Hơn một phần năm diện tích đại dương toàn cầu đã trải qua hiện tượng tối đi rõ rệt trong hai thập kỷ qua, làm giảm đáng kể độ sâu của tầng quang hợp – lớp nước có ánh sáng mặt trời, vốn là nơi sinh sống thiết yếu của hầu hết sinh vật biển.

Bị tác động bởi các yếu tố như dòng chảy dinh dưỡng và biến đổi khí hậu, sự thay đổi này có thể làm rối loạn các hệ sinh thái mong manh, buộc các loài phụ thuộc vào ánh sáng phải sống chen chúc hơn, và thậm chí đe dọa vai trò thiết yếu của đại dương trong việc cung cấp oxy, thực phẩm và điều hòa khí hậu cho con người.

Một hiện tượng toàn cầu đang gia tăng

Nghiên cứu mới cho thấy hơn 20% diện tích đại dương thế giới, tương đương trên 75 triệu km², đã trở nên tối hơn trong vòng 20 năm qua. Sự thay đổi quy mô lớn này đang làm dấy lên lo ngại trong giới khoa học về ảnh hưởng tiềm tàng đối với sự sống đại dương và sức khỏe của Trái Đất.

Hiện tượng này – gọi là đại dương tối đi (ocean darkening) – xảy ra khi độ trong của nước giảm, khiến tầng quang hợp (photic zone) – nơi ánh sáng mặt trời xuyên qua và hầu hết sinh vật biển sinh sống – trở nên mỏng hơn. Tầng này đóng vai trò thiết yếu từ sinh trưởng của sinh vật phù du đến điều hòa khí hậu toàn cầu.

Để phát hiện những thay đổi này, các nhà khoa học đã sử dụng gần 20 năm dữ liệu vệ tinh kết hợp với mô hình máy tính tiên tiến. Phân tích của họ, được công bố ngày 27-5 trên Global Change Biology, cho thấy từ 2003 đến 2022, nhiều khu vực ven biển và đại dương xa bờ đều trở nên tối hơn – nghĩa là ánh sáng mặt trời xuyên qua nước ít sâu hơn trước.

Đáng chú ý, hơn 9% diện tích đại dương – lớn hơn cả châu Phi – chứng kiến tầng quang hợp mỏng đi trên 50 mét, một số nơi giảm tới hơn 100 mét. Tuy nhiên, khoảng 10% đại dương lại sáng hơn trong cùng thời kỳ.

Dù hệ quả chính xác vẫn chưa được xác định rõ, các nhà nghiên cứu cho biết điều này có thể ảnh hưởng lớn đến vô số loài sinh vật biển và các lợi ích của hệ sinh thái đại dương.

Nghiên cứu do các nhà khoa học từ Đại học Plymouth và Phòng thí nghiệm Biển Plymouth thực hiện – những người đã dành hơn một thập kỷ nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng nhân tạo ban đêm lên bờ biển và đại dương. Tuy nhiên, họ cho biết ánh sáng nhân tạo ban đêm không trực tiếp liên quan đến hiện tượng tối đi này.

Nguyên nhân chủ yếu có thể là do dự kết hợp dòng chảy dinh dưỡng, vật chất hữu cơ và trầm tích từ đất liền do nông nghiệp và lượng mưa gia tăng. Ở đại dương xa bờ, các yếu tố như biến động tảo nở hoa và nhiệt độ bề mặt biển thay đổi cũng làm giảm khả năng xuyên sáng.

Lời cảnh tỉnh về sức khỏe đại dương

Tiến sĩ Thomas Davies, Phó Giáo sư Bảo tồn Biển tại Đại học Plymouth, nói: “Đã có nghiên cứu về việc bề mặt đại dương thay đổi màu sắc do sự biến đổi của các quần thể sinh vật phù du. Nhưng kết quả của chúng tôi cung cấp bằng chứng rằng hiện tượng này đang gây ra sự tối đi trên diện rộng, làm giảm diện tích đại dương cho các loài cần ánh sáng để sống sót và sinh sản.”

Ông nói thêm: “Chúng ta cũng phụ thuộc vào đại dương và tầng quang hợp của nó để hô hấp, cung cấp thực phẩm, chống biến đổi khí hậu và duy trì sức khỏe hành tinh. Với tất cả những yếu tố đó, phát hiện này thực sự là điều đáng lo ngại.”

Giáo sư Tim Smyth, Trưởng khoa Hóa sinh Biển tại Phòng thí nghiệm Biển Plymouth, nói: “Đại dương năng động hơn nhiều so với những gì người ta thường nghĩ. Mức độ ánh sáng trong cột nước thay đổi lớn theo từng giờ trong ngày, và các loài có hành vi phụ thuộc ánh sáng rất nhạy cảm với sự biến đổi này.”

“Nếu tầng quang hợp bị thu hẹp khoảng 50 mét ở nhiều vùng rộng lớn, các loài cần ánh sáng sẽ bị dồn lên gần mặt nước, dẫn đến cạnh tranh khốc liệt hơn về thức ăn và tài nguyên. Điều đó có thể làm thay đổi căn bản toàn bộ hệ sinh thái biển.”

Công cụ của NASA theo dõi mức ánh sáng

Để đánh giá sự thay đổi tầng quang hợp, nhóm nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu từ Ocean Colour Web của NASA, chia đại dương toàn cầu thành các điểm ảnh 9 km. Từ dữ liệu vệ tinh, họ quan sát sự thay đổi ánh sáng bề mặt cho từng điểm ảnh. Thuật toán riêng giúp đo lường độ sâu tầng quang hợp, đồng thời các mô hình ánh sáng mặt trời và mặt trăng cũng được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng đối với sinh vật biển vào ban ngày và ban đêm – trong đó biến đổi ban ngày vẫn chiếm ưu thế.

Sự thay đổi tầng quang hợp lớn nhất ở đại dương xa bờ xuất hiện tại đầu dòng hải lưu Gulf Stream và xung quanh Bắc Cực và Nam Cực – những khu vực biến đổi khí hậu đang diễn ra nhanh nhất.

Tình trạng tối đi cũng phổ biến ở các vùng ven biển và biển kín, như Biển Baltic, nơi mưa lớn làm trôi trầm tích và dinh dưỡng vào biển, thúc đẩy sự phát triển của tảo và giảm độ trong của nước.

Tại Vương quốc Anh, xu hướng lại không đồng bộ. Nghiên cứu cho thấy khu vực Biển Bắc, Biển Celtic, bờ biển phía đông Anh và Scotland, xứ Wales và phía bắc Biển Ireland đều trở nên tối hơn trong 20 năm qua. Tuy nhiên, Eo biển Măng-sơ và vùng từ bắc Scotland đến Quần đảo Orkney và Shetland lại trở nên sáng hơn.

Bản đồ tập trung vào Vương quốc Anh và Bắc Đại Tây Dương, hiển thị các khu vực thay đổi được xác định trong dự án đo lường mức độ đại dương tối đi – màu đỏ biểu thị các khu vực đại dương trở nên tối hơn, trong khi màu xanh biểu thị các khu vực sáng hơn. Ảnh: Đại học Plymouth