Trong một nghiên cứu mới đây, các nhà khoa học cho biết nhiều kiến thức mới về đời sống sinh học của san hô đã được phát hiện một vài năm trở lại đây, giúp giải thích lý do tại sao các rặng san hô trên khắp thế giới đang dần biến mất, cũng như cần phải làm gì để chúng có thể vượt qua biến đổi khí hậu và axit hóa đại dương.
Có vẻ như san hô, với một hệ gen phức tạp tương đương hệ gen ở người, và hệ thống thông tin sinh học tinh vi đang bị đe dọa bởi biến đổi khí hậu toàn cầu, chỉ có thể tồn tại dựa vào việc tận dụng hợp lý mối quan hệ cộng sinh phức tạp với tảo sống bên trong cơ thể san hô – dẫn lời báo cáo mới đây của các nhà khoa học trên tờ Science.
Một phần kinh phí của nghiên cứu nói trên được hỗ trợ bởi Quỹ tài trợ Khoa học Quốc gia.
“Từ lâu chúng ta đã biết về hoạt động chung của cơ thể san hô và những vấn đề chúng đang phải đối mặt do biến đổi khí hậu,” Virginia Weis, giáo sư ngành động vật học đến từ đại học bang Oregon cho biết. “Nhưng chỉ mới gần đây chúng ta mới biết được một chút về sinh học căn bản, hệ gen và thông tin nội bộ bên trong cơ thể chúng. Chỉ khi thực sự hiểu được về sinh lý học của san hô, ta mới biết được bản thân chúng sẽ thích ứng với biến đổi khí hậu thế nào, hoặc con người phải làm gì để giúp san hô."
San hô là loài động vật tí hon, một loài polip tồn tại với những cá thể giống hệt nhau về hệ gen, có thể ăn, tự vệ và tiêu diệt các sinh vật phù du làm thức ăn. Trong quá trình này chúng cũng sinh ra canxi cácbonat – chất hình thành nền tảng cho bộ xương mở rộng mà chúng ngồi lên.
Qua khoảng thời gian dài, những lớp vôi hóa này sẽ phát triển đến một kích cỡ khổng lồ và làm nên những rặng san hô – một trong những hệ sinh thái hữu ích nhất trên thế giới, có thể nuôi dưỡng hơn 4.000 loài cá và rất nhiều dạng sống ở biển khác.
Nhưng san hô lại không thật sự tự cung tự cấp. Bên trong cơ thể, san hô cho một loài tảo hữu ích sống cộng sinh – đây là một dạng thực vật biển có khả năng hút cácbon, sử dụng năng lượng mặt trời để tiến hành quang hợp và sản sinh ra đường.
“Một vài trong số những loài tảo sống trong cơ thể san này hữu ích một cách kỳ lạ, và trong một vài trường hợp, chúng cung cấp 95% đường sản xuất ra làm năng lượng cho san hô,” Weis nói. “Đổi lại, tảo thu được nitrogen, một loại dinh dưỡng rất hiếm trong đại dương. Đây thực sự là một mối quan hệ cộng sinh tốt đẹp.”
Tuy nhiên, điều mà các nhà khoa học đang nghiên cứu là mối quan hệ này dựa trên một quá trình thông tin tinh vi từ tảo tới san hô, cách cho biết tảo thuộc về cơ thể san hô và mọi thứ đều tốt đẹp. Nếu không, san hô sẽ “đối xử” với tảo như với một vật kí sinh hay một kẻ xâm phạm, và sẽ tìm cách giết chúng.
Một cụm san hô. (Ảnh: Oregon State University cung cấp)
“Mặc dù san hô phụ thuộc vào tảo như một nguồn thức ăn lớn, san hô có thể không hề biết đến điều này,” Weis nói. “Chúng tôi tin rằng đây chính là điều sẽ xảy ra khi nước biển ấm lên hoặc khi có điều gì đó gây sức ép lên san hô – khi đó quá trình thông tin từ tảo tới san hô sẽ bị phá vỡ, và thông điệp về sự chung sống hữu ích sẽ không được truyền đến san hô, và rồi tảo sẽ bắt buộc phải trốn đi hoặc phải đối mặt với những phản ứng miễn dịch của san hô.”
Quá trình thông tin nội bộ này, Weis cho biết, không giống như một vài quá trình ở người và các loài động vật khác. Một trong những phát hiện của nghiên cứu mới đây, bà nói, là sự phức tạp to lớn của sinh học san hô, và thậm chí cả sự tương đồng so với các dạng sống khác. Ví dụ, gen điều khiển sự phát triển xương ở người giống hệt với gen giúp phát triển bộ xương mở rộng ở san hô – đây là một ví dụ minh họa rằng có những đặc điểm chung vẫn được duy trì ở các loài qua hàng trăm triệu năm kể từ khi chúng tách ra theo những con đường tiến hóa khác nhau từ một tổ tiên chung.
Các nhà nghiên cứu cho biết, vẫn còn rất nhiều điều cần khám phá về quá trình này và đi kèm với nó là sự kết hợp vô cùng đa dạng. Ví dụ, có 1.000 loài san hô khác nhau, và có lẽ có hàng ngàn loài tảo tạo thành những tổ hợp khác nhau sống cộng sinh với san hô. Các chuyên gia cho rằng, chính sự đa dạng này mang lại hi vọng sẽ có những cách kết hợp hợp lí giúp san hô thích ứng tốt hơn với những điều kiện thay đổi về nhiệt độ đại dương, lượng axit và các mối đe dọa khác.
Các rặng san hô đang ngày càng phải đối mặt với nhiều vấn đề to lớn. Chúng hiện bị gây sức ép bởi các thay đổi về nhiệt độ đại dương, ô nhiễm, đánh bắt cá quá mức, sự lắng cặn, axit hóa trong nước, sức ép về ô xy cùng các loại bệnh tất, và hiệu ứng kết hợp cùng lúc của vài vấn đề có thể phá hủy các rặng san hô mặc dù san hô sẽ vẫn sống tốt nếu chỉ phải đối mặt với từng vấn đề. Một vài ước tính cho thấy có đến 20% số rặng san hô trên thế giới đã chết, và thêm 24% số rặng đang bị đe dọa nghiêm trọng.
Theo dự đoán, sự axit hóa của đại dương trong thế kỉ tiếp theo sẽ làm giảm 50% số rặng san hô và tăng quá trình phân rã xương san hô, dẫn lời các nhà nghiên cứu trong báo cáo.
“Với những phát hiện mới về quá trình vôi hóa và đời sống cộng sinh của san hô, các nhà sinh học nghiên cứu san hô giờ đây đang tích tực suy nghĩ theo những hướng mới,” Weis nói. “Có lẽ chúng ta vẫn có thể làm một vài điều để tìm ra và bảo vệ những loài san hô có khả năng sống sót trong những điều kiện môi trường khác nhau; chúng ta sẽ không phải khoanh tay đứng nhìn cảnh tượng những rặng san hô của Trái đất dần chết đi rồi biến mất hoàn toàn.”
Tài liệu tham khảo:
Virginia M. Weis and Denis Allemand. What Determines Coral Health? Science, 2009; DOI: 10.1126/science.1172540