Xác cá voi rơi (whale fall) là khi một con cá voi chết chìm xuống đáy biển sâu và trở thành nguồn thức ăn, nơi ở cho cả một cộng đồng sinh vật suốt nhiều năm, có khi nhiều chục năm. Ở đáy biển nghèo thức ăn, một xác cá voi lớn tương đương lượng chất hữu cơ mà vùng đáy ấy thường phải chờ hàng nghìn năm mới nhận được từ trên rơi xuống. Các nhà khoa học đã ghi nhận hàng trăm loài sinh vật trên xác cá voi, trong đó có những loài chưa thấy ở nơi nào khác.
Phát hiện tình cờ năm 1987
Trước thập niên 1980, giới khoa học đã đoán rằng xác cá voi chìm xuống đáy hẳn phải nuôi được nhiều sinh vật, nhưng gần như chưa ai tận mắt thấy. Năm 1987, nhóm của nhà hải dương học Craig Smith trong một lần lặn bằng tàu ngầm nghiên cứu ở bồn trũng Santa Catalina ngoài khơi California, độ sâu khoảng 1.200 m, tình cờ gặp bộ xương của một con cá voi lớn nằm trên đáy. Quanh bộ xương là những thảm vi khuẩn, trai, ốc và nhiều sinh vật khác.
Từ đó, xác cá voi rơi trở thành một hướng nghiên cứu riêng. Ngoài việc tìm xác tự nhiên, các nhà khoa học ở Mỹ, Thuỵ Điển, Nhật Bản và nhiều nơi khác còn chủ động đánh chìm xác cá voi chết dạt bờ xuống đáy biển, rồi quay lại quan sát định kỳ trong nhiều năm.
Vì sao một xác cá voi quan trọng đến vậy
Đáy biển sâu là nơi thiếu thức ăn. Phần lớn chất hữu cơ ở đây đến từ những mảnh vụn nhỏ chìm từ tầng mặt xuống, và chỉ một phần rất nhỏ tới được đáy. Một con cá voi lớn nặng hàng chục tấn rơi xuống là một khối thức ăn tập trung khổng lồ trên vài chục mét vuông.
Đặc biệt, xương cá voi chứa rất nhiều chất béo. Chính lượng mỡ trong xương này nuôi sinh vật lâu dài, sau khi phần mô mềm đã hết từ lâu. Nhờ vậy, một xác cá voi không chỉ là "bữa tiệc" vài tháng mà là một hệ sinh thái tồn tại hàng chục năm.
Bốn giai đoạn của một xác cá voi rơi
Dựa trên nhiều năm theo dõi, Craig Smith và Amy Baco tổng hợp năm 2003 một mô hình gồm các giai đoạn nối tiếp, thời gian thay đổi tuỳ kích thước xác, độ sâu và nhiệt độ nước:
| Giai đoạn | Thời gian ước tính | Sinh vật chính | Chuyện gì diễn ra |
|---|---|---|---|
| 1. Thú ăn xác di động | vài tháng đến khoảng 2 năm | cá mút đá myxin (hagfish), cá mập ngủ, giáp xác chân khác, cua | phần mô mềm được tiêu thụ dần |
| 2. Cơ hội làm giàu | vài tháng đến vài năm | giun nhiều tơ, giáp xác nhỏ, ốc nhỏ với mật độ rất cao | sinh vật nhỏ khai thác xương lộ ra và trầm tích giàu chất hữu cơ xung quanh |
| 3. Ưa lưu huỳnh | nhiều năm đến nhiều chục năm | vi khuẩn, trai, sò, ốc, giun | vi khuẩn phân giải mỡ trong xương sinh ra sulfide, nuôi một cộng đồng hoá tổng hợp |
| 4. Rạn | sau khi chất hữu cơ cạn | sinh vật bám, lọc nước | bộ xương còn lại làm giá thể cứng như một rạn nhỏ |
Các giai đoạn không tách bạch hoàn toàn mà có thể chồng lên nhau. Với cá voi nhỏ hoặc ở vùng nước nông hơn, mọi thứ diễn ra nhanh hơn nhiều.
Giai đoạn lưu huỳnh: khi xương thành ốc đảo hoá học
Đây là giai đoạn kéo dài nhất và thú vị nhất với nhà sinh học. Khi vi khuẩn phân giải mỡ trong xương mà không có oxy, chúng tạo ra hydrogen sulfide. Một nhóm vi khuẩn khác lại dùng sulfide làm nguồn năng lượng để tạo chất hữu cơ, cách sống gọi là hoá tổng hợp. Thảm vi khuẩn phủ trắng trên xương là dấu hiệu dễ thấy.
Quanh thảm vi khuẩn là trai, sò và ốc có quan hệ gần với những loài sống ở miệng phun thuỷ nhiệt và suối lạnh rỉ khí. Điều này dẫn tới một giả thuyết được bàn nhiều từ cuối thập niên 1980: xác cá voi rải rác dưới đáy biển có thể là những "bậc đá kê chân" giúp ấu trùng các loài hoá tổng hợp phát tán giữa các miệng phun và suối lạnh cách xa nhau. Giả thuyết này có bằng chứng ủng hộ ở một số nhóm loài, nhưng vẫn đang được kiểm chứng.
Giun Osedax: "giun ăn xương"
Năm 2004, các nhà khoa học Greg Rouse, Shana Goffredi và Robert Vrijenhoek công bố trên tạp chí Science một chi giun mới tìm thấy trên xương cá voi xám ở hẻm vực Monterey, ngoài khơi California. Họ đặt tên là Osedax, tiếng Latin nghĩa là "kẻ ăn xương".
Osedax không có miệng, không có ruột. Con cái cắm phần "rễ" vào trong xương, phần thân với chùm mang màu đỏ phơ phất ngoài nước. Trong rễ có vi khuẩn cộng sinh, và giun lấy dinh dưỡng từ chất béo, chất đạm trong xương nhờ sự phối hợp với vi khuẩn này. Cách chúng làm tan khoáng xương để luồn rễ vào vẫn đang được nghiên cứu, với bằng chứng cho thấy giun tiết ra axit.
Chi tiết lạ nhất là con đực: chúng nhỏ tới mức phải soi kính hiển vi, và sống thành nhóm bên trong ống keo bao quanh con cái. Từ năm 2004 đến nay, nhiều loài Osedax đã được mô tả ở nhiều đại dương. Dấu vết đục khoét giống của Osedax cũng đã được tìm thấy trên xương cá voi hoá thạch, gợi ý rằng nhóm giun này đã ăn xương từ hàng chục triệu năm trước.
Săn cá voi đã làm thay đổi đáy biển?
Thế kỷ 19 và 20, săn bắt thương mại làm số lượng nhiều loài cá voi lớn giảm mạnh. Ít cá voi hơn nghĩa là ít xác rơi xuống đáy hơn. Một số nhà khoa học đặt câu hỏi: những loài chỉ sống trên xác cá voi có bị ảnh hưởng không, khi khoảng cách giữa các "ốc đảo" bị kéo giãn? Đây là giả thuyết khó kiểm chứng, vì ta không có dữ liệu về đáy biển trước thời săn cá voi. Nhưng nó cho thấy một ý quan trọng: điều xảy ra ở tầng mặt có thể để lại hậu quả tận đáy biển.
Ngược lại, khi một số quần thể cá voi đang phục hồi nhờ lệnh cấm săn bắt thương mại, số xác cá voi rơi có thể tăng dần trở lại.
Góc nhìn hôm nay
Xác cá voi rơi là một trong những ví dụ dễ hiểu nhất về việc đại dương nối liền từ mặt xuống đáy. Một con cá voi sống cả đời ở tầng nước trên, ăn sinh vật phù du hoặc mực, rồi khi chết lại đưa lượng lớn carbon và dinh dưỡng xuống tận đáy. Đây cũng là lý do các nhà khoa học xem cá voi là một phần của chu trình carbon đại dương, dù mức đóng góp cụ thể còn được tranh luận.
Năm 2019, tàu thám hiểm Nautilus của Ocean Exploration Trust tình cờ gặp một xác cá voi ở độ sâu khoảng 3.200 m gần núi ngầm Davidson ngoài khơi California, và phát trực tiếp hình ảnh cá mút đá, bạch tuộc, giun và cua đang tụ quanh bộ xương. Các đoạn ghi hình này vẫn còn trên kênh của Nautilus Live, là cách tốt để xem một xác cá voi rơi đang ở giai đoạn đầu.
Nếu gặp xác cá voi dạt vào bờ ở Việt Nam, việc đúng là báo cho chính quyền địa phương và cơ quan chuyên môn về thuỷ sản, môi trường; không tự ý xẻ thịt hay mang xương về. Xác cá voi có thể chứa mầm bệnh và việc xử lý cần đúng quy trình.
Câu hỏi thường gặp
Xác cá voi rơi là gì?
Là xác cá voi chết chìm xuống đáy biển sâu, trở thành nguồn thức ăn và nơi ở cho nhiều sinh vật trong nhiều năm. Một xác cá voi lớn có thể nuôi cả một hệ sinh thái riêng hàng chục năm.
Một xác cá voi dưới đáy biển tồn tại bao lâu?
Phần mô mềm thường hết trong vài tháng đến khoảng hai năm. Bộ xương giàu mỡ có thể nuôi vi khuẩn và các sinh vật khác hàng chục năm, tuỳ kích thước xác và độ sâu.
Giun Osedax là gì?
Osedax là chi giun không miệng, không ruột, cắm rễ vào xương cá voi và sống nhờ vi khuẩn cộng sinh phân giải chất trong xương. Chi này được mô tả năm 2004 từ xương cá voi ở hẻm vực Monterey, California.
Xác cá voi rơi được phát hiện lần đầu khi nào?
Năm 1987, nhóm của Craig Smith tình cờ gặp bộ xương cá voi ở độ sâu khoảng 1.200 m tại bồn trũng Santa Catalina ngoài khơi California, trong một lần lặn bằng tàu ngầm nghiên cứu.
Những con vật nào ăn xác cá voi dưới đáy biển?
Ban đầu là cá mút đá myxin, cá mập ngủ, cua và giáp xác chân khác. Sau đó là giun nhiều tơ, ốc nhỏ, rồi vi khuẩn, trai, sò sống nhờ sulfide sinh ra từ mỡ trong xương.
Vì sao xương cá voi nuôi sinh vật được lâu như vậy?
Xương cá voi chứa rất nhiều chất béo. Vi khuẩn phân giải lượng mỡ này từ từ, sinh ra sulfide làm nguồn năng lượng cho cả một cộng đồng hoá tổng hợp trong nhiều năm, thậm chí nhiều chục năm.
