Language
Country/Area
No result found
Khu vực bí ẩn nhất đại dương: Khu vực ít chất dinh dưỡng, ít chất diệp lục ảnh hưởng như thế nào đến chu trình carbon của trái đất?
Trong đại dương bao la, vùng có hàm lượng chất dinh dưỡng thấp, chất diệp lục thấp (LNLC) chắc chắn là một trong những phần bí ẩn nhất. Những khu vực này được đặc trưng bởi lượng chất dinh dưỡng thưa thớt (như nitơ, phốt pho hoặc sắt) trong nước và do đó năng suất quang hợp cực kỳ thấp, thể hiện ở nồng độ chất diệp lục tương đối thấp. Khoảng 75% diện tích đại dương của thế giới bao phủ các khu vực như vậy, chủ yếu tập trung ở các khu vực dòng hải lưu cận nhiệt đới, nhưng cũng có thể được tìm thấy ở Biển Địa Trung Hải và một số hồ nội địa.
"Sự tồn tại của các khu vực có hàm lượng dinh dưỡng thấp và chất diệp lục thấp dẫn đến những thay đổi trong hệ sinh thái biển và đóng vai trò quan trọng trong chu trình carbon của trái đất."
Các quá trình vật lý dẫn đến lượng dinh dưỡng sẵn có ở những khu vực này bị hạn chế, do đó thúc đẩy sự phát triển của thực vật phù du nhỏ được tổng hợp bằng quang hợp. Các khu vực LNLC này nhìn chung không gắn liền với bờ biển vì các khu vực ven biển nhận được nhiều chất dinh dưỡng hơn từ đất liền và có hiện tượng nước trồi. Với tác động của biến đổi khí hậu, nghiên cứu của con người về các khu vực có hàm lượng dinh dưỡng thấp và ít chất diệp lục đã dần đi sâu hơn. Những thay đổi theo mùa và hàng năm ở những khu vực này có tác động đáng kể đến chu trình carbon toàn cầu.
Diệp lục và sản xuất sơ cấp
Chất diệp lục là sắc tố thu hoạch ánh sáng trong các sinh vật quang hợp, có thể chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng tế bào và tổng hợp chất hữu cơ. Trong các vùng nước, nồng độ chất diệp lục thường được sử dụng như một chỉ số về sự phong phú của thực vật phù du quang hợp, từ đó phản ánh tình trạng sản xuất sơ cấp. Sản xuất sơ cấp là quá trình chuyển đổi carbon dioxide (dù ở dạng khí hay dạng nước) và các nguyên tố khác thành các hợp chất hữu cơ. Ở đại dương, sản xuất sơ cấp chủ yếu đạt được thông qua quá trình quang hợp và các nhà sản xuất quang hợp là nền tảng của chuỗi thức ăn nước.
Thiếu chất dinh dưỡng và điều kiện môi trường hạn chế năng suất sơ cấp ở các vùng LNLC. Ở những khu vực này, cộng đồng thực vật phù du chủ yếu bị chi phối bởi vi sinh vật phù du. Những thực vật phù du nhỏ này có thể hấp thụ chất dinh dưỡng hiệu quả hơn do diện tích bề mặt riêng lớn hơn, do đó hỗ trợ sản xuất sơ cấp hạn chế.
Tuần hoàn dinh dưỡng ở vùng LNLC
Thực vật phù du chủ yếu phát triển ở tầng trên của đại dương (lớp hỗn hợp), nơi có đủ năng lượng ánh sáng để hỗ trợ sự phát triển của chúng. Tuy nhiên, việc cung cấp chất dinh dưỡng đến từ một số nguồn chính, bao gồm chất dinh dưỡng được tái bơm từ đại dương sâu, chất dinh dưỡng được tái chế ở bề mặt đại dương và nguồn dinh dưỡng đầu vào từ bên ngoài. Sự kết hợp của các quá trình này dẫn đến lượng dinh dưỡng sẵn có trong vùng LNLC bị hạn chế, bị ảnh hưởng bởi sự kết hợp của các máy bơm sinh học, hiện tượng sụt lún Ekman và sự phân tầng tầng chứa nước.
"Sự tồn tại và thay đổi của các khu vực này cho thấy sự cân bằng mong manh trong hoạt động của hệ sinh thái biển."
Ở các khu vực LNLC ngập nước hoặc phân tầng, các nguồn dinh dưỡng bên ngoài và tái chế vẫn là chìa khóa để thúc đẩy sự phát triển của thực vật phù du, ngay cả khi năng suất sơ cấp nhìn chung thấp. Quá trình này làm cho quá trình cố định đạm trở thành một cơ chế quan trọng, điều chỉnh hơn nữa nồng độ nitơ trong cột nước để hỗ trợ quá trình tái sinh thực vật phù du.
Năng suất vùng LNLC
Mặc dù năng suất sơ cấp trên một đơn vị diện tích của các khu vực này thấp nhưng do chúng phân bố rộng rãi nên người ta ước tính khoảng 40% năng suất đại dương toàn cầu đến từ các khu vực LNLC. Cộng đồng thực vật phù du ở những khu vực này phụ thuộc rất nhiều vào quá trình cố định đạm và cung cấp chất dinh dưỡng tái chế để duy trì sản xuất. Các sự kiện cung cấp chất dinh dưỡng theo mùa và trong thời gian ngắn có thể ngay lập tức làm tăng năng suất sơ cấp.
Ở các vùng xoáy cận nhiệt đới, sự trộn lẫn theo chiều dọc vào mùa đông và mùa xuân mang chất dinh dưỡng từ vùng nước sâu hơn vào vùng nước sáng hơn, giúp kích hoạt sự gia tăng tạm thời năng suất sơ cấp. Trong những sự kiện này, thực vật phù du lớn hơn, chẳng hạn như tảo cát, được hưởng lợi từ nhiều loại chất dinh dưỡng.
Nó ảnh hưởng như thế nào đến chu trình carbon toàn cầu
Khi sự nóng lên toàn cầu và sự phân tầng đại dương tăng lên, khu vực LNLC có thể trở nên nghèo dinh dưỡng hơn, điều này sẽ liên quan đến các vùng nước nhiệt đới và cận nhiệt đới khác và đối mặt với nguy cơ giảm năng suất. Điều này càng làm sâu sắc thêm sự hiểu biết và sự chú ý của con người đối với khu vực LNLC. Mối quan hệ qua lại giữa các khu vực này và chu trình carbon khiến chúng trở thành một lĩnh vực nghiên cứu ngày càng quan trọng.
"Tại những vùng biển bí ẩn này, vẫn còn vô số câu hỏi chưa được giải đáp đang chờ chúng ta khám phá và tìm hiểu."
Trong tương lai, nghiên cứu về các khu vực LNLC này sẽ không chỉ giúp hiểu được những thay đổi trong chu trình carbon toàn cầu mà còn có thể cung cấp cho chúng ta những chiến lược mới để đối phó với biến đổi khí hậu. Những thay đổi ở những khu vực này sẽ định hình tương lai của trái đất như thế nào?
