Khi chúng ta nhìn lại lịch sử trái đất, một trong những sự kiện thảm khốc nhất chính là sự kiện tuyệt chủng hàng loạt vào cuối kỷ Creta, khi một thiên thạch va chạm với trái đất và làm cho hàng triệu loài động vật, trong đó có khủng long, biến mất. Vụ va chạm này đã giải phóng một lượng lớn lưu huỳnh, khiến độ pH trong đại dương giảm mạnh. Tình trạng axit hóa của đại dương đã tăng cao đến mức không thể chịu đựng nổi, dẫn đến sự tuyệt chủng của hơn một nửa tất cả các loài sống dưới nước. Đó đã là khoảng 66 triệu năm trước, nhưng giờ đây, chúng ta lại một lần nữa đứng trước nguy cơ nghiêm trọng tương tự.
Lần này, không phải do một thiên thạch, mà chính con người là nguyên nhân chính. Các hoạt động của chúng ta như phá rừng và đốt cháy nhiên liệu hóa thạch đã thải ra một lượng lớn khí thải, chủ yếu là carbon dioxide. Khí CO2 này đã khiến độ pH trong đại dương giảm xuống nhanh chóng, làm tăng 30% tính axit, ảnh hưởng đến các môi trường sống dưới nước từ rạn san hô cho đến vùng biển sâu.
Giới khoa học đang đặt ra một ngưỡng giới hạn cho sự axit hóa của đại dương—đó là mức giảm 20% nồng độ canxi cacbonat (một loại chất nền phổ biến có trong đá vôi và vỏ sò) so với mức trước cuộc cách mạng công nghiệp. Ngưỡng này đã ở rất gần vào năm 2020, nhưng cho đến gần đây, chúng ta chưa vượt qua.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Hải dương học Plymouth (PML) ở Vương quốc Anh đang lo lắng. Dưới sự dẫn dắt của nhà sinh vật học đại dương Helen Findlay, nhóm nghiên cứu đã phát hiện rằng ngưỡng axit hóa đại dương đã bị vượt qua ở khoảng 60% nước đại dương sâu nằm cách mặt nước 200 mét. Findlay cho biết: “Đánh giá ranh giới hành tinh xác định chín quy trình hệ thống trái đất quy mô lớn và các ranh giới liên quan, nếu vượt qua, có thể gây ra những thay đổi môi trường không thể chấp nhận.”
Những sinh vật tự tạo ra vỏ bằng quá trình vôi hóa rất phụ thuộc vào canxi và các phân tử cacbonat có sẵn trong nước biển. Quá nhiều carbon dioxide có thể làm hỏng quy trình này. Khi CO2 được hấp thụ vào nước biển, nó phản ứng với các phân tử nước để tạo thành axit cacbonic, sau đó dễ dàng phân tách thành các ion hydro và bicarbonat. Các ion hydro làm giảm độ pH của nước, còn bicarbonat lại gây ra những vấn đề riêng. Các loài có khả năng tạo ra vỏ cần ion cacbonat để liên kết với canxi, nhưng chúng không thể tiếp cận chúng nếu đã bị khóa lại trong bicarbonat. Khi nồng độ CO2 trong đại dương gia tăng, số lượng ion cacbonat sẵn có lại giảm đi, khiến cho các sinh vật gặp khó khăn.
Và còn nhiều vấn đề khác nữa. Khi nhiệt độ tăng cao, nước đại dương sẽ chứa ít oxy hơn. Nước ấm sẽ nổi lên và không hòa trộn tốt với các lớp nước lạnh hơn, dẫn đến tình trạng thiếu oxy trong nước, được gọi là thiếu oxy (hypoxia). Ít oxy hơn có nghĩa là các sinh vật vôi hóa phải tiêu tốn nhiều năng lượng hơn để xây dựng và duy trì vỏ của họ. Nếu độ pH xuống quá thấp, vỏ và bộ xương ngoài của chúng có thể bị phân giải, điều này đã khiến Findlay đề xuất rằng ngưỡng 20% giảm canxi cacbonat nên được điều chỉnh xuống còn 10%, để tạo cơ hội cho các sinh vật biển ảnh hưởng có thể phục hồi và phát triển trở lại.
Nếu lượng carbon thải ra tiếp tục gia tăng, tình hình sẽ ngày càng trở nên u ám cho sự sống dưới nước. Một thí nghiệm đáng lo ngại của NOAA cho thấy rằng một số loài pteropod—những động vật thân mềm nhỏ (còn được gọi là bướm biển) sản xuất vỏ của riêng chúng—có thể sớm không thể duy trì được vỏ mà chúng cần để sống sót. Trong nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã đặt vỏ pteropod vào nước với nồng độ cacbonat điều chỉnh để phản ánh mức cacbonat dự kiến cho năm 2100. Vỏ đã bị hòa tan chỉ sau 45 ngày. Và ngay cả trong các đại dương hiện tại, vỏ pteropod ngoài khơi bờ biển Antarctica đã được phát hiện đang bị hòa tan.
Có thể bạn nghĩ rằng sự biến mất của những sinh vật nhỏ bé này là điều không đáng kể, nhưng thực tế là pteropods—cùng với các sinh vật khác được coi là zooplankton—là nền tảng của một mạng lưới thức ăn rộng lớn và có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng nếu bị gián đoạn. Những sinh vật không có khả năng vôi hóa sẽ cảm nhận sự ảnh hưởng của axit hóa đại dương theo những cách khác. Nếu có sự thay đổi đủ lớn trong hóa chất của đại dương, ví dụ, sẽ trở nên khó khăn cho một số loài cá trong việc phát hiện ra kẻ săn mồi.
Findlay cũng phát hiện rằng các vùng đại dương cực đã trải qua những thay đổi đáng kể ở cấp độ bề mặt, nhưng những sự thay đổi đáng lo ngại nhất ở sâu đã diễn ra tại các khu vực vĩ độ thấp và cực phụ. Nếu các rạn san hô nước sâu không thể xây dựng bộ xương ngoài của chúng, toàn bộ hệ sinh thái phụ thuộc vào chúng để có thức ăn và nơi trú ẩn có thể bị xóa sổ. Và sự mất mát hệ sinh thái có thể dẫn đến tình trạng cô lập của các quần thể trong những khu vực nhỏ hơn, nơi chúng dễ dàng bị tuyệt chủng hơn.
“The main advancement lies in shifting from an assessment based primarily on the changing chemistry to a more holistic approach that considers uncertainties, regional variations, subsurface impacts and the biological consequences of exceeding the boundary,” Findlay nhấn mạnh.
Có thể không có thiên thạch nào đang hướng đến trái đất trong thời gian gần đây, nhưng nếu lượng khí thải carbon tiếp tục ở mức hiện tại, chúng ta có thể đang tạo ra một hiệu ứng thiên thạch chết chóc của riêng mình.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/a65034031/planetary-boundary-acid-ocean/
Lần này, không phải do một thiên thạch, mà chính con người là nguyên nhân chính. Các hoạt động của chúng ta như phá rừng và đốt cháy nhiên liệu hóa thạch đã thải ra một lượng lớn khí thải, chủ yếu là carbon dioxide. Khí CO2 này đã khiến độ pH trong đại dương giảm xuống nhanh chóng, làm tăng 30% tính axit, ảnh hưởng đến các môi trường sống dưới nước từ rạn san hô cho đến vùng biển sâu.
Giới khoa học đang đặt ra một ngưỡng giới hạn cho sự axit hóa của đại dương—đó là mức giảm 20% nồng độ canxi cacbonat (một loại chất nền phổ biến có trong đá vôi và vỏ sò) so với mức trước cuộc cách mạng công nghiệp. Ngưỡng này đã ở rất gần vào năm 2020, nhưng cho đến gần đây, chúng ta chưa vượt qua.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Hải dương học Plymouth (PML) ở Vương quốc Anh đang lo lắng. Dưới sự dẫn dắt của nhà sinh vật học đại dương Helen Findlay, nhóm nghiên cứu đã phát hiện rằng ngưỡng axit hóa đại dương đã bị vượt qua ở khoảng 60% nước đại dương sâu nằm cách mặt nước 200 mét. Findlay cho biết: “Đánh giá ranh giới hành tinh xác định chín quy trình hệ thống trái đất quy mô lớn và các ranh giới liên quan, nếu vượt qua, có thể gây ra những thay đổi môi trường không thể chấp nhận.”
Những sinh vật tự tạo ra vỏ bằng quá trình vôi hóa rất phụ thuộc vào canxi và các phân tử cacbonat có sẵn trong nước biển. Quá nhiều carbon dioxide có thể làm hỏng quy trình này. Khi CO2 được hấp thụ vào nước biển, nó phản ứng với các phân tử nước để tạo thành axit cacbonic, sau đó dễ dàng phân tách thành các ion hydro và bicarbonat. Các ion hydro làm giảm độ pH của nước, còn bicarbonat lại gây ra những vấn đề riêng. Các loài có khả năng tạo ra vỏ cần ion cacbonat để liên kết với canxi, nhưng chúng không thể tiếp cận chúng nếu đã bị khóa lại trong bicarbonat. Khi nồng độ CO2 trong đại dương gia tăng, số lượng ion cacbonat sẵn có lại giảm đi, khiến cho các sinh vật gặp khó khăn.
Và còn nhiều vấn đề khác nữa. Khi nhiệt độ tăng cao, nước đại dương sẽ chứa ít oxy hơn. Nước ấm sẽ nổi lên và không hòa trộn tốt với các lớp nước lạnh hơn, dẫn đến tình trạng thiếu oxy trong nước, được gọi là thiếu oxy (hypoxia). Ít oxy hơn có nghĩa là các sinh vật vôi hóa phải tiêu tốn nhiều năng lượng hơn để xây dựng và duy trì vỏ của họ. Nếu độ pH xuống quá thấp, vỏ và bộ xương ngoài của chúng có thể bị phân giải, điều này đã khiến Findlay đề xuất rằng ngưỡng 20% giảm canxi cacbonat nên được điều chỉnh xuống còn 10%, để tạo cơ hội cho các sinh vật biển ảnh hưởng có thể phục hồi và phát triển trở lại.
Nếu lượng carbon thải ra tiếp tục gia tăng, tình hình sẽ ngày càng trở nên u ám cho sự sống dưới nước. Một thí nghiệm đáng lo ngại của NOAA cho thấy rằng một số loài pteropod—những động vật thân mềm nhỏ (còn được gọi là bướm biển) sản xuất vỏ của riêng chúng—có thể sớm không thể duy trì được vỏ mà chúng cần để sống sót. Trong nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã đặt vỏ pteropod vào nước với nồng độ cacbonat điều chỉnh để phản ánh mức cacbonat dự kiến cho năm 2100. Vỏ đã bị hòa tan chỉ sau 45 ngày. Và ngay cả trong các đại dương hiện tại, vỏ pteropod ngoài khơi bờ biển Antarctica đã được phát hiện đang bị hòa tan.
Có thể bạn nghĩ rằng sự biến mất của những sinh vật nhỏ bé này là điều không đáng kể, nhưng thực tế là pteropods—cùng với các sinh vật khác được coi là zooplankton—là nền tảng của một mạng lưới thức ăn rộng lớn và có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng nếu bị gián đoạn. Những sinh vật không có khả năng vôi hóa sẽ cảm nhận sự ảnh hưởng của axit hóa đại dương theo những cách khác. Nếu có sự thay đổi đủ lớn trong hóa chất của đại dương, ví dụ, sẽ trở nên khó khăn cho một số loài cá trong việc phát hiện ra kẻ săn mồi.
Findlay cũng phát hiện rằng các vùng đại dương cực đã trải qua những thay đổi đáng kể ở cấp độ bề mặt, nhưng những sự thay đổi đáng lo ngại nhất ở sâu đã diễn ra tại các khu vực vĩ độ thấp và cực phụ. Nếu các rạn san hô nước sâu không thể xây dựng bộ xương ngoài của chúng, toàn bộ hệ sinh thái phụ thuộc vào chúng để có thức ăn và nơi trú ẩn có thể bị xóa sổ. Và sự mất mát hệ sinh thái có thể dẫn đến tình trạng cô lập của các quần thể trong những khu vực nhỏ hơn, nơi chúng dễ dàng bị tuyệt chủng hơn.
“The main advancement lies in shifting from an assessment based primarily on the changing chemistry to a more holistic approach that considers uncertainties, regional variations, subsurface impacts and the biological consequences of exceeding the boundary,” Findlay nhấn mạnh.
Có thể không có thiên thạch nào đang hướng đến trái đất trong thời gian gần đây, nhưng nếu lượng khí thải carbon tiếp tục ở mức hiện tại, chúng ta có thể đang tạo ra một hiệu ứng thiên thạch chết chóc của riêng mình.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/a65034031/planetary-boundary-acid-ocean/
