Sinh vật phù du nhỏ bé giữ vai trò gì trong đại dương?

Sinh vật phù du không chỉ là những chấm nhỏ trôi nổi trong nước. Chúng giữ vị trí đầu tiên trong nhiều tuyến thức ăn biển, đồng thời nối ánh sáng mặt trời với oxy và carbon trong đại dương. Cách hiểu đơn giản nhất là: thực vật phù du tạo ra vật chất hữu cơ nhờ ánh sáng, động vật phù du ăn chúng, rồi năng lượng tiếp tục truyền sang những sinh vật lớn hơn. [1]

Từ plankton bắt nguồn từ một từ Hy Lạp mang nghĩa “trôi dạt” hoặc “lang thang”. Tên gọi này mô tả cách sống hơn là kích thước: một sinh vật được xếp vào nhóm plankton khi thủy triều và dòng chảy cuốn đi, còn khả năng bơi không đủ mạnh để chống lại chúng. Vì vậy, có loài trôi nổi suốt đời, nhưng cũng có sinh vật chỉ mang trạng thái phù du khi còn non. [1]

Plankton thực sự là gì?

Nói “phù du” không đồng nghĩa với “vô hình” hay luôn luôn siêu nhỏ. Phần lớn plankton có kích thước hiển vi, nhưng nhóm này cũng bao gồm một số loài giáp xác và sứa lớn hơn. Điểm chung quan trọng là chúng không kiểm soát được vị trí của mình trước các lực chuyển động của nước. Một sinh vật có thể tự bơi, nhưng nếu sức bơi vẫn quá yếu để đi ngược dòng, nó vẫn thuộc về thế giới plankton. [1]

Cũng cần tách plankton khỏi hình dung rằng mọi thành viên đều là một loài độc lập. Có những cá thể trưởng thành sống tự do trong nước, trong khi cá non của cá hoặc động vật không xương sống lớn hơn cũng trải qua giai đoạn phù du. Khi lớn lên và bơi khỏe hơn, chúng có thể rời nhóm. Đây là lý do plankton vừa là một tập hợp sinh vật, vừa là một giai đoạn sống của một số loài. [1]

Hai nhóm chính khác nhau ra sao?

Phytoplankton, hay thực vật phù du, là những sinh vật hiển vi thực hiện quang hợp. Chúng dùng năng lượng từ ánh sáng để tạo năng lượng cho hoạt động sống, đồng thời hấp thụ carbon dioxide và giải phóng oxy. Vì cần ánh sáng, chúng tập trung gần mặt nước, nơi tia sáng có thể đi vào. Có thể hình dung chúng như lớp sản xuất ban đầu của một hệ thống lớn: chưa cần có động vật săn mồi, chúng đã biến năng lượng ngoài môi trường thành dạng mà sinh vật khác có thể tiếp nhận. [1]

Zooplankton, hay động vật phù du, gồm các động vật hiển vi, con non của nhiều loài lớn hơn và những sinh vật bơi yếu như sứa. Phần lớn zooplankton ăn phytoplankton; sau đó, chúng lại trở thành thức ăn cho động vật lớn hơn hoặc cho chính những động vật phù du khác. Vì thế, khác biệt giữa hai nhóm không chỉ nằm ở tên gọi “thực vật” và “động vật”, mà còn ở vai trò: một nhóm tạo vật chất hữu cơ nhờ ánh sáng, nhóm kia chuyển vật chất ấy sang các bậc tiêu thụ tiếp theo. [1]

Vì sao chúng tạo nền tảng thức ăn biển?

Một lưới thức ăn bắt đầu từ câu hỏi: năng lượng đi vào hệ sinh thái bằng cách nào? Với nhiều vùng biển, câu trả lời liên quan đến phytoplankton. Chúng sử dụng ánh sáng và carbon dioxide để tự duy trì, rồi phần vật chất của chúng trở thành nguồn thức ăn cho zooplankton. Từ đây, năng lượng được truyền qua nhiều mắt xích. Nếu lượng hoặc thời điểm xuất hiện của phytoplankton thay đổi, zooplankton có thể bị ảnh hưởng nhanh chóng; các loài đứng sau chúng trong lưới thức ăn cũng chịu tác động. [1]

Krill là một ví dụ dễ thấy về mắt xích trung gian. Chúng thuộc zooplankton và là thành phần quan trọng trong khẩu phần của một số loài cá voi, gồm cá voi lưng gù, cá voi đầu bò và cá voi xanh. Ví dụ đời thường sau đây chỉ nhằm minh họa logic của lưới thức ăn: nếu một quầy cung cấp nguyên liệu bị thiếu hàng, những người mua trực tiếp sẽ nhận ra trước, rồi sự thiếu hụt có thể lan đến các cửa hàng phụ thuộc vào họ. Trong biển, phytoplankton và zooplankton tạo ra một quan hệ phụ thuộc sinh học tương tự, dù tự nhiên phức tạp hơn nhiều. [1]

Oxy và carbon đi qua plankton thế nào?

Vai trò với oxy bắt đầu ở phytoplankton. Trong quang hợp, chúng hấp thụ carbon dioxide và tạo oxy. Điều đó cho thấy plankton liên quan trực tiếp đến trao đổi khí giữa sinh vật biển và môi trường nước. Tuy nhiên, không nên biến nhận xét này thành một con số chung cho toàn cầu nếu chưa có dữ liệu cụ thể về từng vùng biển. Điều có thể nói chắc ở đây là phytoplankton là một bộ phận của quá trình đưa carbon dioxide vào vật chất sống và giải phóng oxy trong vùng có ánh sáng. [1]

Carbon sau khi được phytoplankton tiếp nhận không đứng yên ở một chỗ. Nó có thể hiện diện trong chính sinh vật này, rồi đi sang zooplankton khi chúng ăn phytoplankton, và tiếp tục truyền qua các bậc dinh dưỡng khác. Đây là cách giải thích theo dòng vật chất, không phải khẳng định rằng mọi carbon đều bị giữ lại lâu dài dưới đáy biển. Thời gian tồn tại và số phận cuối cùng của carbon còn phụ thuộc vào những quá trình không được mô tả đầy đủ ở đây. [1]

Điều gì có thể làm hệ thống mất cân bằng?

Plankton phản ứng nhạy với môi trường nước, trong đó có nhiệt độ, độ mặn, độ pH và nồng độ chất dinh dưỡng. Khi một số chất dinh dưỡng xuất hiện quá nhiều, các đợt nở hoa tảo có hại, chẳng hạn thủy triều đỏ, có thể hình thành. “Nhiều hơn” vì vậy không mặc nhiên có nghĩa là “tốt hơn”: sự gia tăng của một nhóm có thể làm thay đổi điều kiện sống và quan hệ thức ăn trong cả cộng đồng. [1]

Các nhà nghiên cứu cũng theo dõi tác động của biến đổi khí hậu lên plankton, từ thời điểm quần thể tăng giảm cho đến những thay đổi ở vỏ của copepod, một nhóm động vật phù du. Những dấu hiệu ấy quan trọng vì thời gian xuất hiện và số lượng của sinh vật ở một mắt xích có thể ảnh hưởng đến mắt xích khác. Dù vậy, hướng và mức độ tác động không nên được gộp thành một kết luận duy nhất cho mọi đại dương; mỗi thay đổi còn gắn với điều kiện cụ thể của môi trường. [1]

Nhìn đại dương từ những sinh vật nhỏ

Plankton cho thấy một hệ sinh thái lớn có thể phụ thuộc vào những sinh vật mà mắt thường khó nhận ra. Phytoplankton kết nối ánh sáng với vật chất sống; zooplankton tiếp nhận nguồn thức ăn ấy và chuyển nó đến những động vật lớn hơn. Cùng lúc, hoạt động quang hợp của phytoplankton liên quan đến oxy và carbon. Nếu chỉ nhìn vào cá voi, cá lớn hay đàn cá đánh bắt được, ta sẽ bỏ qua lớp nền đang nuôi dưỡng phần còn lại của mạng lưới. [1]

Câu hỏi quan trọng không phải là plankton có “nhỏ bé” hay không, mà là chúng đang thay đổi ở đâu, vào thời điểm nào và kéo theo những mắt xích nào. Cách nhìn đó giúp phân biệt một hiện tượng quan sát được, như sự thay đổi số lượng hay thời điểm xuất hiện, với diễn giải rộng hơn về ảnh hưởng lên hệ sinh thái. Đại dương không vận hành nhờ một loài duy nhất; nhưng qua plankton, ta thấy rõ vì sao những thay đổi rất nhỏ ở tầng gần mặt nước có thể đáng được quan tâm. [1]