Câu hỏi này có vẻ ngây ngô, nhưng thực tế đã có một đoạn video gây sốt cách đây vài năm, ghi lại phản ứng của các sinh viên Harvard sau lễ tốt nghiệp. Đáng ngạc nhiên là hầu hết họ đều không thể trả lời chính xác. Quan niệm sai lầm phổ biến là khối lượng của cây đến từ đất, xem đất như "thức ăn" chính của thực vật. Đúng là đất cung cấp các chất dinh dưỡng thiết yếu, nhưng đó không phải là nguồn gốc của phần lớn khối lượng cây.

Vậy, câu trả lời thực sự nằm ở đâu? Khối lượng của một cái cây khổng lồ, như cây gỗ đỏ Muir Woods mà chúng ta có thể thấy qua hình ảnh so sánh chiều cao, lại đến từ… không khí, cụ thể là khí carbon dioxide (CO2).

Cây cối sở hữu một siêu năng lực độc đáo gọi là quang hợp (photosynthesis). Hãy cùng phân tích từ này: Photo nghĩa là ánh sáng, và synthesis nghĩa là tạo ra, tổng hợp. Nói cách khác, quang hợp là quá trình "tạo ra bằng ánh sáng". Bằng cách sử dụng năng lượng từ Mặt Trời (phần photo) và hấp thụ CO2 từ bầu khí quyển, thực vật tự tạo ra thức ăn cho chính mình (phần synthesis). Thật kỳ diệu, một cái cây có thể tạo ra thức ăn cho cả nó và cho chúng ta, chỉ bằng ánh sáng và một loại khí!

Siêu năng lực này của thực vật đóng vai trò cực kỳ quan trọng đối với gần như mọi sự sống trên Trái Đất. Đó cũng là lý do vì sao vấn đề phá rừng lại được coi là thảm họa kép đối với môi trường khi xét đến biến đổi khí hậu. Thứ nhất, khi chúng ta loại bỏ cây cối, chúng ta đang loại bỏ một sinh vật tích cực hấp thụ CO2 – một loại khí nhà kính – ra khỏi bầu khí quyển. Thứ hai, khi những cây đó bị đốt cháy, lượng carbon đã được lưu trữ trong chúng lại bị thải ngược trở lại không khí. Đây là một vòng luẩn quẩn nguy hiểm: vừa mất đi "máy lọc" CO2, vừa tăng thêm lượng phát thải CO2.

Vì quá trình quang hợp thiết yếu đến mức đó, trong một thời gian dài, giới khoa học tin rằng mọi sự sống trên Trái Đất đều phụ thuộc vào Mặt Trời. Tuy nhiên, khi các cuộc thám hiểm đại dương sâu bắt đầu, sự sống đã được tìm thấy dưới đáy biển, nơi ánh sáng Mặt Trời không thể chạm tới. Khám phá này đã cho thấy kiến thức khoa học luôn thay đổi dưới ánh sáng của các bằng chứng mới.

Dù nguồn năng lượng là Mặt Trời hay lõi Trái Đất, sự tồn tại của sự sống luôn phụ thuộc vào một nhóm sinh vật được gọi là sinh vật tự dưỡng (autotrophs). Auto nghĩa là tự thân, và troph nghĩa là nuôi dưỡng. Do đó, sinh vật tự dưỡng là những sinh vật "tự nuôi sống" hoặc tự tạo ra thức ăn cho mình. Thực vật chính là sinh vật tự dưỡng, chúng không cần đi siêu thị; chỉ cần một chút ánh sáng mặt trời và khí CO2 là đủ. Thử tưởng tượng xem, sẽ tuyệt vời biết bao nếu con người cũng là sinh vật tự dưỡng!

Các sinh vật tự dưỡng còn được gọi là sinh vật sản xuất (producers) vì chúng sản xuất ra năng lượng. Năng lượng này sau đó được chuyển giao qua các bậc của chuỗi thức ăn, tạo nên một mô hình phân phối năng lượng có thể hình dung như một kim tự tháp.

Ở đáy kim tự tháp là Sinh vật Sản xuất (thực vật), nơi năng lượng dồi dào nhất. Khi một loài vật ăn thực vật (Sinh vật Tiêu thụ Bậc 1, hay còn gọi là vật ăn cỏ), chúng chỉ nhận được một phần năng lượng này, bởi vì một lượng lớn năng lượng đã bị cây sử dụng để duy trì sự sống của chính nó. Tương tự, khi Sinh vật Tiêu thụ Bậc 2 (vật ăn thịt nhỏ) ăn Bậc 1, và Sinh vật Tiêu thụ Bậc 3 (vật ăn thịt lớn) ăn Bậc 2, lượng năng lượng khả dụng sẽ giảm dần ở mỗi bậc.

Điều này có ý nghĩa sâu sắc đối với cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Một trong những giải pháp để giải quyết nạn đói trên thế giới là khuyến khích chế độ ăn dựa trên thực vật. Khi chuỗi thức ăn càng ngắn, tức là chúng ta ăn ở các bậc thấp hơn, năng lượng sẽ được bảo tồn nhiều hơn, ít hao phí hơn, và do đó, có nhiều năng lượng hơn để phân phối cho nhiều người. Ăn thực vật giúp chúng ta sử dụng năng lượng hiệu quả hơn so với việc tiêu thụ thịt ở bậc trên cùng của chuỗi.

Tuy nhiên, năng lượng không phải là thứ duy nhất được chuyển giao qua chuỗi thức ăn. Một số hóa chất nhất định có thể bị tích lũy sinh học, hay còn gọi là tích lũy sinh học (bioaccumulation). Bio nghĩa là sự sống, và accumulate nghĩa là tích lũy, tức là sự sống tích lũy một thứ gì đó. Trong trường hợp này, chúng ta đang nói đến thủy ngân.

Có lẽ quý vị đã từng nghe khuyến cáo về việc hạn chế ăn một số loại hải sản như cá mập hoặc cá kiếm, đặc biệt là phụ nữ mang thai và trẻ em. Tại sao lại là chúng mà không phải các loại hải sản khác? Lý do là vì chúng nằm ở đỉnh của chuỗi thức ăn.

Trong khi năng lượng giảm dần khi đi lên kim tự tháp, các chất độc như thủy ngân lại tăng lên khi đi lên. Điều này xảy ra bởi vì để tích lũy sinh học, một hợp chất phải đáp ứng hai tiêu chí:

1. Tan trong chất béo (Fat soluble): Nó không thể bị đào thải ra ngoài theo cách thông thường (ví dụ: qua nước tiểu). Thay vào đó, nó tồn tại và tích tụ trong cơ thể trong thời gian dài.

2. Ổn định (Stable): Nó không bị phân hủy hay biến chất theo thời gian, cho phép nó tiếp tục di chuyển và tích lũy qua các bậc của chuỗi thức ăn.

Ví dụ như thủy ngân (hay chính xác hơn là methylmercury), chất này đi vào nước (thường từ ô nhiễm, ví dụ: các nhà máy nhiệt điện than). Ban đầu, nồng độ của nó trong nước và trong các sinh vật phù du là rất thấp. Nhưng khi cá nhỏ ăn sinh vật phù du, rồi cá lớn hơn ăn cá nhỏ, và cuối cùng, cá mập hoặc cá kiếm (ở đỉnh) ăn cá lớn, lượng thủy ngân mà chúng tích lũy sẽ là tổng của tất cả các sinh vật mà chúng đã ăn trong đời. Đến bậc này, nồng độ thủy ngân có thể đạt đến mức nguy hiểm.

Vậy chúng ta nên làm gì? Nếu quý vị yêu thích hải sản và muốn tiếp tục ăn, hãy ưu tiên những loài cá ở bậc thấp hơn trong chuỗi thức ăn vì chúng ít có khả năng tích lũy thủy ngân hơn. Quan trọng hơn, chúng ta cần ủng hộ các sáng kiến thân thiện với môi trường nước, nhằm giảm thiểu lượng thủy ngân ô nhiễm thải ra môi trường ngay từ đầu.

Tóm lại, qua câu chuyện về khối lượng của một cái cây và sự chuyển giao năng lượng, chúng ta thấy rõ cuộc sống trên Trái Đất liên kết với nhau như thế nào. Những gì chúng ta ăn không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe mà còn tác động lớn đến môi trường.

Tuy nhiên, vẫn còn một câu hỏi lớn: Làm thế nào cơ thể chúng ta biến "những gì chúng ta ăn" thành năng lượng để duy trì sự sống? Đây sẽ là chủ đề hấp dẫn mà tôi mời quý độc giả cùng khám phá trong bài viết sắp tới.