Ô nhiễm không khí có thể cản trở quá trình côn trùng thụ phấn
Các nhà nghiên cứu đã tiến hành một thí nghiệm ngoài trời để xem liệu khí thải diesel và ozone có cản trở các loài côn trùng tìm kiếm hương hoa hay không.
Tám hình bát giác dài tám mét bao quanh các cụm cây cải mù tạt (hay còn gọi là mù tạt đen). Mỗi “vòng” bát giác sẽ được bơm vào các loại hoá chất khác nhau – ozone, khí thải động cơ diesel, kết hợp cả hai loại hoá chất, hoặc không loại hoá chất nào. Ảnh: Kevin White / University of Reading
Giữa một cánh đồng lúa mì mùa đông, các nhà khoa học tại trang trại Sonning thuộc Đại học Reading (Anh) đã dựng lên một hệ thống khác thường: tám hình bát giác dài tám mét bao quanh các cụm cây cải mù tạt (hay còn gọi là mù tạt đen). Mỗi “vòng” bát giác sẽ được bơm vào các loại hoá chất khác nhau – ozone, khí thải động cơ diesel, kết hợp cả hai loại hoá chất, hoặc không loại hoá chất nào. Các nhà nghiên cứu muốn kiểm tra xem liệu những chất gây ô nhiễm không khí phổ biến này có ảnh hưởng đến những loại côn trùng thụ phấn hoa hay không.
Gần đó, các nhà nghiên cứu thực địa chuyên quan sát quá trình thụ phấn đang nín thở chờ đợi, ghi chép lại số lượng côn trùng ghé thăm mỗi “vòng” bát giác. Họ đã công bố kết quả của nghiên cứu này trên tạp chí Environmental Pollution, cho thấy các vòng thải ra chất gây ô nhiễm có ít côn trùng ghé thăm hơn đáng kể so với những vòng đối chứng – không phun bất kỳ loại chất nào.
Nhóm nghiên cứu thực hiện hai phép đếm riêng biệt: Đầu tiên, họ đếm số lượng tổng thể những loại côn trùng thụ phấn đã bay vào các vòng và đậu xuống ít nhất một bông hoa. So với vòng đối chứng, các vòng phun khí thải động cơ diesel có số lượng côn trùng đậu xuống giảm 69%, các vòng phun ozone giảm 62% và con số này là 70% đối với vòng phun cả hai chất.
Thứ hai, họ tính số lượt “ghé thăm” của bốn loài riêng biệt – ong, ngài, bướm và ruồi ăn rệp – cũng như số lượng hoa mà mỗi loài đậu xuống. So với mẫu đối chứng, số lượng hoa được đáp xuống giảm 89% ở vòng phun khí thải động cơ diesel, giảm 83% ở vòng phun ozone và giảm 90% ở vòng phun cả hai loại hoá chất.
“Kết quả này cho thấy ô nhiễm không khí là một yếu tố tiềm ẩn, tác động tiêu cực lên các loài thụ phấn”, tác giả chính của nghiên cứu, James Ryalls, một nhà khoa học chuyên về sự tương tác giữa côn trùng – thực vật, cho hay. Đây không chỉ là tin buồn đối với các loài thụ phấn, những loài có thể không tìm được nguồn thức ăn trong bối cảnh ô nhiễm không khí, mà còn là tin xấu đối với những loài thực vật phụ thuộc vào côn trùng để sinh sản. Con người cũng không tránh khỏi việc bị ảnh hưởng: Nếu côn trùng không thể thụ phấn cho cây trồng, thì rất có thể chúng ta sẽ bị mất đi một nguồn thực phẩm thiết yếu.
Các nhà nghiên cứu cho rằng lý do khiến lượt “ghé thăm” của côn trùng giảm xuống là do các chất ô nhiễm ảnh hưởng đến mùi hương của hoa. Ryalls và các cộng sự đã tiến hành một số nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, cho thấy cả ô nhiễm khí thải diesel và ozone đều có thể tương tác và phá vỡ các phân tử mùi do hoa tiết ra.
Côn trùng, bao gồm cả ong và bướm, ngửi bằng cách sử dụng râu của chúng, các thụ thể khứu giác giúp phát hiện các hợp chất mùi. Khứu giác của chúng rất nhạy bén – nhạy hơn so với khứu giác của con người. Khi một bông hoa tiết ra một chùm hợp chất hóa học tạo mùi thơm, côn trùng sẽ dựa vào đó như một bản đồ để định vị địa điểm mà chúng có thể hút mật. Nếu một hoặc nhiều hợp chất tạo mùi bị thay đổi do phản ứng với khí thải diesel hoặc ozone, thì tỷ lệ và nồng độ của các hợp chất trong chùm khói sẽ thay đổi. Bản đồ định vị trở nên méo mó và côn trùng không thể tìm thấy vị trí hoa được nữa.
Gợi mở những câu hỏi
Ozone trong khí quyển ở các tầng cao giúp che chắn hành tinh của chúng ta khỏi những bức xạ nguy hiểm từ mặt trời. Nhưng ở các tầng thấp hơn, ozone có thể gây khó chịu và tăng tỉ lệ tử vong do bệnh về tim mạch và hô hấp. Đó là chất ô nhiễm do ô tô, nhà máy điện và nhà máy lọc dầu thải ra. Cục Bảo vệ Môi sinh Hoa Kỳ (EPA) cho biết một trong những yếu tố mà cơ quan này xem xét khi thiết lập các tiêu chuẩn về mức độ an toàn đó là ozone có gây gián đoạn quá trình thụ phấn hay không. Báo cáo vào năm 2020 của EPA trình bày một thí nghiệm, theo đó khi nồng độ ozone tăng cao, ong vò vẽ ít có khả năng tự định hướng để tìm đến hương hoa hơn. “Rất nhiều bằng chứng cho thấy mối “sự tương tác giữa côn trùng và thực vật có liên quan đến việc tiếp xúc với ozone”, báo cáo kết luận.
Nồng độ các chất ô nhiễm không khí phổ biến – dù ở mức vừa phải – vẫn có thể làm giảm tỷ lệ côn trùng trong tự nhiên tìm thấy mùi hương và thụ phấn cho hoa.
Theo tiêu chuẩn của EPA, bảy mươi phần tỷ (70 ppb) được coi là nồng độ an toàn của ozone, và 53 ppb được coi là an toàn đối với nitrogen dioxide. Trong các vòng bát giác thử nghiệm của nhóm Ryalls, nồng độ ozone xấp xỉ 35 ppb, và nồng độ nitrogen dioxide, một thành phần của khí thải động cơ diesel, là khoảng 21 ppb. Theo Ryalls, nồng độ được sử dụng trong thí nghiệm tương đương với khoảng một nửa nồng độ của khí ozone và khí thải diesel tại khu vực bên cạnh một trong những con đường đông đúc nhất của London. “Nồng độ các chất ô nhiễm không khí phổ biến – dù ở mức vừa phải – vẫn có thể làm giảm tỷ lệ côn trùng trong tự nhiên tìm thấy mùi hương và thụ phấn cho hoa”, ông phân tích. “Trước đó chúng tôi đã thực hiện một số nghiên cứu và xây dựng mô hình trong phòng thí nghiệm, nhưng con số mà chúng tôi quan sát được tại hiện trường còn nghiêm trọng hơn so với dự đoán.”
Mặc dù một số loại cây trồng được thụ phấn nhờ gió, những loại cây khác phụ thuộc hoàn toàn vào côn trùng. “Nếu mai sau không còn côn trùng thụ phấn, chúng ta sẽ không thể sản xuất hạt ca cao, quả hạch Brazil và một số loại trái cây, những loại quả mà quá trình thụ phấn cần thiết cho sự sinh sản,” Ryalls nói – chẳng hạn như táo, nam việt quất và dưa. Các loại cây trồng như quả việt quất, anh đào và hạnh nhân gần như hoàn toàn phụ thuộc vào ong mật để thụ phấn.
“Hậu quả có thể còn nghiêm trọng hơn nữa”, ông bổ sung. “Ví dụ, pheromone là một loại mùi trong không khí, do côn trùng tạo ra để thu hút bạn tình. Nếu các loại hoá chất cũng ảnh hưởng đến pheromone theo cách tương tự, côn trùng có thể sẽ phải vật lộn để tìm kiếm bạn tình, điều này có thể gây ảnh hưởng đến đa dạng sinh học côn trùng”. Trên thực tế, Đại học Reading hiện đang tiến hành một dự án nhằm khám phá cách ô nhiễm không khí ảnh hưởng đến pheromone côn trùng.
“Chúng ta vẫn chưa hiểu rõ tác động của khí thải diesel và ozone đến côn trùng thụ phấn và quá trình thụ phấn”, Jaret Daniels, phó giáo sư bảo tồn côn trùng và là người phụ trách bảo tồn côn trùng tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Florida, người không tham gia nghiên cứu, cho biết. Tuy nhiên, ông nói thêm, “có thể phỏng đoán rằng ô nhiễm – dù là ô nhiễm ánh sáng, âm thanh hay hoá chất – đều ảnh hưởng đến các loài thụ phấn.”
Theo Daniels, việc khí thải có nguồn gốc từ nhiên liệu hoá thạch làm gián đoạn quá trình thụ phấn – một “mắt xích then chốt” đối với hệ sinh thái và nông nghiệp, có thể sẽ ảnh hưởng đến khả năng chống chịu với khí hậu và an ninh lương thực trong tương lai. Những nghiên cứu như thế này đóng vai trò “rất quan trọng đối với thực trạng gia tăng dân số, đặc biệt trong bối cảnh bối cảnh môi trường đô thị đang phát triển, gây ô nhiễm môi trường trầm trọng,” ông nói.
Mark Carroll, một nhà côn trùng học nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Ong Carl Hayden của USDA, đồng ý rằng nghiên cứu này bổ sung những kiến thức về ô nhiễm không khí và các loài thụ phấn, nhưng ông nói rằng các nhà khoa học cần hiểu rõ về bức tranh lớn hơn. Ví dụ, ông ấy tự hỏi liệu côn trùng có thực sự bị cản trở bởi vì chúng không thể ngửi để định vị bông hoa một cách chính xác hay không. Thay vào đó, ông gợi ý, có thể chúng chỉ đơn giản là cảm thấy mùi của các loại hoá chất quá khó chịu.
Ryalls cho biết thí nghiệm của họ đã kiểm soát khả năng này bằng cách đặt các bẫy khay (pan trap) màu vàng sáng trong mỗi vòng. (Các loài thụ phấn đặc biệt bị thu hút bởi màu vàng.) Bẫy khay là một loại bẫy côn trùng chủ yếu được sử dụng để bắt các bộ Cánh màng nhỏ. Bẫy khay thường được làm từ một cái bát/khay/đĩa chứa đầy chất lỏng hoặc chất dính, chẳng hạn như nước, xà phòng, dầu. Trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu sử dụng chúng để ước tính số lượng côn trùng bay vào mỗi vòng bát giác. Họ phát hiện ra số lượng cá thể côn trùng thụ phấn bị bắt trong các bẫy ở mỗi bẫy gần bằng nhau. Điều này cho thấy côn trùng không sợ mùi của hóa chất, chúng vẫn có xu hướng bay vào đó, nhưng số lượng đậu xuống hoa thì sụt giảm do chúng không ngửi thấy mùi phấn hoa.
Thiết kế thử nghiệm của trang trại Sonning về cơ bản mô phỏng một cánh đồng bên cạnh con đường đông đúc, và Daniels và Carroll đều cho rằng các nghiên cứu trong tương lai nên thử tái tạo mô hình này ở các loại địa điểm khác nhau. “Côn trùng sẽ thế nào nếu chúng sống trong một môi trường nơi các chất ô nhiễm tăng cao trên diện rộng, chẳng hạn như trong một thung lũng đầy khói bụi?” Carroll gợi ý.
Ryalls cho biết nhóm của ông đang lên kế hoạch tiến hành thử nghiệm trên quy mô lớn hơn, cũng như thực hiện “các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm để xác định cơ chế cụ thể về lý do tại sao một số loài hoặc nhóm côn trùng bị ảnh hưởng nhiều hơn những loài khác.” Cho đến hiện tại, ông nói, công trình của ông vẫn là một điểm nhấn mới cho thấy mối nguy hiểm của khí thải công nghiệp. “Những tác động tiêu cực của các chất gây ô nhiễm không khí lên đời sống của các loài thụ phấn, ngay cả ở mức độ tương đối thấp, là một trong vô số lý do tại sao chúng ta nên tìm cách chấm dứt tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch càng nhanh càng tốt”.
Hà Trang tổng hợp
Nguồn:
Air Pollution May Keep Insects From Stopping to Smell the Flowers
Anthropogenic air pollutants reduce insect-mediated pollination services
