Khi biển ấm lên, nhiều loài cá và sinh vật biển dời vùng sống về phía hai cực hoặc xuống nước sâu hơn để tìm nhiệt độ quen thuộc. Một tổng hợp lớn của Elvira Poloczanska và cộng sự (2013) ghi nhận rìa phân bố về phía cực của sinh vật biển dịch chuyển trung bình khoảng 72 km mỗi thập kỷ, nhanh hơn nhiều so với sinh vật trên cạn. Hệ quả là ngư trường đổi chỗ, chuỗi thức ăn xáo trộn, và vùng biển nhiệt đới có nguy cơ mất bớt loài.
Vì sao sinh vật biển phải "chạy"
Phần lớn cá, tôm, mực là động vật biến nhiệt: thân nhiệt theo nhiệt độ nước. Mỗi loài có một khoảng nhiệt độ mà ở đó chúng lớn nhanh, sinh sản tốt. Ra khỏi khoảng này, cơ thể cần nhiều oxy hơn trong khi nước ấm lại chứa ít oxy hơn. Thế là chúng bơi đi tìm nước mát, hoặc trứng và ấu trùng chỉ sống sót ở những nơi hợp nhiệt độ.
Sinh vật biển dịch chuyển nhanh hơn sinh vật trên cạn vì mấy lẽ:
- Ít rào cản: biển liền một khối, không có núi, đường sá hay thành phố chắn lối.
- Ấu trùng trôi theo dòng: nhiều loài đẻ trứng trôi nổi, ấu trùng đi hàng trăm km, nên quần thể "thử" vùng mới liên tục.
- Ít chỗ trú mát: trên cạn có bóng cây, hang, sườn núi khuất nắng; ngoài biển khơi, muốn mát chỉ còn cách đi xa hoặc lặn sâu.
- Sống sát giới hạn chịu nóng: nhiều loài biển đã sống gần mức nhiệt tối đa chúng chịu được, nên chỉ cần ấm thêm một chút là phải đi.
Khái niệm "tốc độ khí hậu"
Các nhà sinh thái dùng khái niệm tốc độ khí hậu (climate velocity): tốc độ và hướng mà một đường đẳng nhiệt dịch chuyển trên bản đồ. Nếu nhiệt độ nơi bạn sống tăng 0,2 °C mỗi thập kỷ, và đi về phía cực 100 km thì nước mát hơn 0,2 °C, thì "vùng khí hậu cũ" của bạn đang di chuyển khoảng 100 km mỗi thập kỷ.
Nghiên cứu của Malin Pinsky và cộng sự (2013) trên hàng trăm loài cá và động vật không xương sống ở vùng biển Bắc Mỹ cho thấy các loài nhìn chung đi theo tốc độ khí hậu tại chỗ: nơi nào đẳng nhiệt dịch nhanh, sinh vật dịch nhanh; nơi nào nhiệt độ đổi theo hướng bất thường, sinh vật cũng đi theo hướng đó chứ không nhất thiết lên phía bắc. Đây là bằng chứng mạnh cho thấy nhiệt độ là động lực chính.
Những ví dụ được ghi nhận rõ
Biển Bắc: cá lên phía bắc và xuống sâu
Biển Bắc giữa Anh và Na Uy là một trong những vùng biển được khảo sát lâu nhất. Nghiên cứu của Allison Perry và cộng sự đăng trên tạp chí Science năm 2005 cho thấy khoảng hai phần ba số loài cá được theo dõi đã dịch vùng phân bố theo vĩ độ hoặc theo độ sâu cùng với nước ấm lên. Một nghiên cứu khác của Nicholas Dulvy và cộng sự (2008) ghi nhận quần xã cá đáy ở đây xuống sâu thêm trung bình khoảng 3,6 m mỗi thập kỷ.
Phù du đổi chỗ, cá tuyết gặp khó
Từ năm 1931, các tàu buôn ở Bắc Đại Tây Dương kéo theo một thiết bị gọi là máy ghi phù du liên tục (Continuous Plankton Recorder), tạo ra chuỗi dữ liệu phù du dài nhất thế giới. Dữ liệu cho thấy loài chân chèo Calanus finmarchicus ưa lạnh, thức ăn giàu dầu của cá con, đã lùi về phía bắc, nhường chỗ cho loài họ hàng ưa ấm Calanus helgolandicus xuất hiện vào thời điểm khác trong năm. Các nhà khoa học như Grégory Beaugrand liên hệ sự thay đổi này với việc cá tuyết con ở Biển Bắc khó sống sót hơn.
Tôm hùm Mỹ: vùng nam suy, vùng bắc lên rồi chững
Ở bờ đông Bắc Mỹ, quần thể tôm hùm Homarus americanus ở vùng nam New England suy giảm mạnh từ cuối thập niên 1990, trong khi vùng Vịnh Maine phía bắc từng có sản lượng tăng vọt. Nhiệt độ nước ấm lên được coi là một nguyên nhân quan trọng, cùng với dịch bệnh vỏ và áp lực khai thác. Những năm gần đây, các nhà khoa học lo rằng Vịnh Maine, một trong những vùng biển ấm lên nhanh nhất thế giới, cũng có thể sớm vượt mức nhiệt tối ưu cho tôm hùm.
Tasmania: nhím biển xuống phía nam, rừng tảo bị gặm
Dòng hải lưu Đông Úc đẩy nước ấm ngày càng xa về phía nam, khiến vùng biển quanh Tasmania ấm lên nhanh hơn trung bình toàn cầu nhiều lần. Nhím biển gai dài Centrostephanus rodgersii, vốn sống ở vùng biển ấm hơn phía bắc, đã lan xuống Tasmania và gặm trụi nhiều khu rừng tảo bẹ, để lại những "bãi nhím" trơ trụi. Đây là ví dụ cho thấy một loài di cư có thể thay đổi cả hệ sinh thái nơi nó đến.
San hô lan lên phía bắc Nhật Bản
Dọc bờ biển Thái Bình Dương của Nhật Bản, dữ liệu theo dõi dài hạn cho thấy một số loài san hô đã mở rộng vùng phân bố lên phía bắc, theo nghiên cứu của Hiroya Yamano và cộng sự (2011), có loài tới khoảng 14 km mỗi năm. Hiện tượng các loài nhiệt đới lấn vào vùng ôn đới được gọi là nhiệt đới hoá (tropicalization).
Bảng tóm tắt: các kiểu dịch chuyển
| Kiểu thay đổi | Biểu hiện | Ví dụ |
|---|---|---|
| Dời về phía cực | Rìa phân bố lan về vĩ độ cao, rìa phía xích đạo co lại | Cá Biển Bắc, tôm hùm Mỹ, nhím biển ở Tasmania |
| Xuống sâu hơn | Cá đáy sống ở độ sâu lớn hơn để tìm nước mát | Quần xã cá đáy Biển Bắc |
| Đổi mùa | Phù du nở hoa sớm hơn, cá đẻ, cá di cư sớm hoặc muộn hơn | Chân chèo Bắc Đại Tây Dương |
| Thay loài | Loài ưa ấm thay loài ưa lạnh trong cùng một vùng | Calanus finmarchicus và C. helgolandicus |
| Nhiệt đới hoá | Loài nhiệt đới lấn vào vùng ôn đới | San hô ven biển Nhật Bản |
Biển nhiệt đới: ai thay thế loài đã đi?
Ở vùng ôn đới, loài đi thì có loài từ phía xích đạo lên thay. Nhưng ở vùng nhiệt đới, vốn đã là nơi nóng nhất, không có "nguồn" loài nào nóng hơn để lấp chỗ trống. Vì vậy các mô hình thường dự báo vùng nhiệt đới sẽ mất bớt số loài khi biển ấm lên, trong khi vùng vĩ độ trung bình và cao có thể tăng số loài.
Theo báo cáo đặc biệt về Đại dương và Băng quyển của IPCC (2019) và IPCC AR6, tiềm năng sản lượng khai thác tối đa của nghề cá toàn cầu được dự báo giảm trong thế kỷ 21, giảm nhiều nhất ở vùng nhiệt đới. Ở kịch bản phát thải cao, mức giảm toàn cầu tới cuối thế kỷ được ước tính khoảng một phần năm; ở kịch bản phát thải thấp, chỉ khoảng vài phần trăm. Biển Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới nên những dự báo này đáng được theo dõi, dù các mô hình toàn cầu có độ phân giải thô với vùng biển cụ thể.
Cá có nhỏ đi không?
Một số nghiên cứu mô hình dự báo kích thước trung bình của cá biển có thể giảm khi nước ấm lên, dựa trên giả thuyết rằng mang cá không lớn kịp với nhu cầu oxy của cơ thể ở nhiệt độ cao. Giả thuyết này đang bị tranh luận khá gay gắt: nhiều nhà sinh lý học cho rằng nó đơn giản hoá quá mức. Điều chắc chắn hơn là cá con ở nước ấm thường lớn nhanh nhưng trưởng thành ở kích cỡ nhỏ hơn, một quy luật quan sát được trong phòng thí nghiệm với nhiều loài.
Góc nhìn hôm nay: ngư dân, người ăn và người đọc làm được gì
- Ngư dân là "cảm biến" đầu tiên: những thay đổi như loài lạ xuất hiện, mùa cá đến sớm hay muộn thường được người đi biển thấy trước khi có số liệu. Nhiều chương trình khoa học công dân trên thế giới, như Redmap ở Úc, thu thập ghi nhận loài lạ từ ngư dân và thợ lặn.
- Quản lý nghề cá cần linh hoạt: hạn ngạch, mùa cấm, vùng cấm đặt ra theo phân bố cũ có thể không còn phù hợp khi đàn cá dịch chuyển. Các nhà khoa học nghề cá khuyến nghị cập nhật đánh giá đàn cá thường xuyên hơn.
- Người ăn có thể đa dạng hoá: ăn nhiều loài hải sản khác nhau, theo mùa, giúp giảm áp lực lên một vài loài quen thuộc.
- Nguồn để đọc thêm: dữ liệu phân bố loài của OBIS (Hệ thống Thông tin Đa dạng Sinh học Đại dương), công cụ OceanAdapt của Đại học Rutgers theo dõi dịch chuyển của cá ở vùng biển Bắc Mỹ, và chương 3 tập Nhóm Công tác II của IPCC AR6 về đại dương và vùng ven biển.
Điều nên mang về: bản đồ phân bố loài trong sách giáo khoa đang dần lỗi thời. Biển không đứng yên, và sinh vật biển đang "bỏ phiếu bằng vây" cho nhiệt độ nước mà chúng quen sống.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao cá di cư về phía cực khi biển ấm lên?
Cá là động vật biến nhiệt, mỗi loài sống tốt trong một khoảng nhiệt độ nhất định. Khi nước ấm vượt khoảng đó, chúng cần nhiều oxy hơn trong khi nước ấm chứa ít oxy hơn. Vì vậy chúng dời về vùng nước mát hơn ở phía cực hoặc dưới sâu.
Sinh vật biển dịch chuyển nhanh bao nhiêu?
Theo tổng hợp của Poloczanska và cộng sự (2013), rìa phân bố về phía cực của sinh vật biển dịch chuyển trung bình khoảng 72 km mỗi thập kỷ. Tốc độ này nhanh hơn nhiều so với các loài trên cạn, nhưng khác nhau rất nhiều giữa các loài và vùng biển.
Tốc độ khí hậu (climate velocity) là gì?
Là tốc độ và hướng dịch chuyển của một đường đẳng nhiệt trên bản đồ khi khí hậu ấm lên. Nó cho biết sinh vật cần đi bao xa, theo hướng nào để giữ được nhiệt độ quen thuộc. Nghiên cứu cho thấy nhiều loài biển đi khá sát theo tốc độ khí hậu tại chỗ.
Biển nhiệt đới như Việt Nam bị ảnh hưởng thế nào?
Theo IPCC, vùng nhiệt đới được dự báo giảm tiềm năng sản lượng khai thác nhiều nhất, vì loài đi thì khó có loài ưa nóng hơn tới thay. Mức độ cụ thể ở từng vùng biển còn cần nghiên cứu chi tiết hơn, vì mô hình toàn cầu khá thô.
Nhiệt đới hoá đại dương là gì?
Là hiện tượng các loài nhiệt đới như san hô, cá rạn lấn dần vào vùng biển ôn đới khi nước ấm lên. Ví dụ được ghi nhận rõ là san hô mở rộng phân bố lên phía bắc dọc bờ biển Nhật Bản. Loài mới đến có thể làm thay đổi cả hệ sinh thái bản địa.
