Một lời giải thích thực vật học gần đây về lý do tại sao cây trồng khí hậu mát mẻ thất bại ở các vùng nóng đã gây ra cuộc tranh luận gay gắt về tương lai của nông nghiệp và thích ứng khí hậu. Cuộc thảo luận tập trung vào việc liệu nhân loại có nên tạo ra các giống cây trồng mới hay giảm phát thải carbon để giải quyết những thách thức ngày càng tăng trong nông nghiệp.
Cuộc trò chuyện bắt đầu với quan sát của một nhà thực vật học về quá trình trao đổi chất thực vật và điểm bù trừ - sự cân bằng giữa sản xuất năng lượng thông qua quang hợp và tiêu thụ năng lượng thông qua hô hấp. Khi nhiệt độ ban đêm vẫn quá cao, nhiều loài thực vật không thể duy trì sự cân bằng quan trọng này và cuối cùng chết, bất kể chúng nhận được bao nhiêu ánh sáng mặt trời trong ngày.
Giải pháp kỹ thuật gen thực vật C4 so với C3
Các thành viên cộng đồng nhanh chóng chuyển sang thảo luận về quang hợp C4 như một giải pháp tiềm năng. Không giống như các loài thực vật C3 thông thường gặp khó khăn với nhiệt độ cao, thực vật C4 đã tiến hóa những cách thức phức tạp để thích ứng với khí hậu nóng. Những loài thực vật này sử dụng quy trình hai bước để giảm sai sót trong sản xuất năng lượng, khiến chúng hiệu quả hơn nhiều trong điều kiện ấm áp.
Enzyme RuBisCO , đóng vai trò trung tâm trong quang hợp, trở nên ngày càng dễ mắc lỗi khi nhiệt độ tăng. Thực vật C4 giải quyết vấn đề này bằng cách tập trung carbon dioxide trong các tế bào chuyên biệt, giảm đáng kể sai sót. Một số cây trồng như ngô và mía đã sử dụng hệ thống này, nhưng các loại lương thực chính như gạo và lúa mì thì không.
Lưu ý: RuBisCO là một enzyme giúp thực vật chuyển đổi carbon dioxide thành đường trong quá trình quang hợp. C3 và C4 đề cập đến các con đường quang hợp khác nhau mà thực vật sử dụng để thu carbon.
So sánh các loại quang hợp:
- Thực vật C3: Sử dụng cố định carbon trực tiếp, dễ xảy ra lỗi ở nhiệt độ cao (lúa, lúa mì, hầu hết rau củ)
- Thực vật C4: Sử dụng quy trình hai bước với sự phân tách không gian, hiệu quả nhiệt (ngô, mía đường, lúa miến)
- Thực vật CAM: Sử dụng sự phân tách thời gian (ngày/đêm), chống hạn hán (xương rồng, dứa)
Cuộc tranh luận lớn về khí hậu: Công nghệ so với Giảm thiểu
Cuộc thảo luận đã bộc lộ sự chia rẽ sâu sắc trong các cách tiếp cận thích ứng khí hậu. Một số người ủng hộ các giải pháp công nghệ như thu giữ carbon bằng các thành tạo đá basalt, về mặt lý thuyết có thể lưu trữ lượng carbon dioxide khổng lồ từ khí quyển. Những người khác lại lập luận cho việc giảm đáng kể tiêu thụ năng lượng và thay đổi lối sống.
Con đường duy nhất phía trước là đổi mới công nghệ để giảm hoặc loại bỏ phát thải carbon.
Chủ nghĩa lạc quan công nghệ này phải đối mặt với sự phản đối từ những người đặt câu hỏi liệu các giải pháp kỹ thuật có giải quyết được nguyên nhân gốc rễ hay không. Cuộc tranh luận chạm đến mọi thứ từ tiêu thụ năng lượng của tiền điện tử đến so sánh phát thải quốc tế, bộc lộ những bất đồng sâu sắc về trách nhiệm và tính khả thi.
Chiến lược thích ứng với nhiệt:
- Nhà che bóng để kiểm soát nhiệt độ
- Chọn giống có định hướng để tăng khả năng chịu nhiệt
- Tạo vi khí hậu bằng nước và bóng mát
- Kỹ thuật làm vườn "từ chối vùng"
- Kỹ thuật chuyển con đường C4 vào cây trồng C3
Thích ứng làm vườn thực tế
Trong khi đó, những người làm vườn thực tế đã thích ứng với điều kiện thay đổi. Nhiều người đang xây dựng nhà che bóng thay vì nhà kính, tạo ra vi khí hậu mát mẻ hơn cho các loài thực vật nhạy cảm với nhiệt. Một số thực hành từ chối vùng khí hậu - trồng cây bên ngoài vùng khí hậu bình thường của chúng bằng cách sử dụng kiểm soát môi trường cẩn thận.
Những nỗ lực cá nhân này làm nổi bật cả nhu cầu thích ứng tức thì và những hạn chế của các giải pháp quy mô nhỏ. Trong khi một người làm vườn có thể trồng cà chua thành công trong nhiệt độ cực cao bằng cách sử dụng bóng râm và tưới nước cẩn thận, việc mở rộng quy mô các phương pháp như vậy để nuôi sống dân số toàn cầu đặt ra những thách thức to lớn.
Cuộc thảo luận cuối cùng phản ánh căng thẳng rộng lớn hơn giữa nhu cầu thực tế tức thì và các giải pháp hệ thống dài hạn. Khi các vùng khí hậu thay đổi và các vùng trồng trọt truyền thống trở nên không phù hợp với cây trồng quen thuộc, cả những người làm vườn cá nhân và các nhà khoa học nông nghiệp đều buộc phải đổi mới nhanh chóng.
Tham khảo: Why you can't grow cool-climate plants in hot climates