Nghiên cứu giúp bảo tồn các loài thực vật trong bối cảnh biến đổi khí hậu

Theo Lawren Sack, Giáo sư sinh thái và sinh học tiến hóa của Đại học California - Los Angeles UCLA, việc xác định môi trường sống mới phù hợp sẽ sớm trở thành vấn đề sống còn đối với một số loài bản địa ở California.

Trong một nghiên cứu mới, một nhóm do Sack và các nhà sinh vật học khác của UCLA dẫn đầu đã giải mã được một ngôn ngữ bí mật trong lá và thân gỗ chỉ ra môi trường sống tối ưu của loài này. Các nhà khoa học có thể sử dụng thông tin đó để xác định tốt hơn các địa điểm mới nơi họ có thể thiết lập các quần thể thực vật mới và phát triển các biện pháp bảo vệ tốt hơn cho môi trường sống hiện tại của chúng.

Điều đáng ngạc nhiên là các nhà khoa học và nhà bảo tồn vẫn chưa có cách đáng tin cậy để xác định môi trường tối ưu cho bất kỳ loài thực vật nào; họ có xu hướng đưa ra đánh giá chủ yếu dựa trên những địa điểm mà các loài thực vật hiện đang phát triển. Nhưng đối với nhiều loài thực vật, môi trường sống hiện tại của chúng không hề lý tưởng.

Ví dụ, California có vô số loài đặc hữu cho một số vùng khí hậu nhất định và không tìm thấy ở nơi nào khác trên thế giới. Nhưng sự phát triển của nông nghiệp, công nghiệp và đô thị đã đẩy nhiều loài trong số chúng ra rìa môi trường sống và biến đổi khí hậu chỉ làm vấn đề trở nên trầm trọng hơn. Vì vậy, mặc dù có vẻ hợp lý khi di chuyển các loài đến môi trường sống giống như nơi chúng đang sinh sống hoặc chỉ bảo vệ môi trường sống hiện tại của chúng, nhưng cả hai cách tiếp cận đều có thể gây nguy hiểm cho sự tồn tại của loài trong tương lai.

Nghiên cứu mới, được công bố trên tạp chí Sinh thái học mô tả một mô hình thống kê ước tính nhiệt độ và lượng mưa ưa thích của từng loài dựa trên chiều cao của chúng; kích thước, điểm héo, giải phẫu và thành phần hóa học của lá; và mật độ của gỗ của nó.

Sau đó, bằng cách sử dụng dữ liệu đó, các nhà khoa học đã tạo ra một mô hình thống kê dự đoán nhiệt độ và lượng mưa mà mỗi loài ưa thích - chứ không chỉ là mức độ chúng có thể chịu đựng được. Mô hình này cũng cho phép các nhà khoa học ước tính mức độ không phù hợp của thực vật với khí hậu bản địa của nó.

Sack, tác giả chính của bài báo cho biết: “Các loài thực vật có thể trực tiếp tiết lộ cho chúng ta biết sở thích về khí hậu cũng như tính dễ bị tổn thương của chúng trước biến đổi khí hậu bằng ‘ngôn ngữ’ của lá và gỗ của chúng. Bây giờ chúng tôi đã biết điều này, nếu bạn đưa cho chúng tôi một chiếc lá và một mảnh gỗ, chúng tôi có thể đưa ra dự đoán khoa học chính xác về nơi thực vật thích sống. Chúng tôi đang điều chỉnh những gì thực vật cho chúng ta biết về sở thích của chúng, bằng ngôn ngữ của các mô và sinh lý của chúng, nhằm giúp chúng sống sót trước những thách thức khí hậu ngày càng tăng”.

Sack và một nhóm nghiên cứu quốc tế đã phân tích 10 đặc điểm lá và gỗ khác biệt từ hơn 100 loài trong nhiều môi trường, chủ yếu nằm trong Hệ thống Dự trữ Thiên nhiên của Đại học California. Các loại hệ sinh thái mà các nhà khoa học đã phân tích - sa mạc, bụi cây xô thơm ven biển, nhóm cây bụi hoang dã, rừng ẩm ướt trên núi, rừng hỗn hợp ven sông và rừng lá rộng hỗn hợp lá kim - chiếm khoảng 70% diện tích đất liền của California.

Medeiros, tác giả đầu tiên của bài báo cho biết: “Sự tương ứng giữa các đặc điểm của lá và gỗ với khí hậu của các loài là rất đáng chú ý. Ví dụ, các loài có nguồn gốc ở vùng khí hậu ấm hơn, khô hơn có xu hướng thấp hơn, với lá dày hơn và đặc hơn và điểm héo thấp hơn - những đặc điểm cho phép chúng tiếp tục quang hợp khi khan hiếm nước và phát triển nhanh hơn khi có nhiều nước hơn”.

Medeiros cho biết: “Sự phản ánh khí hậu ưa thích của các loài trong gỗ và lá của chúng rõ ràng nảy sinh từ hàng thiên niên kỷ tiến hóa. Chúng tôi cũng phát hiện ra rằng nhiều loài thực vật trong hệ sinh thái mà chúng tôi lấy mẫu đang chiếm giữ những vị trí có khí hậu khác với nơi chúng tôi ước tính là nơi thích hợp tối ưu của chúng. Khi biến đổi khí hậu xảy ra, chúng tôi nghĩ rằng điều này sẽ có xu hướng làm trầm trọng thêm tính nhạy cảm của nhiều loài, bao gồm cả những cây thông thường như hoa cúc California và các loại cây bụi như cây xô thơm tím và hoa tử đinh hương California”.

Các nhà khoa học từ lâu đã bất đồng quan điểm về việc liệu các đặc điểm chức năng của thực vật có thể được sử dụng để dự đoán chính xác khí hậu ưa thích của chúng hay không. Và cho đến nay, chưa có thử nghiệm nào kết hợp tất cả các công nghệ đo lường tiên tiến hiện có - ví dụ, phép đo thẩm thấu áp suất hơi để xác định điểm héo của cây - với mô hình thống kê tiên tiến.

Medeiros cho biết: “Một số nghiên cứu trước đây đã phân tích từng cách tiếp cận riêng lẻ, nhưng nghiên cứu của chúng tôi rất mới trong việc áp dụng đồng thời tất cả các cách tiếp cận và điều này mang lại cho chúng tôi khả năng dự đoán chưa từng có”.

Medeiros cũng cho biết phương pháp này có thể được sử dụng để giúp ưu tiên những loài bị đe dọa cần bảo tồn nhất.