Một nghiên cứu mới nêu bật mối quan hệ phức tạp giữa cây sồi và môi trường của chúng. Khi hành tinh ấm lên, các loại cây như cây sồi tiết ra nhiều isoprene hơn, một hợp chất làm giảm chất lượng không khí. Tuy nhiên, hợp chất này còn có lợi trong việc làm sạch không khí và tăng khả năng phục hồi của cây trồng. Trong khi một số người đề nghị trồng ít cây như vậy hơn, các nhà nghiên cứu tin rằng cách tiếp cận tốt hơn là kiểm soát ô nhiễm nitơ oxit.
Đó là một câu hỏi đơn giản nghe có vẻ hơi giống lời khuyên nhẹ nhàng.
Tom Sharkey, Giáo sư xuất sắc tại Viện nghiên cứu khả năng phục hồi thực vật của Đại học bang Michigan, hỏi: "Chúng ta có nên chặt bỏ tất cả cây sồi không?"
Sharkey, người cũng làm việc tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Thực vật Năng lượng và Khoa Hóa sinh và Sinh học Phân tử của MSU, không nghiêm túc đề nghị chúng ta chặt bỏ tất cả các cây sồi. Tuy nhiên, câu hỏi của ông là một câu hỏi trung thực, được thúc đẩy bởi nghiên cứu mới nhất của nhóm ông, được công bố gần đây trên tạp chí khoa học Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng khi hành tinh ấm lên, các loài thực vật như cây sồi và cây dương thải ra nhiều hợp chất hơn, góp phần làm chất lượng không khí kém, dẫn đến tạo ra các hạt vật chất và lượng ozone trong khí quyển thấp.
Vấn đề là hợp chất tương tự có tên isoprene cũng cải thiện chất lượng không khí trong lành đồng thời làm cho thực vật có khả năng chống chịu tốt hơn trước các tác nhân gây căng thẳng như côn trùng và nhiệt.
"Chúng ta muốn thực vật tạo ra nhiều isoprene hơn, từ đó tăng khả năng chống lại stress, hay chúng ta muốn chúng tạo ra ít isoprene hơn, từ đó ngăn chặn tình trạng ô nhiễm không khí ngày càng trầm trọng? Sự cân bằng phù hợp là gì?" Sharkey hỏi. "Đây là những câu hỏi cơ bản thúc đẩy công việc này. Chúng ta càng hiểu nhiều thì chúng ta càng có thể trả lời chúng một cách hiệu quả hơn."
Isoprene tập trung
Sharkey đã nghiên cứu về isoprene và cách thực vật sản xuất ra nó kể từ khi ông còn là nghiên cứu sinh tại Đại học bang Michigan vào những năm 1970.
Isoprene do thực vật tạo ra là hydrocarbon thải ra nhiều thứ hai trên Trái đất, sau khí mê-tan thải ra từ các hoạt động của con người. Tuy nhiên, hầu hết mọi người chưa bao giờ nghe nói về nó, "và nó đã tồn tại quá lâu nhưng nó rất quan trọng", Sharkey nói.
Tổng thống Ronald Reagan trở nên nổi tiếng vào những năm 1980 khi ông tuyên bố sai lầm rằng cây cối gây ô nhiễm không khí nhiều hơn ô tô. Tuy nhiên, có một số sự thật cho tuyên bố này.
Isoprene tương tác với các hợp chất oxit nitơ trong ô nhiễm không khí do các nhà máy điện đốt than và động cơ đốt trong ô tô tạo ra. Những phản ứng này tạo ra ozon, khí dung và các sản phẩm phụ khác có hại cho con người và thực vật.
Sharkey cho biết: "Có một hiện tượng thú vị. Không khí chảy qua thành phố, hấp thụ oxit nitơ, sau đó chảy qua rừng, tạo ra các chất độc hại. Chất lượng không khí ở cuối gió của thành phố thường tốt hơn chất lượng không khí của chính thành phố. Chất lượng không khí kém hơn."
Bây giờ, với sự hỗ trợ từ Quốc gia Science Foundation, Sharkey và nhóm của ông đang làm việc để hiểu rõ hơn về quá trình phân tử sinh học mà thực vật tạo ra isoprene. Các nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm đến việc các quá trình này bị ảnh hưởng như thế nào bởi ảnh hưởng của môi trường, đặc biệt là biến đổi khí hậu.
Trước bài báo mới của nhóm, các nhà nghiên cứu đã biết rằng một số thực vật nhất định tạo ra isoprene khi chúng thực hiện quá trình quang hợp. Họ cũng biết rằng những thay đổi mà hành tinh phải đối mặt đang có tác động cạnh tranh đến việc sản xuất isoprene. Nghĩa là, sự gia tăng lượng carbon dioxide trong khí quyển sẽ làm giảm tốc độ sản xuất isopren, trong khi nhiệt độ tăng sẽ làm tăng tốc độ sản xuất nó. Một câu hỏi được đưa ra trong bài báo mới của nhóm MSU là hiệu ứng nào sẽ thắng.
Abira Sahu, tác giả đầu tiên của báo cáo mới và là cộng tác viên sau tiến sĩ trong nhóm nghiên cứu của Sharkey, cho biết: "Chúng tôi đã tìm kiếm các điểm điều hòa trong quá trình sinh tổng hợp isopren trong điều kiện carbon dioxide cao. Các nhà khoa học đã cố gắng tìm ra phát hiện này trong một thời gian dài", Sahu nói. "Cuối cùng thì chúng ta cũng có câu trả lời."
"Đối với các nhà sinh học, điểm mấu chốt của bài báo này là chúng tôi đã xác định được phản ứng cụ thể mà carbon dioxide (CO2) làm chậm lại," Sharkey nói. "Với điều đó, chúng ta có thể nói rằng hiệu ứng nhiệt độ lấn át hiệu ứng CO2. Khi nhiệt độ đạt tới 95 độ F (35 độ C), về cơ bản không có tác dụng ức chế nào của carbon dioxide. Isoprene tuôn ra như điên." Mohammad Mostofa, trợ lý giáo sư trong phòng thí nghiệm của Sharkey, là một tác giả khác của báo cáo mới.
Khám phá này sẽ giúp các nhà nghiên cứu dự đoán tốt hơn lượng isoprene sẽ được thực vật thải ra trong tương lai và chuẩn bị tốt hơn cho tác động của nó. Nhưng các nhà nghiên cứu cũng hy vọng nó sẽ giúp mọi người và cộng đồng đưa ra những lựa chọn sáng suốt trong thời gian này.
mostofa nói: "Chúng tôi có thể làm tốt hơn, và tại một địa điểm như Đại học Missouri, nơi có hơn 20.000 cây, điều đó có thể có nghĩa là trong tương lai phải trồng ít cây sồi hơn để hạn chế lượng khí thải isopren."
Về việc phải làm gì với những cây đã thải ra isoprene, Sharkey có một ý tưởng không liên quan đến việc chặt bỏ.
Sharkey nói: "Đề xuất của tôi là chúng ta nên làm tốt hơn việc kiểm soát ô nhiễm nitơ oxit."