Những kiến trúc sư vô hình của hành tinh - Thực vật phù du điều hòa khí hậu trái đất
Nhỏ hơn cả một hạt bụi nhưng lại đóng vai trò khổng lồ, Coccolithophore – một loài thực vật phù du – là những người hùng thầm lặng trong việc điều hòa khí hậu, duy trì hệ sinh thái đại dương và ghi lại lịch sử hàng triệu năm của Trái đất.
Để tôn vinh những đóng góp to lớn này, năm viện nghiên cứu hàng đầu châu Âu đã khởi xướng một sáng kiến, đề xuất chọn ngày 10 tháng 10 hàng năm làm Ngày Quốc tế tảo Coccolithophore. Mục tiêu của các nhà khoa học là nâng cao nhận thức toàn cầu về cách đánh giá và ghi nhận vai trò quan trọng của những sinh vật nhỏ bé nhất lại có thể tạo ra tác động vĩ đại nhất cho hành tinh.
(Nguồn Ruder Bošković Institute Croatia, 2025)
Vai trò sống còn của những sinh vật tí hon
Coccolithophore là một loại tảo đơn bào, chứa chất diệp lục và trôi nổi trong tầng nước biển nơi có ánh nắng mặt trời. Điểm đặc biệt của chúng là lớp vỏ được bao bọc bởi các tấm canxi cacbonat (CaCO₃) tinh xảo gọi là Coccolith.
Dù có kích thước siêu nhỏ, chúng là một trong những cỗ máy điều hòa carbon tự nhiên hiệu quả nhất Trái Đất:
• Hấp thụ carbon: Mỗi năm, chúng tạo ra hơn 1,5 tỷ tấn canxi cacbonat, thu giữ một lượng lớn carbon dioxide (CO₂) từ khí quyển.
• "Máy bơm carbon sinh học": Khi chết đi, lớp vỏ canxit nặng của chúng chìm nhanh xuống đáy đại dương, mang theo carbon và cô lập nó trong các lớp trầm tích biển sâu hàng thiên niên kỷ.
• Sản xuất Oxy: Giống như thực vật trên cạn, chúng quang hợp và giải phóng oxy vào khí quyển.
• Nền tảng của lưới thức ăn torng đại dương: Chúng là nguồn thức ăn quan trọng cho nhiều sinh vật biển, duy trì sự sống của đại dương.
Sự cân bằng mong manh đang bị đe dọa
Tuy nhiên, sự tồn tại của những "người gác đền" khí hậu này đang gặp rủi ro nghiêm trọng. Biến đổi khí hậu đang làm thay đổi nhiệt độ, thành phần hóa học (axit hóa đại dương) và hàm lượng dinh dưỡng trong nước biển. Những thay đổi này không chỉ đe dọa sự sống của Coccolithophore mà còn ảnh hưởng đến sự ổn định của toàn bộ hệ sinh thái phụ thuộc vào chúng.
Tại sao Coccolithophore lại đặc biệt?
Điểm khác biệt của Coccolithophore so với các loài sinh vật phù du khác nằm ở vai trò kép độc đáo của chúng trong chu trình carbon và khả năng ghi lại lịch sử Trái Đất.
Giáo sư Alex Poulton thuộc Trung tâm Lyell giải thích: "Không giống như các nhóm khác, chúng tạo nên các mảng canxi cacbonat phức tạp, không chỉ giúp hấp thụ carbon dioxide mà còn vận chuyển nó vào các trầm tích đại dương sâu thẳm. Quá trình này để lại một hồ sơ địa chất đặc biệt, cho phép chúng ta nghiên cứu cách chúng phản ứng với biến đổi khí hậu trong quá khứ và dự đoán tốt hơn vai trò của chúng trong tương lai."
Nói cách khác, chúng vừa là máy bơm carbon, vừa là kho lưu trữ khí hậu vô giá. Theo thời gian, các lớp vỏ coccolith tích tụ, nén chặt và hình thành các lớp đá phấn và đá vôi khổng lồ, ghi lại dấu ấn về điều kiện khí hậu của Trái Đất qua từng thời đại.
Tiến sĩ Jelena Godrijan, một nhà nghiên cứu hàng đầu tại Viện Ruđer Bošković, mô tả một cách đầy hình ảnh: "Chúng là những kiến trúc sư vô hình của đại dương, tạo nên những mảng kiến trúc nhỏ bé, trở thành kho lưu trữ khổng lồ về khí hậu Trái Đất. Bằng cách nghiên cứu chúng, chúng ta có thể khám phá cách các quá trình tự nhiên có thể giúp con người ứng phó với biến đổi khí hậu."
Nhịp điệu vũ trụ: quỹ đạo trái đất đã điều khiển quá trình tiến hóa của vi tảo như thế nào?
Coccolithophore, loài tảo cực nhỏ sản xuất một nửa lượng đá vôi trong đại dương, đóng vai trò then chốt trong chu trình carbon và hóa học của biển. Một nghiên cứu đột phá vừa được công bố trên tạp chí Nature đã tiết lộ rằng quá trình tiến hóa kéo dài hàng triệu năm của chúng không hề ngẫu nhiên, mà chịu ảnh hưởng sâu sắc từ những thay đổi trong quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời.
Giải mã lịch sử từ 9 triệu hóa thạch
Coccolithophore là loại tảo đơn bào, bao quanh mình bằng những tấm khiên canxi cacbonat (đá vôi) nhỏ xíu gọi là "Coccolith". Khi chúng chết đi, những tấm khiên này chìm xuống đáy biển và tích tụ trong các lớp trầm tích, tạo thành một cuốn nhật ký hóa thạch hoàn hảo ghi lại lịch sử tiến hóa của chúng.
Nhóm các nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu khoa học Phát triển Pháp (CNRS) dẫn đầu đã thực hiện một công trình nghiên cứu với quy mô lớn:
• Họ đã phân tích 9 triệu mẫu Coccolith hóa thạch từ nhiều địa điểm trong các vùng biển nhiệt đới.
• Các mẫu vật này trải dài trong khoảng thời gian 2,8 triệu năm.
• Công nghệ hiện đại như kính hiển vi tự động và trí tuệ nhân tạo (AI) đã được sử dụng để đo lường và phân loại tự động từng hóa thạch.
Mối liên hệ giữa quỹ đạo và sự sống
Kết quả phân tích đã cho thấy một quy luật đáng kinh ngạc: kích thước và hình dạng của Coccolith biến đổi theo các chu kỳ đều đặn kéo dài 100.000 và 400.000 năm. Đáng chú ý, đây cũng chính là nhịp điệu thay đổi hình dạng quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời (gọi là độ lệch tâm). Các nhà khoa học đã tìm ra mối liên hệ nhân quả:
• Khi quỹ đạo gần tròn (Độ lệch tâm thấp): Giống như quỹ đạo ngày nay, các vùng xích đạo có khí hậu ổn định và ít thay đổi theo mùa. Điều này tạo điều kiện cho các loài Coccolithophore không quá chuyên biệt (generalist) phát triển mạnh và thống trị khắp các đại dương.
• Khi quỹ đạo hình elip hơn (Độ lệch tâm cao): Trái Đất sẽ có lúc ở gần hoặc xa Mặt Trời hơn, tạo ra sự khác biệt mùa rõ rệt hơn ở gần xích đạo. Môi trường biến động này đã thúc đẩy quá trình đa dạng hóa, tạo ra nhiều loài chuyên biệt hơn để thích nghi với các điều kiện sống cụ thể. Tuy nhiên, tổng lượng đá vôi mà chúng tạo ra trong giai đoạn này lại ít hơn.
Từ tiến hóa sinh học đến khí hậu toàn cầu
Phát hiện này có ý nghĩa vô cùng to lớn, vì Coccolithophore sản xuất một nửa lượng đá vôi trong đại dương, chúng là nhân tố chính trong việc hấp thụ carbon từ khí quyển và quyết định thành phần hóa học của nước biển.
Sự thay đổi theo chu kỳ về mức độ đa dạng và khả năng sản xuất đá vôi của chúng, vốn được điều khiển bởi quỹ đạo Trái Đất, rất có thể đã đóng một vai trò then chốt trong việc điều hòa khí hậu cổ đại. Điều này có thể giúp giải thích những biến đổi khí hậu bí ẩn trong các thời kỳ ấm áp trong quá khứ của hành tinh.
Nói cách khác, vào những thời kỳ ấm áp khi Trái Đất không có băng ở các cực, có lẽ chính sự tiến hóa của những sinh vật nhỏ bé này đã thiết lập nhịp điệu cho khí hậu hành tinh.
(Nguồn Ruder Bošković Institute Croatia, 2025; IOCVN tổng hợp thông tin)
(Hình ảnh được thiết kế bởi Bảo tàng Hải dương học)
