Nhà khoa học WHOI Anne Cohen (người bên trái) và sinh viên Nathan Mollica thuộc Chương trình Phối hợp MIT-WHOI chiết xuất mẫu lõi từ một loài san hô Porites khổng lồ ở Vịnh Risong, Palau. Ảnh của Richard Brooks, Lightning Strike Media Productions, Palau.
Các nhà khoa học từ lâu đã nghi ngờ rằng quá trình axit hóa đại dương đang ảnh hưởng đến khả năng xây dựng bộ xương của san hô, nhưng thật khó để tách tác động của nó khỏi tác động của nhiệt độ đại dương ấm đang đồng thời ảnh hưởng đến sự phát triển của san hô. Nghiên cứu mới từ Viện Hải dương học Woods Hole (WHOI) cho thấy tác động khác biệt mà quá trình axit hóa đại dương đang gây ra trên một số rạn san hô mang tính biểu tượng của thế giới.
Trong một bài báo được xuất bản ngày 27 tháng 8 năm 2020, trên tạp chí Geophysical Research Letters , các nhà nghiên cứu cho thấy mật độ bộ xương san hô giảm đáng kể dọc theo Great Barrier Reef – hệ thống rạn san hô lớn nhất thế giới – và cả trên hai rạn san hô ở Biển Đông. Nhóm nguyên cứu lý giải vấn đề là do tính axit ngày càng tăng của các vùng nước xung quanh các rạn san hô này kể từ năm 1950.
Tác giả chính của nghiên cứu đồng thời là nhà khoa học của WHOI Weifu Guo cho biết: “Đây là phát hiện và ghi nhận rõ ràng đầu tiên về tác động của axit hóa đại dương đối với sự phát triển của san hô. Nghiên cứu của chúng tôi đưa ra bằng chứng mạnh mẽ rằng quá trình axit hóa đại dương trong thế kỷ 20 trầm trọng hơn bởi các quá trình sinh hóa rạn san hô, đã có những tác động có thể đo lường được đối với sự phát triển của một loài san hô xây dựng đá ngầm trên Great Barrier Reef và ở Biển Đông. Những tác động này có thể sẽ tăng tốc khi Quá trình axit hóa đại dương diễn ra trong vài thập kỷ tới. ”
Khoảng một phần ba lượng khí thải carbon dioxide toàn cầu được hấp thụ bởi đại dương, gây ra sự suy giảm trung bình 0,1 đơn vị pH nước biển kể từ thời kỳ tiền công nghiệp. Hiện tượng này, được gọi là axit hóa đại dương, đã làm giảm 20% nồng độ các ion cacbonat trong nước biển. Các loài động vật dựa vào canxi cacbonat để tạo ra bộ xương của chúng, chẳng hạn như san hô, đang gặp nguy hiểm khi độ pH đại dương tiếp tục giảm. Quá trình axit hóa đại dương nhắm vào mật độ của bộ xương, âm thầm mài mòn sức mạnh của san hô, giống như chứng loãng xương làm yếu xương ở người.
Anne Cohen , một nhà khoa học WHOI và đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Các loài san hô không thể cho chúng ta biết chúng đang cảm thấy gì, nhưng chúng ta có thể nhìn thấy nó trong bộ xương của chúng . Vấn đề là san hô thực sự cần sức mạnh từ mật độ bởi vì đó là thứ giúp các rạn san hô không bị vỡ ra. Các tác động cộng gộp của nhiệt độ, hiện tượng axit hóa đại dương cùng các yếu tố khác sẽ tàn phá nhiều rạn san hô ”.
Nathaniel Mollica, sinh viên Chương trình Phối hợp MIT-WHOI (người bên trái) và nhà khoa học Weifu Guo của WHOI kiểm tra một lõi được chiết xuất từ một bộ xương san hô. Ảnh của Anne Cohen Lab,Viện Hải dương học Woods Hole
Trong cuộc điều tra của mình, Guo và các đồng tác giả của ông đã kiểm tra dữ liệu được công bố thu thập được từ bộ xương của san hô Porites – một loài sống lâu năm, hình vòm được tìm thấy trên khắp Ấn Độ Dương – Thái Bình Dương – kết hợp với hình ảnh quét CT ba chiều mới của Porites từ các rạn san hô ở trung tâm Thái Bình Dương. Sử dụng các tài liệu lưu trữ về bộ xương có niên đại tương ứng là 1871, 1901 và 1978, các nhà nghiên cứu đã xác định được mật độ và tốc độ tăng trưởng hàng năm của san hô. Họ đã đưa thông tin này, cũng như nhiệt độ lịch sử và dữ liệu hóa học nước biển từ mỗi rạn san hô vào một mô hình để dự đoán phản ứng của san hô đối với các điều kiện môi trường liên tục và thay đổi.
Các tác giả phát hiện ra rằng axit hóa đại dương gây ra sự suy giảm đáng kể mật độ bộ xương Porites ở rạn san hô Great Barrier (13%) và Biển Đông (7%), bắt đầu từ khoảng năm 1950. Ngược lại, họ không tìm thấy tác động của axit hóa đại dương đối với các loại san hô tương tự ở Quần đảo Phượng Hoàng và trung tâm Thái Bình Dương, nơi các rạn san hô được bảo vệ không bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm, đánh bắt quá mức, và dòng chảy từ đất liền.
Trong khi lượng khí thải carbon dioxide là nguyên nhân lớn nhất gây axit hóa đại dương trên quy mô toàn cầu, các tác giả chỉ ra rằng nước thải và dòng chảy từ đất liền có thể làm trầm trọng thêm ảnh hưởng, thậm chí còn làm giảm thêm độ pH của nước biển trên các rạn san hô gần đó. Các tác giả cho rằng mật độ bộ xương suy giảm của san hô trên rạn san hô Great Barrier và Biển Đông là do tác động tổng hợp của axit hóa đại dương và nước chảy. Ngược lại, các rạn san hô trong các khu bảo tồn biển ở trung tâm Thái Bình Dương cho đến nay vẫn được che chắn khỏi những tác động này.
Guo nói: “Phương pháp này thực sự mở ra một cách mới để xác định tác động của quá trình axit hóa đại dương đối với các rạn san hô trên khắp thế giới. “Sau đó, chúng ta có thể tập trung vào các hệ thống rạn san hô để giảm thiểu các tác động cục bộ và bảo vệ rạn san hô.”
Các đồng tác giả của bài báo bao gồm Rohit Bokade (Đại học Northeastern), Nathaniel Mollica (chương trình chung MIT-WHOI ), và Muriel Leung (Đại học Pennsylvania), cũng như Russell Brainard của Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah và trước đây tại Bộ phận Hệ sinh thái Rạn san hô thuộc Trung tâm Khoa học Thủy sản Quần đảo Thái Bình Dương.
Tài trợ cho nghiên cứu này được cung cấp bởi Quỹ Khoa học Quốc gia, Quỹ Robertson, Quỹ Tiffany & Co., Quỹ Cố vấn Nhà tài trợ Đại Tây Dương và Quỹ Đầu tư Khoa học của WHOI.
Viện Hải dương học Woods Hole là một tổ chức tư nhân, phi lợi nhuận ở Cape Cod, Mass., Chuyên nghiên cứu về biển, kỹ thuật và giáo dục đại học. Được thành lập vào năm 1930 theo khuyến nghị của Học viện Khoa học Quốc gia, nhiệm vụ chính của nó là hiểu đại dương và sự tương tác của nó với Trái đất nói chung, và truyền đạt hiểu biết cơ bản về vai trò của đại dương trong sự thay đổi của môi trường toàn cầu. Để biết thêm thông tin, vui lòng truy cập www.whoi.edu .
