Những con sâu non đang ăn trên lá. Ảnh: © nataba / Adobe Stock

Các mô hình nghiên cứu gần đây cho thấy khi khí hậu ấm lên, thiệt hại do động vật ăn cỏ và sâu bệnh sẽ gia tăng đối với cây trồng nông nghiệp. Một nghiên cứu dự đoán rằng năng suất cây trồng bị mất do sâu hại sẽ tăng 10-25% tương ứng mỗi 1^oC ấm lên của khí hậu.

Các nhà khoa học của Đại học bang Michigan cho rằng những mô hình này chưa đầy đủ và mức tổn thất có thể cao hơn chúng ta đánh giá. Một nghiên cứu mới trên những cây cà chua cho thấy trong khi cây bị hại bởi sâu ăn lá, cây không thích nghi tốt với nhiệt độ tăng lên, tác động kép này làm giảm năng suất của cây trồng.

Theo nghiên cứu này, cây chịu hai yếu tố tác động cùng lúc. Đầu tiên, nhiệt độ tăng đẩy nhanh quá trình chuyển hóa của côn trùng, vòng đời ngắn, sinh sản nhanh và chúng ăn nhiều hơn. Ngoài ra, nhiệt độ ấm hơn có thể cung cấp nhiều môi trường sống thích hợp với côn trùng. Tác động thứ hai (thường là những gì các mô hình hiện tại chưa đánh giá được) là cây bị sâu hại có phản ứng với nhiệt độ tăng.

Giáo sư Gregg Howe, tại Phòng thí nghiệm nghiên cứu thực vật DOE - MSU cho biết "Có những hạn chế ngăn cản sự sinh trưởng của thực vật khi chúng phải đối phó với hai áp lực cùng lúc. Trong trường hợp này, ít ai biết được làm thế nào thực vật đối phó với sự gia tăng nhiệt độ và côn trùng tấn công đồng thời, vì vậy chúng tôi muốn tìm ra điều đó".

Thực vật có hệ thống phản ứng với các mối đe dọa khác nhau. Ví dụ như hệ thống phòng thủ đối với sâu ăn lá, khi một con sâu cắn một chiếc lá, cây sẽ tạo ra một loại hormone, được gọi là Jasmonate (JA), JA báo động cho cây nhanh chóng sản xuất các hợp chất phòng thủ để ngăn chặn sâu hại. Khi nhiệt độ quá nóng, cây trồng có những thủ thuật khác để hạ nhiệt. Rõ ràng, chúng không thể chạy trốn trong bóng râm như cách chúng ta trốn dưới gốc cây, nhưng chúng sẽ nhấc các lá lên khỏi mặt đất nóng. Chúng cũng "đổ mồ hôi" bằng cách mở khí khổng - tương tự như lỗ chân lông trên da - để thoát hơi nước làm mát lá.

Nathan Havko, một nhà nghiên cứu sau tiến sỹ trong phòng thí nghiệm Howe, đã có một thí nghiệm trồng cây cà chua trong các phòng được giữ ở nhiệt độ 38^oC, sau đó thả những con sâu ăn lá háu ăn vào. "Tôi đã bị sốc khi mở cửa vào 2 phòng nuôi cấy, một phòng có nhiệt độ bình thường và phòng còn lại có nhiệt độ cao" Howe nói. "Những con sâu trong điều kiện ấm hơn có kích thước lớn hơn nhiều, chúng gần như đã ăn sạch lá cây".

Havko cho rằng "Khi nhiệt độ cao hơn, cây cà chua bị thương sẽ tạo ra nhiều JA hơn, dẫn đến phản ứng phòng thủ mạnh mẽ hơn. Tuy nhiên, điều đó không ngăn cản được sâu ăn lá, mà JA ngăn chặn khả năng tự làm mát của cây, nó không thể nhấc lá hoặc thoát hơi nước như bình thường".

Có lẽ, các cây này đóng lỗ khí khổng để ngừng mất nước từ các vị trí bị thương, nhưng cuối cùng chúng phải chịu đựng tác động của nắng nóng. Thậm chí có khả năng sâu hại rất xảo quyệt và gây thêm thiệt hại để giữ cho lỗ khí khổng được đóng kín và nhiệt độ của lá tăng cao, điều này sẽ đẩy nhanh sự tăng trưởng và phát triển của côn trùng.

Và hậu quả là cây bị giảm khả năng quang hợp.

"Chúng tôi nhận thấy quá trình quang hợp bị suy giảm mạnh ở những cây bị hại này", Havko nói. "Quang hợp của cây là để sản xuất sinh khối, nhưng bằng cách nào đó chúng không hoạt động đúng cách và năng suất cây trồng giảm".

Còn rất nhiều câu hỏi mở cần được giải đáp, nhưng ngay lúc này, nghiên cứu cho thấy rằng khi nhiệt độ toàn cầu tăng lên, thực vật có thể đối mặt quá nhiều khó khăn.

"Tôi nghĩ rằng chúng ta vẫn chưa đánh giá được sự đánh đổi bất ngờ giữa phản ứng phòng thủ và năng suất của cây trồng, đặc biệt là khi các loại áp lực môi trường khác xuất hiện", Howe nói. "Bật phản ứng phòng thủ có thể gây hại nhiều hơn là có lợi nếu thực vật phải đối mặt với nhiệt độ cao hoặc các căng thẳng khác".

Lê Thị Thanh theo Sciencedaily.