Thảm thực vật trên thế giới có khả năng vượt trội trong việc hấp thụ carbon dioxide (CO 2 ) từ không khí và lưu trữ dưới dạng sinh khối. Khi làm như vậy, thực vật làm chậm quá trình biến đổi khí hậu vì lượng CO 2 mà chúng hấp thụ không góp phần vào sự nóng lên toàn cầu.
Các thành phần chính của chu trình carbon toàn cầu, cho thấy tốc độ tăng CO₂ trong khí quyển và mức độ chìm trong đất liền và chìm trong đại dương. Nguồn: Dự án Carbon toàn cầu 2022, CC BY
Nhưng điều gì sẽ xảy ra dưới sự biến đổi khí hậu phức tạp hơn? Thảm thực vật sẽ phản ứng thế nào trước những thay đổi dự kiến về CO 2 trong khí quyển , nhiệt độ và lượng mưa? Nghiên cứu của chúng tôi , được công bố hôm nay trên tạp chí Science Advances , cho thấy thực vật có thể hấp thụ nhiều CO2 hơn so với suy nghĩ trước đây.
Chúng tôi nhận thấy mô hình khí hậu giải thích tốt nhất các quá trình duy trì đời sống thực vật dự đoán một cách nhất quán mức hấp thụ CO 2 mạnh nhất . Mô hình phức tạp nhất dự đoán nhiều hơn tới 20% so với phiên bản đơn giản nhất.
Phát hiện của chúng tôi nêu bật khả năng phục hồi của thực vật và tầm quan trọng của việc trồng cây cũng như bảo tồn thảm thực vật hiện có để làm chậm biến đổi khí hậu. Mặc dù đây là tin tốt nhưng nó không làm chúng ta thất vọng trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu. Sự gia tăng nhanh chóng lượng CO 2 trong khí quyển có nghĩa là chúng ta vẫn phải cắt giảm lượng khí thải.
Điều gì xảy ra với lượng CO 2 mà cây hấp thụ?
Thực vật hấp thụ CO 2 thông qua quá trình quang hợp. Quá trình này sử dụng năng lượng của Mặt trời để chuyển đổi—hoặc "cố định"—CO2 từ không khí thành đường mà thực vật sử dụng cho hoạt động sinh trưởng và trao đổi chất.
Thực vật giải phóng khoảng một nửa lượng CO 2 đó trở lại khí quyển thông qua quá trình hô hấp tương đối nhanh. Nửa còn lại được sử dụng để tăng trưởng và tồn tại trong sinh khối thực vật lâu hơn - từ hàng tháng đến hàng thế kỷ.
Sinh khối đó cuối cùng sẽ chết và phân hủy. Một phần carbon sẽ được thải trở lại vào khí quyển, nhưng phần khác sẽ đi vào đất, nơi nó có thể tồn tại hàng trăm năm.
Vì vậy, nếu thực vật hấp thụ nhiều CO 2 hơn thì có khả năng nhiều carbon sẽ được lưu trữ trong thảm thực vật và đất hơn. “Vùng đất chìm” carbon này thực sự đã tăng lên trong vài thập kỷ qua, như đánh giá ngân sách carbon toàn cầu hàng năm đã chỉ ra.
Hơn nữa, lượng carbon hấp thụ trong đất ngày càng tăng phần lớn là do tác động có lợi của việc tăng CO2 trong khí quyển đối với quá trình quang hợp của thực vật. Điều này rất quan trọng vì carbon được lưu trữ trong thực vật và đất làm chậm sự gia tăng CO 2 trong khí quyển và do đó làm chậm sự nóng lên toàn cầu.
Khoảng trống trong các mô hình khí hậu hiện tại
Nhưng làm thế nào để chúng ta biết có bao nhiêu carbon được hấp thụ và lưu trữ trên đất liền? Khó khăn hơn nữa là làm sao chúng ta có thể dự đoán được điều gì sẽ xảy ra trong tương lai?
Một nỗ lực để trả lời những câu hỏi này là sử dụng cái gọi là mô hình sinh quyển trên cạn. Những mô hình này gói gọn sự hiểu biết của chúng ta về cách thức hoạt động của thực vật và cách chúng phản ứng với những thay đổi của khí hậu.
Ví dụ, từ các thí nghiệm, chúng ta biết rằng thực vật quang hợp nhiều hơn khi nồng độ CO 2 cao hơn nhưng ít hơn khi không có đủ nước. Các mô hình chuyển tất cả kiến thức này thành các phương trình toán học và cho phép chúng tương tác với nhau.
Tất cả những kiến thức này? Thực ra thì không, và đó chính là động lực cho nghiên cứu của chúng tôi. Mặc dù các mô hình sinh quyển trên cạn ngày nay bao gồm rất nhiều quá trình nhưng chúng không nhất thiết phải giải thích tất cả các cơ chế và quá trình mà chúng ta biết là tồn tại. Có thể không có đủ dữ liệu hoặc thông tin sẵn có để thể hiện một cách tự tin một quy trình trên toàn cầu hoặc có thể khó—về mặt khái niệm hoặc kỹ thuật—để đưa nó vào các mô hình.
Nghiên cứu đã xem xét những gì?
Chúng tôi đã đưa ba trong số các quá trình bị bỏ quên đó vào mô hình sinh quyển trên cạn đã được thiết lập tốt của Úc. Chúng tôi đã tính:
- CO 2 có thể di chuyển bên trong lá hiệu quả như thế nào
- cách thực vật điều chỉnh theo sự thay đổi nhiệt độ xung quanh
- cách chúng phân phối chất dinh dưỡng một cách kinh tế nhất.
Chúng tôi đã sử dụng dữ liệu và ấn phẩm nghiên cứu gần đây nhất để đưa vào các quy trình một cách thực tế nhất có thể. Sau đó, chúng tôi đối chiếu mô hình với một kịch bản biến đổi khí hậu mạnh mẽ và xem xét lượng CO2 mà thực vật sẽ hấp thụ cho đến cuối thế kỷ này.
Chúng tôi lặp lại thí nghiệm này với tám phiên bản khác nhau của mô hình. Phiên bản đơn giản nhất không giải thích được bất kỳ cơ chế sinh lý nào trong ba cơ chế này. Phiên bản phức tạp nhất chiếm cả ba.
Kết quả rõ ràng một cách đáng ngạc nhiên: mô hình càng phức tạp thì mức độ hấp thụ CO 2 được dự đoán của thực vật càng cao. Các phiên bản mô hình sử dụng ít nhất hai cơ chế (những cơ chế có tính hiện thực sinh thái cao hơn) dự đoán một cách nhất quán mức hấp thụ CO 2 mạnh nhất —nhiều hơn tới 20% so với phiên bản đơn giản nhất.
Điều này có ý nghĩa gì đối với hành động vì khí hậu?
Đối với những người lập mô hình thì đây là một tin quan trọng. Nó cho chúng ta biết các mô hình hiện tại của chúng ta, thường ở mức thấp nhất trong phạm vi phức tạp này, có khả năng đánh giá thấp khả năng hấp thụ CO 2 của thực vật trong tương lai.
Những kết quả này cho thấy thực vật có thể có khả năng phục hồi khá tốt trước sự thay đổi khí hậu khắc nghiệt.
Tuy nhiên, chúng tôi chỉ xem xét điều này từ góc độ sinh lý thực vật. Các quy trình khác trong các mô hình vẫn còn được đơn giản hóa quá mức, chẳng hạn như tác động và khả năng phục hồi sau hỏa hoạn và hạn hán. Rõ ràng chúng ta cần nắm bắt tốt hơn các quá trình này để có được bức tranh đầy đủ hơn về mức độ hiệu quả mà thực vật sẽ hấp thụ CO 2 trong tương lai.
Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, vì thực vật giúp chống lại biến đổi khí hậu nên việc bảo tồn sinh khối thực vật hiện có và khôi phục thảm thực vật bị mất là điều cần thiết.
Nhưng mặc dù thực vật thậm chí có thể là những người trợ giúp cần cù hơn chúng ta tưởng, nhưng chúng sẽ không bao giờ làm những công việc nặng nhọc cho chúng ta. Con người chúng ta vẫn có trách nhiệm chống lại biến đổi khí hậu bằng cách cắt giảm đáng kể lượng khí thải từ nhiên liệu hóa thạch. Không có lối tắt.
