Các nhà khoa học theo dõi thú biển bằng những chiếc thẻ điện tử gắn lên cơ thể con vật: thẻ ghi độ sâu, thời gian, nhiệt độ, chuyển động, rồi gửi dữ liệu lên vệ tinh mỗi khi con vật nổi lên mặt nước. Hệ thống vệ tinh Argos, hoạt động từ năm 1978, là "trạm thu" quen thuộc nhất. Gần như mọi con số về độ sâu và thời gian lặn của cá voi, hải cẩu, rùa biển mà người ta biết hôm nay đều đến từ những chiếc thẻ như vậy.
Vì sao phải dùng thẻ
Một con cá voi mõm khoằm ở dưới sâu hàng giờ, chỉ nổi lên vài phút. Một con hải cẩu voi rời bờ bảy, tám tháng, bơi hàng nghìn km ra giữa đại dương. Một con rùa da băng qua cả Thái Bình Dương. Không con tàu nào bám theo được những chuyến đi đó, và không mắt người nào nhìn thấy được chuyện xảy ra ở độ sâu 1.000 m.
Thẻ điện tử giải quyết bài toán bằng cách để chính con vật mang thiết bị đo. Ngành này có tên gọi chung là đo xa sinh học hay theo dõi gắn trên động vật (animal telemetry, bio-logging). Nó đã thay đổi hẳn hiểu biết về đại dương trong nửa thế kỷ qua.
Từ chiếc đồng hồ cơ học đến thẻ vệ tinh: một dòng thời gian
- Thập niên 1960: Gerald Kooyman gắn máy ghi độ sâu cơ học tự chế lên hải cẩu Weddell ở Nam Cực. Thiết bị phải được thu hồi khi hải cẩu quay về lỗ thở mới đọc được kết quả.
- 1978: Hệ thống Argos đi vào hoạt động, do cơ quan vũ trụ Pháp (CNES) và Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Mỹ (NOAA) hợp tác. Argos ban đầu phục vụ phao khí tượng, nhưng nhanh chóng được dùng cho động vật.
- Thập niên 1980 – 1990: máy ghi độ sâu điện tử (TDR) nhỏ dần, ghi được hàng nghìn lần lặn. Thẻ vệ tinh bắt đầu được gắn phổ biến trên hải cẩu và rùa biển.
- Cuối thập niên 1990 – 2000: thẻ gắn bằng giác hút ghi cả âm thanh và chuyển động ba chiều ra đời, như loại DTAG phát triển ở Viện Hải dương học Woods Hole. Thẻ gắn cảm biến nhiệt độ, độ mặn trên hải cẩu bắt đầu thu dữ liệu hải dương.
- Từ thập niên 2010: thẻ định vị GPS nhanh (Fastloc), camera mini, cảm biến nhịp tim và cả điện não, như trong nghiên cứu giấc ngủ hải cẩu voi công bố năm 2023.
Các loại thẻ chính và thứ chúng đo
| Loại thẻ | Gắn thế nào | Đo được gì | Lấy dữ liệu ra sao |
|---|---|---|---|
| Thẻ vệ tinh định vị và độ sâu | Dán lên lông hải cẩu, gắn vào mai rùa, hoặc gắn chốt vào vây lưng cá voi | Vị trí, độ sâu, thời gian lặn, có loại đo nhiệt độ nước | Gửi qua vệ tinh khi con vật nổi lên; kéo dài vài tháng tới hơn một năm |
| Thẻ giác hút đa cảm biến | Dính tạm lên lưng cá voi bằng giác hút | Âm thanh, độ sâu, gia tốc, hướng, đôi khi video | Tự bong ra sau vài giờ tới vài ngày, nổi lên, nhà khoa học vớt lại |
| Thẻ cảm biến hải dương (CTD) | Dán lên đầu hải cẩu, rụng theo lần thay lông | Nhiệt độ, độ mặn nước theo độ sâu, kèm vị trí | Gửi qua vệ tinh |
| Máy ghi lưu trữ | Dán hoặc gắn tạm | Dữ liệu chi tiết, tần suất cao | Phải thu hồi thiết bị, thường khi con vật quay lại bãi sinh sản |
Vì sao thẻ chỉ gửi được khi con vật nổi lên
Sóng vô tuyến gần như không truyền được trong nước biển. Vì vậy thẻ chỉ liên lạc được với vệ tinh khi ăng-ten nhô lên khỏi mặt nước. Với loài lặn sâu, chỉ nổi vài phút giữa các lần lặn, thẻ phải nén dữ liệu, chỉ gửi những phần tóm tắt quan trọng, như độ sâu lớn nhất và thời gian của từng lần lặn. Đó là lý do một số kỷ lục lặn được công bố kèm khoảng sai số nhất định.
Những điều thẻ đã cho chúng ta biết
Kỷ lục lặn của thú
Lần lặn gần 3.000 m và lần lặn 222 phút của cá voi mõm khoằm Cuvier, giấc ngủ hai giờ mỗi ngày của hải cẩu voi, lần lặn hơn 1.000 m của rùa da: tất cả đều đến từ thẻ. Không có chúng, những con số này chỉ là phỏng đoán.
Đường di cư không ai ngờ
Thẻ vệ tinh cho thấy rùa da làm tổ ở Indonesia có thể bơi qua Thái Bình Dương tới vùng kiếm ăn ngoài khơi California, quãng đường hơn mười nghìn km. Hải cẩu voi phương bắc đi về giữa bờ California và vùng biển sâu gần quần đảo Aleut hai lần mỗi năm. Những hiểu biết này giúp xác định nơi cần bảo vệ, kể cả những vùng biển xa bờ hàng nghìn km.
Hải cẩu thành "trạm đo đại dương"
Một đóng góp bất ngờ: hải cẩu voi phương nam và hải cẩu Weddell mang cảm biến nhiệt độ, độ mặn đã thu được dữ liệu từ những vùng nước dưới băng biển Nam Đại Dương, nơi tàu khảo sát và phao trôi tự động gần như không tới được vào mùa đông. Dự án quốc tế MEOP (Marine Mammals Exploring the Oceans Pole to pole) gom các dữ liệu này, và chúng đã đóng góp một phần đáng kể vào số liệu đo đạc ở vùng băng biển Nam Cực. Mỗi lần hải cẩu ngoi lên sau lần lặn sâu, nó gửi về một "lát cắt" nhiệt độ và độ mặn của cột nước.
Hiểu tác động của con người
Thẻ giác hút ghi âm và chuyển động đã được dùng trong các thí nghiệm có kiểm soát để đo phản ứng của cá voi với tiếng sonar, tiếng tàu. Kết quả cho thấy nhiều loài ngừng kiếm ăn hoặc bơi tránh ở mức âm thanh thấp hơn người ta từng nghĩ, góp phần hình thành các quy định hạn chế tiếng ồn dưới biển.
Gắn thẻ có làm hại con vật không
Đây là câu hỏi chính đáng, và các nhà nghiên cứu cũng tự đặt ra cho mình. Các nguyên tắc chung được áp dụng:
- Trọng lượng nhỏ: thẻ thường được giữ ở mức một phần nhỏ trọng lượng cơ thể, có hướng dẫn phổ biến là không quá vài phần trăm.
- Hình dạng giảm lực cản: thẻ được thiết kế thuôn để không làm con vật tốn thêm sức khi bơi.
- Gắn tạm thời khi có thể: thẻ giác hút tự bong; thẻ dán lên lông hải cẩu rụng theo mùa thay lông; thẻ trên mai rùa dùng keo không độc.
- Cân nhắc kỹ với thẻ gắn xuyên da: thẻ chốt vào vây lưng hay cơ cá voi cần đánh giá rủi ro nhiễm trùng, được theo dõi sau khi gắn, và chỉ làm khi lợi ích khoa học, bảo tồn đủ lớn.
- Giấy phép: ở hầu hết các nước, gắn thẻ lên loài được bảo vệ cần giấy phép nghiên cứu và phải qua hội đồng đạo đức động vật.
Những nghiên cứu dài hạn trên hải cẩu voi và rùa biển cho thấy, khi tuân thủ quy trình, phần lớn con vật mang thẻ vẫn sinh sản, kiếm ăn và sống sót tương đương con không mang thẻ. Dù vậy, cộng đồng khoa học vẫn liên tục tìm cách làm thẻ nhỏ hơn, nhẹ hơn và ít xâm lấn hơn.
Thẻ và rùa biển
Rùa biển là nhóm được gắn thẻ vệ tinh nhiều nhất trong bò sát. Rùa cái lên bờ đẻ trứng là lúc dễ tiếp cận, nên nhiều thẻ được gắn ngay trên bãi đẻ, sau khi rùa đẻ xong. Ở Đông Nam Á, các chương trình hợp tác bảo tồn đã gắn thẻ vệ tinh cho rùa biển để tìm hiểu đường di cư giữa bãi đẻ và vùng kiếm ăn, cho thấy rùa đẻ trứng ở một nước có thể kiếm ăn ở vùng biển nước khác. Điều đó có nghĩa là bảo vệ rùa biển cần hợp tác vượt biên giới.
Bên cạnh thẻ vệ tinh, rùa biển còn được gắn thẻ kim loại hoặc nhựa ở chân chèo, có in mã số và địa chỉ liên hệ. Loại thẻ này không truyền tín hiệu, nhưng khi rùa được bắt gặp lại, người ta biết nó từ đâu tới.
Góc nhìn hôm nay: bạn có thể làm gì
Nhiều chương trình theo dõi công khai bản đồ đường đi của con vật mang thẻ trên mạng, có khi kèm tên riêng đặt cho từng cá thể. Theo dõi một con rùa hay một con hải cẩu suốt mùa di cư là cách sinh động để học địa lý đại dương, nhất là với học sinh.
Nếu đi biển và nhặt được một chiếc thẻ điện tử trôi dạt hay thấy rùa biển có thẻ gắn ở chân chèo, đừng tháo thẻ hay giữ làm kỷ niệm. Hãy chụp ảnh mã số, ghi vị trí, ngày giờ và gửi thông tin cho địa chỉ in trên thẻ hoặc cho cơ quan quản lý thuỷ sản, khu bảo tồn biển gần nhất. Một bản ghi bắt gặp lại có thể quý hơn nhiều so với người ta tưởng.
Muốn đọc thêm, trang của hệ thống Argos, Mạng lưới Đo xa Động vật của Mỹ (Animal Telemetry Network) và dự án MEOP đều có tài liệu dễ hiểu. Hiệp hội Bio-Logging quốc tế cũng tổng hợp nhiều nghiên cứu về công nghệ và đạo đức gắn thẻ.
Câu hỏi thường gặp
Thẻ vệ tinh gắn trên cá voi hoạt động thế nào?
Thẻ ghi vị trí, độ sâu và thời gian lặn, rồi gửi dữ liệu lên vệ tinh mỗi khi cá voi nổi lên và ăng-ten nhô khỏi mặt nước. Vì sóng vô tuyến không truyền được trong nước biển, thẻ thường chỉ gửi dữ liệu tóm tắt.
Hệ thống Argos là gì?
Argos là hệ thống thu tín hiệu và định vị qua vệ tinh, hoạt động từ năm 1978 do Pháp và Mỹ hợp tác. Ban đầu dùng cho phao khí tượng, nay là công cụ chính để theo dõi động vật hoang dã, đặc biệt là động vật biển.
Gắn thẻ có làm đau cá voi, rùa biển không?
Các nhà nghiên cứu cố gắng giữ thẻ nhỏ, nhẹ và gắn tạm thời khi có thể. Thẻ gắn xuyên da cần đánh giá rủi ro và giấy phép. Nghiên cứu dài hạn cho thấy phần lớn con vật mang thẻ vẫn sống và sinh sản bình thường.
Thẻ theo dõi hải cẩu đo được gì ngoài vị trí?
Nhiều thẻ đo độ sâu, thời gian lặn, nhiệt độ và độ mặn nước theo độ sâu. Dữ liệu này giúp các nhà hải dương học hiểu những vùng nước dưới băng mà tàu khảo sát khó tới.
Nhặt được thẻ theo dõi động vật biển thì làm gì?
Không tháo thẻ khỏi con vật và không giữ làm kỷ niệm. Chụp ảnh mã số, ghi vị trí, ngày giờ và gửi cho địa chỉ in trên thẻ hoặc cơ quan quản lý thuỷ sản, khu bảo tồn biển gần nhất.
