Carbon dioxide (CO₂) trong khí quyển là nguyên nhân chính thúc đẩy biến đổi khí hậu. Trong nhiều năm, các mô hình khí hậu cho rằng nồng độ CO₂ tăng cao sẽ giúp thực vật sinh trưởng nhanh hơn, qua đó hấp thụ thêm carbon và phần nào làm chậm quá trình nóng lên toàn cầu. Tuy nhiên, các nghiên cứu mới cho thấy giả định này đã bị đánh giá quá lạc quan.

Khả năng hấp thụ CO₂ của thực vật phụ thuộc lớn vào nguồn cung nitơ - một dưỡng chất thiết yếu cho tăng trưởng. Chỉ gần đây, giới khoa học mới đánh giá lại lượng nitơ thực sự sẵn có trong tự nhiên. Nghiên cứu có sự tham gia của Đại học Graz (Áo) cho thấy hiệu ứng “bón phân CO₂” - tức khả năng thực vật hấp thụ thêm CO₂ nhờ nồng độ khí này tăng - đã bị phóng đại đáng kể trong các mô hình trước đây.

Thực vật không thể trực tiếp sử dụng nitơ mà cần đến quá trình cố định nitơ, do các vi sinh vật trong đất thực hiện, để chuyển hóa nitơ thành dạng có thể hấp thụ. Quá trình này diễn ra trong cả hệ sinh thái tự nhiên và nông nghiệp. Theo bà Bettina Weber, nhà sinh học tại Đại học Graz, trong khi mức độ cố định nitơ trong tự nhiên đã bị đánh giá quá cao, thì hoạt động nông nghiệp lại khiến quá trình này tăng khoảng 75% trong vòng 20 năm qua.

Từ những phát hiện đó, một phân tích mới đã xem xét lại cách tính cố định nitơ trong nhiều mô hình Hệ thống Trái đất - công cụ quan trọng để dự báo xu hướng khí hậu và phục vụ các báo cáo lớn như Báo cáo Khí hậu Thế giới. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học PNAS.

Nghiên cứu do bà Sian Kou-Giesbrecht thuộc Đại học Simon Fraser (Canada) dẫn dắt, với sự tham gia của một nhóm nghiên cứu quốc tế về cố định nitơ sinh học, trong đó có bà Weber. Nhóm này được hỗ trợ bởi Trung tâm Phân tích và Tổng hợp John Wesley Powell của Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ (USGS).

So sánh các mô hình khí hậu hiện hành với số liệu cố định nitơ cập nhật, nhóm nghiên cứu phát hiện rằng nhiều mô hình đã đánh giá cao tốc độ cố định nitơ trên các bề mặt tự nhiên khoảng 50%. Sai lệch này kéo theo hệ quả đáng kể: hiệu ứng bón phân CO₂ trong các dự báo khí hậu bị giảm trung bình khoảng 11%.

Theo các nhà khoa học, việc điều chỉnh mô hình khí hậu là cần thiết và cấp bách. Bà Weber nhấn mạnh rằng chu trình nitơ còn tạo ra các khí như oxit nitơ và nitrous oxide - những chất có thể phát thải vào khí quyển và làm thay đổi hoặc phá vỡ các quá trình khí hậu. Do đó, việc tính toán chính xác động lực nitơ là điều kiện then chốt để đưa ra các dự báo đáng tin cậy về phản ứng của hệ sinh thái và khí hậu trong tương lai.