Biến đổi khí hậu khiến dịch châu chấu bùng phát dữ dội hơn
Một nghiên cứu mới của các nhà khoa học ở Đại học bang Arizona (ASU) cho thấy biến đổi khí hậu sẽ khiến số lượng các đàn châu chấu gia tăng nhanh hơn, dẫn đến mất mùa nhiều hơn và đe dọa an ninh lương thực. Họ đã công bố kết quả này trên tạp chí Ecological Monographs.
“Một khía cạnh độc đáo trong nghiên cứu này là chúng tôi đã kết hợp nhiều cách tiếp cận khác nhau, bao gồm quan sát hiện trường, thực hiện thí nghiệm và sử dụng mô hình tính toán”, Jacob Youngblood, Tiến sĩ Sinh học ở ASU, tác giả thứ nhất của nghiên cứu cho biết.
Khoảng năm 3200 trước Công nguyên, châu chấu đã bùng phát thành từng đàn lớn tấn công mùa màng, tàn phá gần như toàn bộ cây cối.
Cũng giống như con người, châu chấu có thể nhút nhát hoặc hòa đồng. Phần lớn châu chấu sống trong quần thể mật độ thấp trong vài mùa, được gọi là giai đoạn đơn độc. Nhưng khi hoàn cảnh thuận lợi, số lượng châu chấu tăng lên quá nhanh, dẫn đến sự chuyển đổi mạnh mẽ sang giai đoạn sống bầy đàn – xã hội, có thể tạo thành đàn di cư với khoảng 80 triệu con châu chấu/km2.
Mỗi con châu chấu tiêu thụ tới 2g thực vật mỗi ngày, một đàn với kích thước này có thể di chuyển 90 dặm/ngày, tiêu thụ lượng thức ăn tương đương 35.000 người. Không có gì ngạc nhiên khi chúng được coi là loài địch hại tàn phá nhất thế giới.
Để làm sáng tỏ các động lực đằng sau bầy đàn châu chấu, nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu đặc điểm sinh lý của châu chấu Nam Mỹ (Schistocerca cancellata). “Phần lớn nghiên cứu về châu chấu sử dụng các bầy châu chấu được nuôi trong phòng thí nghiệm, vì vậy công trình của chúng tôi là một cơ hội hiếm hoi để nghiên cứu dịch châu chấu bùng phát triển môi trường tự nhiên”, Youngblood cho biết.
Để dự đoán địa điểm di cư của đàn châu chấu và nơi cây trồng sẽ bị đe dọa, các nhà khoa học đã sử dụng mô hình phân bố loài – thuật toán máy tính dự đoán sự phân bố của loài trên một khu vực địa lý bằng cách sử dụng dữ liệu môi trường.
Kỹ thuật mô hình hóa phổ biến nhất là các mô hình tương quan. Tuy nhiên, các biến số chưa biết tồn tại trong bối cảnh biến đổi khí hậu khiến phương pháp này không còn hiệu quả.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp tiếp cận mô hình cơ học, thu thập dữ liệu sinh lý của châu chấu để cung cấp cho mô hình. Nhiệt độ là yếu tố chính trong dữ liệu môi trường cung cấp cho các mô hình tương quan truyền thống, có tác động lớn đến thói quen ăn uống của châu chấu.
Họ đã đo lường mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ ăn và tiêu hóa của châu chấu và sử dụng dữ liệu thu được để lập mô hình năng lượng thu được trong các kịch bản khí hậu hiện tại và tương lai. Sau đó, nhóm nghiên cứu thiết lập dữ liệu này trở thành một biến dự đoán cho mô hình phân bố loài nhằm dự đoán sự lây lan của các đợt bùng phát châu chấu trong nhiều kịch bản.
Kết quả cho thấy châu chấu có thể tiêu thụ nhiều năng lượng hơn ở các vùng khí hậu trong tương lai so với hiện tại – tiêu thụ năng lượng nhiều hơn 8-17% vào mỗi mùa mưa, tương ứng với mức độ nóng lên toàn cầu.
Thông thường, châu chấu Nam Mỹ chỉ tạo ra hai thế hệ trong mỗi mùa sinh trưởng. Nhưng khi năng lượng tăng lên vào mùa mưa sẽ rút ngắn thời gian giữa các thế hệ, dẫn đến tăng số lượng châu chấu hơn. Trong tương lai, khí hậu ấm hơn khiến các quần thể châu chấu sinh trưởng và phát triển nhanh hơn, tạo ra ba thế hệ mỗi mùa và dễ bùng phát dịch hơn.
Các mô hình trước đây dự đoán mất mùa do côn trùng gây hại sẽ tăng 10-25% trong bối cảnh biến đổi khí hậu, nhưng các nhà khoa học không biết liệu những dự đoán này có liên quan đến châu chấu Nam Mỹ hay không. Mô hình mới của Youngblood cũng tương đồng với các mô hình trước đó, dự đoán thiệt hại mùa màng do châu chấu Nam Mỹ tăng 17%.
“Thông tin này sẽ giúp nông dân và chính phủ lên kế hoạch cho các đợt dịch châu chấu trong tương lai”, Youngblood nói. “Mặc dù cần nghiên cứu thêm, phương pháp mô hình sinh lý này cũng có thể hỗ trợ dự đoán sự bùng phát của các loài châu chấu khác”.□
Thanh An lược dịch
Nguồn: https://phys.org/news/2022-09-climate-intense-locust-outbreaks-threaten.html
