Khi chúng ta nhắc đến sự tuyệt chủng của loài khủng long cách đây 66 triệu năm, hẳn nhiều người sẽ nhớ đến vụ va chạm của một tiểu hành tinh đã gây ra sự kiện đại tuyệt chủng cuối kỷ Creta. Vụ va chạm này không chỉ làm cho các loài khủng long biến mất, mà còn làm cho pH của đại dương giảm mạnh, dẫn đến cái chết của hơn một nửa số loài sinh vật biển. Thật đáng sợ, sau hàng triệu năm, chúng ta lại đang phải đối mặt với một thách thức tương tự, nhưng không có tiểu hành tinh nào ở đây mà là chính con người.
Hoạt động của chúng ta, như phá rừng và đốt nhiên liệu hóa thạch, đã thải ra một lượng lớn khí thải, chủ yếu là carbon dioxide. Những khí này đã làm cho pH của đại dương giảm mạnh, dẫn đến 30% tăng độ axit, ảnh hưởng không chỉ đến các rạn san hô mà còn đến toàn bộ hệ sinh thái dưới nước.
Có một điều đáng lưu ý là "ranh giới hành tinh" cho sự axit hóa đại dương, tức mức độ mà Trái Đất có thể chịu đựng trước khi phát sinh những hậu quả tàn phá, là một sự giảm 20% nồng độ canxi cacbonat (một loại base thường gặp trong đá vôi và vỏ sò) so với mức trước công nghiệp. Trạng thái này đã đến gần vào năm 2020, nhưng cho đến gần đây, chúng ta vẫn chưa bị vượt qua.
Theo nghiên cứu mới từ Phòng thí nghiệm Hải dương học Plymouth của Vương quốc Anh, dưới sự lãnh đạo của nhà khoa học sinh học hải dương Helen Findlay, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng ranh giới axit hóa đại dương đã bị vượt qua ở 60% vùng nước dưới bề mặt, sâu khoảng 200 mét. Họ cho biết, “Đánh giá về các ranh giới hành tinh xác định chín quy trình lớn của hệ thống Trái Đất và các ranh giới liên quan mà nếu bị vượt qua có thể gây ra những thay đổi môi trường không thể chấp nhận được.”
Nhiều sinh vật tự tạo vỏ bằng hình thức vôi hóa cần phải có các phân tử canxi và cacbonat sẵn có trong đại dương. Tuy nhiên, quá nhiều carbon dioxide có thể gây rối loạn quá trình này. Khi CO2 được hấp thụ vào nước biển, nó phản ứng với các phân tử nước để hình thành axit carbonic, tạo ra các ion hydrogen và bicarbonate. Các ion hydrogen khiến pH trong nước thấp đi, còn các ion bicarbonate lại "khóa" các ion cacbonat mà các loài vỏ cần để liên kết với canxi. Kết quả là, khi lượng CO2 trong đại dương tăng lên, số lượng ion cacbonat có sẵn giảm xuống, đẩy nhiều sinh vật vào tình trạng khó khăn.
Vấn đề không chỉ dừng lại ở đây. Khi nhiệt độ nước tăng cao, đại dương ấm sẽ giữ ít oxy hơn. Nước ấm lơ lửng sẽ không hòa trộn tốt với lớp nước lạnh, hàm lượng oxy đã giảm lại càng bị tiêu thụ nhanh hơn. Khi không có đủ oxy, các sinh vật phải tiêu tốn nhiều năng lượng hơn để tạo ra và duy trì vỏ của chúng. Tình trạng có quá ít oxy có thể dẫn đến hiện tượng хypoxia, và pH thấp có thể làm cho vỏ và ngoại xương thực sự tan rã. Findlay đã đề xuất rằng ranh giới giảm 20% canxi cacbonat nên được điều chỉnh xuống còn 10% để tạo cơ hội cho cuộc sống dưới nước có thể phục hồi và phát triển trở lại.
Nếu lượng khí thải carbon tiếp tục tăng, triển vọng cho cuộc sống biển sẽ ngày càng u ám hơn. Một thí nghiệm từ NOAA đã chỉ ra rằng một số loài pteropods – những động vật thân mềm nhỏ, còn được gọi là bướm biển do các phần phụ giống như cánh của chúng – có thể sớm không thể duy trì vỏ của mình. Các nhà nghiên cứu đã đặt các vỏ pteropod vào nước có nồng độ cacbonat được điều chỉnh để phản ánh mức dự đoán cho năm 2100. Kết quả là vỏ đã tan rã chỉ sau 45 ngày. Ngay cả ở đại dương hiện tại, các vỏ pteropod dọc bờ biển Antarctica cũng đã được phát hiện đang tan rã.
Có thể bạn nghĩ rằng sự biến mất của những sinh vật nhỏ bé này không đáng kể, nhưng thực tế là pteropods – cùng với các sinh vật khác được coi là zooplankton – hình thành nền tảng của một mạng lưới thức ăn rộng lớn, có thể bị ảnh hưởng nặng nề nếu bị gián đoạn. Các sinh vật không hình thành vỏ cũng sẽ cảm nhận được tác động từ axit hóa đại dương theo những cách khác. Nếu có sự thay đổi đáng kể trong hóa học của đại dương, một số loài cá có thể sẽ gặp khó khăn trong việc phát hiện ra kẻ thù.
Helen Findlay cũng chỉ ra rằng các đại dương cực đã trải qua sự thay đổi đáng kể ở bề mặt, nhưng những biến động đáng lo ngại nhất dưới bề mặt đã xảy ra ở các
Hoạt động của chúng ta, như phá rừng và đốt nhiên liệu hóa thạch, đã thải ra một lượng lớn khí thải, chủ yếu là carbon dioxide. Những khí này đã làm cho pH của đại dương giảm mạnh, dẫn đến 30% tăng độ axit, ảnh hưởng không chỉ đến các rạn san hô mà còn đến toàn bộ hệ sinh thái dưới nước.
Có một điều đáng lưu ý là "ranh giới hành tinh" cho sự axit hóa đại dương, tức mức độ mà Trái Đất có thể chịu đựng trước khi phát sinh những hậu quả tàn phá, là một sự giảm 20% nồng độ canxi cacbonat (một loại base thường gặp trong đá vôi và vỏ sò) so với mức trước công nghiệp. Trạng thái này đã đến gần vào năm 2020, nhưng cho đến gần đây, chúng ta vẫn chưa bị vượt qua.
Theo nghiên cứu mới từ Phòng thí nghiệm Hải dương học Plymouth của Vương quốc Anh, dưới sự lãnh đạo của nhà khoa học sinh học hải dương Helen Findlay, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng ranh giới axit hóa đại dương đã bị vượt qua ở 60% vùng nước dưới bề mặt, sâu khoảng 200 mét. Họ cho biết, “Đánh giá về các ranh giới hành tinh xác định chín quy trình lớn của hệ thống Trái Đất và các ranh giới liên quan mà nếu bị vượt qua có thể gây ra những thay đổi môi trường không thể chấp nhận được.”
Nhiều sinh vật tự tạo vỏ bằng hình thức vôi hóa cần phải có các phân tử canxi và cacbonat sẵn có trong đại dương. Tuy nhiên, quá nhiều carbon dioxide có thể gây rối loạn quá trình này. Khi CO2 được hấp thụ vào nước biển, nó phản ứng với các phân tử nước để hình thành axit carbonic, tạo ra các ion hydrogen và bicarbonate. Các ion hydrogen khiến pH trong nước thấp đi, còn các ion bicarbonate lại "khóa" các ion cacbonat mà các loài vỏ cần để liên kết với canxi. Kết quả là, khi lượng CO2 trong đại dương tăng lên, số lượng ion cacbonat có sẵn giảm xuống, đẩy nhiều sinh vật vào tình trạng khó khăn.
Vấn đề không chỉ dừng lại ở đây. Khi nhiệt độ nước tăng cao, đại dương ấm sẽ giữ ít oxy hơn. Nước ấm lơ lửng sẽ không hòa trộn tốt với lớp nước lạnh, hàm lượng oxy đã giảm lại càng bị tiêu thụ nhanh hơn. Khi không có đủ oxy, các sinh vật phải tiêu tốn nhiều năng lượng hơn để tạo ra và duy trì vỏ của chúng. Tình trạng có quá ít oxy có thể dẫn đến hiện tượng хypoxia, và pH thấp có thể làm cho vỏ và ngoại xương thực sự tan rã. Findlay đã đề xuất rằng ranh giới giảm 20% canxi cacbonat nên được điều chỉnh xuống còn 10% để tạo cơ hội cho cuộc sống dưới nước có thể phục hồi và phát triển trở lại.
Nếu lượng khí thải carbon tiếp tục tăng, triển vọng cho cuộc sống biển sẽ ngày càng u ám hơn. Một thí nghiệm từ NOAA đã chỉ ra rằng một số loài pteropods – những động vật thân mềm nhỏ, còn được gọi là bướm biển do các phần phụ giống như cánh của chúng – có thể sớm không thể duy trì vỏ của mình. Các nhà nghiên cứu đã đặt các vỏ pteropod vào nước có nồng độ cacbonat được điều chỉnh để phản ánh mức dự đoán cho năm 2100. Kết quả là vỏ đã tan rã chỉ sau 45 ngày. Ngay cả ở đại dương hiện tại, các vỏ pteropod dọc bờ biển Antarctica cũng đã được phát hiện đang tan rã.
Có thể bạn nghĩ rằng sự biến mất của những sinh vật nhỏ bé này không đáng kể, nhưng thực tế là pteropods – cùng với các sinh vật khác được coi là zooplankton – hình thành nền tảng của một mạng lưới thức ăn rộng lớn, có thể bị ảnh hưởng nặng nề nếu bị gián đoạn. Các sinh vật không hình thành vỏ cũng sẽ cảm nhận được tác động từ axit hóa đại dương theo những cách khác. Nếu có sự thay đổi đáng kể trong hóa học của đại dương, một số loài cá có thể sẽ gặp khó khăn trong việc phát hiện ra kẻ thù.
Helen Findlay cũng chỉ ra rằng các đại dương cực đã trải qua sự thay đổi đáng kể ở bề mặt, nhưng những biến động đáng lo ngại nhất dưới bề mặt đã xảy ra ở các
