Axit hóa đại dương có thể xóa sổ hàng loạt sinh vật biển

Axit hóa đại dương có thể là nguyên nhân đã gây ra sự tuyệt chủng hàng loạt của sinh vật biển, theo nghiên cứu dựa trên hóa thạch từ 66 triệu năm trước được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Science.

Một tác động chính của cuộc khủng hoảng khí hậu ngày hôm nay là các vùng biển lại trở nên có tính axit hơn, vì chúng hấp thụ khí thải carbon từ việc đốt than, dầu và khí đốt. Các nhà khoa học cho biết nghiên cứu mới nhất này là một cảnh báo rằng loài người đang có nguy cơ làm sụp đổ hệ sinh thái ở các đại dương, nơi sản sinh ra một nửa lượng oxy chúng ta thở.

Các nhà nghiên cứu đã phân tích các vỏ sò nhỏ trong trầm tích còn lưu lại từ sau khi một thiên thạch khổng lồ đâm vào Trái đất, quét sạch khủng long và 3/4 các loài sinh vật biển. Phân tích hóa học vỏ sò cho thấy sự giảm mạnh độ pH của đại dương trong thế kỷ đó cho đến thiên niên kỷ sau vụ va chạm.

Sự tăng đột biến này đã chứng minh rằng tác động của thiên thạch làm cho đại dương có tính axit hơn, hòa tan lớp vỏ của nhiều loài. Hoạt động núi lửa quy mô lớn cũng được coi là thủ phạm gây ra axit hóa, tuy nhiên quá trình này diễn ra trong một khoảng thời gian dài hơn nhiều.

Các đại dương bị axit hóa do thiên thạch va chạm, gây bốc hơi và phát tán sunfat và cacbonat, tạo ra mưa axit sunfuric và axit cacbonic. Sự tàn lụi hàng loạt của thực vật trên đất liền sau va chạm cũng làm tăng CO2 trong khí quyển.

"Chúng cho thấy axit hóa đại dương có thể thúc đẩy sự sụp đổ hệ sinh thái", Michael Henehan tại Trung tâm nghiên cứu khoa học địa chất Đức ở Potsdam, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết. "Trước đây chúng tôi có ý tưởng, nhưng chúng tôi không có bằng chứng thực nghiệm".

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng độ pH giảm 0,25 đơn vị pH trong 100-1.000 năm sau va chạm thiên thạch. Có thể đã có sự sụt giảm độ pH thậm chí còn lớn hơn trong một hoặc hai thập kỷ sau va chạm và các nhà khoa học đang tiếp tục kiểm tra các trầm tích khác với chi tiết còn lưu giữ tốt hơn.

Henehan cho biết: "Nếu 0,25 là đủ để gây tuyệt chủng hàng loạt, chúng ta nên lo lắng". Các nhà nghiên cứu ước tính rằng độ pH của đại dương Trái đất sẽ giảm 0,4 đơn vị pH vào cuối thế kỷ này nếu khí thải carbon không được cắt giảm.

"Chúng ta có thể nghĩ về [axit hóa] như một điều đáng lo ngại cho thế hệ con cháu. Nhưng nếu đại dương thực sự đạt được mức axit hóa giống như vụ va chạm thiên thạch, thì ảnh hưởng sẽ kéo dài hàng trăm ngàn năm trước khi chu trình carbon trở lại bình thường", Henehan nói.

Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Science, đã phân tích trầm tích mà Henehan tình cờ gặp trong một chuyến đi thực tế ở Hà Lan. Những tảng đá chứa foraminifera, sinh vật biển có vỏ nhỏ. "Có thể thấy vỏ của chúng mỏng hơn nhiều và vôi hóa kém hơn sau vụ va chạm", ông nói.

Đó là tác động của quá trình axit hóa và các căng thẳng khác, chẳng hạn như mùa đông hạt nhân sau va chạm, cuối cùng đã khiến các foraminifera này bị tuyệt chủng. "Chuỗi thức ăn bị phá vỡ hoàn toàn", ông nói. Hiện nay các đại dương cũng đang đối mặt với những căng thẳng ngày càng gia tăng, từ nóng lên toàn cầu đến ô nhiễm trên diện rộng, đánh bắt quá mức và loài xâm lấn.

Phil Williamson, Đại học East Anglia, người không tham gia nghiên cứu, cho biết: "Thật khó để xác định các sự kiện tuyệt chủng hàng loạt trong hồ sơ hóa thạch, nhưng để biết chính xác nguyên nhân gây ra chúng còn khó hơn nhiều. Từ trước không có nhiều bằng chứng cho vai trò của axit hóa đại dương, cho đến nghiên cứu này".

Tuy nhiên Williamson nói rằng cần thận trọng trong việc so sánh giữa sự tăng vọt axit hóa 66 triệu năm trước và ngày nay: "Khi tiểu hành tinh va chạm, CO2 trong khí quyển tự nhiên vốn đã cao hơn nhiều so với ngày nay và độ pH thấp hơn nhiều. Hơn nữa, va chạm của thiên thạch cũng gây ra bóng tối kéo dài [trên Trái đất]".

"Tuy nhiên, nghiên cứu này đưa ra cảnh báo thêm rằng những thay đổi toàn cầu trong hóa học đại dương mà chúng ta gây ra có thể dẫn đến thiệt hại không mong muốn và không thể đảo ngược đối với sinh học đại dương", Williamson nói thêm

Henehan cho biết mức pH đại dương thấp hơn 66 triệu năm trước (so với hiện nay) có thể đã khiến các sinh vật có vỏ dẻo dai hơn với quá trình axit hóa. "Liệu hệ thống [đại dương] hiện tại của chúng ta có được thiết lập để đối phó với axit hóa đột ngột?", ông nói.

Vài tháng trước, Daniel Rothman, giáo sư địa vật lý và đồng giám đốc Trung tâm Lorenz thuộc khoa Khoa học Trái đất, Khí quyển và Hành tinh của MIT, cũng phát hiện ra rằng khi tỉ lệ carbon dioxide trong đại dương vượt qua một ngưỡng nhất định - cho dù bằng cách nào hay trong thời gian bao lâu - Trái đất có thể phản ứng bằng một loạt các phản hồi hóa học, dẫn đến axit hóa cực đại đại dương, làm khuếch đại các tác động ban đầu của carbon.

https://www.theguardian.com/environment/2019/oct/21/ocean-acidification-can-cause-mass-extinctions-fossils-reveal

http://news.mit.edu/2019/carbon-threshold-mass-extinction-0708