Hãy tưởng tượng bạn đang đi bộ qua một khu rừng xanh mướt hoặc một cánh đồng rộng lớn. Những loài thực vật xung quanh bạn dường như đang phát triển mạnh mẽ dưới ánh mặt trời, vươn cao và khỏe mạnh.

Nhưng nếu tôi nói rằng chính bầu không khí bạn đang hít thở có thể đang làm thay đổi cách những loài cây này phát triển thì sao?

Mức khí carbon dioxide (CO₂) đang gia tăng, chủ yếu do hoạt động của con người, đang tạo ra tác động sâu sắc lên sự sinh trưởng của thực vật. Thoạt nhìn, điều này có vẻ tốt — nhiều CO₂ hơn đồng nghĩa với nhiều “thức ăn” hơn cho cây — nhưng thực tế phức tạp hơn rất nhiều.

CO₂ và quang hợp: Con dao hai lưỡi

Ở mức cơ bản nhất, thực vật cần khí carbon dioxide để quang hợp — quá trình chúng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng. Khi lượng CO₂ tăng lên, về lý thuyết, cây sẽ có nhiều nguyên liệu hơn để thúc đẩy quá trình này. Trong ngắn hạn, mức CO₂ cao có thể kích thích sự phát triển của cây, đặc biệt là các loài như lúa mì, lúa gạo và đậu nành. Một số nghiên cứu thậm chí cho thấy rằng các cây được tiếp xúc với lượng CO₂ cao có thể phát triển nhanh hơn và tạo ra nhiều sinh khối hơn, điều này thoạt nghe rất có lợi cho nông nghiệp.

Tuy nhiên, sự tăng trưởng này không phải không có mặt trái. Trong nhiều trường hợp, sự phát triển nhanh hơn không đồng nghĩa với việc cây khỏe mạnh hơn mà chỉ là cây ưu tiên số lượng hơn chất lượng. Ví dụ, hàm lượng dinh dưỡng trong các loại cây lương thực như lúa mì và lúa gạo có thể giảm đi khi nồng độ CO₂ tăng cao. Cây có thể to lớn hơn, nhưng hàm lượng protein, khoáng chất và vi chất dinh dưỡng lại giảm xuống — điều này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến chế độ ăn của con người.

Nghịch lý nước: Nhiều CO₂, ít nước hơn

Một trong những tác động đáng chú ý và nghịch lý nhất của việc tăng CO₂ là cách thực vật phản ứng với nước. CO₂ cao khiến thực vật sử dụng nước hiệu quả hơn, vì nó khiến khí khổng (những lỗ nhỏ trên lá) đóng lại chặt hơn, làm giảm sự thoát hơi nước. Nhìn bề ngoài, điều này có vẻ tích cực — đặc biệt ở những khu vực khan hiếm nước.

Tuy nhiên, cơ chế tiết kiệm nước này cũng có nhược điểm. Dù cây có thể sử dụng nước hiệu quả hơn, chúng lại mất đi khả năng làm mát tự nhiên trong những tháng nóng. Quá trình thoát hơi nước đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa nhiệt độ cho cây. Nếu quá trình này giảm, cây có thể không chịu nổi nhiệt độ cao, dẫn đến stress nhiệt và năng suất giảm, đặc biệt là ở những vùng khí hậu nóng.

Biến đổi trong chu kỳ sinh trưởng của cây

Một tác động khác của việc CO₂ tăng cao là làm thay đổi chu kỳ phát triển (hiện tượng sinh trưởng theo mùa) của cây — chẳng hạn như thời điểm ra hoa hoặc kết trái. Khi nồng độ CO₂ cao hơn, một số loài thực vật có thể nở hoa hoặc ra quả sớm hơn trong năm. Thoạt nhìn, điều này có vẻ có lợi, nhưng thực tế có thể khiến mùa vụ bị lệch nhịp.

Nhà sinh thái học Jessica Blois thuộc Đại học California cho biết: “Chúng tôi đã quan sát thấy sự lệch pha giữa cây nở hoa và các loài thụ phấn — ong thức dậy muộn hơn trong khi hoa nở sớm hơn”.

Ví dụ, các loại cây trồng có thể ra hoa sớm hơn thời điểm ong và côn trùng thụ phấn hoạt động, làm giảm khả năng thụ phấn và đậu quả. Ở một số vùng, cây ra hoa sớm trong khi sương giá vẫn xuất hiện đúng thời điểm cũ, dẫn đến thiệt hại do rét, đặc biệt nếu cây đã phát triển mô non chưa đủ sức chịu lạnh. Sự lệch nhịp này gây ra khó khăn cho ngành nông nghiệp, khiến việc dự đoán mùa thu hoạch khó hơn và đe dọa an ninh lương thực.

Tác động đến sự cạnh tranh giữa các loài thực vật

Sự gia tăng CO₂ cũng ảnh hưởng đến sự cạnh tranh giữa các loài cây. Một số loài, đặc biệt là cỏ dại như bindweed hay kudzu, phát triển mạnh hơn trong điều kiện CO₂ cao, tăng tốc độ sinh trưởng và lấn át các loài khác. Trong cánh đồng nông nghiệp, điều này có nghĩa là cỏ dại trở nên hung hăng hơn, khó kiểm soát hơn và có thể làm giảm năng suất cây trồng.

Ngược lại, các loài cây phát triển chậm hơn như cây gỗ hoặc cây lâu năm có thể gặp khó khăn trong việc cạnh tranh ánh sáng và dinh dưỡng. Sự mất cân bằng này làm xáo trộn hệ sinh thái, ảnh hưởng đến chất lượng đất và các loài động vật phụ thuộc vào cây để làm nguồn thức ăn.

Vai trò của CO₂ trong biến đổi khí hậu

Mối liên hệ giữa CO₂ và sự phát triển của cây không thể tách rời khỏi vấn đề biến đổi khí hậu. Dù cây có thể hấp thụ CO₂ và tạo ra oxy trong quá trình quang hợp, nhưng nhiệt độ tăng, hạn hán và lũ lụt do biến đổi khí hậu lại làm giảm khả năng hấp thụ CO₂ của chúng.

Nếu cây không thể thích nghi với khí hậu thay đổi nhanh chóng, chúng có thể chết dần hoặc buộc phải di cư, dẫn đến sụp đổ hệ sinh thái. Ví dụ, các loài cây nhiệt đới phụ thuộc vào nhiệt độ ổn định có thể khó sống sót khi khí hậu ấm lên, trong khi các loài từ vùng lạnh lại phải đối mặt với sâu bệnh và bệnh tật do môi trường thay đổi.

Điều này có ý nghĩa gì đối với nông nghiệp?

Đối với nông nghiệp, tác động của CO₂ tăng cao mang lại kết quả vừa tích cực vừa tiêu cực. Một mặt, cây trồng có thể phát triển nhanh hơn và năng suất cao hơn, nhưng mặt khác, chất lượng dinh dưỡng, chu kỳ sinh trưởng và nhu cầu nước lại thay đổi theo hướng khó lường. Nông dân có thể phải thích ứng bằng cách thay đổi lịch gieo trồng, cải thiện kỹ thuật tưới tiêu hoặc chọn giống cây phù hợp hơn với điều kiện mới.

1. Tập trung vào giống cây bền vững:

Chọn các giống chịu hạn, chịu nóng hoặc thích nghi với môi trường có CO₂ cao sẽ giúp nông dân chuẩn bị tốt hơn trước biến đổi khí hậu.

2. Ứng dụng công nghệ giám sát tăng trưởng:

Công nghệ nông nghiệp thông minh giúp theo dõi ảnh hưởng của CO₂ lên cây trồng theo thời gian thực, cho phép điều chỉnh phương pháp canh tác kịp thời.

3. Hướng tới nông nghiệp bền vững:

Duy trì độ phì nhiêu của đất, tiết kiệm nước và giảm phụ thuộc vào phân bón, thuốc trừ sâu là cách để giảm tác động tiêu cực của CO₂.

Bạn có thể làm gì?

Là cá nhân, chúng ta cũng có thể góp phần giảm tác động của CO₂ lên thực vật và môi trường. Hãy ủng hộ nông nghiệp bền vững, giảm dấu chân carbon cá nhân và thúc đẩy các chính sách giảm phát thải khí nhà kính. Ngoài ra, nếu bạn là người yêu cây cảnh hoặc làm vườn, hãy chọn trồng các loài cây bản địa — những loài có khả năng thích nghi tốt hơn với khí hậu thay đổi, giúp bảo vệ hệ sinh thái địa phương.

Thực vật đang thích nghi một cách kỳ diệu với lượng CO₂ ngày càng tăng, nhưng khả năng chúng tiếp tục phát triển và duy trì sự sống trên Trái Đất phụ thuộc vào cách chúng ta hành động. Câu hỏi đặt ra là: Liệu chúng ta sẽ hành động để bảo vệ hành tinh và thực vật — hay để chúng phải gánh chịu hậu quả?