Sâu bướm đậu
trên một chiếc lá (Ảnh: © nataba/Adobe Stock)
Các mô hình gần đây cho chúng ta
biết rằng khi khí hậu ấm lên, các loài ăn cỏ và sâu hại sẽ tăng phá hoại cây
trồng nông nghiệp. Có nghiên cứu dự đoán thiệt hại sản lượng cây trồng do côn
trùng tăng từ 10 đến 25% với mỗi mức tăng 10 C.
Các nhà khoa học từ Đại học
bang Michigan của Mỹ cho rằng các mô hình này vẫn chưa hoàn thiện và rằng chúng
ta có thể đang đánh giá thấp mức độ thiệt hại. Một nghiên cứu mới chỉ ra rằng
cây cà chua bị sâu phá hoại không thích nghi tốt với nền nhiệt tăng lên khi phải
dành nỗi lực chống lại sâu bướm. Con dao 2 lưỡi này đã làm suy giảm năng suất
của cây trồng.
Theo nghiên cứu, có 2 yếu tố cùng
tham gia. Đầu tiên là nhiệt độ tăng lên. Trao đổi chất của côn trùng tăng tốc
cùng với nhiệt độ và chúng sẽ ăn nhiều hơn. Ngoài ra, nhiệt độ ấm hơn có thể
mở ra phạm vi môi trường sống rộng hơn cho côn trùng.
Thứ hai là cách cây trồng bị sâu
hại phản ứng với nhiệt và đây là thứ mà các mô hình hiện có đang bỏ sót.
“Chúng ta biết rằng có nhiều hạn
chế ngăn cây trồng đối phó với 2 sức ép cùng lúc. Trong trường hợp này, cách cây
trồng đối phó với nhiệt độ tăng và côn trùng tấn công cùng một lúc còn được biết
rất ít, do đó chúng tôi muốn thử điền vào chỗ trống này”, Giáo sư ưu tú của
trường tại Phòng thí nghiệm nghiên cứu cây trồng MSU-DOE Gregg Howe cho biết.
Cây trồng có các hệ thống để giải
quyết với các mối đe dọa khác nhau. Sâu bướm tấn công ư? Đã có một hệ thống dành
riêng cho nó. Khi một con sâu bướm cắn một chiếc lá, cây sản sinh một hoóc-môn
có tên Jasmonate, viết tắt là JA. JA ra lệnh cho cây nhanh chóng sản xuất một
hợp chất phòng vệ để xua đuổi sâu bướm.
Nhiệt độ quá nóng ư? Cây trồng bị
quá nóng cũng có một túi công cụ khác để tự làm mát. Rõ ràng, chúng không thể tự
chạy để núp dưới bóng của một cái cây. Chúng nâng lá lên khỏi nền đất nóng.
Chúng cũng “toát mồ hôi” bằng cách mở các lỗ khí – tương tự như lỗ chân lông –
để nước có thể bốc hơi làm mát lá.
Nathan Havko, một nghiên cứu sinh
sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm của Howe đã tạo được một bước đột phá khi
ông trồng cây cà chua trong các buồng sinh trưởng nóng được duy trì nhiệt độ ở
mức 380 C. Ông cũng thả sâu bướm đói lên cây.
“Tôi bị sốc khi mở cửa bước bào
buồng sinh trưởng nơi 2 khóm cây trồng được đang phát triển ở nhiệt độ độ thường
và nhiệt độ cao. Sâu bướm ở không gian ấm hơn lớn hơn nhiều; chúng gần như ăn
rụi cây”, Howe nói.
“Khi nhiệt độ cao hơn, cây cà
chua bị tổn thương thậm chí sản sinh nhiều JA hơn nữa, dẫn tới một phản ứng
phòng vệ mạnh hơn. Bằng cách nào đó, điều này không ngăn ngừa được sâu bướm. Hơn
nữa chúng tôi phát hiện ra rằng JA cản trở khả năng tự làm mát của cây trồng, nó
không thể uốn lá lên hay toát mồ hôi”, Havko giải thích thêm.
Có lẽ rằng, cây trồng đã đóng các
lỗ thông khí để ngăn mất nước tại các vị trí bị tổn thương nhưng rốt cuộc lại
chịu sốc nhiệt tương đương. Thậm chí có khả năng sâu bướm quá ranh mãnh và gây
tổn thương thêm để giữ cho lỗ khí đóng và nhiệt độ lá tăng, giúp tăng tốc sự
sinh trưởng và phát triển của sâu.
Hậu quả là quá trình quang hợp,
cách cây trồng tạo sinh khối, bị suy yếu nặng nề. Tài nguyên để sản xuất sinh
khối vẫn ở đó nhưng bằng cách nào đó chúng không được sử dụng đúng cách và năng
suất cây trồng sụt giảm.
Có nhiều câu hỏi mở cần được giải
quyết nhưng cho tới hiện tại nghiên cứu cho rằng khi nhiệt độ địa cầu tăng lên,
cây trồng có lẽ có quá nhiều trái bóng để tung hứng.
Các nhà nghiên cứu cho rằng
chúng ta chưa đánh giá cao sự đánh đổi bất ngờ giữa phản ứng phòng vệ và năng
suất cây trồng, đặc biệt khi các dạng sức ép môi trường khác đang hiện diện.
Khởi động phản ứng phòng vệ có lẽ gây hại nhiều hơn lợi nếu cây trông phải đối
mặt với nhiệt độ cao hoặc các sức ép khác.
LH (Science Daily)