Côn trùng và hoa: Hữu duyên thiên lý… sao chưa gặp?

Loài hoa pansy Viola arvensis có cách sắp xếp cánh hoa độc đáo, tựa như những cánh bướm tươi tắn và mỏng manh. Cái tên "pansy" có nguồn gốc từ tiếng Pháp "pensée", nghĩa là sự tơ tưởng, nhớ nhung.

Nhưng hoa pansy ngày nay dường như đã "bớt mộng mơ" - chúng nằm trong số các loài hoa "từ bỏ" côn trùng thụ phấn và tiến hóa theo hướng "tự thụ phấn", trước tình trạng số lượng côn trùng đang suy giảm nghiêm trọng.

Theo một nghiên cứu gần đây của Pháp, hoa pansy trồng gần Paris đã giảm 10% kích thước và 20% lượng mật hoa so với "ông bà" của chúng cách đây 20 - 30 năm. Chúng cũng ít được côn trùng ghé thăm hơn.

Hoa tự cứu lấy mình

Nghiên cứu kể trên sử dụng phương pháp "phục sinh": cho nảy mầm các hạt giống cây pansy được thu thập vào những năm 1990 và 2000, vốn được lưu trữ trong các viện bảo tồn thực vật quốc gia.

Sau đó, nhóm nghiên cứu so sánh bốn quần thể hoa pansy, xem chúng đã thay đổi như thế nào trong giai đoạn này. Ngoài những biến đổi ở hoa như đã nói, họ không tìm thấy sự khác biệt nào khác, chẳng hạn về kích thước lá hoặc kích thước tổng thể của cây, theo bài báo công bố trên tạp chí New Phytologist ngày 19-12-2023.

Đặc điểm của hoa pansy hiện tại cho thấy chúng "đang tiến hóa theo hướng tự thụ phấn, trong đó mỗi cây tự sinh sản với chính nó, cách này có hiệu quả trong ngắn hạn nhưng có thể hạn chế khả năng cây cối thích ứng với những thay đổi môi trường trong tương lai", báo The Guardian trích lời một trong các tác giả của nghiên cứu, Pierre-Olivier Cheptou thuộc Trung tâm Nghiên cứu khoa học quốc gia Pháp (CNRS).

Trong tự nhiên, sự thụ phấn chéo xảy ra khi phấn hoa từ cây này được côn trùng mang sang cây khác, nhờ đó tạo ra các giống cây mới và tạo ra cây con khỏe mạnh hơn, đồng thời có thể phản ứng tốt hơn với những thay đổi lớn của môi trường. Ngược lại, sự tự thụ phấn làm giảm biến dị di truyền trong quần thể thực vật. Đây là vấn đề nghiêm trọng.

Cũng có người coi xu hướng "tự thụ phấn" không hẳn là một tin xấu, như Gretchen LeBuhn - giáo sư sinh học tại Đại học San Francisco (Mỹ), người chuyên nghiên cứu sự tương tác giữa các loài thụ phấn và thực vật.

Không tham gia nghiên cứu trên của Pháp, LeBuhn nói với CNN: hãy xem sự tự thụ phấn như "một chiến lược cầm cự". "Nếu thực vật có thể tồn tại qua thời gian và quần thể loài thụ phấn gia tăng trở lại, thì có thể nói đây [tự thụ phấn] là một cơ chế giữ gìn loài" - bà nhận định.

Thế nhưng, khoa học vẫn chưa rõ liệu bước tiến hóa này của pansy nói riêng và thực vật nói chung có thể bị đảo ngược hay không, theo tác giả chính Samson Acoca-Pidolle tại Đại học Montpellier (Pháp). 

Tỉ lệ hoa pansy dựa vào khả năng tự thụ phấn đã tăng 25% trong 20 năm qua, chứng tỏ "chuyện tình" cổ xưa giữa hoa pansy với các loài thụ phấn đang nhạt phai nhanh chóng.

Acoca-Pidolle nói với CNN: "Một số nhà khoa học tin rằng có thể có một điểm tới hạn mà sau đó thực vật không thể quay trở lại như cũ", vì quá trình tiến hóa xưa nay vẫn được cho là "không thể đảo ngược". Ông nói thêm, câu hỏi lớn tiếp theo là liệu những bông hoa pansy hoang dã này có khả năng phục hồi sau tác động của việc tự thụ phấn hay không.

Mặt khác, xu hướng thực vật tự thụ phấn sẽ góp phần đẩy côn trùng đến gần bờ tuyệt chủng, bên cạnh những đổi thay bất lợi về môi trường.

Họa vô đơn chí

Thực vật cho côn trùng mật hoa, đổi lại côn trùng vận chuyển phấn hoa giữa các cây, thế là sự thụ phấn xảy ra. Mối quan hệ đôi bên cùng có lợi này đã hình thành qua hàng triệu năm tiến hóa. Một nghiên cứu khác trên New Phytologist hồi tháng 6-2023 gợi ý rằng côn trùng đã bắt đầu công việc thụ phấn khi những bông hoa đầu tiên nở rộ trên Trái đất cách đây hơn 140 triệu năm.

Nhưng giờ đây, nếu không còn nhiều bướm ong ghé thăm nữa, cây chẳng việc gì phải lãng phí năng lượng để tạo ra những đóa hoa to lớn và giàu mật. Tưởng "khỏe", ai dè hệ quả to - hoa pansy và các loài thụ phấn có thể sẽ mắc kẹt trong một vòng luẩn quẩn: thực vật tạo ra ít mật hoa hơn, nên côn trùng sẽ tìm được ít thức ăn hơn, từ đó càng thêm suy giảm.

Nhiều nghiên cứu gần đây đã báo động về sự biến mất của những loài thụ phấn trên khắp thế giới - một hậu quả nữa từ lối sống không thân thiện của con người. Cây lương thực của chúng ta và lưới thức ăn của tự nhiên do đó cũng bị đe dọa.

Chẳng hạn ở Đông Á, sâu bắp cải, sâu đục thân ngô và các loài côn trùng ăn lá khác quan trọng đối với hệ sinh thái đã giảm đáng kể trong 20 năm qua - kéo theo sự suy giảm của chuồn chuồn và các loài côn trùng săn mồi khác, theo một nghiên cứu trên Science Advances vào tháng 2 năm ngoái.

Chưa hết, trong một thế giới ấm lên, nhiều loài thực vật đang ra hoa sớm hơn "hẹn ước", theo ghi nhận của nhiều nghiên cứu. Những cuộc hẹn được tạo hóa sắp xếp cẩn thận giữa cây cối và côn trùng nay bị đảo lộn, đặc biệt gây khó khăn cho những loài côn trùng chỉ kiếm ăn trên một loài cây nhất định, ví dụ như loài ong Melitta dimidiata ở châu Âu chỉ lấy phấn hoa từ cây hồng đậu sainfoin.

Nếu những con ong "chung tình" này (không có gì ngạc nhiên khi người đời gọi chúng là ong sainfoin) không thay đổi thời gian kiếm ăn sao cho đồng bộ với hoa sainfoin, thì chúng sẽ phải chịu đói. Mặt khác, việc ra hoa sớm hơn còn làm giảm sự thụ phấn, đồng nghĩa với giảm năng suất cây trồng.

Biến đổi khí hậu cũng đang tác động lên sắc tố và mùi hương của hoa, dẫn đến bi kịch: vô duyên đối diện chẳng thành đôi, khi loài thụ phấn không nhận diện được đâu là hoa.

Trong 75 năm qua, cây cối đã thay đổi sắc tố cực tím (UV) trong các cánh hoa để chống chọi với nhiệt độ hành tinh tăng dần và tầng ozone suy giảm. Nghe có vẻ giống như con người? Thì đúng là vậy. Theo nhà sinh thái học Matthew Koski tại Đại học Clemson (Mỹ), hoa cũng sợ UV như con người, chúng cần "kem chống nắng" để ngăn bức xạ mặt trời gây hại đến các tế bào nhạy cảm, trong đó có phấn hoa. Sắc tố hấp thụ UV - mà mắt người không thấy được - vừa là kem chống nắng, vừa là yếu tố thu hút côn trùng thụ phấn cho hoa.

Trong phỏng vấn với Science, Koski cho biết côn trùng thụ phấn thích hoa có phân bổ sắc tố hấp thụ UV kiểu "hồng tâm" - đầu cánh hoa phản chiếu tia cực tím, còn các sắc tố hấp thụ tia cực tím thì ở gần tâm hoa. Các nhà khoa học không rõ vì sao lại thế, chỉ có thể đưa ra hai giả thuyết: (1) sự tương phản giữa đầu cánh hoa và tâm hoa khiến bông hoa nổi bật hơn trong mắt "đối tác" hoặc (2) côn trùng, bằng cách nào đó, biết rằng cứ hoa nào có kiểu vậy thì chắc chắn sẽ có "phấn ngon".

Vấn đề là khi hoa phải "bôi thêm kem chống nắng" - tức tăng sắc tố hấp thụ UV - sự tương phản nêu trên không còn nữa, chúng sẽ mờ nhạt, thậm chí vô hình trong mắt côn trùng và sự thụ phấn đương nhiên bị ảnh hưởng.

Côn trùng có kịp giải cứu mình?

Một nghiên cứu năm 2020 của các nhà khoa học Mỹ cho thấy "thời gian biểu" của ong không nhạy cảm với sự nóng lên của Trái đất bằng cây cối. Kết quả này củng cố những phát hiện trước đó, như nghiên cứu ở miền núi phía bắc Nhật Bản cho thấy cây huyền hồ (Corydalis ambigua) đã ra hoa sớm hơn do tuyết tan sớm hơn, nhưng loài ong nghệ chuyên thụ phấn cho chúng thì không có sự điều chỉnh tương tự.

May mắn thay, những "cuộc hẹn thụ phấn" hiếm khi nào bị giới hạn trong hai loài duy nhất, nếu không thì một loài "lỡ hẹn" sẽ tiêu diệt cả loài kia. 

Theo Chris Wyver và Laura Reeves của Đại học Reading (Anh), hầu hết các tương tác giữa thực vật và côn trùng thụ phấn đều "bất đối xứng", nghĩa là nếu có một loài cây rất quan trọng đối với một loài thụ phấn (chúng chỉ kiếm ăn ở cây này mà thôi), thì tầm quan trọng của loài thụ phấn này đối với cây đó sẽ thấp (cây được thụ phấn bởi nhiều loài khác nhau).

Vậy con người có thể làm gì? Dữ liệu dài hạn về sự ra hoa và loài thụ phấn sẽ hỗ trợ việc nhận diện vấn đề. Ở Anh, dự án khoa học công dân Nature's Calendar kêu gọi người dân báo cáo lại "lịch trình" của thiên nhiên nơi họ sống, "từ những nụ lá đang bung nở cho đến những quả mâm xôi đang chín", tạo thành bộ hồ sơ sinh học đồ sộ kéo dài từ năm 1736.

Khắp thế giới, các biện pháp bảo tồn khẩn cấp đang được khoa học ủng hộ, như việc phát triển và bảo vệ các sinh cảnh nơi muôn hoa đua nở. 

Theo một nghiên cứu đăng tháng 2-2023 trên One Earth, hơn 75% các loài côn trùng không nhận được sự bảo vệ đầy đủ tại các khu bảo tồn trên toàn cầu, vốn thường chú trọng vào các loài động vật bậc cao và to lớn hơn.

Từ những loài ta yêu thích như ong và bướm, cho đến những sinh vật ít được lòng như ong bắp cày và ruồi muỗi, côn trùng nói chung đang dần biến mất vì biến đổi khí hậu, thuốc trừ sâu và môi trường sống bị thu hẹp… Vì những hệ quả kể trên, đã đến lúc "chuyện ruồi muỗi" không hề là chuyện nhỏ.