Đại dương Bắc Cực đã vượt qua 'điểm không thể quay lại' từ năm 2009

Một nghiên cứu mới do Đại học Edinburgh dẫn đầu đã hé lộ rằng Bắc Băng Dương đã trải qua một sự thay đổi hóa học ngầm nhưng vô cùng sâu sắc, đánh dấu một "sự chuyển đổi chế độ" mà gần như không thể phục hồi. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Communications Earth & Environment, xác định năm 2009 là thời điểm uốn cong quan trọng, khi nồng độ nitrate – một chất dinh dưỡng thiết yếu cho nền tảng của lưới thức ăn biển – bắt đầu sụt giảm mạnh và kéo dài .

Phân tích hơn hai thập kỷ mẫu dinh dưỡng (1998–2023) thu thập từ eo biển Fram, cửa ngõ chính để nước Bắc Cực chảy vào Đại Tây Dương, các nhà khoa học đã quan sát thấy sự sụt giảm đột ngột nồng độ nitrate bắt đầu từ khoảng năm 2009. Sự thay đổi này xảy ra đồng bộ với tốc độ tan băng biển Bắc Cực đầy kịch tính . Giáo sư Raja Ganeshram, trưởng nhóm nghiên cứu, phát biểu: "Những thay đổi chúng tôi báo cáo cho thấy hệ sinh thái Bắc Băng Dương đã vượt qua một điểm tới hạn vào khoảng năm 2009" .

Vì sao băng tan lại gây ra sự sụp đổ nitrate

Cơ chế đằng sau sự sụp đổ dinh dưỡng này là một quá trình gọi là khử nitrate đáy biển (benthic denitrification). Các thềm lục địa nông bao phủ gần một nửa đáy Bắc Băng Dương . Khi băng biển rút đi, những vùng nước nông rộng lớn này lần đầu tiên hứng chịu lượng ánh sáng Mặt Trời chưa từng có . Sự gia tăng ánh sáng này ban đầu thúc đẩy tảo biển nở hoa, nhưng khi lượng vật chất hữu cơ dư thừa chìm xuống đáy biển, nó kích thích vi khuẩn tiêu thụ oxy nhiều hơn. Điều này, đến lượt nó, đẩy nhanh quá trình khử nitrate đáy biển ở các thềm lục địa Chukchi và Đông Siberia – một quá trình vi sinh trong trầm tích đáy biển chuyển hóa nitrate sinh khả dụng (NO₃⁻) thành khí nitơ trơ (N₂), loại bỏ nó khỏi đại dương một cách hiệu quả .

Các tác giả nghiên cứu mô tả các thềm lục địa Bắc Cực giờ đây hoạt động như một "màng lọc dinh dưỡng" mạnh mẽ, tước đi nitrate từ dòng nước Thái Bình Dương vốn giúp lưu thông lòng chảo trung tâm . Điều này tạo ra một vòng lặp phản hồi tự củng cố: càng mất băng thì càng có nhiều sự khử nitrate, càng làm cạn kiệt thêm chất dinh dưỡng trong vùng nước nội địa Bắc Cực.

Một Bắc Băng Dương mới, bị giới hạn bởi nitrate

Trước điểm tới hạn này, hệ sinh thái của Bắc Băng Dương chủ yếu bị giới hạn bởi ánh sáng – sự phát triển của sinh vật phù du bị giới hạn bởi lượng ánh sáng Mặt Trời ít ỏi xuyên qua băng. Giờ đây, sự tan băng đã lật ngược hệ thống sang trạng thái giới hạn bởi nitrate, nơi sự khan hiếm của một chất dinh dưỡng chủ chốt, chứ không phải ánh sáng, mới là nút thắt cổ chai cho nền tảng của chuỗi thức ăn .

Sự dịch chuyển này ưu ái cho các loài sinh vật phù du nhỏ hơn, ít giàu năng lượng hơn, để lại ít sinh khối và năng lượng hơn để truyền lên các bậc cao hơn trong lưới thức ăn . Hậu quả theo tầng là rất lớn và sâu rộng:

• Chuỗi thức ăn biển gặp nguy hiểm: Quần thể cá, chim biển và động vật có vú biển vốn phụ thuộc vào sinh vật phù du giàu năng lượng đang bị đe dọa khi nền tảng của lưới thức ăn bị thu hẹp .
• Suy yếu bể chứa carbon: Thực vật phù du thu giữ CO₂ trong khí quyển thông qua quang hợp. Khi sự phát triển của chúng bị giới hạn bởi nitrate, khả năng hấp thụ carbon của Bắc Băng Dương được dự báo sẽ suy giảm, làm giảm một vùng đệm quan trọng chống lại biến đổi khí hậu .
• Tác động đến nghề cá Bắc Đại Tây Dương: Dòng nước nghèo dinh dưỡng rời khỏi Bắc Cực qua eo biển Fram giờ đây có khả năng ảnh hưởng đến các quần thể sinh vật biển và nghề cá thương mại ở hạ lưu Bắc Đại Tây Dương. Giáo sư Ganeshram nhấn mạnh rằng "cần theo dõi chặt chẽ cách sự thay đổi này lan truyền theo tầng trong chuỗi thức ăn vì điều này có những tác động sâu sắc đến chúng ta, bao gồm cả nghề cá thương mại ở Bắc Đại Tây Dương" .

Điểm không thể quay lại

Bởi vì quá trình này được thúc đẩy trực tiếp bởi sự tan băng biển đang diễn ra và gia tăng, các nhà nghiên cứu kết luận rằng sự thay đổi này không phải là một biến động tạm thời mà là một đường cơ sở mới dai dẳng. Sự dịch chuyển hóa học này là không thể đảo ngược trong khoảng thời gian của con người. Như các tác giả nghiên cứu đã nói, "rất khó có khả năng Bắc Băng Dương sẽ quay trở lại trạng thái trước đây" .

Nghiên cứu đầy đủ, “Sea ice loss drives a regime shift in Arctic Ocean nitrogen biogeochemistry” (tạm dịch: Mất băng biển thúc đẩy sự dịch chuyển chế độ trong hóa sinh học nitơ ở Bắc Băng Dương) của Santos-García, Ganeshram, Oziel và cộng sự, được xuất bản trên Communications Earth & Environment vào ngày 28 tháng 5 năm 2026.