- Tham gia
- 25/11/2012
- Bài viết
- 351
(kenhsinhvien.vn) Cá voi xanh là động vật lớn nhất thế giới và có thể tiêu thụ đến 16 tấn sinh vật phù du mỗi ngày, điều này có ý nghĩa to lớn đối với sức khoẻ của đại dương.
Cá voi lưng gù thải ra lượng phân khổng lồ giàu chất sắt cần thiết cho chu trình dinh dưỡng của đại dương. Ảnh: John Durban.
Chuyện bắt đầu từ một thắc mắc đơn giản: Cá voi tấm sừng hàm ăn nhiều bao nhiêu?
Vì cá voi tấm sừng hàm, như cá voi lưng gù, cá voi đầu bò euba, cá voi xanh và các loài cá voi khác phần lớn kiếm ăn ở độ sâu hàng trăm mét nên chúng ta khó có thể quan sát hành vi của chúng. Và ta cũng không muốn và không thể cố tìm ra câu trả lời bằng cách nuôi nhốt loài động vật lớn như vậy để theo dõi thói quen ăn uống hằng ngày của chúng (cá voi xanh dài tới hàng trăm mét và là động vật lớn nhất Trái Đất). Hơn nữa, một số loài chỉ phàm ăn trong vài tháng, sau đó lại nhịn ăn trong thời gian còn lại, khiến việc theo dõi lượng thức ăn của chúng gặp khó khăn hơn.
“Câu hỏi này khá cơ bản nên tôi tưởng ta đã tìm ra câu trả lời 30, 40, 50 năm trước rồi, nhưng chưa ai từng đo đạc nó cả,” nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Matthew Savoca tại Trạm Hải dương Hopkins, Đại học Stanford, California và là thành viên của Hội thám hiểm National Geographic cho biết.
Đối với Savoca, câu hỏi ấy vượt lên trên cả khoa học cơ bản và nỗi tò mò cháy bỏng. Thức ăn của cá voi tấm sừng hàm tỷ lệ thuận với lượng chất thải. Và phân cá voi là thành phần chính giúp đại dương trù phú, cung cấp năng lượng và chất dinh dưỡng quý giá đến nhiều sinh vật đại dương.
Mới đây, với sự trợ giúp từ những cộng tác viên quốc tế, Savoca đã lên đường tìm kiếm câu trả lời. Nhóm đã trang bị công nghệ theo dõi tiên tiến cho cá voi tấm sừng hàm (được đặt tên theo chất có lông cứng trong phiếm hàm của cá voi, dùng để bẫy những con mồi nhỏ như nhuyễn thể và động vật phù du) ở Đại Tây Dương, Thái Bình Dương và Nam Đại Dương. Họ cũng dùng drone để định lượng mức độ tập trung của nhuyễn thể.
Phân cá voi quan trọng hơn ta tưởngCá voi lưng gù (Megaptera novaeangliae) và các loài cá voi tấm sừng hàm khác thải ra một lượng lớn phân giàu chất sắt cần thiết cho dòng chảy chu trình dinh dưỡng của đại dương.
1. Nhuyễn thể: Cá voi ăn nhuyễn thể giàu sắt và những con mồi khác ở đại dương sâu.
2. Phân: Quá trình đào thải chỉ xảy ra tại tầng nước mặt do áp lực nước, cung cấp chất dinh dưỡng cho thực vật phù du.
3. Thực vật phù du: Những loài thực vật siêu nhỏ này quang hợp để lấy năng lượng và cũng là thức ăn chính của nhuyễn thể.
Kết quả khá ấn tượng, đã được đăng trên tạp chí Nature ngày 3/11: Cá voi tấm sừng hàm ăn nhiều hơn ta ước tính trước đây. Chẳng hạn, một cá thể cá voi xanh ăn bình quân 16 tấn thức ăn mỗi ngày, cao hơn khoảng 3 lần so với con số các nhà khoa học từng nghĩ.
“Nghiên cứu này cho thấy cá voi tấm sừng hàm đóng vai trò rất quan trọng trong hệ sinh thái của ta, nhà hải dương học Sian Henley tại Đại học Edinburgh cho biết. Đó là do 14 loài cá voi tấm sừng hàm đã biết đều rất cần thiết trong quá trình chuyển dịch các chất dinh dưỡng quan trọng như cacbon, nito và sắt trong đại dương, chủ yếu thông qua phân của chúng.
Thông tin mới này cũng “cho thấy ta cần cải thiện công tác bảo vệ và quản lý đại dương ở quy mô lớn nhất có thể, nhất là ở Nam Đại Dương.” Đại dương ở Nam Cực rất dễ bị con người làm tổn hại, phần lớn là vì nhiệt độ ngày càng tăng do biến đổi khí hậu và nạn đánh bắt quá mức đã làm gián đoạn quá trình tuần hoàn dưỡng chất thông thường, gây hại cho nhuyễn thể và các nguồn thức ăn khác của cá voi tấm sừng hàm. Điều này đặc biệt có hại, vì cá voi vẫn còn đang phục hồi sau nhiều thế kỷ bị đánh bắt.
Khi cá voi tiếp tục phục hồi, vai trò của chúng trong việc tái chế chất dinh dưỡng sẽ tái kích hoạt chu trình dinh dưỡng và làm tăng mạnh số lượng nhuyễn thể một lần nữa.
“Có còn hơn không”
Để ước tính cá voi tấm sừng hàm ăn nhiều bao nhiêu, các nhà khoa học trước đây đã phân tích nhu cầu trao đổi chất của chúng dựa trên kích thước và mức độ hoạt động tham chiếu từ động vật có họ hàng gần hoặc có kích thước tương đương. Ví dụ, bằng cách tính toán lượng thức ăn của cá voi sát thủ, các nhà sinh vật học đã ngoại suy ra được cá voi lưng gù hay cá voi xanh sẽ ăn bao nhiêu.
“Khi ta tìm hiểu về hành vi, sinh thái và sinh lý học của những loài này thì cá voi xanh và cá voi lưng gù rất rất khác so với cá voi sát thủ.” Savoca cho rằng nỗ lực trước đó là “có còn hơn không, nhưng nó chưa hẳn là một phán đoán tốt lắm.”
Đối với nghiên cứu của mình, nhóm của Savoca đã gắn nhãn 321 con cá voi thuộc 7 loài tấm sừng hàm: cá voi lưng gù, cá voi xanh, cá voi vây lưng, cá voi đầu bò, cá voi sừng tấm Nam Cực, cá voi Bryde, và cá voi đầu bò euba Bắc Đại Tây Dương.
Savoca mô tả những nhãn ấy là “những chiếc iPhone của cá voi”, được trang bị gia tốc kế, từ kế, GPS, cảm biến ánh sáng, con quay hồi chuyển và camera gắn trên lưng cá voi bằng keo dán đặc biệt. Giống như điện thoại có thể cho ta biết đã đi được bao nhiêu bước một ngày, những chiếc iPhone cá voi này có thể đo số lần vụt tới của cá voi và độ sâu khi vụt. Cá voi tấm sừng hàm thường bắt mồi bằng cách lao đến, tăng tốc vụt lên theo chiều ngang hoặc chiều dọc với miệng mở sẵn.
Một con cá voi lưng gù được gắn nhãn trong một nghiên cứu gần đây lao ra khỏi mặt nước để kiếm ăn. Con cá voi này có những phiến sừng bên trong miệng để lọc con mồi tí hon. Ảnh: Matthew Savoca.
Nhóm ông cũng sử dụng drone để đo kích thước miệng cá voi, giúp tính toán khối lượng nước cá voi hớp được trong những lần lao đến. Hệ thống định vị để đo mật độ nhuyễn thể sống trong sinh cảnh cá voi giúp nhóm xác định cá voi có thể nuốt được bao nhiêu con trong mỗi lần vụt đến.
Kết hợp tất cả dữ kiện, họ nhận thấy những con có gắn nhãn ăn từ 5 đến 30 phần trăm khối lượng cơ thể chúng. Trong khi những ước tính trước đây cho rằng cá voi tấm sừng hàm ăn ít hơn 5 phần trăm khối lượng cơ thể chúng mỗi ngày.
Bí ẩn nhuyễn thể sụt giảm
Khám phá này cũng giúp giải quyết một câu đố khác: Tại sao đại dương ngoài khơi Nam Cực không có nhiều nhuyễn thể. Cá voi tấm sừng hàm, kẻ săn mồi chính của loài giáp xác tí hon này, đã gần như bị xoá sổ trong những năm 1900, thời kỳ của ngành đánh bắt cá voi mà Savoca gọi là “một trong những chiến dịch tận diệt hiệu quả nhất trong lịch sử Trái Đất.”
Theo Savoca, dù nhuyễn thể ngày càng được khai thác nhiều hơn để làm thức ăn cho cá và làm dầu giàu dinh dưỡng, nhưng ngành công nghiệp đó chưa đủ lớn để giải thích nguyên nhân vùng biển cực không có nhiều nguồn thức ăn quan trọng này cho cá voi, hải cẩu, v.v…
Vào cuối những năm 1980, nhà sinh địa hoá học hải dương John Martin đưa ra giả thuyết việc thiếu sắt ở Nam Đại Dương đang hạn chế số lượng thực vật phù du, vốn là nguồn thức ăn chính của nhuyễn thể. Thực vật và động vật chỉ cần một lượng sắt rất nhỏ, nhưng chúng không thể tồn tại nếu thiếu sắt.
Những thí nghiệm sau đó cho thấy phân cá voi là một trong những chất giàu sắt nhất đại dương. Bên cạnh cát bụi từ sa mạc Sahara và các nguồn địa nhưỡng khác, nguồn sắt này đã hình thành nên cột trụ của chu trình sắt ở Nam Đại Dương. Từ việc ăn, tiêu hoá và bài tiết của nhuyễn thể, cá voi hấp thụ sắt từ sâu trong lòng đại dương và mang nó lên bề mặt bằng phân trôi nổi của chúng, giúp thực vật phù du (con mồi chính của nhuyễn thể) có thể sử dụng. Nhiều phân hơn tạo ra một vòng phản hồi tích cực vì có nhiều thực vật phù du hơn, đồng nghĩa có nhiều nhuyễn thể hơn, có thể làm mồi cho nhiều cá voi hơn.
Một con cá voi lưng gù bơi gần quần đảo Tonga, Thái Bình Dương. Ảnh: Greg Lecoeur, Nat Geo Image Collection.
Những quần thể cá voi tấm sừng hàm ở Nam Cực, nhất là cá voi vây lưng phương nam và cá voi minke vẫn đang gia tăng, nên dễ hiểu khi nhuyễn thể vẫn chưa phục hồi, Savoca cho biết. Nhưng cũng có những tín hiệu khả quan: Số lượng cá voi lưng gù ở phía tây Nam Đại Tây Dương đã tăng từ 450 lên 25.000 con vào giữa thế kỷ 20.
Không đơn giản vậy
Nhà sinh địa hoá học hải dương Emma Cavan tại Cao đẳng Hoàng gia London có lời khen với nghiên cứu nhưng cho rằng “hướng giải thích quá đơn giản” khi khẳng định “số lượng nhuyễn thể giảm chỉ vì số lượng cá voi giảm.” Biến đổi khí hậu và nạn đánh bắt cũng góp phần trong sự giảm sút ấy.
Ví dụ, khí hậu đang thay đổi nhanh hơn ở vùng cực, và những biến chuyển ấy (như nước ấm hơn, có tính axit hơn) có thể làm giảm quần thể thực vật phù du.
Cavan cho biết ngay cả thế, nghiên cứu vẫn là một lời cảnh tỉnh mạnh mẽ rằng đại dương khoẻ mạnh cần có cá voi và chất thải của cá voi.
Cá voi lưng gù thải ra lượng phân khổng lồ giàu chất sắt cần thiết cho chu trình dinh dưỡng của đại dương. Ảnh: John Durban.
Chuyện bắt đầu từ một thắc mắc đơn giản: Cá voi tấm sừng hàm ăn nhiều bao nhiêu?
Vì cá voi tấm sừng hàm, như cá voi lưng gù, cá voi đầu bò euba, cá voi xanh và các loài cá voi khác phần lớn kiếm ăn ở độ sâu hàng trăm mét nên chúng ta khó có thể quan sát hành vi của chúng. Và ta cũng không muốn và không thể cố tìm ra câu trả lời bằng cách nuôi nhốt loài động vật lớn như vậy để theo dõi thói quen ăn uống hằng ngày của chúng (cá voi xanh dài tới hàng trăm mét và là động vật lớn nhất Trái Đất). Hơn nữa, một số loài chỉ phàm ăn trong vài tháng, sau đó lại nhịn ăn trong thời gian còn lại, khiến việc theo dõi lượng thức ăn của chúng gặp khó khăn hơn.
“Câu hỏi này khá cơ bản nên tôi tưởng ta đã tìm ra câu trả lời 30, 40, 50 năm trước rồi, nhưng chưa ai từng đo đạc nó cả,” nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Matthew Savoca tại Trạm Hải dương Hopkins, Đại học Stanford, California và là thành viên của Hội thám hiểm National Geographic cho biết.
Đối với Savoca, câu hỏi ấy vượt lên trên cả khoa học cơ bản và nỗi tò mò cháy bỏng. Thức ăn của cá voi tấm sừng hàm tỷ lệ thuận với lượng chất thải. Và phân cá voi là thành phần chính giúp đại dương trù phú, cung cấp năng lượng và chất dinh dưỡng quý giá đến nhiều sinh vật đại dương.
Mới đây, với sự trợ giúp từ những cộng tác viên quốc tế, Savoca đã lên đường tìm kiếm câu trả lời. Nhóm đã trang bị công nghệ theo dõi tiên tiến cho cá voi tấm sừng hàm (được đặt tên theo chất có lông cứng trong phiếm hàm của cá voi, dùng để bẫy những con mồi nhỏ như nhuyễn thể và động vật phù du) ở Đại Tây Dương, Thái Bình Dương và Nam Đại Dương. Họ cũng dùng drone để định lượng mức độ tập trung của nhuyễn thể.
Phân cá voi quan trọng hơn ta tưởng
1. Nhuyễn thể: Cá voi ăn nhuyễn thể giàu sắt và những con mồi khác ở đại dương sâu.
2. Phân: Quá trình đào thải chỉ xảy ra tại tầng nước mặt do áp lực nước, cung cấp chất dinh dưỡng cho thực vật phù du.
3. Thực vật phù du: Những loài thực vật siêu nhỏ này quang hợp để lấy năng lượng và cũng là thức ăn chính của nhuyễn thể.
Kết quả khá ấn tượng, đã được đăng trên tạp chí Nature ngày 3/11: Cá voi tấm sừng hàm ăn nhiều hơn ta ước tính trước đây. Chẳng hạn, một cá thể cá voi xanh ăn bình quân 16 tấn thức ăn mỗi ngày, cao hơn khoảng 3 lần so với con số các nhà khoa học từng nghĩ.
“Nghiên cứu này cho thấy cá voi tấm sừng hàm đóng vai trò rất quan trọng trong hệ sinh thái của ta, nhà hải dương học Sian Henley tại Đại học Edinburgh cho biết. Đó là do 14 loài cá voi tấm sừng hàm đã biết đều rất cần thiết trong quá trình chuyển dịch các chất dinh dưỡng quan trọng như cacbon, nito và sắt trong đại dương, chủ yếu thông qua phân của chúng.
Thông tin mới này cũng “cho thấy ta cần cải thiện công tác bảo vệ và quản lý đại dương ở quy mô lớn nhất có thể, nhất là ở Nam Đại Dương.” Đại dương ở Nam Cực rất dễ bị con người làm tổn hại, phần lớn là vì nhiệt độ ngày càng tăng do biến đổi khí hậu và nạn đánh bắt quá mức đã làm gián đoạn quá trình tuần hoàn dưỡng chất thông thường, gây hại cho nhuyễn thể và các nguồn thức ăn khác của cá voi tấm sừng hàm. Điều này đặc biệt có hại, vì cá voi vẫn còn đang phục hồi sau nhiều thế kỷ bị đánh bắt.
Khi cá voi tiếp tục phục hồi, vai trò của chúng trong việc tái chế chất dinh dưỡng sẽ tái kích hoạt chu trình dinh dưỡng và làm tăng mạnh số lượng nhuyễn thể một lần nữa.
“Có còn hơn không”
Để ước tính cá voi tấm sừng hàm ăn nhiều bao nhiêu, các nhà khoa học trước đây đã phân tích nhu cầu trao đổi chất của chúng dựa trên kích thước và mức độ hoạt động tham chiếu từ động vật có họ hàng gần hoặc có kích thước tương đương. Ví dụ, bằng cách tính toán lượng thức ăn của cá voi sát thủ, các nhà sinh vật học đã ngoại suy ra được cá voi lưng gù hay cá voi xanh sẽ ăn bao nhiêu.
“Khi ta tìm hiểu về hành vi, sinh thái và sinh lý học của những loài này thì cá voi xanh và cá voi lưng gù rất rất khác so với cá voi sát thủ.” Savoca cho rằng nỗ lực trước đó là “có còn hơn không, nhưng nó chưa hẳn là một phán đoán tốt lắm.”
Đối với nghiên cứu của mình, nhóm của Savoca đã gắn nhãn 321 con cá voi thuộc 7 loài tấm sừng hàm: cá voi lưng gù, cá voi xanh, cá voi vây lưng, cá voi đầu bò, cá voi sừng tấm Nam Cực, cá voi Bryde, và cá voi đầu bò euba Bắc Đại Tây Dương.
Savoca mô tả những nhãn ấy là “những chiếc iPhone của cá voi”, được trang bị gia tốc kế, từ kế, GPS, cảm biến ánh sáng, con quay hồi chuyển và camera gắn trên lưng cá voi bằng keo dán đặc biệt. Giống như điện thoại có thể cho ta biết đã đi được bao nhiêu bước một ngày, những chiếc iPhone cá voi này có thể đo số lần vụt tới của cá voi và độ sâu khi vụt. Cá voi tấm sừng hàm thường bắt mồi bằng cách lao đến, tăng tốc vụt lên theo chiều ngang hoặc chiều dọc với miệng mở sẵn.
Nhóm ông cũng sử dụng drone để đo kích thước miệng cá voi, giúp tính toán khối lượng nước cá voi hớp được trong những lần lao đến. Hệ thống định vị để đo mật độ nhuyễn thể sống trong sinh cảnh cá voi giúp nhóm xác định cá voi có thể nuốt được bao nhiêu con trong mỗi lần vụt đến.
Kết hợp tất cả dữ kiện, họ nhận thấy những con có gắn nhãn ăn từ 5 đến 30 phần trăm khối lượng cơ thể chúng. Trong khi những ước tính trước đây cho rằng cá voi tấm sừng hàm ăn ít hơn 5 phần trăm khối lượng cơ thể chúng mỗi ngày.
Bí ẩn nhuyễn thể sụt giảm
Khám phá này cũng giúp giải quyết một câu đố khác: Tại sao đại dương ngoài khơi Nam Cực không có nhiều nhuyễn thể. Cá voi tấm sừng hàm, kẻ săn mồi chính của loài giáp xác tí hon này, đã gần như bị xoá sổ trong những năm 1900, thời kỳ của ngành đánh bắt cá voi mà Savoca gọi là “một trong những chiến dịch tận diệt hiệu quả nhất trong lịch sử Trái Đất.”
Theo Savoca, dù nhuyễn thể ngày càng được khai thác nhiều hơn để làm thức ăn cho cá và làm dầu giàu dinh dưỡng, nhưng ngành công nghiệp đó chưa đủ lớn để giải thích nguyên nhân vùng biển cực không có nhiều nguồn thức ăn quan trọng này cho cá voi, hải cẩu, v.v…
Vào cuối những năm 1980, nhà sinh địa hoá học hải dương John Martin đưa ra giả thuyết việc thiếu sắt ở Nam Đại Dương đang hạn chế số lượng thực vật phù du, vốn là nguồn thức ăn chính của nhuyễn thể. Thực vật và động vật chỉ cần một lượng sắt rất nhỏ, nhưng chúng không thể tồn tại nếu thiếu sắt.
Những thí nghiệm sau đó cho thấy phân cá voi là một trong những chất giàu sắt nhất đại dương. Bên cạnh cát bụi từ sa mạc Sahara và các nguồn địa nhưỡng khác, nguồn sắt này đã hình thành nên cột trụ của chu trình sắt ở Nam Đại Dương. Từ việc ăn, tiêu hoá và bài tiết của nhuyễn thể, cá voi hấp thụ sắt từ sâu trong lòng đại dương và mang nó lên bề mặt bằng phân trôi nổi của chúng, giúp thực vật phù du (con mồi chính của nhuyễn thể) có thể sử dụng. Nhiều phân hơn tạo ra một vòng phản hồi tích cực vì có nhiều thực vật phù du hơn, đồng nghĩa có nhiều nhuyễn thể hơn, có thể làm mồi cho nhiều cá voi hơn.
Một con cá voi lưng gù bơi gần quần đảo Tonga, Thái Bình Dương. Ảnh: Greg Lecoeur, Nat Geo Image Collection.
Những quần thể cá voi tấm sừng hàm ở Nam Cực, nhất là cá voi vây lưng phương nam và cá voi minke vẫn đang gia tăng, nên dễ hiểu khi nhuyễn thể vẫn chưa phục hồi, Savoca cho biết. Nhưng cũng có những tín hiệu khả quan: Số lượng cá voi lưng gù ở phía tây Nam Đại Tây Dương đã tăng từ 450 lên 25.000 con vào giữa thế kỷ 20.
Không đơn giản vậy
Nhà sinh địa hoá học hải dương Emma Cavan tại Cao đẳng Hoàng gia London có lời khen với nghiên cứu nhưng cho rằng “hướng giải thích quá đơn giản” khi khẳng định “số lượng nhuyễn thể giảm chỉ vì số lượng cá voi giảm.” Biến đổi khí hậu và nạn đánh bắt cũng góp phần trong sự giảm sút ấy.
Ví dụ, khí hậu đang thay đổi nhanh hơn ở vùng cực, và những biến chuyển ấy (như nước ấm hơn, có tính axit hơn) có thể làm giảm quần thể thực vật phù du.
Cavan cho biết ngay cả thế, nghiên cứu vẫn là một lời cảnh tỉnh mạnh mẽ rằng đại dương khoẻ mạnh cần có cá voi và chất thải của cá voi.
Dịch bởi Kenhsinhvien.vn
(Theo National Geographic)
(Theo National Geographic)
