Trong môi trường giàu các-bon đi-ô-xít, một số sinh vật đại dương gia tăng sản sinh lớp vỏ cứng

E-mail | Bản in | Lưu xem sau

Trong một kết quả nghiên cứu đáng chú ý nêu lên những vấn đề mới về tác động của đi-ô-xít các-bon lên sự sống trong môi trường biển, các nhà khoa học tại Viện hải dương học Woods Hole (WHOI) rất bất ngờ cho biết một số sinh vật có vỏ cứng như cua, tôm thường và tôm hùm sản sinh nhiều vỏ hơn khi tiếp xúc với sự axit hóa đại dương do nồng độ đi-ô-xít các-bon khí quyển cao gây nên.

Con nhím biển lớn hơn được tiếp xúc với nồng độ CO2 hiện có; con nhỏ hơn tiếp xúc với nồng độ CO2 cao nhất trong nghiên cứu. Ảnh:Tom Kleindinst, Viện Hải dương học Woods Hole

Vì lượng CO2 quá mức hòa tan trong đại dương khiến đại dương axit hóa nên các nhà nghiên cứu rất quan tâm đến khả năng của một số loài sinh vật để giữ được sức mạnh của lớp vỏ bảo vệ chúng. Người ta biết rằng đi-ô-xít các-bon gây ra một qui trình làm giảm sự phong phú của các i-on các-bô-nát trong nước biển, một trong một chất liệu khởi đầu mà các sinh vật biển sử dụng để tạo thành khung xương và lớp vỏ bọc bằng can-xi các-bô-nát.

Điều  đáng quan tâm ở đây là quá trình này sẽ gây ra sự yếu kém và sụt giảm lớp vỏ bọc của một số loài và về lâu về dài có thể làm xáo trộn sự cân bằng sinh thái đại dương.

Tuy thế trong nghiên cứu đang trên tạp chí Geology của nhóm nghiên cứu do cựu nghiên cứu sinh sau tiến sỹ tại WHOI Justin B. Ries lại phát hiện ra rằng 7 trên 18 loài có vỏ cứng mà họ nghiên cứu tạo nhiều vỏ hơn khi tiếp xúc với mức độ tăng tính ô-xy hóa khác nhau. Có điều này là vì tổng khối lượng các-bon vô cơ hòa tan tiếp xúc với chúng thực sự tăng khi đại dương có tính a-xít hơn, mặc dù sự tập trung của i-on các-bô-nát giảm xuống.

"Điều có khả năng nhất là các sinh vật phản ứng tích cực bằng một cách nào đó xử lý lượng các-bon vô cơ trong môi trường nước mà chúng sử dụng để tạo thành xương theo cách có lợi cho chúng" Ries nói. "Chúng đã sử dụng CO2 theo một cách nào đấy để tạo nên bộ xương của mình."

Các loài sinh vật có sự cải thiện lớp vỏ như thế cũng bao gồm cả các loại tảo xanh và đỏ hóa vôi, sao biển và nhím biển nhiệt đới. Loài trai không có ảnh hưởng gì.

"Chúng tôi rất lấy làm ngạc nhiên vì một số loài không thể hiện hành vi theo cách mà chúng tôi kỳ vọng dưới nồng đô CO2 cao," Anne L. Cohen, một chuyên viên nghiên cứu tại WHOI và là một trong các đồng tác giả nghiên cứu cho biết.

"Điều thực sự thú vị là một số sinh vật như tảo, sò và tôm chẳng hạn dường như không bận tâm gì tới CO2 cho tới khi nồng độ tăng lên đến gần 1000 phần triệu. Nồng độ CO2 hiện tại là 380 phần triệu, cô nói. Trên mức này, sự hóa vôi của tảo và sò cứng sẽ giảm nhưng mức độ lại tăng cao với tôm hùm.

“Thông điệp chính ở đây là chúng ta không thể cho rằng nồng độ CO2 cao tỷ lệ tương xứng với tỷ lệ hóa vôi của các sinh vật hóa vôi," Cohen nói.

Ngược lại mội số loài như sò mềm và hàu cho thấy tỷ lê sụt giảm rõ ràng khi tăng nồng độ CO2 lên. Trong một kết quả thận trọng nhất, Ries, Cohen and Daniel C. McCorkle đã cho sinh vật tiếp xúc với nồng độ CO2 cao gấp 7 lần nồng độ hiện có.

Điều này dẫn tới sự hòa tan chất aragonit (CaCO3) một dạng can-xi các-bô-nát do tảo và các loài vôi hóa khác trong đại dương tạo ra. Khi được tiếp xúc, sò mềm, ốc xà cừ, ốc mút, ốc xoắn và nhím biển nhiệt đới bắt đầu thoái hóa vỏ bọc. "Nếu quá trình hòa tan này tiếp tục đủ thời gian thì các sinh vật này có thể sẽ thoái hóa vỏ hoàn toàn, khiến chúng mất khả năng phòng vệ trước kẻ săn mồi," ông nói.

"Một số sinh vật rất nhạy cảm," Cohen nói. "Một số có giá trị thương mại. Nhưng chỉ có vài loài là không có phản ứng với CO2 hoặc chỉ phản ứng khi nồng độ cực cao, khoảng 2.800 phần triệu. Đó là nồng độ CO2 mà chúng ta không chờ đợi nó đến thật sớm."

Tuy nhiên các nhà nghiên cứu cũng cảnh báo thực tế tác động tổng thể của sự a-xit hóa có thể phức tạp hơn so với biểu hiện của nó. Chẳng hạn, Cohen nói, thức ăn và chất dinh dưỡng như ni-tơ-rát, photphat hay sắt có thể giúp ức chế cách thức các sinh vật phản ứng lại với các-bon đi-ô-xít.

"Chúng ta biết rằng các chất dinh dưỡng có thể rất quan trọng," cô nói thêm. "Ví dụ, Chúng tôi phát hiện ra rằng tảo có đa dạng nguồn thức ăn và chất dinh dưỡng có thể là loài kém nhạy cảm hơn" với CO2. Trong  nghiên cứu này các sinh vật được cung cấp thức ăn đầy đủ và chúng tôi không hạn chế mức độ dinh dưỡng."

"Tôi chưa thể đưa bất kỳ dự đoán nào dựa trên các kết quả này. Điều mà kết quả nghiên cứu mang lại cho chúng ta là sự phản ứng với nồng độ CO2 cao của sinh vật rất phức tạp và giờ đây chúng ta cần quay trở lại và nghiên cứu chi tiết trên mỗi sinh vật."

Ries đồng ý rằng bất kỳ trường hợp khả dĩ nào cũng rất phức tạp. Chẳng hạn, cua cho thấy khả năng cải thiện lớp vỏ và màu xám của con trai cho thấy sự hóa vôi giảm đi. "Ban đầu điều này ám chỉ là loài cua được lợi từ sự thay đổi này với kẻ thù ăn thịt thích màu xám. Nhưng nếu không có vỏ cứng, loài trai có thể không còn giữ ổn định được quần thể của mình và điều này cũng tác động tiêu cực lên loài cua," Ries nói.

 Ngoài ra, Cohen bổ sung,  mặc dù một số sinh vật như cua và tôm hùm dường như hưởng lợi dưới điều kiện CO2 cao nhưng năng lượng mà chúng dùng để cấu thành lớp vỏ có thể được lấy từ các quá trình quan trọng khác như sinh sản hay kiến tạo mô."

Kể từ cuộc cách mạng công nghiệp, nồng độ các-bon đi-ô-xít khí quyển tăng từ 280 đến 400 phần triệu. Các mô hình khí hậu dự đoán nồng độ tăng lên đến 600 phần triệu trong 100 năm tới và 900 phần triệu trong 200 năm.

"Đại dương hấp thụ nhiều CO2 được thải ra ngoài khí quyển,"Ries nói. Tuy nhiên ông cảnh báo rằng phần đệm tự nhiên này sẽ mang lại cái giá rất đắt đỏ.

"Tật khó có thể dự đoán tác động tổng thể lên hệ sinh thái biển, ông nói. "Ttrong thời gian ngắn, tôi dự đoán rằng tác động là rất tiêu cực. Về lâu về dài hệ sinh thái có thể tái ổn định lại ở một trạng thái mới.”

“Và điểm mấu chốt ở đây là chúng ta thực sự cần cắt giảm lượng khí CO2 trong khí quyển.”