Sâu bướm có thể làm tăng lượng khí thải carbon dioxide ảnh hưởng đến biến đổi khí hậu

Một nghiên cứu do Nhóm các nhà khoa học của Đại học Cambridge thực hiện đã phát hiện rằng sự bùng nổ nhanh chóng theo chu kỳ của quần thể sâu bướm ăn lá có thể cải thiện chất lượng nước của các hồ gần khu vực chúng sinh sống nhưng cũng làm tăng khí thải carbon dioxide của các hồ.

Một loài sâu bướm gypsy (tạm dịch: tinh quái) sinh sản nhanh chóng vào một số thời điểm nhất định trong năm (Lymantria dispar dispar) và sâu bướm lều rừng (Malacasoma disstria) thường có đợt gia tăng số lượng cá thể của quần thể nhanh chóng sau ít nhất 5 năm một lần trong các khu rừng ôn đới.

Vào mùa số lượng đông, chúng thường gặm nhấm rất nhiều lá dẫn đến hiện tượng rụng lá và tăng lượng phân côn trùng làm thay đổi chu trình của các chất dinh dưỡng, đặc biệt là cacbon và nitơ trong tự nhiên, giữa đất và các hồ lân cận trên quy mô lớn.

Phân côn trùng giàu nitơ được chúng thả vào các hồ hồ gần đó và hoạt động như phân bón cho vi sinh vật, sau đó giải phóng carbon dioxide vào khí quyển khi chúng chuyển hóa. Các nhà nghiên cứu cho rằng trong những năm bùng nổ dân số sâu bướm, số lượng lớn khí thải sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi khuẩn tạo ra khí nhà kính trong các hồ và cần một lượng lớn tảo loại bỏ carbon dioxide khỏi khí quyển.

Giáo sư Andrew Termanentzap, Trưởng nhóm Hệ sinh thái và Thay đổi Toàn cầu của Bộ cho biết: “Những con sâu bướm về cơ bản là những cỗ máy nhỏ bé chuyển đổi vật chất từ chiếc lá giàu carbon thành phân giàu nitơ. Phân thải xuống hồ thay vì lá, và điều này làm thay đổi đáng kể thành phần hóa học của nước – chúng tôi nghĩ rằng nó sẽ làm tăng mức độ các hồ là nguồn khí nhà kính”.

Việc mở rộng phạm vi về phía Bắc bán cầu và gia tăng số lượng côn trùng được dự đoán là do khí hậu thay đổi. Điều này khiến các khu rừng phía bắc có nguy cơ bùng phát đợt rụng lá trong tương lai cao hơn, có khả năng khiến lượng khí carbon dioxide thải ra từ các hồ gần đó lớn hơn.

Sự dịch chuyển về phía bắc này cũng đáng lo ngại vì có nhiều hồ nước ngọt nằm phía bắc hơn là khu vực phía nam bán cầu. Và biến đổi khí hậu cũng được cho là sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các loại cây rụng lá rộng xung quanh hồ, điều này sẽ làm gia tăng những hậu quả tác động của côn trùng gây ra.

Nghiên cứu cho thấy trong những năm có số lượng sâu bướm gia tăng, diện tích lá của rừng bị giảm trung bình 22%. Đồng thời, các hồ gần đó chứa nhiều nitơ hòa tan hơn 112% và cacbon hòa tan ít hơn 27% so với những năm không bùng phát dịch. Ảnh hưởng lớn nhất khi các lưu vực hồ có tỷ lệ cây lá rộng rụng lá cao hơn, chẳng hạn như cây sồi và cây phong, mà sâu bướm ưa thích hơn các cây lá kim như thông.

Báo cáo đã được công bố trên tạp chí Nature Communications với sự kết hợp của dữ liệu thu thập trong 32 năm của chính phủ và phân tích hóa học nước hồ của 12 lưu vực hồ trên khắp Ontario, Canada và dữ liệu phân tích viễn thám. Đây được cho là nghiên cứu quy mô nhất từng thực hiện về các đợt bùng nổ số lượng côn trùng ảnh hưởng đến động lực carbon và nitơ trong nước ngọt. Các nghiên cứu trước đây quá nhỏ nên rất khó để rút ra những khái quát rộng hơn.

Một nghiên cứu trước đây kéo dài 26 năm trên 266 hồ trên khắp bán cầu bắc đã chỉ ra rằng carbon đang tích tụ tự nhiên trong các vùng nước hồ này, trong một quá trình gọi là hóa nâu. Xu hướng này được cho là do nhiều yếu tố bao gồm biến đổi khí hậu, và sự phục hồi sau mưa axit lịch sử và các hoạt động khai thác gỗ. So sánh kết quả mới với dữ liệu này cho thấy sự bùng nổ số lượng đàn sâu bướm ăn lá có thể bù đắp hiệu quả lượng carbon tích tụ trong cả năm ở các hồ gần đó – cải thiện đáng kể chất lượng nước.

Trong những năm không có sự bùng phát của sâu bướm ăn lá, carbon và nitơ xâm nhập vào hồ thường do lá và phân cây lá kim mục rơi rụng xuống. Trong những năm bùng phát sâu bướm, nghiên cứu phát hiện ra rằng các hồ nước ngọt gần đó chứa lượng carbon hòa tan ít hơn trung bình 27%.

“Sự bùng phát của côn trùng ăn lá có thể làm giảm gần 1/3  lượng carbon hòa tan trong nước hồ khi cây cối xung quanh hồ chủ yếu rụng lá. Khi những loài côn trùng này có thể có tác động rõ rệt đến chất lượng nước ” – Sam Woodman, nhà nghiên cứu tại Khoa Khoa học Thực vật của Đại học Cambridge và là tác giả đầu tiên của báo cáo cho biết.

Ông nói thêm: “Từ kết quả đo lượng chất lượng nước, chúng cho thấy rằng đó là một điều tốt, nhưng từ khía cạnh khí hậu, sự gia tăng của carbon dioxide lại ảnh hưởng nhiều đến biến đổi khí hậu.”

Tài liệu tham khảo: Woodman, S G et al: ‘Forest defoliator outbreaks alter nutrient cycling in northern waters’, Nature Communications, November 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-26666-1