Từ lâu Nam Cực đã được cho là một trong những vị trí ấm lên nhanh nhất trên Trái Đất. Một nghiên cứu mới sử dụng dự liệu vệ tinh cho thấy sự thay đổi khí hậu không chỉ ảnh hưởng đến chim cánh cụt nằm trên ngọn chuỗi thức ăn, mà cùng lúc tác động đến đời sống vi sinh vật, nền tảng của sinh thái.
Nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc chương trình LTER (Nghiên cứu sinh thái học) thuộc Quỹ khoa học quốc gia được công bố trên tạp chí Science. Chương trình LTER, với 26 địa điểm trên toàn cầu, bao gồm 2 vị trí tại Nam Cực, cho phép theo dõi những biến đổi sinh thái theo thời gian, từ đó các nhà khoa học có thể nắm rõ những cơ chế tác động của thay đổi khí hậu đối với hệ sinh thái. Những phát hiện cụ thể được thực hiện dựa trên dữ liệu từ Trạm Palmer và tàu nghiên cứu Laurence M. Gould. Cả Trạm Palmer và Laurence M. Gould do Văn phòng chương trình vùng cực của NSF điều hành.
Hugh Ducklow, thuộc Phòng thí nghiệm sinh học Marie tại Woods Hole, một nhà nghiên cứu cho dự án Palmer LTER, cho biết những phát hiện mới có ý nghĩa khoa học quan trọng, và nhất quán với các xu hướng thời tiết tại vùng cực cũng như các thay đổi khác.
Tuy nhiên, cần đến những công cụ khoa học mới và những phân tích của nhà nghiên cứu bậc sau tiến sĩ Martin Montes Hugo để kiểm tra lại những gì các nhà khoa học đã kết luận.
Ducklow cho biết: “Tôi phải nói rằng những phát hiện này không phải là một sự ngạc nhiên. Từ các quan sát khác mà chúng tôi có về những thay đổi đối với sinh vật nằm phía trên của chuỗi thức ăn, chúng tôi đã nghi ngờ rằng sinh vật phù du cũng bị ảnh hưởng bởi thay đổi khí hậu. Tuy nhiên chỉ với Martin chúng tôi mới có những công cụ cần thiết và khả năng để phân tích và chứng minh những dự đoán đó”.
Dữ liệu được thu thập trong nhiều năm, rất cần thiết để dò tìm những chu trình phục vụ cho những phát hiện mới.
Ông thêm vào: “Đó là nét nổi bật của chương trình LTER”.
Trong hơn 50 năm vừa qua, nhiệt độ mùa đông tại Nam Cực đã tăng nhanh gấp 5 lần tốc độ trung bình toàn cầu và khoảng thời gian bao phủ của băng biển đã giảm. Khí hậu ấm và ẩm ướt đã di chuyển lên phía bắc của bán đảo.
| Sự thay đổi khí hậu nhanh chóng tại Nam Cực ảnh hưởg đến nền tảng cơ bản của chuỗi thức ăn. (Ảnh: Zina Deretsky / NSF) |
Do đó, những loài vật dựa vào băng biển, ví dụ như chim cánh cụt Adelie, cá bạc và nhuyễn thể Nam Cực đã giảm dần ở vùng phía Bắc của bán đảo, và những sinh vật thường tránh băng, như chim cánh cut Gentoo và Chinstrap đang di chuyển dần vào khu vực này.
Các nhà nghiên cứu LTER cho biết dữ liệu vệ tinh về màu sắc, nhiệt độ, băng và gió biển cho thấy sinh vật phù du nằm ở đáy của chuỗi thức ăn cũng đang phản ứng đối với những thay đổi sự bao phủ băng biển và gió. Tuy nhiên, có những thay đổi trái ngược nhau ở khu vực phía Bắc và phía Nam, và dữ liệu vệ tinh và mặt đất cung cấp hiểu biết về cơ chế thay đổi khí hậu ở từng vùng.
Các nhà nghiên cứu không hề ngạc nhiên rằng năng suất trong nước biển của bán đảo đã thay đổi nhiều trong 20 năm qua. Tuy nhiên thay đổi trái ngược ở khu vực phía Bắc và phía Nam là một điều ngạc nhiên.
Ở phía Bắc, nơi những sinh vật phụ thuộc vào băng đang dần biến mất, sự bao phủ của băng giảm dần và áp lực gió tăng. Điều này dẫn tới sự pha trộn lớn hơn của bề mặt nước biển. Kết quả là tầng pha trộn bề mặt sâu hơn khiến tỷ lệ hiệu suất giảm và khiến các sinh vật phù du thay đổi, vì sinh vật phù du tiếp xúc với ánh sáng ít hơn.
Ngược lại, ở phía Nam bán đảo, các loài phụ thuộc vào băng vẫn tiếp tục phát triển, thì tình hình hoàn toản đảo ngược. Băng biển giảm ở những khu vực trước đó băng thường bao phủ quanh năm. Do đó, lượng nước được tiếp xúc với ánh sáng tăng và thúc đẩy sự phát triển của sinh vật phù du. Lượng băng giảm kết hợp với áp lực gió thấp hơn, kích thích sự hình thành của tầng nước pha trộn nông hơn, với lượng ánh sáng nhiều hơn và sự phát triển của các loài phù du lớn hơn, ví dụ như diatoms. Diatoms, sinh vật đơn bào, là nền tảng của chuỗi thức ăn phong phú tại Nam Cực, bao gồm cả nhuyễn thể, chim cánh cụt và cá voi.
Tham khảo:
Montes-Hugo et al. Recent Changes in Phytoplankton Communities Associated with Rapid Regional Climate Change Along the Western Antarctic Peninsula. Science, March 13, 2009; 323 (5920): 1470 DOI: 10.1126/science.1164533