Khi một con sâu bướm cắn một chiếc lá, cây sẽ tạo ra một loại hormone, được gọi là Jasmonate, hoặc JA. JA báo cho nhà máy nhanh chóng sản xuất các hợp chất phòng thủ để ngăn chặn sâu bướm.
Nhiệt độ quá nóng? Cây trồng bị quá nóng có cả một tá thủ thuật khác để hạ nhiệt. Rõ ràng, chúng không thể chạy đến ngồi dưới bóng râm của một tán cây được. Chúng nhấc những chiếc lá ra khỏi đất nóng. Chúng cũng “đổ mồ hôi” bằng cách mở các lỗ khí tương tự như lỗ chân lông trên da để nước có thể bay hơi để làm mát lá.
Nathan Havko, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm Howe, đã có một bước đột phá khi ông trồng cây cà chua trong buồng tăng trưởng nóng, giữ ở nhiệt độ 38 độ C (100,4 độ F). Anh ta cũng để những con sâu bướm đói rơi vào chúng.
“Tôi đã bị sốc khi mở cửa vào buồng tăng trưởng, nơi hai bộ thực vật đang phát triển ở nhiệt độ ‘bình thường và’ nhiệt độ cao”, Mitch Howe nói. “Con sâu bướm trong không gian ấm hơn lớn hơn nhiều và chúng gần như ‘quật ngã’ cái cây”.
“Khi nhiệt độ cao hơn, một cây cà chua bị thương sẽ tạo ra nhiều JA hơn, dẫn đến phản ứng phòng thủ mạnh mẽ hơn”, theo ông Hav Havko. “Bằng cách nào đó, điều đó không ngăn cản sâu bướm. Hơn nữa, chúng tôi thấy rằng JA ngăn chặn khả năng làm mát thực vật, chúng không thể nâng lá hay đổ mồ hôi”.
Có lẽ, những cái cây đóng lỗ khí của chúng để ngừng mất nước từ các vị trí bị thương, nhưng chúng lại chịu tổn thương khác như là bị say nắng. Bọn sâu bướm xảo quyệt sẽ gây thêm thiệt hại để giữ cho lỗ khí vẫn đóng kín và nhiệt độ của lá thì tăng lên, điều này sẽ đẩy nhanh sự tăng trưởng và phát triển của côn trùng.
Những hậu quả
“Chúng tôi nhận thấy rằng quang hợp, cách mà cây trồng tạo ra sinh khối, bị suy yếu nghiêm trọng ở những cái cây này”, ông Havko nói. “Các nguồn tài nguyên để sản xuất sinh khối vẫn có, nhưng bằng cách nào đó, chúng không được sử dụng đúng cách dẫn đến năng suất cây trồng giảm.”
Các nhà nghiên cứu vẫn còn nhiều khúc mắc cần phải giải quyết, nhưng ngay lúc này, họ cho biết nghiên cứu đã chỉ ra rằng, khi nhiệt độ toàn cầu tăng lên, thực vật phải gánh chịu quá nhiều vấn đề.
“Tôi nghĩ rằng chúng tôi vẫn chưa đánh giá sự đánh đổi không mong đợi giữa phản ứng phòng vệ và năng suất cây trồng, đặc biệt là khi xuất hiện các căng thẳng môi trường khác”, Howe cho biết. “Vượt quá khả năng phòng về sẽ tổn hại đến nông sản nếu thực vật phải đối mặt với nhiệt độ cao hay các tác nhân xấu khác”.