Bài 15: Cách cây trò chuyện cùng nhau

Bạn đã bao giờ nghĩ đến cách mà cây trò chuyện với nhau chưa? Liệu bạn có tin rằng cây thực sự biết cách giao tiếp chứ?

Ngạc nhiên thay rằng chúng hoàn toàn có thể làm được điều này!

Tiến sĩ Suzanne Simard là một nhà sinh thái rừng đã nghiên cứu cách các loại nấm giao tiếp bằng bộ rễ dưới mặt đất của chúng. Theo tiến sĩ, các loài cây có cách hành xử như một người mẹ có thể dễ dàng nhận ra những đứa con của mình và giúp đỡ chúng. Cô ấy đã tìm thấy rằng cây sẽ điều chỉnh hành vi cạnh tranh để giúp đỡ những cây họ hàng và giao tiếp với nhau qua hệ thống nấm rễ của chúng. Tiến sĩ cũng cho biết thêm rằng “so với những cây nhỏ, những cây to nhất và lâu đời nhất có nhiều kết nối với các cây xung quanh. Điều này là bởi chúng có bộ rõ to hơn và vươn xa hơn. Như vậy, khi một hạt giống bắt đầu lớn lên từ thảm thực vật trong rừng, nếu được ở gần các cây mẹ to lớn, hạt giống có thể phát triển khỏe mạnh dựa vào mạng lưới dồi dào có sẵn của cây mẹ.”

Vậy, hệ thống nấm rễ (mycorrhizal network) là gì?

Hệ thống nấm rễ bao gồm hệ thống sợi nấm trong lòng đất được hình thành bởi các loại nấm rễ có khả năng kết nối các loài cây với nhau. Hệ thống này cũng cho phép vận chuyển nước, carbon, nito và những khoáng chất hoặc dưỡng chất khác giữa các loài cây với nhau.

Sự hình thành của hệ thống nấm rễ phụ thuộc vào một số yếu tố sau:

• Nguồn tài nguyên sẵn có
• Độ phì nhiêu của đất
• Gen của vật chủ và loài cộng sinh
• Những biến đối về mùa và khí hậu

Có hai loại hệ thống nấm rễ chính, bao gồm:

• Hệ nấm nội cộng sinh (arbuscular mycorrhizal network)
• Hệ nấm ngoại cộng sinh (ectomycorrhizal network)

Vậy, vai trò của từng loại hệ thống nấm rễ này là gì?

• Hệ nấm nội cộng sinh: thường được hình thành giữa các cây có liên kết với nhau bởi các loại nấm cầu. Mạng lưới nấm rễ nội cộng sinh được tìm thấy ở hầu hết các loại cây. Hệ thống này chữa khoảng 150 – 200 loài nấm, dù vậy, nhiều người tinh rằng số lượng thực tế có thể nhiều hơn rất nhiều
• Hệ nấm ngoại cộng sinh: thường được hình thành giữa các loại cây có liên kết với nhau bởi các loại nấm rễ ngoài. Những loài cây này thường có thể nhân giống nhanh chống nhờ các sợ nấm ngoài không đối xứng. Nấm ngoại cộng sinh bao gồm các loài nấm khác nhau và cực kỳ đa dạng với ước tính khoảng 10000 loài. Các cây liên kết với nhau bởi hệ thống rễ ngoại cộng sinh thường được tìm thấy trong các khu rừng ôn đới và các khu rừng phương bắc.

Chia sẻ tài nguyên

Hệ thống nấm cộng sinh hoạt động giữa các loài cây họ hàng và các cây khác họ. Trong một thử nghiệm vào năm 1997, tiến sĩ Simard đã sử dụng các chất đồng vị để kiểm tra lượng cacbon, nito và nước trao đổi giữa cây linh sam và cây gỗ phong vân – đều là những cây bản địa thuộc những cánh rừng ở British Columbia.

Khi tiến sĩ Simard che sấp bóng cây linh sam, một lượng đường cacbon nhất định sẽ được truyền vào linh sam từ cây gỗ phong vân và ngược lại. Điều này cho thấy rằng thay vì canh tranh các nguồn tài nguyên, các cây sử dụng hệ thống rễ nấm lại chia sẻ trong trường hợp cần thiết. 

Những tín hiệu phòng thủ

Có nhiều bằng chứng đã chỉ ra rằng ngoài mục đích chia sẻ tìa nguyên, sử dụng hệ thống rễ nấm còn giúp các loài cây cảnh báo nguy hiểm cho các cây láng giếng về sự tấn công của côn trùng. Tiến sĩ Simard cho rằng “Khi các cây bị tấn công, chúng sẽ tăng cường phòng thủ chống lại kẻ thù bằng cách điều tiết các gen phòng thủ để sẩn sinh ra các emzyme phòng thủ”.

Những nghiên cứu về khả năng này cho rằng cây có thể gửi các tín hiệu hóa học vào rễ và truyền các tín hiệu này bằng hệ thống nấm cộng sinh đến các cây láng giềng của chúng. Khi nhận được tín hiệu, những người hàng xóm này sẽ có thể kích thích hoạt động các gen phòng thủ của chúng. Những nghiên cứu trong các phòng thí nghiệm đã ghi lại quá trình này và xác định thời gian truyền dữ liệu giữa các cây trong khoảng 6 giờ đồng hồ. Tiến sĩ Simard cũng gợi ý rằng khi hệ thống tín hiệu này được giữ nguyên vẹn, các loài cây trong cùng một khu vực rừng sẽ có khả năng sống cao hơn, mật độ đa dạng cũng phong phú hơn và giúp khu rừng tồn tại bền vững hơn.

Giao tiếp trên mặt đất

Giáo sư Hans Lambers cho rằng trong vòng khoảng 20 – 30 năm, các nhà khoa học đã biết rằng những loài cây còn có thể giao tiếp bằng cách giải phóng các chất hóa học phái trên mặt đất. Ví dụ, cây có thể thải ra các chất dễ bay hơi để cảnh báo các cây láng giềng về sự tấn công của các loại côn trùng. Một khi được giải phóng, các chất hóa học bay hơi sẽ lan đến các cây xung quanh và giúp chúng kích thích hệ thống phòng thủ để tấn công kẻ thù hoặc thu hút các loài vật khác là thiên địch của kẻ thù chúng.