Các loài hoa đổi màu để ứng phó với biến đổi khí hậu

Sắc tố UV của hoa không thể nhìn thấy được bằng mắt thường, nhưng chúng thu hút các loài thụ phấn và có tác dụng như một loại kem chống nắng cho cây trồng.

Bức xạ UV có thể gây hại cho con người, và cũng như vậy, nó có thể làm hỏng phấn hoa. Cánh hoa càng chứa nhiều sắc tố hấp thụ tia UV thì các tế bào nhạy cảm của nó càng ít bị tác động bởi các bức xạ gây hại.

Trước đây, Matthew Koski, nhà sinh thái học thực vật tại Đại học Clemson và các đồng nghiệp phát hiện ra rằng những bông hoa tiếp xúc với nhiều bức xạ UV hơn - thường là những bông hoa mọc ở độ cao hơn hoặc gần đường xích đạo hơn - có nhiều sắc tố UV hơn trong cánh hoa. Sau đó, ông tự hỏi liệu hai yếu tố tác động của con người, sự phá hủy tầng ôzôn và sự thay đổi nhiệt độ, có ảnh hưởng đến các sắc tố UV ở hoa hay không.

Để tìm hiểu, Koski và các đồng nghiệp đã xem xét các bộ sưu tập thực vật từ Bắc Mỹ, châu Âu và Úc có niên đại từ năm 1941. Tổng cộng, họ đã kiểm tra 1.238 bông hoa thuộc 42 loài khác nhau. Họ chụp ảnh những cánh hoa từ cùng một loài được thu thập vào các thời điểm khác nhau bằng cách sử dụng máy ảnh nhạy cảm với tia UV, có thể ghi lại những thay đổi về sắc tố UV. Sau đó, họ đối chiếu những thay đổi này với dữ liệu về nhiệt độ và mức độ ôzôn tại địa phương.

Kết quả, trung bình, sắc tố UV trong hoa ở tất cả các địa điểm đều tăng theo thời gian - trung bình 2% mỗi năm từ năm 1941 đến năm 2017. Nhưng chiều hướng thay đổi còn tùy thuộc vào cấu trúc hoa.

Ở những bông hoa hình đĩa có phấn hoa lộ ra ngoài, sắc tố hấp thụ tia UV tăng lên khi mức ôzôn trong khu vực giảm xuống; và sắc tố hấp thụ UV giảm ở những vị trí mà mức ôzôn tăng lên. Nhưng những bông hoa có phấn hoa ẩn bên trong các cánh hoa sẽ giảm sắc tố UV khi nhiệt độ tăng lên - bất kể nồng độ ôzôn có thay đổi hay không.

Phấn hoa ẩn bên trong cánh hoa được che chắn một cách tự nhiên khỏi tia UV, nhưng lớp che chắn bổ sung này cũng có thể hoạt động như một nhà kính, giữ nhiệt. Khi lớp "nhà kính" giữ nhiệt tăng lên, phấn hoa của chúng có nguy cơ bị nấu chín. Nếu sắc tố UV trong cánh hoa ít, hoa sẽ hấp thụ ít bức xạ mặt trời hơn, làm giảm nhiệt độ.

Mặc dù sắc tố UV ở hoa có thể không thể phân biệt được bằng mắt người, chúng như một ngọn hải đăng đối với các loài thụ phấn như chim ruồi và ong. Koski cho biết hầu hết những loài thụ phấn thích hoa có kiểu "mắt bò": đầu cánh hoa phản xạ tia UV và tâm hoa hấp thụ tia UV; và những bông hoa có ít sắc tố hấp thụ UV hơn có thể trở nên cuốn hút hơn đối với các loài thụ phấn. Như vậy, những thay đổi về mức độ sắc tố có thể giúp hoa thích nghi với biến đổi khí hậu và bảo vệ phấn hoa, nhưng cũng có thể làm cho chúng bị những loài thụ phấn bỏ qua hoàn toàn, ảnh hưởng đến khả năng sinh sản của hoa.

Nghiên cứu của nhóm Koskiđã vừa được công bố trong tháng này trên tạp chí Current Biology.