Khi các đại dương phát triển ấm hơn và có tính axit hơn, các nhà khoa học đang phát triển các chiến lược mới để giải cứu các khu rừng mưa nhiệt đới trên biển.

Các rạn san hô là một trong những hệ sinh thái đẹp nhất trên Trái đất - Một vành đai trang sức ở giữa hành tinh, theo lời của nhà hải dương học Sylvia Earle. Chúng cũng vô cùng quý giá. Các rạn san hô chiếm chưa đến một phần mười của 1 phần trăm dưới đáy đại dương nhưng hỗ trợ nhiều hơn các loài san hô và 800 của các loài cá. Chúng là nơi sinh sản, vùng đệm ven biển chống bão và thu hút khách du lịch. Theo một số ước tính, các dịch vụ họ cung cấp có giá trị lên tới $ 30 tỷ mỗi năm.

Tuy nhiên, trước những lợi ích đó, các rạn san hô đã bị suy thoái kể từ những năm 1970 dưới nhiều tác động của con người. Việc đánh bắt quá mức làm gián đoạn cộng đồng phức tạp của chúng gồm các loài săn mồi lớn, các loài săn mồi nhỏ hơn và các loài “ăn thịt” như cá vẹt và nhím làm sạch tảo lớn khỏi san hô. Nạo vét các đám mây phát triển ven biển làm nước có trầm tích, cản ánh sáng mặt trời và làm cạn kiệt oxy. Sự nở hoa ồ ạt của tảo, được nuôi dưỡng bằng chất dinh dưỡng trong dòng chảy và nước thải của trang trại, làm tàn phá san hô. Các mầm bệnh, có thể lây lan qua đường vận chuyển toàn cầu, giết chết san hô và nhím.

Bây giờ việc tăng nồng độ carbon dioxide trong khí quyển đang khiến nước biển ấm lên và khiến chúng có tính axit cao hơn. Nước ấm gây ra các đợt tẩy trắng trong đó polyp san hô trục xuất các loài tảo siêu nhỏ sống bên trong các mô của chúng và nuôi dưỡng chúng. Tảo cung cấp màu sắc của san hô, vì vậy các rạn san hô chuyển sang màu trắng. San hô có thể phục hồi, nhưng quá trình nhấn mạnh và có thể giết chết chúng. Axit hóa, xảy ra khi nước biển hấp thụ CO2 từ khí quyển, làm giảm lượng carbonate có sẵn cho san hô để xây dựng bộ xương của chúng, do đó các rạn san hô phát triển chậm hơn và trở nên yếu hơn.

Càng cố gắng để chống lại thông điệp rằng tất cả san hô đều phải chịu số phận.

Nhưng các chuyên gia rạn san hô không bỏ cuộc. Một số xác định các đặc điểm giúp san hô nhất định chịu được sự nóng lên và axit hóa. Những người khác là san hô điều hòa để phát triển mạnh trong các đại dương thay đổi, nhiều như các vận động viên tập luyện để thi đấu ở độ cao hoặc trong thời tiết khắc nghiệt.

Ruth Chúng tôi đang cố gắng chống lại thông điệp rằng tất cả san hô đều bị tiêu diệt, Ruth nói, Ruth Gates, giáo sư nghiên cứu tại Viện Sinh học Biển của Đại học Hawaii. San hô đã được phát triển trên Trái đất trong hàng triệu năm và chúng đã sống sót vì lý do chính đáng.

Tăng cường khả năng phục hồi

Một số chuyên gia cho biết sự nóng lên và axit hóa đang nhận được quá nhiều sự chú ý, và những căng thẳng cục bộ là cấp bách hơn.

Jeremy Jackson, cựu giám đốc của Trung tâm bảo tồn và đa dạng sinh học biển tại Viện Hải dương học Scripps của California cho biết, thay đổi khí hậu chỉ là một nửa câu chuyện. Jackson là biên tập viên chính của một báo cáo được xuất bản vào tháng 7 bởi Mạng lưới giám sát rạn san hô toàn cầu đã tìm thấy sự khác biệt lớn về tỷ lệ suy giảm rạn san hô trên khắp vùng Caribbean kể từ các 1970.

Mặc dù san hô đã giảm hơn 50 phần trăm trên toàn khu vực kể từ 1970, các quốc gia hạn chế đánh bắt cá, phát triển ven biển và du lịch, như Bermuda, bị mất san hô ít hơn nhiều so với những nước không thực hiện các biện pháp kiểm soát tương tự, như Jamaica. Và các rạn san hô khỏe mạnh đã vượt qua các cơn bão và tẩy trắng dễ dàng hơn các đợt đã xuống cấp do đánh bắt quá mức và ô nhiễm nước.

Trớ trêu thay, Hoa Kỳ chi rất nhiều tiền cho việc giám sát các rạn san hô, nhưng không làm được gì nhiều để bảo vệ chúng, ông Jackson nói. Chiến lược của chúng tôi dường như đang theo dõi họ cho đến khi họ chết.

Vào cuối tháng 8, Cơ quan Khí quyển và Hải dương học Quốc gia Hoa Kỳ đã thực hiện bước đầu tiên để thay đổi điều đó, liệt kê các loài san hô 20 bị đe dọa theo Đạo luật về các loài có nguy cơ tuyệt chủng. Danh sách này có nghĩa là các cơ quan liên bang khác sẽ phải tham khảo ý kiến ​​của NOAA trước khi họ tài trợ hoặc ủy quyền cho các hành động có thể ảnh hưởng đến các san hô này, như các dự án năng lượng, giấy phép xả thải ô nhiễm, nạo vét, giao thông thuyền hoặc các hoạt động quân sự. Và NOAA sẽ làm việc với các tiểu bang và cộng đồng để bảo vệ san hô thông qua các chiến lược như giảm ô nhiễm trên đất liền và cấy san hô được trồng trong các phòng thí nghiệm để tái tạo các rạn san hô bị suy thoái.

Những người sống sót ưa thích

Để chống lại sự nóng lên và axit hóa, các nhà khoa học đang nghiên cứu để hiểu tại sao một số san hô có thể phục hồi sau những căng thẳng này dễ dàng hơn những loại khác. Câu trả lời nằm ở sự kết hợp giữa di truyền của san hô và mối quan hệ của chúng với các vi tảo sống bên trong các mô của chúng và cung cấp cho chúng thức ăn.

Trong một nghiên cứu được công bố trong Change Biology toàn cầu vào tháng 7, các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi nhà sinh vật học của Đại học bang Ohio, Andréa Grottoli, đã đưa san hô khỏe mạnh từ chín rạn san hô Mexico qua hai đợt tẩy trắng cách nhau một năm. Quá trình này mô phỏng các điều kiện có thể xảy ra ở Caribbean ngay khi 2030, theo các dự đoán hiện tại.

Một số phát hiện của họ là đáng ngạc nhiên. Porites astreoides, một san hô màu vàng gò đang tăng lên ở một số vùng của vùng Caribbean, bị ảnh hưởng khiêm tốn bởi lần tẩy đầu tiên nhưng không phục hồi hoàn toàn sau lần thứ hai. Các loại khác cho thấy nhiều khả năng phục hồi sau khi tẩy trắng nhiều lần.

 "Tôi muốn thấy một sự suy nghĩ lại về cách chúng ta xác định các rạn san hô đáng được bảo vệ." - Andréa Grottoli “Điều quan trọng là kích thước dự trữ năng lượng của san hô, đặc biệt là chất béo dự trữ,” Grottoli giải thích. "Khi chúng ta đói, cơ thể chúng ta chuyển hóa chất béo và các sinh vật sống khác cũng làm điều tương tự." Trữ lượng chất béo cao đã giúp san hô tồn tại cho đến khi chúng có thể có được những loài tảo cộng sinh mới. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng san hô có khả năng hợp tác với nhiều loài tảo có xu hướng phục hồi nhiều hơn.

Grottoli nói rằng những phát hiện như thế này có thể được sử dụng để đặt các khu vực được bảo vệ biển ở những khu vực có điều kiện thuận lợi cho các loài san hô kiên cường. Tôi muốn xem xét lại cách chúng ta xác định các rạn san hô đáng để bảo vệ, cô nói. Bạn cần biết về cách các loài san hô cư xử và ứng phó với căng thẳng để dự đoán liệu chúng có sống sót hay không.

Siêu san hô

Tại Đại học Hawaii, Gates cũng đang nghiên cứu để xác định san hô có thể chịu được áp lực khí hậu. Vào tháng 10 2013, cô và Madeleine van Oppen, một nhà khoa học nghiên cứu cao cấp tại Viện Khoa học Hàng hải Úc, chiến thắng một cuộc thi được tài trợ bởi Quỹ gia đình Paul G. Allen đã tìm kiếm các chiến lược để giải quyết axit hóa đại dương. Gates và van Oppen có kế hoạch phát triển san hô có khả năng chịu áp lực khí hậu cao và sử dụng chúng để tái tổ hợp một số địa điểm, bao gồm một rạn san hô chết ở Hawaii và một rạn san hô nhân tạo cụ thể.

Để phát triển những siêu san hô này, họ đang sử dụng ba công cụ. Đầu tiên là biểu sinh - thay đổi chức năng gen xảy ra khi một số phần nhất định trong mã di truyền của sinh vật được bật hoặc tắt để đáp ứng với tín hiệu môi trường. Chúng tôi mang san hô mà chúng ta đã biết đang mạnh mẽ vào phòng thí nghiệm và phơi bày chúng với điều kiện chúng có thể gặp phải trong các đại dương bị thay đổi: Chúng tôi tăng nhiệt độ nước hoặc giảm độ pH, sau đó đưa nó trở lại điểm xuất phát, đôi khi kết hợp, nói rằng Gates. Tập thể dục có thể bật các con đường biểu sinh thích nghi nhanh chóng khuyến khích những người có thành tích cao là tốt nhất của họ.

Thứ hai, các nhà nghiên cứu đang sửa đổi các cặp cộng sinh của san hô với vi tảo. Một số loài cộng sinh luôn có liên quan đến san hô rất mạnh, vì vậy chúng tôi đang xem liệu chúng tôi có thể giới thiệu chúng với san hô có cộng sinh tương tự nhau không. Symbionts là nguồn thực phẩm của san hô và những người mạnh mẽ là những nhà máy sản xuất thực phẩm cực kỳ tốt, theo Gates Gates. Công cụ thứ ba là chọn lọc các giống san hô cứng và đóng băng tinh trùng của chúng, tăng sức đề kháng ngân hàng sinh học.

Một số tài khoản cho biết Gates và van Oppen đang tạo ra các rạn san hô của nhà thiết kế, nhưng nhưng Gates không đồng ý.

Các rạn san hô của san hô đang thay đổi nhanh hơn san hô có thể tìm thấy nhau và thích nghi một cách tự nhiên. Đó là một vấn đề thời gian. Vì vậy, chúng tôi đang tăng tốc khả năng đáp ứng và sinh sản của các cá nhân, cô nói. Có thể nó sẽ xảy ra một cách tự nhiên trong điều kiện lành tính, nhưng khi san hô chết đi, các kết nối bị phá vỡ, và tinh trùng và trứng không gặp nhau dễ dàng. Chúng ta có thể xem vấn đề trở nên tồi tệ hơn, hoặc đề xuất một cái gì đó sẽ tạo ra sự khác biệt.

Ý tưởng này tương tự theo một số cách để hỗ trợ di cư cho động vật và thực vật trên đất liền. Trong cả hai trường hợp, biến đổi khí hậu đang làm thay đổi hệ sinh thái nhanh hơn các sinh vật có thể tiến hóa. Giải pháp cuối cùng là cắt giảm khí thải nhà kính, nhưng trong thời gian ngắn, giúp các loài thích nghi có thể giảm thiểu thiệt hại.

Bài viết này ban đầu xuất hiện trên Ensia

Lưu ý

Jennifer Weeks là một nhà báo tự do ở Massachusetts, người viết về môi trường, khoa học và sức khỏe. Những câu chuyện của cô đã xuất hiện trong Khám phá, Slate, Tạp chí Quả cầu Boston, Khí hậu hàng ngày và nhiều ấn phẩm khác. Trước đây cô làm nhân viên quốc hội, vận động hành lang và phân tích chính sách công.

Sách giới thiệu:

Thế giới là màu xanh: Số phận của chúng ta và đại dương là một
bởi Sylvia Earle.

Cuốn sách này tie-in để chủ động lấy nét đầy tham vọng 5 năm đại dương của National Geographic về đánh bắt quá mức, được viết bằng National Geographic Explorer-in-Residence giọng điệu khó đánh cận Sylvia Earle. Qua những câu chuyện cá nhân hấp dẫn cô ấy đặt những nguy hiểm hiện tại và tương lai của các đại dương và cuộc sống nó hỗ trợ trong quan điểm cho một đối tượng công chúng.

Bấm vào đây để biết thêm thông tin và / hoặc đặt mua cuốn sách này trên Amazon.