Các nhà khoa học cho rằng sự phong phú của một sinh vật có liên quan chặt chẽ với kích thước cơ thể của nó. Nói cách khác, sinh vật càng nhỏ, càng thấy chúng xuất hiện nhiều trong đại dương. Ví dụ, loài nhuyễn thể nhỏ hơn cá ngừ một tỷ lần, nhưng chúng cũng dồi dào hơn một tỷ lần.
Một nhà sinh thái học biển tại Viện Hải dương học Bedford của Canada, Sheldon bị thu hút bởi những sinh vật phù du cực nhỏ dường như có mặt ở khắp mọi nơi trong đại dương: Những sinh vật nhỏ bé này đã lan rộng ra sao? Để tìm hiểu, Sheldon và các đồng nghiệp của ông đã mang những xô nước biển đến phòng thí nghiệm của Hudson và sử dụng một máy đếm sinh vật phù du để tổng hợp kích thước và số lượng sinh vật mà họ tìm thấy.
Sự phong phú của một sinh vật có liên quan chặt chẽ với kích thước cơ thể của nó
Họ đã phát hiện ra sự sống trong đại dương tuân theo một quy luật toán học đơn giản: Sự phong phú của một sinh vật có liên quan chặt chẽ với kích thước cơ thể của nó. Nói cách khác, sinh vật càng nhỏ, càng thấy chúng xuất hiện nhiều trong đại dương. Ví dụ, loài nhuyễn thể nhỏ hơn cá ngừ một tỷ lần, nhưng chúng cũng dồi dào hơn một tỷ lần.
-
- Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng mỗi khung kích thước chứa chính xác cùng một khối lượng sinh vật. (Ảnh minh họa: Pixabay)
Điều đáng ngạc nhiên hơn là quy tắc này dường như diễn ra chính xác như thế nào. Khi Sheldon và các đồng nghiệp của ông sắp xếp các mẫu sinh vật phù du của họ theo thứ tự độ lớn, họ nhận thấy rằng mỗi khung kích thước chứa chính xác cùng một khối lượng sinh vật. Trong một xô nước biển, một phần ba khối lượng sinh vật phù du sẽ nằm trong khoảng từ 1 đến 10 micromet, một phần ba khác sẽ từ 10 đến 100 micromet, và một phần ba cuối cùng sẽ nằm trong khoảng từ 100 micromet đến 1 milimet. Mỗi khi chúng di chuyển lên một nhóm có kích thước, số lượng cá thể trong nhóm đó giảm đi một hệ số là 10. Tổng khối lượng không đổi, trong khi kích thước của quần thể thay đổi.
Sheldon cho rằng quy tắc này có thể chi phối mọi sự sống trong đại dương, từ vi khuẩn nhỏ nhất đến cá voi lớn nhất. Linh cảm này hóa ra là sự thật. Điều này dường như nó đã được biết đến, đã được quan sát thấy ở sinh vật phù du, cá và cả trong các hệ sinh thái nước ngọt. (Trên thực tế, một nhà động vật học người Nga đã quan sát mô hình tương tự trong đất ba thập kỷ trước Sheldon, nhưng khám phá của ông hầu như không được chú ý). Eric Galbraith, giáo sư khoa học trái đất và hành tinh tại Đại học McGill ở Montreal cho biết: “Có thể nói rằng không có kích thước nào tốt hơn bất kỳ kích thước nào khác. Mọi người đều có cùng kích thước tế bào. Và về cơ bản, đối với một tế bào, không thực sự quan trọng nó đang ở kích thước cơ thể nào, nó chỉ có xu hướng làm điều tương tự ".
Con người dường như đã phá vỡ quy luật cơ bản này của đại dương
Nhưng bây giờ con người dường như đã phá vỡ quy luật cơ bản này của đại dương. Trong một bài báo tháng 11 cho tạp chí Science Advances, Galbraith và các đồng nghiệp của ông cho thấy lý thuyết của Sheldon không còn đúng với các sinh vật biển lớn hơn. Nhờ đánh bắt công nghiệp, tổng sinh khối đại dương của các loài cá lớn hơn và động vật có vú ở biển thấp hơn nhiều so với mức bình thường nếu lý thuyết của Sheldon vẫn còn hiệu lực. Galbraith nói: “Có một kiểu mẫu mà dường như tất cả cuộc sống đều tuân theo vì những lý do mà chúng ta không hiểu. Chúng tôi đã thay đổi điều đó trong hơn 100 năm qua hoặc thậm chí ít hơn”.
Để tìm hiểu xem liệu điều Sheldon linh cảm có còn đúng hay không, Galbraith và các đồng nghiệp của ông đã tập hợp dữ liệu về sinh vật phù du từ ảnh vệ tinh và mẫu đại dương, các mô hình khoa học dự đoán sự phong phú của cá và ước tính dân số động vật có vú biển từ Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế. Tổng cộng, nhóm đã ước tính sự phong phú toàn cầu của 12 nhóm sinh vật biển chính, từ vi khuẩn đến động vật có vú. Sau đó, họ so sánh tình trạng của các đại dương ngày nay với ước tính về tình trạng của chúng trước năm 1850, bằng cách tính đến các loài cá và động vật có vú mà nghề đánh bắt cá và săn cá voi công nghiệp hóa đã tuồn ra khỏi mặt nước. Để đơn giản hóa mọi thứ, các nhà nghiên cứu giả định rằng mức độ vi khuẩn, sinh vật phù du và cá nhỏ hơn vào năm 1850 tương tự như mức độ ngày nay.
Khi Galbraith và các đồng nghiệp của ông xem xét ước tính trước năm 1850 này, họ có thể ngay lập tức thấy rằng phổ Sheldon phần lớn là đúng. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng trong kịch bản trước năm 1850, sinh khối nhất quán đáng kể giữa các khung kích thước. Khi họ tính tổng tất cả các sinh vật có trọng lượng từ 1 đến 10 gam, nó lên đến 1 tỷ tấn. Điều này cũng đúng đối với tất cả các sinh vật có trọng lượng từ 10 đến 100 gam, và từ 100 gam đến 1 kilôgam, v.v. Chỉ ở các cực cực của vi khuẩn nhỏ nhất và cá voi lớn nhất - các phép đo mới bắt đầu thay đổi.
-
- Nhờ đánh bắt công nghiệp, tổng sinh khối đại dương của các loài cá lớn hơn và động vật có vú ở biển thấp hơn nhiều so với mức bình thường nếu lý thuyết của Sheldon vẫn còn hiệu lực. (Ảnh minh họa: Pixabay)
So sánh các ước tính trước năm 1850 này với các mô hình ngày nay đã kể một câu chuyện rất khác. Các mô hình cho thấy sinh khối của cá lớn hơn 10 gam và tất cả các loài động vật có vú ở biển đã giảm hơn 2 tỷ tấn kể từ năm 1800. Các loại có kích thước lớn nhất dường như đã giảm sinh khối gần 90% kể từ năm 1800. Nhiều những loài cá lớn và động vật có vú từng sinh sống ở đại dương đơn giản là không còn ở đó nữa.
Kristin Kaschner, một nhà sinh thái học biển tại Đại học Freiburg ở Đức, cho biết: “Thế giới mà tôi lớn lên đã biến mất. Từ năm 1890 đến năm 2001, số lượng của tất cả các loài cá voi đã giảm từ hơn 2,5 triệu xuống dưới 880.000 con. Trong khi số lượng của một số loài cá voi đã tăng trở lại kể từ lệnh cấm săn bắt cá voi toàn cầu vào năm 1986, nhiều loài vẫn đang bị đe dọa. Và trong khi phần lớn nguồn cá được đánh bắt theo cách cho phép chúng duy trì hoặc phát triển quần thể của chúng, chỉ hơn 34% trong số chúng bị khai thác quá mức, có nghĩa là chúng tôi đang loại bỏ rất nhiều cá khỏi một khu vực nhất định mà quần thể của chúng không thể phục hồi. Một số nguồn cá bị khai thác quá mức bao gồm cá cơm Nhật Bản, cá minh thái Alaska và cá mòi Nam Mỹ. Kaschner nói: “Tôi nghĩ rằng chúng ta đang hướng tới một thế giới mà mặc định không phải là một hệ sinh thái tự nhiên, trong đó mọi thứ như chúng ta đã từng có trước khi có sự khai thác và can thiệp của con người".
Julia Blanchard, một nhà sinh thái học tại Đại học Tasmania ở Úc, cho biết bức tranh hiện tại không phải là màu hồng, nhưng nhìn vào quang phổ kích thước của các sinh vật biển có thể là một chỉ báo hữu ích về sức khỏe đại dương. Blanchard đã nghiên cứu các rạn san hô và nhận thấy rằng khi quang phổ Sheldon có vẻ khác xa, đó là một dấu hiệu cho thấy hệ sinh thái rạn không còn lành mạnh.
Một vấn đề là nghề cá thường nhắm đến những gì các nhà khoa học gọi là BOFFFFs: cá lớn, già, béo, béo, mập, cá cái. Cơ thể to lớn của chúng được đánh giá cao bởi những người đánh cá, nhưng BOFFFFs là một nguồn quan trọng của cá con mới. Bỏ những thứ này đi và phổ kích thước nhanh chóng biến mất khỏi kilter. Một cách để quản lý điều này là khuyến khích ngành công nghiệp đánh bắt nhắm mục tiêu vào cá cỡ trung bình, cho phép những con trưởng thành để bổ sung các quần thể đã cạn kiệt.
Tất nhiên, đánh bắt quá mức không phải là thách thức duy nhất mà các quần thể sinh vật biển đang phải đối mặt. Theo một nghiên cứu, trong trường hợp xấu nhất, nhiệt độ nóng lên 5 độ C sẽ là quá nóng đối với 50% loài cá, và thậm chí 1.5 độ ấm lên vẫn là quá nóng đối với 10% loài cá. Đánh bắt quá mức có nghĩa là những quần thể này đang bắt đầu từ một điểm yếu hơn nhiều so với trước đây. Đưa quá nhiều cá ra khỏi đại dương và làm giảm sự đa dạng di truyền, làm suy yếu lưới thức ăn và thúc đẩy môi trường sống ở đại dương bị suy thoái, tất cả đều khiến một hệ sinh thái riêng lẻ dễ bị thay đổi hơn. Blanchard nói: “Điều quan trọng là khi chúng ta tạo ra một hệ thống và sau đó nó được làm ấm, nó sẽ kém khả năng chống chọi với sự nóng lên đó hơn nhiều”.
Tin tốt là các loài cá có thể bật trở lại. Ken Andersen, một nhà sinh thái học biển tại Đại học Kỹ thuật Đan Mạch cho biết: “Chúng cực kỳ kiên cường. Vào tháng 9, Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế đã di chuyển 4 loài cá ngừ xuống danh sách các loài bị đe dọa sau khi quần thể của chúng bắt đầu phục hồi, nhờ hạn ngạch đánh bắt chặt chẽ hơn và đàn áp đánh bắt bất hợp pháp”. Galbraith nói: “Việc ngừng đánh bắt quá mức sẽ dễ dàng hơn là ngăn chặn biến đổi khí hậu. Nếu chúng ta đánh bắt ít hơn, nếu chúng ta cho phép các hệ sinh thái phục hồi, chúng ta có thể duy trì điều đó”.
Ngọc Mai
