Các sinh vật biển đang phải đối mặt với một tương lai mờ mịt trong một thế giới đầy Cacbon Đioxit

Đánh bắt cá quá mức và các dịch bệnh đang dần giết hại các sinh vật biển ở rất nhiều vùng cửa sông ôn đới trên thế giới và các hệ sinh thái vùng duyên hải. Các nhà khoa học thuộc viện Smithsonian, dẫn đầu là nhà sinh thái học Whitman Miller thuộc trung tâm Nghiên Cứu Môi trường Smithsonian ở Edgewater, Md, đã phát hiện ra một nguy cơ nghiêm trọng nữa đe dọa những loài động vật ăn thịt này – mức độ ngày một gia tăng của khí cacbon đioxit góp phần làm axit hóa nước ở các biển, các vùng duyên hải và các cửa sông.

Các kết luận của họ được đăng tải trên PLoS One
.
Đối với các sinh vật biển và các sinh vật khác có vỏ và cấu trúc cacbon canxi thì vấn đề phát sinh khi khí CO2 phân hủy trong nước biển và tạo ra axit cacbonic, loại khí này sau đó sẽ nhanh chóng chuyển thành dạng ion cacbonat va ion bicacbonat ở trong nước. Độ chua ngày một tăng dẫn đến cân bằng sự hình thành bicacbonat và dần thoát khỏi cacbonat. Lượng cacbonat ngày một giảm trong nước đồng nghĩa với việc các sinh vật biển sẽ có ít khối căn bản để sản sinh ra các lớp vỏ cho chúng. Nếu nước có tính chất acid, thì các lớp vỏ thậm chí có thể bắt đầu bị tan rã.

Ông Millar nhận định: “Các hệ sinh thái vùng duyên hải và cửa sông là những nơi đặc biệt dễ bị tác động dẫn đến những thay đổi trong nước bị gây ra bởi lượng khí CO2 dâng cao vì độ nông của mực nước, lượng muối bị giảm và tính kiềm thấp khiến cho chúng ít có tính đàn hồi đối với các thay đổi trong pH hơn trong vùng biển”.

Đối với các sinh vật biển bị hóa vôi, sự axit hóa CO2 đang đặt ra một thách thức nghiêm trọng bởi các sinh vật này có thể phải đối mặt với các tỷ lệ phát triển giảm dần và sự hóa vôi mà “khi được kết hợp với các áp lực môi trường khác có thể báo hiệu một thảm họa”

Những con hến dạng trứng được coi là đặc biệt dễ bị tổn thương trước hiện tượng vôi hóa do trứng sản sinh ra các lớp vỏ được cấu tạo bởi aragonite, một dạng pha lê của canxi cacbonat đang có xu hướng bị xói mòn ở mức pH thấp. Những con hến lớn tiếp tục xây dựng lớp vỏ của chúng nhưng lại sản sinh ra canxit, một dạng bền vững hơn của canxi cacbonat. Trong nghiên cứu của Miller, trứng của loài hến phương đông (Crassostrea virginica) và hến Suminoe (Crassostrea ariakensis) đã được nuôi trong vùng nước cửa sông vốn là nơi chứa đựng bốn tập hợp CO2 riêng biệt, những điều này phản ánh các điều kiện không khí từ kỷ nguyên tiền công nghiệp, hiện tại, và còn được dự đoán sẽ xảy ra trong 50 đến 100 năm tới. Để kiểm tra những ảnh hưởng của hiện tượng axit hóa, Miller đã theo dõi quá trình phát triển của chúng và đo số lượng canxi cacbonat lắng đọng trong vỏ trứng trong thời gian hơn một tháng.

Các nhà khoa học đã tìm ra một mối đe dọa nghiêm trọng đối với các sinh vật biển - mức độ ngày một gia tăng của khí cacbon đioxyt góp phần làm axit hóa nước ở các biển, các vùng duyên hải và các cửa sông. (Ảnh: iStockphoto/Stephen Orsillo)

Miller và các đồng sự trong nhóm của ông cũng khám phá ra rằng, những con hến ở phương đông đã trải qua một đợt giảm 16% ở vùng vỏ và giảm 42 % lượng canxi khi các mẫu nghiên cứu trong giai đoạn trị liệu CO2 ở thời kỳ trước công nghiệp được so sánh với những những vật mẫu được đặt trong mức được dự đoán của năm 2100. Thật bất ngờ, những con hến Suminoe ở vùng Châu Á lại không có sự thay đổi nào cả về quá trình phát triển lẫn sự hóa vôi.

Những kết quả được công bố cho thấy những ảnh hưởng của sự axit hóa có thể gắn liền với lịch sử tiến hóa của các sinh vật và hoàn cảnh môi sinh, những việc này cho thấy dự đoán có thể sẽ phức tạp hơn những suy nghĩ trước đây. “Trong vịnh Chesapeake, các loài hến bám trơ trụi, bệnh dịch và nạn đánh cá quá mức sinh sản gần như quét sạch lượng sinh vật biển ở đây." Nhà sinh thái học Miller nói: “Cho dù sự axit hóa có buộc các loài hến ở phương đông và rất nhiều loài khác phụ thuộc vào chúng, những điểm đầu mối then chốt vẫn được nhận thấy rõ ràng.”

"Liệu quá trình axit hóa có đẩy loài hàu miền Tây cùng nhiều loài sinh vật khác liên quan tới mức biến mất hay không – tới nay đây vẫn là một câu hỏi mở,” Miller cho biết.

Với số lượng ngày một giảm nghiêm trọng – loài hến ở vùng vịnh Chesapeake ngày nay chỉ bằng 2% so với số lượng của chúng ở thời kỳ thực dân – những mất mát trong tương lai sẽ để lại những hậu quả tàn khốc, cả về mặt môi sinh và kinh tế. Thật vậy, Nghiên Cứu về sự Axit hóa đại dương liên bang được ban hành gần đây và Luật Giám sát của năm 2009 đã thừa nhận nhu cầu bức thiết phải bắt đầu xác định những tác động của sự axit hóa lên các cửa sông và các sinh vật ở đó.

Cùng với sự bùng phát không ngừng của các nhiên liệu hóa thạch thì sự axit hóa ngày một lớn là điều không thể tránh khỏi. Nhóm nghiên cứu của Miller rất quan tâm đến các phản ứng sinh thái và sinh học sẽ diễn ra như thế nào nhằm thông tin tốt hơn về các nỗ lực phục hồi môi trường trong tương lai và hiện tại. Miller phát biểu “Trong một thế giới đầy CO2, các sinh vật hóa vôi có thể dễ dàng bị đánh bại trong cuộc cạnh tranh với những sinh vật không bị hóa vôi, một tình huống có thể làm thay đổi to lớn những cộng đồng sinh vật đáy."

Miller nói: “Việc cấp bách hiện nay là phải hiểu được cách thức diễn ra những thay đổi này trong vùng nước vùng duyên hải hay cửa sông nơi sinh sống của rất nhiều sinh vật vôi hóa và cũng là trung tâm của ngành đánh bắt cá thương mại và các hoạt động của con người”

Ngân sách cho nghiên cứu này được Quỹ Seward Johnson cung cấp thông qua mạng lưới Khoa học Smithsonian Marine cũng như các các khoản giành riêng được lập cho viện Smithsonian.

Tài liệu tham khảo:
Miller et al. Shellfish Face Uncertain Future in High CO2 World: Influence of Acidification on Oyster Larvae Calcification and Growth in Estuaries. PLoS ONE, 2009; 4 (5): e5661 DOI: 10.1371/journal.pone.0005661