‘Nhà máy thực vật phù du’ — từ chất dinh dưỡng đến sự phát triển của tảo

Thực vật phù du là nền tảng của hệ sinh thái đại dương: như rừng mưa, chúng tiêu thụ carbon từ khí quyển, tạo thành cơ sở của mạng lưới thức ăn biển và có ảnh hưởng quyết định đến sự phong phú của các loài cá và khí hậu toàn cầu.

Một chương trình nghiên cứu quốc tế với sự tham gia của Trung tâm Nghiên cứu Đại dương GEOMAR Helmholtz, hiện được công bố trên tạp chí Science Advances, cung cấp những hiểu biết mới về các quá trình sinh hóa phức tạp tại cơ sở của hệ sinh thái biển.

Tất cả cuộc sống đều bắt đầu từ quy mô nhỏ. Các sinh vật cực nhỏ, như thực vật phù du, hình thành cơ sở quan trọng cho toàn bộ hệ sinh thái biển, là cơ sở cuối cùng xác định cách thức phát triển của đàn cá và lượng carbon dioxide trong khí quyển mà đại dương hấp thụ.

Về mặt này, kiến thức hiểu biết cơ sở của hệ sinh thái biển rất quan trọng vì hai lý do cơ bản gắn liền với tương lai của loài người: dinh dưỡng và khí hậu.

Các nhà khoa học từ trường Đại học Dalhousie, Đại học Liverpool, Trung tâm Nghiên cứu Đại dương GEOMAR Helmholtz và Viện Hải dương học Scripps đã phát triển một mô hình mới để nghiên cứu sự phát triển của thực vật phù du trong đại dương.

Mô hình được kết hợp với dữ liệu siêu hình và dữ liệu môi trường để cho phép dự đoán chính xác tốc độ phát triển của thực vật phù du tại Nam Đại Dương.

Scott McCain, tác giả chính của nghiên cứu và là nghiên cứu sinh tại Khoa Sinh học thuộc trường Đại học Dalhousie, Canada, giải thích: “Bạn có thể nghĩ về sự phát triển của thực vật phù du giống như sản xuất công nghiệp trong nhà máy: Đưa nguyên liệu vào nhà máy và xử lý trên dây chuyền lắp ráp, tạo ra sản phẩm cuối cùng”.

McCain cho biết thêm: “Chúng tôi tự hỏi mình làm sao để tăng sản lượng, tức là lượng sản phẩm của nhà máy. Được áp dụng cho thực vật phù du, điều đó có nghĩa là làm thế nào để chúng có thể phát triển nhanh hơn?”

Tiến sĩ Eric Achterberg, đồng tác giả của nghiên cứu từ GEOMAR giải thích: “Là một phần của nghiên cứu, chúng tôi phát hiện ra rằng, thực vật phù du sắp xếp lại 'dây chuyền lắp ráp tế bào' của chúng để thực hiện điều này. Chúng tôi không quan tâm đến lượng chất dinh dưỡng sẵn có, bao gồm sắt và mangan, những chất quan trọng đối với sự phát triển của thực vật phù du, mà đặt câu hỏi về cách 'các dây chuyền lắp ráp tế bào' trong thực vật phù du xử lý các chất nguồn cho sự phát triển của chúng nhằm thích ứng với những thay đổi".

Để làm được điều này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một mô hình toán học của một loài thực vật phù du cho phép họ mô phỏng các quá trình này. Mô hình được liên kết với dữ liệu trong phòng thử nghiệm và hành trình từ Nam Đại Dương về siêu hình học. Điều này cho phép họ có những giải thích mới về các quá trình khác nhau của thực vật phù du.

Achterberg nói: “Kết quả của chúng tôi cho thấy chi phí tế bào tích lũy xác định cách điều kiện môi trường thay đổi sự phát triển của thực vật phù du. McCain cho biết thêm: “Điều này về cơ bản, thay đổi cách nhìn của chúng ta đối với sự phát triển của thực vật phù du và sẽ dẫn đến những dự đoán chính xác hơn về cách thực vật phù du sẽ phát triển trong đại dương”.

Theo các nhà khoa học Canada, những phát hiện này cũng rất quan trọng cho những dự đoán về sự phát triển của nguồn cá và biến đổi khí hậu toàn cầu.

Trung tâm Nghiên cứu Đại dương GEOMAR Helmholtz

Tố Quyên dịch

Nguồn: Lab Manager- Hoa Kỳ