Tiến sĩ Feike Dijkstra, chuyên gia ngành địa lý sinh vật thuộc Trường Đại học Sydney (Australia) và các cộng sự đã công bố phát hiện mới này trên tạp chí khoa học chuyên ngành Nature số ra đầu tháng 8 vừa qua.
Theo các nhà nghiên cứu, khi khí hậu Trái đất nóng lên sẽ khiến các đồng cỏ trở nên khô hanh hơn và có nguy cơ cháy cao. Tuy nhiên, một khi mức khí CO2 (carbon dioxide) gia tăng sẽ bù đắp được lượng nước đã mất đi do thực vật có thể sử dụng nước một cách hiệu quả hơn. Ông Dijkstra cho rằng đây là một trong số ít các nghiên cứu nhằm tìm hiểu tác động kết hợp của hiện tượng Trái đất ấm lên và mức CO2 gia tăng đối với quá trình cân bằng nước ở thực vật và tại những vùng đồng cỏ bán khô hạn.
Trên thực tế, các đồng cỏ sẽ trở nên khô hanh hơn do phải thoát hơi nước nhiều hơn khi khí hậu nóng lên. Tuy nhiên, một số bằng chứng cho thấy việc gia tăng mức độ CO2 có thể đảo ngược hiện tượng này do hiệu quả sử dụng nước của cây được nâng cao. Nguyên nhân là do thực vật sẽ bị mất nước khi mở lỗ khí (những lỗ nhỏ dưới bề mặt lá cây) để hấp thụ khí CO2 cho quá trình quang hợp. Khi nồng độ CO2 được gia tăng lên mức cao, cây không phải mở lỗ khí nên sẽ mất ít nước hơn. “Khi mức CO2 tăng đồng thời với việc không khí ấm lên thì mức CO2 đó sẽ giảm thiểu hoàn toàn các tác động của việc gia tăng nhiệt độ”, Tiến sĩ Dijkstra kết luận.
Nhà khoa học đang làm thí nghiệm trên ruộng
Thông qua các thí nghiệm, Tiến sĩ Dijkstra và các cộng sự đã nghiên cứu một vùng đồng cỏ bán khô hạn tại bang Wyoming, vùng miền núi phía Tây nước Mỹ. Nơi đây có hai loại cỏ C4 (cỏ mùa ấm) và cỏ C3 (cỏ mùa lạnh) mọc xen kẽ. Ông Dijkstra cho biết những người chăn nuôi gia súc thích loại cỏ C3 hơn vì chúng rất giàu chất dinh dưỡng. Nhóm nghiên cứu đã kiểm tra tác động của hiện tượng khí hậu ấm lên toàn cầu và nồng độ CO2 gia tăng theo tính toán của Uỷ ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (Liên Hợp quốc) ảnh hưởng tới khu vực này.
Theo đó họ đã tiến hành chia 20 lô đất, mỗi lô có đường kính 3m, trong đó 5 lô là khu vực đối chứng, 5 lô khác có mức CO2 tăng đến 600 phần/triệu, 5 lô khác có điều kiện nhiệt độ tăng từ 1,5 đến 3 độ C. Và 5 lô còn lại bao gồm cả mức CO2 và nhiệt độ đều gia tăng. Xung quanh khu đất là hệ thống ống bơm khí CO2 và lò sưởi hồng ngoại để làm tăng nhiệt độ. Qua đó các nhà nghiên cứu nhận thấy năng suất sử dụng nước tổng thể của đồng cỏ cao hơn so với mong đợi.
Cụ thể là số liệu đo sinh khối và thành phần nước trong đất thu thập trong vòng 4 năm cho thấy nhiệt độ cao hơn kết hợp với nồng độ CO2 gia tăng giúp duy trì được hàm lượng nước trong đất. Tác động gây khô hạn do nhiệt độ gia tăng đã bị xóa bỏ bởi nước trong thân cây được sử dụng hiệu quả hơn nhờ lượng CO2 cao hơn.
Ông Kevin Goss thuộc Công ty Future Farm Industries CRC cho biết, Australia và Hoa Kỳ đã từng có nhiều dự án hợp tác nghiên cứu kỹ thuật ứng dụng ở các khu chăn nuôi gia súc. Theo ông Goss, nhiệt độ và mức CO2 trong nghiên cứu có liên quan đến điều kiện khí hậu toàn cầu trong vòng 75-90 năm tới. Công ty Future Farm Industries CRC hiện đang tham gia lựa chọn và phát triển giống cỏ C3 và C4 vốn có khả năng chịu hạn tốt và có năng suất cao.
Kết quả là cả hai loại cỏ đều sử dụng nước hiệu quả hơn trong môi trường có nồng độ CO2 cao hơn. Đặc biệt, loại cỏ C4 phát triển mạnh trong điều kiện nhiệt độ cao hơn. Hơn nữa, loại cỏ này chiếm ưu thế trong môi trường có nhiệt độ và nồng độ CO2 cao. “Việc gia tăng CO2 trong điều kiện nhiệt độ tăng ảnh hưởng tới cấu trúc của hệ thực vật”, ông Dijkstra nhận xét.
Theo Tiến sĩ Dijkstra, một vùng rộng lớn tại Australia được bao phủ bởi những đồng cỏ xen kẽ giữa hai loại cỏ C3 và C4. Vì vậy, phát hiện của nghiên cứu khá phù hợp với những đồng cỏ của quốc gia này và giúp cho các nhà khoa học có thể tạo ra được những tác động tương tự với các đồng cỏ để tiếp tục giữ gìn chúng. Bên cạnh đó, ông Dijkstra cũng muốn tìm hiểu tác động của nhiệt độ và mức CO2 tăng cao đối với vòng tuần hoàn dinh dưỡng. Đây là yếu tố có tác động lâu dài tới năng suất cây trồng, nhất là ở những vùng chất dinh dưỡng bị giới hạn.
Tại Australia, những vùng đất được sử dụng lâu hơn có hàm lượng phốt-pho thấp. Nghiên cứu sơ bộ của Tiến sĩ Dijkstra cho thấy trong điều kiện nhiệt độ toàn cầu ấm lên, hàm lượng phốt-pho trong cây sẽ càng ít hơn và đây là một điều mà các nhà khoa học nghiên cứu về các khu chăn nuôi nên chú ý hơn.