Tác động của carbon dioxide đến sự phát triển của thực vật: Một nghiên cứu dài hạn
Carbon dioxide và biến đổi khí hậu
Khoa học phức tạp đằng sau biến đổi khí hậu được tóm gọn trong một phép tính đơn giản: một số quá trình nhất định, chẳng hạn như cháy rừng và đốt nhiên liệu hóa thạch, giải phóng carbon dioxide vào khí quyển, trong khi những quá trình khác như sự phát triển của thực vật lại hấp thụ carbon dioxide. Việc hiểu được lượng carbon dioxide mà thực vật có thể loại bỏ khỏi không khí là rất quan trọng để dự đoán các kịch bản khí hậu trong tương lai.
Hiệu ứng bón thúc carbon và những hạn chế của nó
Ban đầu, các nhà khoa học tin rằng việc tăng nồng độ carbon dioxide sẽ dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ hơn của thực vật do “hiệu ứng bón thúc carbon”. Tuy nhiên, một thí nghiệm dài hạn được tiến hành tại Khu bảo tồn khoa học hệ sinh thái Cedar Creek ở Minnesota đã chỉ ra rằng hiệu ứng này có thể yếu hơn nhiều so với dự đoán.
Vai trò của nitơ trong sự phát triển của thực vật
Thí nghiệm bắt đầu vào năm 1992, bao gồm 296 ô cỏ thực nghiệm, nơi các nhà khoa học đã kiểm tra tác động của việc thay đổi nồng độ carbon dioxide và nitơ lên sự phát triển của thực vật. Họ phát hiện ra rằng trong khi carbon dioxide ban đầu thúc đẩy sự phát triển của thực vật, thì hiệu ứng này chỉ tồn tại trong thời gian ngắn.
Sau hai năm, sự phát triển của thực vật trở nên hạn chế bởi lượng nitơ có sẵn trong đất. Nitơ là một chất dinh dưỡng quan trọng cho sự phát triển của thực vật và ngay cả khi có nhiều carbon dioxide, thực vật cũng không thể phát triển nếu không có nitơ.
Quan sát và ý nghĩa dài hạn
Các nhà nghiên cứu Peter Reich và Sarah Hobbie đã phân tích 13 năm dữ liệu từ thí nghiệm và phát hiện ra rằng sự phát triển của thực vật ở những ô không có thêm nitơ chỉ bằng một nửa so với những ô có nhiều nitơ, mặc dù cả hai đều có nồng độ carbon dioxide cao.
Nghiên cứu này cung cấp bằng chứng mạnh mẽ cho khái niệm tăng trưởng thực vật hạn chế nitơ, vốn đã được đưa ra giả thuyết từ lâu nhưng thiếu dữ liệu thực địa dài hạn để hỗ trợ.
Ý nghĩa đối với việc giảm thiểu biến đổi khí hậu
Những phát hiện của nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng đối với việc hiểu biết của chúng ta về các chiến lược giảm thiểu biến đổi khí hậu. Nếu thực vật không thể hấp thụ nhiều carbon dioxide như trước đây vẫn nghĩ, thì điều đó có nghĩa là cần phải khám phá các phương pháp khác để giảm phát thải khí nhà kính.
Nhu cầu nghiên cứu sâu hơn
Mặc dù nghiên cứu này cung cấp thông tin có giá trị về mối quan hệ phức tạp giữa carbon dioxide, nitơ và sự phát triển của thực vật, nhưng vẫn cần nghiên cứu sâu hơn để hiểu đầy đủ các tác động đối với chu trình carbon toàn cầu và biến đổi khí hậu. Các nghiên cứu dài hạn như nghiên cứu được thực hiện tại Cedar Creek là rất cần thiết để làm sáng tỏ hoạt động phức tạp của các hệ sinh thái trên hành tinh của chúng ta.
