Trong vài năm qua, đã có nhiều nghiên cứu về sinh quyển, đặc biệt là các chất khí trao đổi giữa sinh quyển và khí quyển gây ảnh hưởng đến khí hậu. Các nhà nghiên cứu của Viện Vật lý hạt nhân Max Planck hiện nay đã phân tích kỹ các chất khí hữu cơ được thải ra từ thực vật. Họ đã khám phá ra đó là các loài thực vật phát tán khí mêtan, một loại khí nhà kính – điều này trái với những giả thuyết trước đây. Một điều bất ngờ khác đó là quá trình hình thành khí mêtan không bị cản trở bởi sự hiện diện của oxy. Phát hiện này có ý nghĩa quan trọng không chỉ đối với các nhà nghiên cứu thực vật mà còn đối với việc nhận thức về mối liên hệ giữa nóng lên toàn cầu và quá trình thành tạo khí nhà kính đang gia tăng.

Mêtan là một loại khí nhà kính có ảnh hưởng lớn thứ 2 đến khí hậu, sau cácbon đioxít. Trong 150 năm qua, nồng độ khí mêtan trong khí quyển cũng tăng gấp 3 lần. Mêtan được coi là loại khí thiên nhiên phổ biến nhất hiện nay và là nguồn năng lượng quan trọng. Tuy nhiên, chỉ một phần mêtan hấp thụ vào khí quyển là do các hoạt động công nghiệp liên quan tới sản xuất và sử dụng năng lượng. Tác động quan trọng làm cho hàm lượng mêtan trong khí quyển tăng lên là do quá trình tăng các nguồn “Hữu cơ” như canh tác lúa hay các động vật nuôi nhai lại phục vụ cho gia tăng dân số trên thế giới. Thực tế hiện nay phần lớn mêtan trong khí quyển có nguồn gốc từ hữu cơ.

Cho đến nay, người ta đã cho rằng mêtan được hình thành từ vi sinh vật kỵ khí thông qua các vi sinh vật hoạt động trong điều kiện thiếu oxy. Bằng cách này, axetát hoặc hyđrô và cácbon đioxít được biến đổi thành mêtan; bản thân chúng được tạo ra bằng quá trình phân huỷ kỵ khí các hợp chất hữu cơ. Những nguồn mêtan thiếu ôxy lớn nhất là ở các vùng đất ngập nước, cánh đồng lúa, quá trình tiêu hoá của động vật nhai lại và các loại mối, điểm xử lý chất thải và khí được tạo ra bởi các nhà máy xử lý nước thải. Theo ước tính trước đây, hàng năm những nguồn này tạo ra 400 triệu tấn mêtan trên toàn thế giới.     

Theo các nhà khoa học của Viện vật lý hạt nhân Max Planck, bản thân các loài thực vật cũng tạo ra khí mêtan và phát thải vào khí quyển, thậm chí trong các khu vực lân cận hoàn toàn bình thường và giàu oxy. Một phát hiện đáng ngạc nhiên trong nghiên cứu về các chất khí được sinh ra từ lá cây rụng và lá tươi. Sau đó, cũng trong phòng thí nghiệm và ở vùng rừng hoang vu, các nhà khoa học đã nghiên cứu sự phát tán các chất khí từ các loài cây đang sống như cây ngô và các bãi cỏ hoang. Theo nghiên cứu này, thì lượng mêtan thoát ra từ các loài thực vật sống nhiều hơn thực vật đã chết, khoảng 10 đến 1000 lần. Điều này cho thấy rằng, khi các loài cây được chiếu bởi ánh sáng mặt trời thì tỷ lệ tạo ra khí mêtan tăng lên mạnh.

Mặc dù các nhà khoa học có một số hướng dẫn ban đầu, nhưng vẫn chưa làm rõ các quá trình hình thành khí mêtan ở các loài thực vật. Các nhà nghiên cứu của Trường đại học Heidelberg thừa nhận rằng, có một ẩn số, đó là cơ chế phản ứng mà hiện nay kiến thức về các loài thực vật, một lĩnh vực nghiên cứu mới về hoá sinh và sinh lý học thực vật vẫn chưa giải thích được.

Những dự đoán ban đầu của các nhà khoa học cho biết; tổng lượng khí mêtan phát ra trên toàn thế giới là khoảng 60 đến 240 triệu tấn mỗi năm. Điều đó có nghĩa rằng, hàng năm có khoảng 10% đến 30%lượng mêtan thoát ra từ các thực vật. Phần lớn nhất, chiếm 2/3 tổng sản lượng mêtan bắt nguồn từ những vùng nhiệt đới, bởi vì những nơi này được xác định là nơi có sinh khối lớn nhất. Bằng chứng về quá trình mêtan thoát ra trực tiếp từ các loài thực vật cũng giải thích cho nồng độ khí mêtan tăng cao đột ngột ở các khu rừng nhiệt đới, số liệu này do một nhóm nghiên cứu của Trường đại học Heidelberg đo được qua vệ tinh . 

Nhưng tại sao một phát hiện dường như rõ ràng mà mãi đến nay, sau 20 năm, hàng trăm các nhà khoa học trên thế giới mới bắt đầu khám phá ra chu trình mêtan trên toàn cầu? Theo Giáo sư Frank Keppler: “Thực tế mêtan không thể tạo ra theo cách đó. Tất cả các tài liệu hiện nay đều cho rằng khí mêtan hữu cơ chỉ có thể được tạo ra trong điều kiện thiếu oxy”. Để xác định được khối lượng phát tán mêtan, các nhà khoa học phải đo đạc rất cẩn thận. Những nhà nghiên cứu của Đại học Heidelberg đã quản lý hầu hết các thí nghiệm của họ trong môi trường không khí không có mêtan để chứng tỏ hàm lượng khí mêtan tự nhiên cao. Hơn nữa, họ đã sử dụng biện pháp phân tích chất đồng vị để chỉ ra sự hoài nghi vô lý trước đây về quá trình hình thành mêtan chưa được phát hiện.

Theo phát hiện này, hiện nay các nhà khoa học đang tiếp tục thí nghiệm và tiến hành nghiên cứu tại các cánh đồng và những vùng sâu, vùng xa, để xác định rõ cường độ phát tán khí mêtan. Câu hỏi liên quan đó là sinh quyển có vai trò gì trong quá trình hình thành khí mêtan trong lịch sử của trái đất và loại tác động nào làm tăng nhiệt độ và nồng độ cácbon đioxít trên toàn cầu có trong quá trình hình thành khí mêtan từ thực vật. Câu trả lời cho những câu hỏi này có ý nghĩa quan trọng để nhận biết cơ chế liên hệ ngược giữa biến đổi khí hậu và quá trình hình thành khí nhà kính.   

Nguồn: Max-Planck-Gesellschaft, 1/2006