Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã coi quá trình quang hợp tăng cường là một trong những mặt tích cực duy nhất có thể có của việc tăng mức độ carbon dioxide (CO2) trong khí quyển — vì thực vật sử dụng carbon dioxide để quang hợp, người ta dự đoán rằng mức độ cao hơn của khí này sẽ dẫn đến năng suất cao hơn thực vật.
>> Tham khảo: Một định nghĩa rộng hơn về học tập có thể giúp kích thích nghiên cứu liên ngành.
Trong một bài đánh giá đăng trên Trends in Plant Science vào ngày 3 tháng 11, các nhà khoa học từ Viện Khoa học Thực vật Montpellier ở Pháp giải thích lý do tại sao tác động này có thể ít hơn mong đợi vì nồng độ CO2 tăng cao khiến thực vật khó thu được các khoáng chất cần thiết để phát triển và cung cấp thực phẩm bổ dưỡng.
Tác giả đầu tiên Alain Gojon cho biết: “Có nhiều báo cáo trong tài liệu cho thấy nồng độ CO2 dự kiến vào cuối thế kỷ 21 sẽ dẫn đến nồng độ nitơ thấp hơn trong hầu hết các loại thực vật, chủ yếu ảnh hưởng đến hàm lượng protein trong các sản phẩm thực vật”, giám đốc nghiên cứu của Viện Nghiên cứu Quốc gia về Nông nghiệp, Thực phẩm và Môi trường của Pháp.
“Điều rất quan trọng là phải hiểu tại sao việc trồng cây ở mức CO2 cao lại có tác động tiêu cực đến hàm lượng protein của hầu hết các loại cây trồng chủ lực và tương lai của lương thực.”
>> Tham khảo: Cảm biến gió mới sử dụng vật liệu thông minh để cải thiện hiệu suất của máy bay không người lái.
Thực vật sử dụng quá trình quang hợp để kết hợp CO2 vào đường mà chúng lấy năng lượng từ đó. Tuy nhiên, quá trình quang hợp không cung cấp cho thực vật các khoáng chất quan trọng mà chúng cần để phát triển.
Đối với hầu hết các loài thực vật, các khoáng chất này, chẳng hạn như nitơ, phốt pho và sắt, được lấy từ đất thông qua hệ thống rễ của chúng. Nitơ đặc biệt quan trọng vì nó là khối xây dựng chính cho các axit amin mà thực vật sử dụng để tạo ra protein.
Sự thiếu hụt nitơ không chỉ có nghĩa là cây trồng sẽ gặp khó khăn trong việc xây dựng các mô mà còn cung cấp ít dinh dưỡng hơn cho con người.
“Điều rõ ràng là thành phần dinh dưỡng của các loại cây trồng chính được sử dụng trên toàn thế giới, chẳng hạn như gạo và lúa mì, bị ảnh hưởng tiêu cực bởi sự gia tăng CO2.
>> Tham khảo: Cải thiện trong nông nghiệp thông minh giúp giảm biến đổi khí hậu.
Điều này sẽ tác động mạnh mẽ đến chất lượng lương thực và an ninh lương thực toàn cầu”, tác giả tương ứng Antoine cho biết Martin, nhà nghiên cứu của Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp.
Gojon cho biết thêm: “Hai chất dinh dưỡng chính cần thiết cho dinh dưỡng của con người có thể bị ảnh hưởng bởi hiện tượng này. “Thứ nhất là protein được tạo ra từ nitơ. Ở các nước đang phát triển, đây có thể là một vấn đề lớn, bởi vì nhiều chế độ ăn uống ở những nước này không giàu protein và thực vật được trồng ở mức CO2 cao có thể có ít protein hơn từ 20 đến 30%. Thứ hai là sắt. Thiếu sắt đã ảnh hưởng đến khoảng 2 tỷ người trên toàn thế giới.”
Ngoài các hệ thống lương thực toàn cầu, tình trạng khoáng chất của thực vật bị hạ thấp khi nồng độ CO2 trong khí quyển tăng lên có thể dẫn đến một vòng phản hồi tiêu cực để giảm thiểu biến đổi khí hậu.
Gojon cho biết: “Bể chứa carbon trên mặt đất liên quan đến quá trình quang hợp tăng cường có thể bị hạn chế nếu hầu hết thảm thực vật thiếu nitơ và các khoáng chất khác, điều này có thể ngăn chặn bất kỳ sự gia tăng thêm nào của việc thu giữ CO2 từ khí quyển”.
>> Tham khảo: Vi khuẩn biến đổi gen hứa hẹn cho ngành nhiên liệu sinh học bền vững.
Martin cho biết: “Chúng tôi thực sự muốn hiểu cơ chế chịu trách nhiệm về tác động tiêu cực của lượng CO2 tăng cao đối với thành phần khoáng chất của thực vật. “Ví dụ, chúng tôi hiện đang khám phá biến thể di truyền tự nhiên đằng sau những tác động tiêu cực này, có thể được sử dụng sau này để cải thiện giá trị dinh dưỡng của cây trồng trong môi trường khí CO2 trong tương lai.”
