Thực vật có thể thu hút côn trùng đến tham gia đấu thầu. Thom Dallimore, tác giả cung cấp

Khoảng 4.5 tỷ năm trước, bề mặt Trái đất cằn cỗi và không có sự sống. Sẽ mất 2 tỷ năm nữa để những sinh vật đơn bào đầu tiên xuất hiện trong đại dương, bao gồm cả loài tảo đầu tiên Grypania xoắn ốc, có kích thước bằng một tờ 50 pence.

Thực vật bao gồm nhiều tế bào mới chỉ tồn tại khoảng 800 triệu năm. Để tồn tại trên cạn, thực vật phải tự bảo vệ mình khỏi bức xạ tia cực tím, đồng thời phát triển bào tử và hạt giống sau đó cho phép chúng phân tán rộng rãi hơn. Những phát kiến ​​này đã giúp thực vật trở thành một trong những dạng sống có ảnh hưởng nhất trên Trái đất. Ngày nay, thực vật được tìm thấy trong mọi hệ sinh thái lớn trên hành tinh và các nhà khoa học mô tả hơn 2,000 loài mới mỗi năm.

Phim tài liệu mới của David Attenborough Hành tinh xanh tạo sự chú ý cho thực vật và khả năng truyền cảm hứng của chúng cho chúng ta. Chỉ trong một ví dụ gần đây, các kỹ sư đã mô phỏng thành công hình dạng của hạt phong có cánh thiết kế tuabin gió mới.

Thực vật còn lưu giữ nhiều bí mật mà các nhà khoa học vẫn chưa khám phá ra. Nhưng đây là năm khám phá đã giúp chúng ta nhìn thấy những người anh em họ xanh xa xôi của mình trong một ánh sáng mới.

1. Thực vật 'nói chuyện' với nhau

Tất nhiên, thực vật không sở hữu dây thanh âm và do đó không thể nói chuyện như chúng ta. Nhưng chúng sử dụng các tín hiệu hóa học và điện tử để điều phối các phản ứng với môi trường của chúng.

Khi các tế bào thực vật bị hư hại, chẳng hạn như cỏ bị cắt bởi máy cắt cỏ, chúng sẽ giải phóng các mảnh protein mà thực vật xung quanh có thể phát hiện được. Nó giống như một hệ thống giám sát khu vực lân cận: khi một cây bị hại, những cây khác được thông báo rằng có nguy hiểm gần đó. Điều này có thể kích hoạt phản ứng miễn dịch hoặc các biện pháp phòng thủ khác.

Tương tự như vậy, thực vật có thể phát hiện ra các loài thụ phấn trong vùng lân cận của chúng và tiết ra các chất hóa học để thu hút chúng. Những tín hiệu này làm cho thực vật trở thành những người giao tiếp rất phức tạp.

2. Thực vật có thể di chuyển

Trong cuốn sách của anh ấy Sức mạnh của chuyển động trong thực vật, xuất bản năm 1880, Charles Darwin mô tả khả năng của thực vật di chuyển ra xa hoặc hướng tới ánh sáng. Các nhà khoa học gọi đây là hiện tượng quang dưỡng (phototropism). Các chuyển động của thực vật ngày nay được biết đến không chỉ được hướng dẫn bởi ánh sáng, mà còn cả nước, chất dinh dưỡng và phản ứng lại sự ăn cỏ của động vật và sự cạnh tranh của các loài thực vật khác.

Thực vật có thể bị đóng băng tại chỗ, được định sẵn ở nơi hạt của chúng nảy mầm. Nhưng trên thực tế, thực vật liên tục điều chỉnh lá, rễ và thân để nâng cao cơ hội sống sót. Ví dụ, các mặt che bóng của thân cây luôn dài ra để đảm bảo cây phát triển theo hướng có ánh sáng trong một quá trình do hormone trung gian. Rễ cho thấy tác động ngược lại, khiến chúng mọc xa ánh sáng.

Trong một số trường hợp cực đoan, thực vật thậm chí có thể di chuyển trên toàn bộ khu rừng. Các loại dây leo du mục mọc lên từ dưới thân cây sau đó tách ra khỏi đất. Sau đó, họ đặt rễ cây trên không và hạ xuống một lần nữa, cho phép họ di chuyển giữa các cây.

3. Cây có thể phát triển ngoài không gian

Ý tưởng du hành không gian và sống trên các hành tinh khác từ lâu đã kích thích trí tưởng tượng của con người. Nhưng chưa có hành tinh nào có môi trường giống Trái đất được tìm thấy. Chúng ta biết thực vật là chuyên gia trong việc sửa đổi môi trường để phù hợp với nhu cầu của cuộc sống phức tạp hơn. Khi những khu rừng ban đầu bắt đầu quang hợp, chúng cung cấp oxy cho bầu khí quyển Trái đất và hút CO?, khiến hành tinh này trở nên hiếu khách hơn.

Việc trồng cây trên các hành tinh xa xôi có thể làm cho chúng phù hợp hơn với nhu cầu của chúng ta không? Trong cuộc chạy đua không gian giữa Liên Xô và Mỹ trong những năm 1950 và 1960, các nhà khoa học đã nghiên cứu cách thực vật sinh trưởng và phát triển trong không gian. Cho đến nay, các nhà khoa học đã trồng được 17 loài thực vật khác nhau trong các buồng chuyên biệt, bao gồm các loại cây trồng như ngô, lúa mì, cà chua và rau diếp. Những thách thức lớn đối với việc phát triển thực vật của Trái đất bên ngoài bầu khí quyển của chúng ta vẫn còn, bao gồm bức xạ trong chuyến bay vũ trụ và sự khác biệt trong chuyển động của khí trong không gian so với Trái đất. Nếu bạn nghĩ rằng thật khó để giữ cho một cây sống ở nhà, hãy thử làm nó trong không gian.

Khả năng tạo địa hình một hành tinh - khiến nó thích hợp cho con người sinh sống - vẫn còn khó nắm bắt. Nhưng những tiến bộ lớn trong khoa học thực vật trong vài năm qua khiến điều này trở thành một mục tiêu có thể đạt được, có lẽ trong suốt cuộc đời của những người còn sống ngày nay.

4. Cứ mười cây thì có một cây mọc trên các cây khác

Thường cao chót vót hàng chục mét là một số sinh vật lớn nhất trên hành tinh. Ví dụ, cây gỗ đỏ có thể cao hơn 100 mét. Đầu tiên, các nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu những tán rừng cao ngất của chúng bằng cách huấn luyện khỉ hoặc thuê những người leo núi có tay nghề cao để thu thập mẫu. Một số thậm chí còn sử dụng súng ngắn để bắn hạ các mẫu thử.

Mãi đến những năm 1980, nghiên cứu về tán cây mới trở thành một ngành khoa học theo đúng nghĩa của nó, với việc sử dụng các kỹ thuật leo dây mượn từ môn leo núi. Sau đó, cần cẩu, bóng bay và máy bay không người lái đã tham gia vào bộ công cụ của nhiều nhà khoa học. Nhưng tại sao lại liều mạng trèo cây? Có gì ở đó?

Người ta ước tính rằng lên đến 80% loài trong rừng hoặc sử dụng hoặc sống cả đời trong tán rừng. Một phần mười trong số tất cả các loài thực vật có mạch đã biết - những loài sử dụng các mạch giống như mạch để vận chuyển nước và chất dinh dưỡng đi khắp cơ thể - mọc trên các cây khác.

Chúng được gọi là thực vật biểu sinh. Chúng không phải là ký sinh trùng, mà thay vào đó sử dụng vật chủ của chúng để hỗ trợ thể chất. Điều này giúp chúng có lợi thế hơn so với các loại cây mọc trong rừng ở nơi thiếu ánh sáng, nơi khan hiếm ánh sáng. Hầu hết các loài lan mọc trên cây và một cây có thể chứa tới 50 loài biểu sinh. Thông thường, những loài biểu sinh này cho ra nhiều lá hơn cây chủ của chúng.

5. Thực vật có thể chỉ ra sự thay đổi toàn cầu

Các sinh vật rất nhạy cảm với những thay đổi trong môi trường của chúng và đặc biệt là thực vật đã được sử dụng để phát hiện những thay đổi này trong nhiều thế kỷ. Khi lá bắt đầu chuyển màu vào mùa thu, nó thường báo trước sự xuất hiện của những tháng lạnh hơn và tối hơn.

Một số loài dương xỉ đặc biệt dễ bị tổn thương do những thay đổi của khí hậu địa phương của chúng. Dương xỉ lông mọc ở những vùng có bóng râm của rừng nhiệt đới, thường gần gốc cây hoặc trên đá ẩm ướt. Chúng sống dựa vào nước và nhiệt độ thấp, và là những dấu hiệu tốt cho thấy hạn hán sắp tới và nhiệt độ tăng.

Kể từ những năm 1980, nhiệt độ trung bình toàn cầu đã tăng lên do kết quả trực tiếp của việc đốt các nhiên liệu hóa thạch như than đá, được thực vật lắng đọng hàng triệu năm trước trong thời kỳ đầu hình thành rừng. Chúng ta đang sống trong thời kỳ thay đổi và việc hiểu cách thực vật ứng phó với những thay đổi của khí hậu có thể giúp chúng ta chuẩn bị cho tương lai.

Giới thiệu về Tác giả

Sven Batke, Giảng viên Sinh học, Đại học Edge Hill

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

ing