‘Vùng chết’ đã ám ảnh đại dương lâu hơn bất kỳ ai từng biết

Các đại dương trên Trái đất tràn đầy sự sống, với vô số sinh vật tạo nên ngôi nhà của chúng bên dưới những con sóng. Nhưng không phải nơi nào trong biển xanh thẳm cũng có thể tiếp nhận được sự hiện diện của sự sống.

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học ngày càng lo ngại về ‘vùng chết’: những vùng nước thiếu oxy trong đại dương, nơi lượng oxy quá thấp, động vật biển không thể tồn tại trong đó.

Trong những thập kỷ gần đây, các vùng chết đã mở rộng phạm vi rộng lớn và cũng không còn giới hạn trong đại dương, với sự mất mát oxy trong các hồ hiện đang vượt xa hiện tượng tương tự ở ngoài khơi.

Tuy nhiên, cũng đáng lo ngại như vùng chết, các nhà khoa học cho biết đây không phải là một vấn đề mới trong các đại dương.

Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng vùng chết thực sự là một đặc điểm lặp lại của Thái Bình Dương lâu hơn bất kỳ ai từng nhận ra – thực tế là ít nhất khoảng 1,2 triệu năm.

Phân tích lõi trầm tích cổ đại được khoan từ đáy biển Bering ở Bắc Thái Bình Dương, các nhà khoa học đã xác định được 27 trường hợp riêng biệt của vùng chết – chính thức được gọi là vùng tối thiểu oxy (OMZ) – trong 1,2 triệu năm qua, cho thấy những đợt thiếu oxy lặp lại tương đối đặc điểm thường xuyên của Thái Bình Dương trong suốt kỷ Pleistocen.

Trước đó, người ta đã biết rằng sự kết thúc của kỷ băng hà cuối cùng (khoảng 12.000 năm trước) trùng hợp với tình trạng thiếu oxy trên diện rộng ở Bắc Thái Bình Dương, khi các sự kiện ấm lên lớn gây ra sự tan chảy của băng trôi và đưa một lượng lớn nước ngọt vào đại dương.

Nhưng các vùng chết đã tồn tại từ rất lâu trước đó, trầm tích lõi lộ ra, và nó thường không đòi hỏi những biến đổi môi trường mạnh mẽ như vậy để chúng xuất hiện.

Nhà khoa học đại dương Ana Christina Ravelo đến từ Đại học California, Santa Cruz (UC Santa Cruz) cho biết: “Không cần một sự xáo trộn lớn như những tảng băng tan chảy để điều này xảy ra.

“Những hiện tượng thiếu oxy đột ngột này thực sự phổ biến trong hồ sơ địa chất và chúng thường không liên quan đến quá trình khử băng. Chúng hầu như luôn xảy ra trong các thời kỳ ấm áp giữa các băng hà, giống như thời kỳ chúng ta đang ở hiện nay.”

Trong số 27 tín hiệu OMZ được xác định – được chỉ ra bởi các lớp ‘nhiều lớp’ trong lõi, phản ánh lớp trầm tích không bị xáo trộn được đặt xuống khi không có sinh vật sống – một số khoảng thời gian vùng chết kéo dài dưới một nghìn năm, trong khi ở những vùng khác, điều kiện thiếu oxy vẫn tồn tại trong gần 40 thiên niên kỷ.

Mặc dù các OMZ xảy ra vào những thời điểm không nhất quán, không cho thấy bất kỳ loại quy trình nào ngoài ngẫu nhiên, nhưng chúng vẫn là một sự xuất hiện thường xuyên trong kỷ Pleistocen – cho thấy rằng, trong đại dương, các vùng chết là một phần của sự sống.

“Chúng tôi không biết chúng đã mở rộng đến mức nào [outside the North Pacific], nhưng chúng tôi biết chúng rất dữ dội, “Ravelo nói.” Hệ thống được chuẩn bị cho loại sự kiện này xảy ra. “

OMZ thường được cho là do tảo nở hoa có hại, được tạo thành từ các sinh vật cực nhỏ, cuối cùng bị phân hủy và chìm xuống đáy biển. Khi chúng chìm xuống, sự phân hủy sinh khối của vi khuẩn sẽ tiêu thụ oxy trong nước.

Tại các vùng chết ngày nay, ô nhiễm môi trường là một phần lớn của vấn đề, với các chất thải từ hoạt động của con người (đặc biệt là phân bón nông nghiệp) chảy ra biển và đường thủy, là nguồn dinh dưỡng thu hút lượng tảo biển dồi dào.

Nước ấm hơn làm cho các vùng chết dễ xảy ra hơn, cũng như điều kiện lưu thông đại dương, nhưng các yếu tố khác cũng có liên quan.

Tác giả đầu tiên của nghiên cứu, nhà khoa học dữ liệu Karla Knudson, cựu sinh viên đại học UC Santa Cruz, cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy mực nước biển cao, xảy ra trong thời kỳ khí hậu ấm áp giữa các băng hà, góp phần gây ra các hiện tượng thiếu oxy này.

“Khi mực nước biển dâng cao, sắt hòa tan từ các thềm lục địa ngập nước có thể được chuyển ra biển khơi và thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của thực vật phù du ở vùng nước bề mặt.”

Mặc dù những phát hiện cho thấy vùng chết không phải là sự sai lệch của thế giới ô nhiễm, bị đốt nóng do con người gây ra ngày nay, nhưng không có gì thoải mái khi nhận ra rằng ô nhiễm, nước ấm hơn và mực nước biển cao hơn là một số động lực chính đằng sau sự chuyển đổi nước có thể gây ngạt thở động vật biển hàng nghìn năm cùng một lúc.

Các vùng chết trong tương lai có thể lan rộng đến mức nào là một câu hỏi cấp bách, và một câu hỏi có thể được giải đáp bằng cách khoan các lõi trầm tích sâu từ các vị trí đại dương khác, để thử và định lượng phạm vi địa lý của các lần xuất hiện OMZ trước đây được phát hiện ở đây.

Những bức ảnh chụp nhanh từ quá khứ của đại dương hóa ra có thể là một bản xem trước đáng ngại về quy mô của vùng chết trong ngày mai. Một số nhà khoa học đã dự đoán rằng nồng độ oxy sẽ tiếp tục giảm trong đại dương toàn cầu trong một nghìn năm tới hoặc hơn.

Đây là một thứ đáng sợ, nghiêm trọng và chúng ta không thể nhìn theo cách khác.

Knudson nói: “Điều cần thiết là phải hiểu liệu biến đổi khí hậu có đang đẩy các đại dương đến ‘điểm tới hạn’ vì tình trạng thiếu oxy đột ngột và nghiêm trọng sẽ phá hủy hệ sinh thái, nguồn thực phẩm và nền kinh tế hay không,” Knudson nói.

Các phát hiện được báo cáo trên Science Advances.