Cà chua tạo ra các sản phẩm hoá học chống thấm được gọi là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi để phản ứng với các cuộc tấn công từ động vật ăn cỏ

Trong thể thao, đôi khi người chơi phải hy sinh cho đội. Điều tương tự cũng xuất hiện trong thế giới thực vật, nơi mà sự phát triển cá thể giảm có thể mang lại lợi ích cho cộng đồng rộng lớn hơn.

Các phát hiện từ Paul Glaum và André Kessler từ trường đại học Michigan và Cornell giúp giải thích sự tồn tại của một số quần thể thực vật trong khi về mặt lý thuyết dự đoán chúng sẽ tuyệt chủng. Công trình được công bố vào ngày 11 tháng 12 trong tạp chí Nature Communications.

Glaum, một nghiên cứu sinh thuộc bộ môn Sinh thái và Sinh học Tiến hóa ở đại học Michigan cho biết: "Chúng tôi đã xem xét cách thức mà các tín hiệu hóa học từ thực vật bảo vệ, nhằm ngăn chặn động vật ăn cỏ và cũng có thể ngăn chặn loài thụ phấn. "Kết quả đáng ngạc nhiên từ mô hình là mặc dù điều này có thể dẫn đến tổn thất về thể lực cho từng cá thể, nhưng trong một số trường hợp, các hiệu ứng số đông có thể tác động tích cực đối với loài thụ phấn và cây trồng".

Nhiều thực vật, bao gồm những giống cà chua hoang dã được sử dụng trong nghiên cứu này, sản xuất các hợp chất hóa học để đẩy lùi sâu bệnh hại và động vật ăn cỏ. Tuy nhiên, những biện pháp phòng ngừa hóa học tương tự có thể làm giảm số lần ong thụ phấn, dẫn đến việc giảm tăng trưởng.

Glaum cho biết: "Các nhà sinh học tỏ ra kinh ngạc về cách mà một cơ chế bảo vệ tốn kém như vậy mà vẫn có thể được duy trì ở quần thể thực vật này. "Làm thế nào mà thực vật có chiến lược đó để tồn tại?"

Glaum và Kessler đã phát triển mô hình máy tính cho thấy sự suy giảm tăng trưởng của các cây cá thể có thể đem lại lợi ích cho toàn thể quần thể và khả năng phục hồi của cộng đồng bằng cách gián tiếp kiểm soát sự tăng trưởng quần thể động vật ăn cỏ. Các kết quả đưa ra cơ chế duy trì tác động vào cộng đồng trước đây cho thấy xu thế dẫn đến triệt tiêu ở các mô hình lý thuyết.

Cà chua và các loại thực vật khác sản sinh các hóa chất chống thấm được gọi là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi để đáp ứng với các cuộc tấn công của động vật ăn cỏ. Sự có mặt của các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi có thể khiến cây trồng không hấp dẫn với loài thụ phấn, điều này có thể làm giảm lượng phấn hoa và ảnh hưởng tiêu cực đến thực vật riêng lẻ, một hiệu ứng gọi là hạn chế loài thụ phấn gây ra bởi động vật ăn cỏ.

Các nghiên cứu mô hình trước đây đã xem xét các tác động trực tiếp của loài động vật ăn cỏ trên quần thể các loài: thực vật có hoa, loài thụ phấn và động vật ăn cỏ. Một số nghiên cứu dự đoán sự tuyệt chủng do sự tăng trưởng các quần thể động vật ăn cỏ sẽ làm giảm số lượng thực vật, hạn chế nguồn tài nguyên có sẵn cho loài thụ phấn. Đáp lại, số lượng loài thụ phấn sẽ giảm, dẫn đến suy giảm sinh sản cây trồng.

Mô hình xoắn ốc

Mặt khác, Glaum và Kessler đã đưa ra một kết luận khác khi họ xác định sự giới hạn thụ phấn gây ra do động vật ăn cỏ (HIPL) trong mô hình, cho phép họ kiểm tra các tác động sâu hơn, gián tiếp hơn của động vật ăn cỏ đối với sự kiên trì của quần thể thực vật và sự năng động của cộng đồng.

"Chúng tôi chỉ ra rằng việc đưa các cơ chế như HIPL vào mô hình tạo ra tiềm năng cho những cá thể không mong đợi và ảnh hưởng ở cấp cộng đồng có thể làm giảm xu hướng tuyệt chủng và thực sự hỗ trợ cho cộng đồng".

Nghiên cứu mô hình cho thấy việc phóng thích các hợp chất hóa học bảo vệ sẽ hạn chế sự gia tăng dân số của loài thụ phấn và cây có hoa, do đó tạm thời và gián tiếp hạn chế sự tăng trưởng của quần thể động vật ăn cỏ và ngăn chặn sự tuyệt chủng

Glaum và Kessler đã tạo ra mô hình bằng cách sử dụng dữ liệu từ một loạt các thí nghiệm thực địa ở độ dốc Thái Bình Dương của dãy Peruvian Andes do Kessler và các cộng sự của ông sử dụng giống cà chua hoang dã Solanum peruvianum. Cây này bị tấn công bởi một loạt các loài côn trùng ăn cỏ khác nhau và được thụ phấn bởi ong tự nhiên

Các nhà nghiên cứu đã đo được việc phóng thích các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (gây ra từ do động vật ăn cỏ (HI-VOCs) từ các cây cà chua hoang dại và loài thụ phấn) ở những mức khác nhau để xác định sự thay đổi thụ phấn của ong với số lượng động vật ăn cỏ.

Ngoài đồng ruộng, loài ăn cỏ ở cây cà chua được tìm thấy làm giảm đáng kể loài thụ phấn nhờ việc phóng thích HI-VOCs. Tuy nhiên, nghiên cứu mô hình cho thấy mối quan hệ cùng có lợi giữa cây cà chua và ong - cũng như hệ thống tổng thể - có thể tồn tại qua tỉ lệ cao hơn của động vật ăn cỏ mà các nhà nghiên cứu đã từng tin tưởng.

Đỗ Thị Thanh Trúc theo Sciencedaily.