Gắn camera vào đầu 300 con cá voi, các nhà khoa học vừa giải mã được bí ẩn tồn tại 50 năm trong lòng biển cả

Cá voi ăn gì? Cho đến gần đây, câu trả lời là thứ mà các nhà khoa học vẫn phải suy luận. Đó là bởi cá voi quá lớn, không thể được nuôi nhốt. Và phần lớn thời gian chúng kiếm ăn ở một độ sâu mà các nhà khoa học khó có thể tiếp cận được.

Dựa vào các quan sát gần bề mặt nước, khám nghiệm xác chết và phân tích giải phẫu hệ tiêu hoá của cá voi, chúng ta có thể đoán thực đơn bữa ăn của chúng gồm các loài cá nhỏ, moi lân (một loài giống tôm nhỏ), động vật chân chèo (giáp xác) và phần lớn còn lại là các loài phù du nhuyễn thể tí hon.

Cá voi ăn bằng cách bơi về phía bầy con mồi, mở rộng miệng và cổ họng như một chiếc phễu. Chúng hớp lấy một ngụm nước khổng lồ để hút toàn bộ những con vật trong đó vào túi chứa thức ăn ở hàm dưới.

Sau đó cá voi khép miệng lại, đẩy nước ra ngoài nhưng hàng ngàn sinh vật nhỏ bé sẽ bị giữ lại sau các tấm sừng ở hàm, hoạt động như một bộ lọc thức ăn. Khi nước đã thoát ra hết, thức ăn còn lại sẽ được cá voi nuốt xuống bụng.

Trung bình một ngày, mỗi con cá voi có thể tiêu thụ đến 4 tấn mồi. Nhưng con số khổng lồ này đặt ra một nghịch lý được gọi là "Krill Paradox" hay nghịch lý của loài nhuyễn thể.

Nghịch lý loài nhuyễn thể là gì?

Như chúng ta đã biết, cá voi ăn nhuyễn thể, hàng tấn nhuyễn thể mỗi bữa. Nhưng nhuyễn thể cũng sinh sôi rất nhanh và rất nhiều để bù đắp lại. Một con nhuyễn thể cái có thể đẻ một lúc 1.000 trứng. Và mỗi mét khối nước trong đại dương có thể chứa 10.000-60.000 con nhuyễn thể.

Mọi thứ trong tự nhiên vốn cân bằng cho đến khi một loài ăn thịt đầu bảng chen vào giữa câu chuyện: con người. Uớc tính chỉ trong khoảng 70 năm từ năm 1900 đến năm 1970, hoạt động săn bắt cá voi công nghiệp của con người đã quét sạch 1,5 triệu con cá voi khổng lồ xung quanh vùng biển Nam Cực.

Nicholas Pyenson, một nhà nghiên cứu và quản lý hóa thạch động vật biển tại Viện Smithsonian, cho biết: "Các loài cá voi lớn nhất trên hành tinh đã bị săn bắt một cách có hệ thống, điều này làm số lượng cá thể của chúng sụt giảm tới hơn 70% trong nhiều trường hợp. Chẳng hạn như 99% số cá voi xanh sống vào năm 1900 đã biến mất vào năm 1960".

Bởi vậy vào thập niên 1970, các nhà khoa học đã cảnh báo chúng ta rằng khi cá voi biến mất, các con mồi của chúng như loài nhuyễn thể sẽ phát triển bùng nổ. Các loài cá nhỏ ăn nhuyễn thể vì vậy cũng nhiều lên, kéo theo sự gia tăng của các loài cá lớn ăn chúng chẳng hạn như cá mập.

Khoảng trống mà hàng triệu con cá voi để lại trong chuỗi thức ăn sẽ được lấp đầy bởi các loài động vật ăn thịt nguy hiểm nhưng nhỏ hơn chúng.

Thế nhưng sau hơn một nửa thế kỷ, lời cảnh báo đó đã không xảy ra. Matthew Savoca, học giả sau tiến sĩ tại Trạm Hàng hải Hopkins của Đại học Stanford cho biết: "Trên thực tế, quần thể các loài nhuyễn thể đã bị suy giảm một cách đáng kinh ngạc trong 50 năm sau đó - và sự sụt giảm vẫn đang tiếp diễn cho đến ngày hôm nay".

Càng ở những nơi cá voi biến mất nhiều nhất, sự suy giảm nhuyễn thể ở đó càng có xu hướng diễn ra mạnh nhất. "Nghịch lý loài nhuyễn thể" này đã khiến các nhà khoa học bối rối. Bởi nó rõ ràng là phản trực giác, bình thường khi loài săn mồi biến mất, các con mồi của chúng sẽ phát triển bùng nổ. Vậy điều bí ẩn gì đã diễn ra trong lòng đại dương hơn 50 năm nay?

Cá voi ăn nhiều gấp 3 lần chúng ta tưởng tượng

Để tìm hiểu điều gì đang xảy ra trong chuỗi thức ăn của cá voi, Savoca và các đồng nghiệp của ông tại Đại học Stanford đã quyết định thực hiện một nghiên cứu. Trong đó, họ đã gắn những chiếc camera vào đầu của 321 con cá voi thuộc 7 loài khác nhau.

Những chiếc camera được gắn vào đầu cá voi bằng giác hút, ngoài chức năng quay phim ở gần mặt nước có ánh sáng, thiết bị này còn tích hợp rất nhiều cảm biến cho phép theo dõi chuyển động, gia tốc, âm thanh, và ước lượng cả mật độ nhuyễn thể trong bữa ăn của cá voi khi chúng lặn sâu vào lòng đại dương.

Kết hợp dữ liệu phân tích mật độ con mồi, chuyển động nuốt của hàm và tần suất ăn của mỗi con cá voi, các nhà khoa học đã lần đầu tiên trực tiếp quan sát thấy chế độ ăn của chúng. Max Czapanskiy, một đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: "Chưa từng có một ai khác trước đây ghi lại được những dữ liệu như thế này. Đó là một bước tiến vượt bậc".

Và điều mà họ khám phá ra từ thực đơn của cá voi là chúng đã ăn nhiều nhuyễn thể hơn tất cả các ước tính trước đây của các nhà khoa học. Bữa ăn của cá voi ở Nam Đại Dương có lượng nhuyễn thể gấp đôi so với ước tính, cá voi lưng xanh và cá voi lưng gù ăn nhuyễn thể ở ngoài khơi California nhiều gấp hai đến ba lần so với suy luận trước đây.

Điều đó có nghĩa là quần thể cá voi biến mất ở Nam Đại Dương đã ăn khoảng 400 triệu tấn nhuyễn thể mỗi năm, nhiều hơn nhiều so với những gì đã được giả định. Con số này cũng nhiều gấp đôi tổng số lượng nhuyễn thể còn lại ở Nam Cực ngày nay.

Những con số đó ngụ ý điều gì? Hẳn là những con cá voi đã có một vai trò hết sức phức tạp trong hệ sinh thái của chúng. Chúng không chỉ là động vật săn mồi, nên sự suy giảm hoặc phục hồi của chúng sẽ gắn liền với năng suất và hoạt động chung của hệ sinh thái.

Nghịch lý đã được giải đáp

Chúng ta biết Nam Đại Dương là một trong những hệ sinh thái năng suất nhất trên Trái Đất, phần lớn là do sự phong phú của các loài thực vật phù du. Thực vật phù du là nguồn thức ăn quan trọng cho nhuyễn thể, cá nhỏ và động vật giáp xác. Sự phong phú của nhuyễn thể, cá nhỏ và giáp xác lại dẫn đến sự phong phú của các loài ăn chúng, bao gồm cá voi, chim, chim cánh cụt và các loài cá.

Nhưng ở chiều ngược lại, cá voi cũng giúp duy trì sự phong phú của thực vật phù du. Chúng ăn nhuyễn thể và sau đó đào thải chúng. Phân cá voi giải phóng một lượng lớn sắt bị nhốt trong nhuyễn thể, lượng sắt đó là thứ mà thực vật phù du cần để tồn tại.

"Những con cá voi này đang hoạt động như những nhà máy tái chế chất dinh dưỡng quan trọng trong hệ sinh thái", Savoca cho biết. "Mỗi con cá voi vây hoặc cá voi xanh có kích thước bằng một chiếc máy bay thương mại. Vì vậy, trong nửa đầu thế kỷ 20, trước khi con người săn cá voi theo lối công nghiệp, đã có hơn một triệu nhà máy chế biến nhuyễn thể cỡ 737 di chuyển quanh Nam Đại Dương để ăn, đào thải và bón phân cho tảo".

Khi cá voi kiếm ăn và đào thải, chúng phân phối lại sắt về phía bề mặt đại dương. Điều đó giúp thực vật phù du phát triển. Và chỉ khi thực vật phù du phát triển, loài ăn nó như nhuyễn thể mới có thể phát triển theo. Nếu không có cá voi, một phần lớn lượng sắt này sẽ rơi xuống đáy đại dương, rời khỏi hệ sinh thái và kết quả là cả thực vật phù du lẫn nhuyễn thể đều suy giảm.

Đó là lý do khi bạn thấy những nơi có ít cá voi thì cũng có ít nhuyễn thể và ngược lại, nhuyễn thể nhiều hơn nghĩa là cá voi nhiều hơn. Tuy nhiên, sự cân bằng đã bị phá vỡ bởi quá trình săn bắt cá voi của con người trong thế kỷ trước.

Vì vậy, các nhà khoa học nhấn mạnh rằng việc bảo tồn và tái thiết lập quần thể cá voi ở Nam Đại Dương sẽ có vai trò vô cùng quan trọng với hệ sinh thái vùng biển này.

Theo đó, các quốc gia sẽ phải thắt chặt hoạt động săn bắt và tiêu thụ cá voi. Cùng với đó là hạn chế các tai nạn gây ra cái chết cho hàng trăm nghìn con cá voi mỗi năm khi chúng bị tàu của con người đâm phải hoặc mắc kẹt vào ngư cụ.

Pyenson cho biết nếu chúng ta bảo vệ thành công cá voi," sau đó chỉ như một hệ quả của hệ sinh thái khỏe mạnh, chúng ta sẽ thấy số lượng cá tăng dần lên, quần thể chim cánh cụt có thể phục hồi, chúng ta sẽ thấy tất cả các hệ quả ở hạ nguồn của vấn đề đó".

Thanh Long