Khi khí hậu thế giới thay đổi, thực vật và động vật đã tự thích nghi bằng cách mở rộng sang lãnh thổ mới, thậm chí chuyển mùa sinh sản... điều này ít nhiều sẽ gây ra những tác động tới sự đa dạng sinh học vốn có.

Theo nghiên cứu của Matthew Koski, một nhà sinh thái học thực vật tại Đại học Clemson, trong 75 năm qua, hoa cũng đã thích nghi với việc nhiệt độ tăng và lượng ôzôn suy giảm bằng cách thay đổi sắc tố hấp thụ tia cực tím (UV) trong cánh hoa của chúng.

Matthew Koski cho biết, bức xạ từ tia UV có thể gây hại cho con người, thì nó cũng có thể làm hỏng phấn hoa. Sắc tố hấp thụ UV của hoa không thể nhìn thấy được, nhưng chúng thu hút các loài thụ phấn và có tác dụng như một loại kem chống nắng cho cây trồng. Cánh hoa càng chứa nhiều sắc tố hấp thụ tia cực tím, thì càng ít bức xạ có hại đến các tế bào nhạy cảm của cây. 

Trước đây, Koski 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 - trong cánh hoa của chúng có nhiều sắc tố hấp thụ UV hơn. Sau đó, ông tự hỏi liệu sự thay đổi về nhiệt độ và tầng ôzôn bị phá hủy do các hoạt động của con người có ảnh hưởng đến các sắc tố hấp thụ UV trong cánh hoa không?

Koski_Website

 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 1238 bông hoa từ 42 loài khác nhau. Bằng cách sử dụng máy ảnh nhạy cảm với tia cực tím, họ chụp lại những cánh hoa từ cùng một loài được thu thập vào các thời điểm khác nhau trong phạm vi tự nhiên của chúng,  máy ảnh này giúp họ ghi lại những thay đổi trong sắc tố hấp thụ UV trên cánh hoa. Sau đó, họ đối chiếu những thay đổi này với dữ liệu về mức độ và nhiệt độ ôzôn tại địa phương. Từ việc so sánh, đối chiếu, nhóm kết luận: sắc tố 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 thay đổi đa dạng tùy thuộc vào cấu trúc hoa. Thông tin này đã được nhóm công bố trên tạp chí Current Biology. 

Bằng cách sử dụng máy ảnh nhạy cảm với tia cực tím, họ chụp lại những cánh hoa từ cùng một loài được thu thập vào các thời điểm khác nhau trong phạm vi tự nhiên của chúng,  máy ảnh này giúp họ ghi lại những thay đổi trong sắc tố hấp thụ UV trên cánh hoa.

Ở những bông hoa hình đĩa có phấn hoa lộ ra ngoài, giống như mao lương, sắc tố hấp thụ tia cực tím tăng lên khi nồng độ ôzôn giảm xuống và giảm ở những vị trí mà nồng độ ôzôn tăng lên.

Tuy nhiên, những bông hoa có phấn hoa ẩn bên trong các cánh hoa như các loại hoa bàng thông thường, sắc tố hấp thụ UV sẽ giảm khi nhiệt độ tăng lên — bất kể nồng độ ôzôn có thay đổi hay không. Charles Davis, một nhà sinh vật học thực vật tại Đại học Harvard, đánh giá: Thật ngạc nhiên, phát hiện này “hoàn toàn có ý nghĩa”. 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 những bông hoa này tiếp xúc với nhiệt độ cao hơn, phấn hoa của chúng có nguy cơ bị nấu chín, ông nói. Việc chúng giảm sắc tố hấp thụ UV trong cánh hoa khiến chúng hấp thụ ít bức xạ mặt trời hơn, giúp làm giảm, cân bằng nhiệt độ bên trong, bảo vệ được phấn bên trong các lớp cánh.

Mặc dù, những thay đổi sắc tố như vậy có thể không thể phân biệt bằng mắt người, nhưng chúng nổi bật 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 cực tím và các sắc tố hấp thụ tia UV gần tâm hoa. Mặc dù các nhà khoa học chưa hiểu hết sức hấp dẫn của kiểu hoa này, nhưng họ cho rằng nó có thể giúp phân biệt phấn hoa với nền hấp thụ tia cực tím của các loài thực vật khác. 

Ảnh chụp bông hoa được hái vào năm 1977 (trái) và 1999 (phải) có các mẫu sắc tố tia cực tím khác nhau.

Do đó, những bông hoa có ít sắc tố hấp thụ UV hơn có thể thu hút các loài thụ phấn hơn, Koski nói. Nhưng những bông hoa tự tăng sắc tố hấp thụ tia UV có thể làm mất đi sự tương phản giữa phấn hoa với nền hấp thụ tia cực tím, khiến chúng trở nên kém hấp dẫn hơn đối với những loài thụ phấn.

Charles Davis cho rằng, những thay đổi sắc tố này có thể giúp bảo vệ phấn hoa, nhưng “những loài thụ phấn có thể bỏ sót hoa hoàn toàn”.