Sự sống dưới những tảng băng trôi

Những khối băng trôi qua có thể làm giàu nước biển và đóng vai trò trong chu trình carbon của hành tinh.

Đối với hầu hết loài người, tảng băng trôi có một vai trò đơn giản trên biển: Chúng làm đắm tàu. Rốt cuộc, tảng băng nổi tiếng nhất trong lịch sử đã gây nên cái chết cho 1,500 người khi nó đẩy Titanic xuống đáy đại dương. Nhưng khi các cực tan chảy, ngày càng nhiều khối băng lớn trôi nổi, và có lẽ tảng băng trôi sẽ có một cuộc lột xác về danh tiếng. Đối với các nhà khoa học nghiên cứu về những chiếc sà lan đông cứng này, chúng không hề đơn giản.

Khi chúng từ từ lắc lư và quay tròn theo dòng hải lưu ở vùng cực, các tảng băng trôi làm giàu dinh dưỡng cho đại dương. Mang theo chất dinh dưỡng từ đất liền và đôi khi đạt đến kích thước của một bang nhỏ ở Mỹ, chúng thúc đẩy sự phát triển của các sinh vật sống, ảnh hưởng đến chu trình carbon, như đã được mô tả trong sơ đồ trên. Không chỉ là những sát thủ lạnh lùng và vô tri, chúng còn là những hòn đảo trôi dạt đầy năng động – thúc đẩy sự sống dưới biển, hấp thụ carbon dioxide từ không khí và thay đổi khi chúng băng qua đại dương. Những môi trường sống rộng lớn và bí ẩn mà chúng tạo ra là những lĩnh vực mà các nhà khoa học chỉ mới bắt đầu hiểu rõ.

Khi băng bắt đầu ra khơi

Tảng băng trôi thường được nghĩ đến như những sinh vật của đại dương, nhưng thực tế chúng được sinh ra trên đất liền. Chúng bắt đầu như một phần của sông băng – hàng ngàn năm tuyết rơi được nén chặt thành các dòng sông băng lớn. Một cách chậm rãi, các dòng sông này chảy, khuấy động và bao bọc các khối đất đá khi chúng lướt qua bề mặt đất liền. Một lớp bụi mịn từ không khí lắng đọng trên băng, bị giữ lại bởi các lớp tuyết mới rơi xuống. Những trầm tích này tạo ra các vệt tối trên thành của một số sông băng (và tảng băng) như những vạch sọc tối. Đến khi một khối sông băng rơi vào biển, nó đã chứa đầy khoáng chất và dinh dưỡng từ đất liền – và chính đống mảnh vụn bị bao bọc này là một trong những cách mà tảng băng trôi làm thay đổi đại dương. Khi dòng hải lưu mang tảng băng qua cuộc sống của nó, nó từ từ tan chảy, rải rác sắt và các chất dinh dưỡng khác vào vùng nước xung quanh. Những khoáng chất này làm giàu cho các loài thực vật phù du nhỏ bé sống dựa vào ánh sáng mặt trời và tạo thành nền tảng của mạng lưới thức ăn dưới biển.

Bạn có một khối sắt lớn trôi nổi ngoài kia và nó tạo ra sự tăng trưởng lớn, bạn có thể thực sự thấy điều đó, Karen Osborn, một nhà động vật học nghiên cứu tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Quốc gia Smithsonian, người nghiên cứu cách các loài động vật không xương sống thích nghi với môi trường khắc nghiệt, cho biết.

Hình ảnh vệ tinh cho thấy sự gia tăng năng suất sơ cấp do một tảng băng trôi mang lại là khá rộng lớn và có thể mở rộng lên đến 10 lần chiều dài của tảng băng trôi. Một nhóm các nhà khoa học Anh đã phát hiện rằng sự làm giàu này có thể kéo dài hơn 600 dặm phía sau tảng băng trôi – với mức độ diệp lục tăng gấp 10 lần so với mức thông thường ở khu vực phía sau tảng băng.

Nhưng các khoáng chất thu được từ sự sống trên đất chỉ giải thích được một phần của sự bùng nổ này. Đại dương là một hệ thống phân tầng, với các lớp ngang tạo thành các đoạn riêng biệt của hệ sinh thái. Đôi khi các lớp này nông như 60 mét – dài hơn một chút so với một bể bơi Olympic. Do lượng nước khổng lồ mà chúng dịch chuyển khi di chuyển, tảng băng trôi có thể làm gián đoạn cấu trúc đại dương này một cách cơ bản.

Hãy nghĩ về nó như một chiếc bánh nhiều lớp, Osborn nói. Sẽ dễ dàng hơn nhiều khi tìm thấy một loài sứa cụ thể ở Nhật Bản và California ở cùng độ sâu so với cùng một loài sứa ở độ sâu 400 và 2,000 mét ở California.

Tảng băng trôi, với phần chân khổng lồ dưới nước nổi tiếng là che giấu phần đỉnh lộ ra của nó, có thể kéo dài hàng trăm mét sâu. Trong một chuyến thám hiểm, Osborn và các đồng nghiệp của cô đã sử dụng một phương tiện không người lái để theo dõi một bức tường băng trôi sâu hơn so với chiều cao của Space Needle bị chìm ở Seattle trước khi chiếc tàu ngầm đến giới hạn của dây cáp. Khi tảng băng trôi đâm qua, những lớp bánh đại dương mượt mà đó tan rã. Sự trộn lẫn các lớp, được thúc đẩy bởi nước có mật độ thấp của tảng băng trôi tan chảy và nổi lên bề mặt, mang lại lợi ích to lớn cho sinh vật nhỏ.

Phần còn lại của một tảng băng trôi là vô hình, nhưng bạn có thể phát hiện ra nó trong các biện pháp đo độ mặn, oxy và nhiệt độ, Alison Murray, một nhà sinh thái học vi sinh biển tại Viện Nghiên cứu Sa mạc Nevada, người thường xuyên đến Nam Cực vài năm một lần cho nghiên cứu của mình, cho biết. Hầu hết thời gian, vi khuẩn dưới Nam Đại Dương – tôi nghĩ rằng chúng đang bị đói, cô nói. Khi một tảng băng trôi qua, nó cơ bản là khuấy động đại dương, và sinh học thích điều đó, vì rất nhiều thứ tốt nằm ở bên dưới.

Một thị trấn thịnh vượng di động

Quan sát từ một chiếc tàu ngầm điều khiển từ xa di chuyển xuống bên cạnh một tảng băng trôi, sinh học trở nên khá rõ ràng. Tảo sống trong các rãnh lớn cỡ nắm tay làm xù lên mặt băng như bề mặt của quả bóng golf. Tảo lấp vào các gờ dưới của các hốc này, hướng về phía mặt trời. Các loài sinh vật khác cũng ghé thăm. Đôi khi tôm biển tụ tập xung quanh tàu ngầm thành từng bầy dày đặc đến mức chúng che khuất ánh sáng của máy quay tàu ngầm, Osborn nói. Lúc khác thì bạn sẽ trôi đi hàng phút mà không thấy gì cả.

Nhưng việc chờ đợi luôn xứng đáng, cô nói. Hãy chứng kiến: thiên thần biển, họ hàng không có vỏ của ốc sên, với kích thước lớn nhất chỉ bằng một nắp chai, vỗ qua mặt nước như thể chúng có đôi cánh. Và những con giun tomopterid kỳ lạ, chúng lượn quanh mặt băng, phô diễn cơ thể trong suốt có hình dáng như cây dương xỉ.

Sâu lông (chi: Tomopteris), sống ở độ sâu trung bình trong đại dương, hoạt động như cả kẻ săn mồi và con mồi trong các hệ sinh thái tảng băng trôi. Khi bị tấn công, chúng có thể phát ra các tia sáng để gây nhầm lẫn cho những kẻ săn mồi đang đến gần.

Cá khám phá các hang động trong tường băng của tảng băng trôi, từng đàn chim biển ồn ào như loài petrel và các loài chim biển khác bay lượn tìm kiếm thức ăn, và hải cẩu cùng chim cánh cụt sử dụng những hòn đảo nổi này vừa làm nơi trú ẩn vừa làm nơi săn mồi. Thỉnh thoảng, các loài cá voi quý hiếm được phát hiện bên cạnh các tảng băng trôi, khiến các nhà khoa học tự hỏi liệu chúng cũng có bị thu hút bởi thị trấn phát triển lạnh giá này không.

Gửi carbon xuống đáy

Tất cả sự sống này tạo ra chất thải, điều này đóng vai trò quan trọng thứ hai của tảng băng trôi: Chúng tạo ra nơi lưu trữ carbon. Sinh vật phù du thu nhận năng lượng từ ánh sáng mặt trời thông qua khí CO2 từ không khí. Quá trình này dẫn đến hình thành carbon hữu cơ, được lưu trữ trong cơ thể của sinh vật phù du và những động vật ăn chúng. Khi những sinh vật này chết đi – và khi chúng thải chất thải ra – lượng carbon này tập trung và chìm xuống đáy đại dương, nơi dưới những điều kiện nhất định, nó có thể được lưu trữ trong hàng ngàn năm. Và lượng carbon được kéo xuống không phải là nhỏ.

Sự sống thực vật trong đại dương thật khủng khiếp Ken Smith, một nhà sinh thái học đại dương mở tại Viện Nghiên cứu Thủy cung Vịnh Monterey, cho biết, ám chỉ lượng khí CO2 được sinh vật phù du hấp thụ. Một phần tư sự gia tăng CO2 do con người gây ra được đại dương hấp thụ, với 30 phần trăm đi vào thực vật.

Các tảng băng trôi có thể đóng vai trò trong việc giữ cho con số này ở mức cao. Nhà nghiên cứu Grant Bigg thuộc Đại học Sheffield và nhóm của ông ước tính rằng có tới 20% hoạt động lưu trữ carbon ở Nam Đại Dương được thúc đẩy bởi sự bón phân từ các tảng băng trôi khổng lồ. Vì thế, các tảng băng trôi là một yếu tố nhỏ nhưng quan trọng trong việc ước tính tốc độ nóng lên của hành tinh chúng ta, ông nói.

Nhưng để hiểu rõ mức độ ảnh hưởng chính xác của các tảng băng trôi đối với chu trình carbon là một việc không dễ dàng. Phương trình này bị phức tạp bởi các yếu tố đặc thù của mỗi mảnh băng: nguồn gốc, tốc độ di chuyển ra biển mở, kích thước, và tốc độ tan chảy của nó. Ví dụ, ở Bắc Cực, sắt có ở khắp nơi do đầu vào từ các con sông, điều mà bạn không thấy ở Nam Cực, Smith cho biết. Người ta biết ít hơn về tác động của tảng băng trôi ở phía Bắc nơi có nhiều sắt hơn.

Và tảng băng trôi cũng có mặt tối của nó. Chúng cào cấu đáy biển ở vùng nước nông, xóa sổ toàn bộ dải sinh vật biển khỏi đáy đại dương, bao gồm cả những sinh vật cố định carbon đáng kể, điều này có thể khiến cho việc tìm hiểu tác động tổng thể của các tảng băng trôi đối với bể lưu trữ carbon đại dương của hành tinh trở nên khó khăn hơn.

Tảng băng trôi ở cự ly gần

Các nghiên cứu cẩn thận hơn, tiếp cận gần hơn với các tảng băng trôi có thể giúp xây dựng hiểu biết về vai trò của chúng trong ngân sách carbon toàn cầu và trong sự sống đại dương. Nhưng điều này đi kèm với nhiều thách thức tài chính và hậu cần. Các tảng băng trôi có thể bị khóa trong băng biển, khiến chúng khó tiếp cận quanh năm. Khi được giải phóng, chúng di chuyển và có thể khó theo dõi. Các tảng băng trôi có thể lớn đến mức chúng có cả thác nước và các hang động rộng như nhà chứa máy bay, và chỉ cần tiếp cận chúng bằng tàu có thể là một mối nguy hiểm. Đến quá gần khi một tảng băng trôi lớn sụp đổ có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng.

Mattias Cape, một nhà hải dương học sinh vật học tại Đại học Washington, nhớ lại một cuộc thám hiểm ở Nam Cực trong đó nhóm của ông buộc phải rút lui qua một đoạn hẹp giữa một tảng băng trôi và rìa lục địa. Những cơn gió thay đổi đã đóng con đường ban đầu của họ và đoàn thám hiểm đã quyết định không ở lại để xem liệu tảng băng khổng lồ đó có trôi dần về phía lục địa, đóng lại con đường thoát duy nhất còn lại hay không.

Bạn ngước nhìn lên và không thể thấy đỉnh của tảng băng trôi cao hàng chục mét này. Và rồi bạn chỉ tưởng tượng: Nếu nó cao 30 mét, thì có gì bên dưới mình nhỉ? Cape nhớ lại.

Tảng băng trôi là nơi trú ẩn và săn mồi cho các loài động vật biển như chim cánh cụt Adélie ở Nam Cực.

Nhưng cũng như các tảng băng trôi có thể gây sợ hãi, chúng cũng có thể đẹp đẽ, Cape nói. Ở tận nơi xa xôi của Nam Cực, cách xa gia đình và bạn bè và trong một phong cảnh gần như hoàn toàn là các sắc thái của xám, xanh lam và trắng, việc nhìn thấy các tảng băng trôi trở thành một trò tiêu khiển. Những con chim cánh cụt hoặc hải cẩu có thể nhảy khỏi bề mặt của chúng khi một con tàu tiếp cận. Và bản thân các tảng băng trôi có thể có sự kết hợp kỳ lạ và rất mê hoặc: một tảng băng tối màu xanh đen trong suốt đến mức bạn có thể nhìn thấy từng bong bóng khí nhỏ bên trong nó Hoặc một tảng băng có các sọc màu xanh trong mờ xen kẽ theo chiều dài của nó giống như sọc trên một con ngựa vằn. Các tảng băng trôi không im lặng, ông nói. Chúng kêu kẽo kẹt và răng rắc trong nước, và thỉnh thoảng chúng sẽ bất ngờ lật lại, để lộ lớp đáy sần sùi của chúng.

Ngay cả khi không nhìn thấy tất cả sự sống xoay quanh phía dưới, việc ngắm chúng là một trải nghiệm cảm giác toàn diện, ông nói.