Một vịnh hẹp độc đáo ở Patagonia, Chile mang đến cho các nhà khoa học cơ hội khám phá bí mật sinh sản của san hô nước lạnh, loài thường sống ở độ sâu hàng nghìn mét dưới bề mặt đại dương.
Chiếc thuyền đánh cá bằng gỗ lắc lư qua Vịnh Comau, một ngón tay của vùng nước tối tăm nằm giữa những đỉnh núi phủ đầy tuyết của Patagonia thuộc Chile.
Một lá cờ Chile tung bay trong gió phía trên một con chim cốc đen được vẽ bằng tay ở mũi thuyền. Bên trong cabin của thuyền, Boris Hernández, một ngư dân nằm trong số ít những người định cư ở vịnh xa xôi này, nhìn qua những ô cửa sổ đầy sương mù.
Với một tay trên cần ga, anh lái đến một điểm cố định trong tâm trí nhưng không thể phân biệt được với môi trường xung quanh. Anh tắt máy, kéo chiếc mũ len màu vàng qua tai và bước ra boong tàu. Một vách đá dựng đứng hiện ra phía trước.
“Ngay tại đây,” Hernández nói bằng tiếng Tây Ban Nha. Ông chỉ vào vùng nước sâu. Ngay tại nơi này, Hernández đã kéo lưới đánh cá bị vướng vào những nhánh san hô chết màu trắng, sần sùi.
Bộ xương của chúng gợi nhớ đến kiến trúc của một rạn san hô nhiệt đới xa xôi nào đó, nhưng Desmophyllum dianthus không phải là san hô nước ấm thông thường. Thay vì hình thành các rạn san hô nông đầy cá hấp dẫn, D. dianthus phát triển mạnh trong bóng tối hoàn toàn và nhiệt độ gần đóng băng, ở độ sâu lên tới 2.000 mét.
Thay vì hợp tác với tảo quang hợp bên trong các tế bào của nó để kiếm thức ăn, nó bắt và giết chết sinh vật phù du và tôm nhỏ bằng những xúc tu châm chích.
Và trong khi D. dianthus và các loài san hô nước lạnh khác sống ở khắp các đại dương trên thế giới, bao gồm cả Nam Cực—cung cấp môi trường sống ít nhất là quan trọng như môi trường sống của các rạn san hô nhiệt đới—thì điều kiện sâu thẳm, khắc nghiệt mà chúng ưa thích khiến chúng khó được nghiên cứu.
Chỉ ở đây, trong vùng nước băng giá của Comau và hai vịnh hẹp gần đó, D. dianthus mới sống đủ gần bề mặt để thợ lặn biển có thể tiếp cận mà không cần bất kỳ thiết bị đặc biệt nào. Chỉ cách chúng tôi 30 mét, những bức tường thẳng đứng rậm rạp với những bụi cây D. dianthus và một số loài san hô khác trải dài thẳng xuống bóng tối đen như mực.
Tuy nhiên, từ thuyền của Hernández, không có gì để nhìn thấy ngoài nước tối đến nỗi trông có vẻ đen hơn là xanh. Nước đó là lý do tại sao D. dianthus tồn tại rất gần bề mặt. Nước ngọt giàu trầm tích từ lượng mưa và các sông băng tan chảy nổi trên mặt nước mặn, tạo thành một lớp chặn ánh sáng làm tối môi trường bên dưới.
Nhờ đặc điểm kỳ lạ này, các nhà khoa học ở Comau Fjord có thể nghiên cứu các quá trình sinh học cơ bản của D. dianthus theo những cách không thể thực hiện được trong môi trường sống bình thường ở biển sâu của nó.
Và những ngày này, “ngày càng có nhiều người quan tâm đến việc tìm hiểu về [san hô]”, Hernández nói. Anh đã trở thành một hướng dẫn viên khoa học, đưa các nhà nghiên cứu, một số khách du lịch và thậm chí cả một nhà báo gan dạ hiếm hoi đến các khu vườn san hô của Comau.
Vào tháng 6 năm 2024, một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã lặn xuống vùng nước này để thu thập mẫu. Bây giờ, san hô—và các nhà khoa học—chờ đợi trong một phòng thí nghiệm tối tăm, được làm lạnh mượn từ một cơ quan thủy sản của chính phủ trên đảo Chiloé, Chile, cách vịnh Ancud 90 km. Bất cứ lúc nào, các nhà khoa học cũng hy vọng được chứng kiến điều mà chưa ai từng thấy trước đây— D. dianthus sinh sản và tạo ra san hô con mới trong phòng thí nghiệm.
Ba tin nhắn WhatsApp được gửi đến bằng chữ in hoa và liên tiếp nhau: EM BÉ. ĐANG. ĐẾN. Các tin nhắn có hiệu ứng mong muốn: Rhian Waller ngồi thẳng dậy trên giường, kiểm tra thời gian—11:00 tối—và mặc áo khoác. Là một nhà sinh vật học biển tại Đại học Gothenburg ở Thụy Điển, Waller đã chờ đợi khoảnh khắc này trong nhiều ngày; san hô mà nhóm của cô đã cẩn thận khai thác từ Vịnh Comau một tháng trước và theo dõi 24/7 theo ca kể từ đó cuối cùng đã sẵn sàng để sinh sản.
Waller chạy đua dưới bầu trời đầy sao băng giá của một đêm mùa đông đến phòng thí nghiệm lạnh giá không kém, nơi cô tham gia cùng ứng viên tiến sĩ Diego Moreno Morán, người gốc Mexico, và nghiên cứu sinh người Chile Ignacia Acevedo-Romo.
Cái lạnh không làm Waller bận tâm—cô đã dành cả sự nghiệp của mình cho nó, đuổi theo mùa đông từ bán cầu này sang bán cầu khác, từ Thụy Điển đến Chile, từ Alaska đến Nam Cực, cố gắng bắt san hô nước lạnh trong mùa sinh sản của chúng.
Cô là một trong số ít người trên toàn thế giới nghiên cứu về sinh sản của san hô nước lạnh và nổi tiếng với sự tận tụy của mình trong việc lấy mẫu bằng mọi cách cần thiết—từ các bộ sưu tập bảo tàng có niên đại hàng thế kỷ và trên các chuyến thám hiểm tàu và tàu ngầm ở độ sâu lên tới 5.000 mét, ngay cả trong thời tiết mùa đông giông bão.
Bất chấp những nỗ lực như vậy, các nhà khoa học vẫn không biết gì về hành vi sinh sản của 96 phần trăm các loài san hô nước lạnh, bao gồm D. dianthus, một trong những loài san hô nước lạnh phổ biến và phân bố rộng rãi nhất.
Với những loài san hô như vậy đang ngày càng bị đe dọa bởi biến đổi khí hậu và hoạt động đánh bắt cá bằng lưới kéo, khai thác và khoan biển sâu, việc hiểu rõ hơn về D. dianthus có thể giúp đảm bảo sự tồn tại của loài này trên toàn thế giới.
Đặc biệt, việc tìm ra cách thức và thời điểm loài này sinh sản có thể rất quan trọng đối với những nỗ lực đang phát triển nhằm khôi phục các hệ sinh thái san hô biển sâu trên toàn cầu đã bị ngành công nghiệp phá hủy.
Waller đến phòng thí nghiệm vừa kịp lúc. Ngay khi cô ấy đến đó, san hô—treo ngược xuống như những cây cọ nhỏ xíu có xúc tu màu đỏ, cam, hồng và trắng—đã trình diễn một màn trình diễn ấn tượng.
Những con cái phồng lên, những xúc tu bán trong suốt của chúng chứa đầy hàng trăm quả trứng nhỏ màu cam được giải phóng thành một dòng chảy đều đặn, tinh tế qua miệng mở của chúng.
Không chịu thua kém, những con đực phun ra những đám tinh trùng màu trắng sữa vào nước, sau đó xẹp xuống, mềm nhũn và kiệt sức. Các nhà khoa học thực sự phải thốt lên ồ và à khi họ quan sát .
Một cây hoa D. dianthus cái nở ra, chứa hàng trăm quả trứng màu cam nhỏ, sau đó thả chúng thành một dòng đều đặn vào trong nước | Ignacia Acevedo-Romo
Waller nói rằng: “Bất kỳ sự do dự nào bạn có vì bạn thực sự mệt mỏi đều biến mất ngay khi bạn bước vào căn phòng này”. “Có rất ít người trên hành tinh này từng chứng kiến điều này xảy ra, đặc biệt là ở các loài sống ở vùng biển sâu”.
Các nhà nghiên cứu làm việc nhiều giờ, nhúng tay vào nước đá, cầm ống thủy tinh và thu thập tinh trùng và trứng, làm đầy ống nghiệm, ghép đôi giao tử và đổ đầy lọ vào máy ấp lạnh. Mặt trời sẽ mọc trước khi đến lúc họ làm ấm đôi bàn tay lạnh cóng, nứt nẻ vì tiếp xúc với nước biển, và cuối cùng là nghỉ ngơi. Khoảng sáu giờ sau, họ sẽ biết liệu nỗ lực của mình có xứng đáng không.
San hô nước lạnh đã được biết đến là tồn tại trong nhiều thế kỷ. Vào giữa những năm 1700, các hiệu thuốc ở Bergen, Na Uy, đã bán bùa hộ mệnh san hô từ các mảnh vỡ kéo lên trong lưới đánh cá để xua đuổi bệnh dịch hạch.
Các nhà sử học tự nhiên đương thời như Giám mục Erich Pontoppidan đã vẽ những sơ đồ đẹp mắt , đưa ra giả thuyết rằng san hô là đá hoặc có thể là thực vật.
Nghiên cứu diễn ra theo từng đợt sau những phát triển công nghệ mới. Vào những năm 1860, với máy nạo vét và tời chạy bằng hơi nước, nhà sử học tự nhiên Charles Wyville Thomson đã kéo lên những khối san hô sống lớn từ đáy biển ngoài khơi bờ biển Scotland, bác bỏ lý thuyết vô sinh thời đó cho rằng biển sâu là vùng chết. (Những thay đổi về áp suất khiến các mẫu vật của Wyville Thomson chết nhanh chóng.)
Sau đó, vào những năm 1950, sonar quân sự đã giúp lập bản đồ đáy biển trở nên khả thi. Ở khắp mọi nơi các nhà khoa học tìm kiếm, họ đều tìm thấy những rặng núi và dãy đá lớn, vào những năm 1970 khi tàu ngầm nghiên cứu ra đời, họ phát hiện ra rằng chúng được bao phủ bởi các loài san hô tạo rạn.
Khi quan sát kỹ hơn, một số trong những khối đá ngầm này hoàn toàn bao gồm các bộ xương san hô—được xây dựng từ dưới lòng đất lên trong hàng thiên niên kỷ, chứa đầy các dạng sống chưa được xác định.
Nhà sinh vật học biển J. Murray Roberts, thuộc Đại học Edinburgh ở Scotland, gọi những gò san hô này là “thành phố của biển sâu”. Những rạn san hô tạo nên chúng có thể chỉ phát triển thêm vài milimét mỗi năm, nhưng một số có thể đạt tới 300 mét, đủ cao để tạo ra các dòng hải lưu đưa vật chất hữu cơ – thức ăn – từ bề mặt vào bên trong chúng.
San hô nước lạnh đã tồn tại theo cách này trong hàng triệu năm, phát triển mạnh trong thời kỳ gian băng hà và lan rộng đến các cực, sau đó chết dần và rút lui về xích đạo trong thời kỳ băng hà hoặc khi nguồn cung cấp thức ăn thay đổi.
Một số núi ngầm san hô rất cổ xưa đến nỗi các nhà địa hóa học sử dụng chúng làm kho lưu trữ khí hậu, khoan qua các lớp san hô và trầm tích băng hà xen kẽ để làm sáng tỏ thành phần hóa học của đại dương cổ đại bị khóa chặt trong bộ xương xương của san hô.
Một trong số chúng được tìm thấy ở độ sâu khoảng 365 mét ngoài khơi bờ biển Hawaii, là sinh vật biển liên tục sống lâu đời nhất được biết đến trên Trái đất, với tuổi đời là 4.265 năm.
“Điều này khiến tôi kinh ngạc,” Michelle Taylor, một nhà sinh vật học biển tại Đại học Essex ở Anh, cho biết. “Khi những người Ai Cập cân nhắc đến việc xây dựng kim tự tháp, [ấu trùng] đã hạ cánh. Và sau đó, trong suốt thời gian con người tồn tại kể từ đó, [rạn san hô] chỉ lớn hơn một chút, có thêm một polyp, một nhánh nhỏ.”
Khoa học san hô nước lạnh đã cất cánh vào những năm 1990, vào khoảng thời gian Roberts và Waller lần đầu tiên tham gia lĩnh vực này. Những người đánh cá thương mại ngày càng đánh bắt cá bằng lưới kéo ở vùng biển sâu và san phẳng các rạn san hô mà các nhà khoa học thậm chí còn chưa phát hiện ra, đặc biệt là ở vùng biển quốc tế nằm ngoài phạm vi quyền tài phán của từng quốc gia.
Ngày nay, các nhà khoa học ước tính hoạt động đánh bắt cá bằng lưới kéo ảnh hưởng đến gần 14 phần trăm tất cả các thềm lục địa và sườn dốc nông hơn 1.000 mét .
Với thiết bị hiện đại, tàu đánh cá có thể cạo các vườn san hô hàng nghìn năm tuổi khỏi đỉnh núi ngầm trong vài phút để bắt những con cá ẩn náu bên trong chúng. Erik Cordes, một nhà sinh thái học biển sâu tại Đại học Temple của Pennsylvania, cho biết một số địa điểm đã là những cánh đồng san hô vụn phẳng khi các nhà khoa học lần đầu tiên tìm thấy chúng.
Ông nói thêm rằng trước khi tàu đánh cá đi qua, đây “có lẽ là những rạn san hô nước lạnh lớn”. “Chúng ta chưa bao giờ được nhìn thấy chúng”.
Cư dân của các rạn san hô này—từ cá tuyết đến bọt biển, giun ống đến động vật thân mềm—khác với sự đa dạng của các rạn san hô nhiệt đới. Chúng đóng vai trò quan trọng trong chu trình cacbon và nitơ toàn cầu, cung cấp nơi sinh sản cho các loài cá thương mại và chúng có thể chứa các hợp chất dược lý chưa được phát hiện. Nhưng vì hầu hết mọi người không thể nhìn thấy chúng, nên chúng chỉ nhận được một phần nhỏ sự chú ý của các rạn san hô nhiệt đới.
Để tìm và cứu các rạn san hô nước lạnh còn sót lại, Roberts và các nhà khoa học khác đã bắt đầu sử dụng các công cụ có độ phân giải cao, chẳng hạn như máy dò âm thanh có thể đo độ sâu và xác định hình dạng cũng như độ cứng của đáy biển, cùng với các phương tiện dưới nước điều khiển từ xa có gắn camera.
Trong trường hợp không có bản đồ toàn đại dương, họ đã xác định hốc sinh thái mà san hô nước lạnh có thể sống và đưa dữ liệu đó vào các mô hình để dự đoán nơi có thể có san hô. Ở những nơi thực sự tìm thấy san hô, Hoa Kỳ, Úc và New Zealand đã đóng cửa các khu vực rộng lớn để đánh bắt cá.
Trong khi đó, vào năm 2006, Liên hợp quốc yêu cầu các quốc gia thành viên bảo vệ các hệ sinh thái dễ bị tổn thương như rạn san hô nước lạnh khỏi các hoạt động đánh bắt có tính hủy diệt.
Bất chấp các biện pháp bảo vệ này, việc thực thi vẫn còn khó khăn, đặc biệt là ở vùng biển quốc tế và san hô nước lạnh vẫn phải đối mặt với các mối đe dọa do con người gây ra như đánh bắt bằng lưới kéo, khai thác biển sâu và thăm dò dầu khí.
Ngày nay, khoảng 4.200 loài san hô nước lạnh đã được phát hiện—nhiều hơn gấp đôi số lượng san hô nhiệt đới đã biết. Mỗi chuyến thám hiểm đều phát hiện ra một vài loài mới và thường là một rạn san hô mới. Các nhà khoa học ước tính các rạn san hô nước lạnh bao phủ ít nhất gấp đôi diện tích so với các rạn san hô nhiệt đới, mặc dù phạm vi chính xác của chúng vẫn chưa được biết.
Taylor cho biết, những hệ sinh thái này và sự đa dạng mà chúng chứa đựng đại diện cho một “kho báu vô giá. Có lẽ chúng ta nên được phép điều tra điều đó trước khi phá hủy nó”.
Với san hô nước nông ngày càng trở thành nạn nhân của nhiệt độ đại dương nóng hơn và hiện tượng tẩy trắng, san hô nước lạnh có thể có cơ hội sống sót cao hơn trong tương lai. Tuy nhiên, vì chúng phát triển cực kỳ chậm—đặc biệt là ở những vùng lạnh nhất, sâu nhất của đại dương—các rạn san hô bị tàn phá bởi hoạt động đánh bắt bằng lưới kéo đã không phục hồi trong 20 năm qua. Có thể mất hàng thế kỷ để phục hồi có ý nghĩa.
Đó là lý do tại sao các nhà khoa học đang thử nghiệm phục hồi tích cực—chìm các mảnh san hô sống vào các rạn san hô bị phá hủy để tạo cơ hội cho sự sống mới bén rễ tốt hơn.
Trong số 16 dự án phục hồi đang diễn ra hoặc sắp diễn ra mà Taylor biết, hầu hết đều có quy mô nhỏ, giống như nỗ lực của Tây Ban Nha sử dụng ngư dân để thả san hô mà họ vô tình kéo lên bằng lưới xuống biển. Nhưng một số có mục tiêu đầy tham vọng.
Các nhà nghiên cứu ở Na Uy, Thụy Điển, Pháp và Tây Ban Nha đang lên kế hoạch phục hồi quy mô lớn ở Biển Địa Trung Hải và trên các dãy núi Trung Đại Tây Dương và Bắc Cực , sử dụng các cấu trúc rạn nhân tạo được gieo hạt san hô con, trong khi Roberts đồng lãnh đạo một dự án đa quốc gia để phát triển thêm các dự án thí điểm có thể mở rộng quy mô công tác phục hồi .
“Vì vậy, nó rất mới. Và một trong những rào cản lớn nhất đối với việc phục hồi là hiểu về sinh sản”, Taylor nói. “Nếu bạn muốn phục hồi một khu vực, bạn cần hiểu cách động vật sinh sản, nếu không, bạn sẽ làm điều đó một cách khá mù quáng”.
Đặt san hô trưởng thành trên đáy biển là một chuyện. Để biết cách lắp đặt các rạn san hô mới cách xa nhau như thế nào để san hô có thể “thụ phấn chéo”, cũng như để hiểu liệu ấu trùng kết quả có thể tiếp cận các quần thể khác xa hơn hay không, đòi hỏi phải hiểu cơ bản về cách san hô sinh sản—và mỗi loài là khác nhau.
Một con san hô D. dianthus đực phun một đám tinh trùng màu trắng sữa vào trong nước | Video của Diego Moreno Morán
Vì các chuyến thám hiểm trên tàu để thu thập mẫu cực kỳ tốn kém và mất thời gian—chưa kể đến nguy hiểm, vì hầu hết san hô sinh sản trong mùa bão mùa đông—nên tiến độ diễn ra chậm.
“Bạn phải khá bướng bỉnh và vụng về mới có thể bám vào san hô biển sâu,” Roberts nói. “Thật sự rất khó khăn. Và câu hỏi đơn giản nhất cũng đòi hỏi tất cả những dụng cụ này.”
Đó là lý do tại sao, khi Waller biết rằng một cặp nhà sinh vật học người Đức đã tìm thấy D. dianthus ở các vịnh hẹp Patagonia tương đối nông, cô đã chạy đến Chile.
Trên các vách đá dựng đứng của vịnh hẹp, D. dianthus phát triển như một khu rừng động vật biển thẳng đứng—hàng trăm nghìn cá thể vươn ra để ăn các sinh vật phù du nổi lên bề mặt mỗi ngày và rơi xuống đáy vịnh hẹp vào mỗi buổi tối.
Trong khi D. dianthus ở biển sâu phát triển ngắn và cụt, theo nhóm hai hoặc ba con và có miệng rộng, thì giống ở vịnh hẹp lại dài và mảnh, tạo thành các lùm cây rậm rạp của các cá thể vươn vào cột nước để bắt càng nhiều thức ăn càng tốt.
Lần lặn đầu tiên của bà ở Comau Fjord cách đây khoảng 15 năm giống như một “lần lặn đêm giữa ban ngày”, Waller nói. Bà không quan tâm đến tầm nhìn thấp ngay cả khi đeo đèn pha, hoặc các ngón tay của bà tê cóng và vụng về, hoặc bà chỉ có vài phút không khí để lặn 30 mét dưới bề mặt.
Bà nói: “Lần đầu tiên tôi nhìn thấy những [loại] san hô biển sâu này mà trước đây tôi chỉ từng thấy qua cửa sổ tàu ngầm, thì thực sự tuyệt vời. Bạn biết đấy, tôi có thể thò đầu vào san hô, tôi có thể chọc vào san hô, tôi có thể lấy mẫu. Đó là điều mà bạn không thể làm với một con rô-bốt hoặc trên màn hình TV”.
Và các mẫu D. dianthus có thể tiếp cận được đã mang đến một cơ hội độc đáo – mang các mẫu vật sống trở lại phòng thí nghiệm để xem chúng sinh sản.
Quay trở lại phòng thí nghiệm nghề cá do chính phủ mượn trên đảo Chiloé, 28 mẫu vật D. dianthus treo lơ lửng trong các bể chứa bên trong một bể chứa lớn hơn, nơi làm mát chúng bằng cách liên tục tắm nước biển đã lọc, giống như một bể nước nóng lạnh.
Trong tháng 7, khi các nhà khoa học sống ở đây, mất dấu thời gian trong bóng tối và giá lạnh, Chiloé là Đảo Tình yêu dành cho các thí sinh san hô. Không giống như hầu hết các rạn san hô nhiệt đới, nơi toàn bộ các rạn san hô được tạo thành từ các polyp giống hệt nhau về mặt di truyền, D. dianthus là một loài san hô đơn độc—mỗi polyp đều khác biệt về mặt di truyền.
Điều đó có nghĩa là giới tính của một mẫu vật nhất định được nhổ từ vịnh hẹp vẫn là một bí ẩn cho đến khi nó sẵn sàng tiết lộ bản thân bằng một luồng trứng hoặc tinh trùng. Waller nói: “Sẽ thật tuyệt nếu chúng tự mã hóa màu sắc hoặc thứ gì đó, nhưng chúng không làm vậy”. “Vì vậy, chúng ta chỉ cần quan sát và chờ chúng thực sự cho chúng ta biết chúng là ai”.
Chúng có thể không có não, nhưng mỗi cá thể san hô dường như có một tâm trí riêng, và sau nhiều tuần, nhóm nghiên cứu đã quen với tính cách riêng biệt của san hô.
Một số chịu được ánh sáng của đèn pin hoặc tiếng đóng sầm cửa; những con khác cuộn xúc tu của chúng lại khi có sự quấy rầy nhỏ nhất, thích sự riêng tư—chúng chỉ làm vậy khi tắt đèn.
Các nhà nghiên cứu điều hành chương trình này đã thử thách sự kiên nhẫn của họ khi thuyết phục những thí sinh san hô hợp tác. Waller nói: “Tất cả chúng đều làm theo ý mình”. “Nếu chúng vui vẻ, chúng sẽ sinh sản tốt; nếu chúng không vui, thì chúng chỉ khép lại”.
Tối nay, cả con đực và con cái đều chọn đẻ trứng. Sau khi nhóm thu thập tinh trùng—một nỗ lực điên cuồng, vì nó nhanh chóng tan vào nước—Waller và Acevedo-Romo bắt đầu dùng ống hút những quả trứng đã lắng xuống đáy bể.
Trong khi đó, Morán khom người trên kính hiển vi, cẩn thận đếm từng con tinh trùng để xác định nồng độ và chúng có thể di chuyển bao xa trong nước để tiếp cận và thụ tinh thành công cho trứng.
Mọi thứ về quá trình này—được thực hiện trong thời tiết lạnh giá, trong sự mơ hồ tương đối, và với các phương pháp phải được phát triển từ đầu—chỉ khó hơn một chút so với việc nghiên cứu quá trình sinh sản của san hô nhiệt đới.
Các nhà khoa học nghiên cứu san hô nhiệt đới lặn bằng ống thở qua các rạn san hô ấm áp vào một đêm tuyệt đẹp khi san hô cùng sinh sản dưới ánh trăng tròn, thu thập trứng và tinh trùng bằng xô để mang về phòng thí nghiệm của họ. Nồng độ tinh trùng rất đặc nên chúng được đo bằng màu của nước.
Mặt khác, ở các rạn nước lạnh, chỉ có một số ít san hô sinh sản cùng một lúc, mặc dù mỗi con đực sản xuất rất nhiều tinh trùng. Và không giống như trứng nhiệt đới, tiến hóa để trộn với tinh trùng trong sóng bề mặt, trứng san hô nước lạnh không thích nghi để chạm vào bề mặt, vì vậy chúng phải được hút nhẹ nhàng từng cái một để tránh chúng phát nổ.
“Đây là câu hỏi mà tôi thường nhận được: tại sao anh, người Mexico, lại có san hô nhiệt đới ở đất nước mình, tại sao anh lại phải chịu đựng cái lạnh?” Morán hỏi khi anh đang làm việc. Câu trả lời của anh rất hờ hững: “Cần phải có người làm điều đó.”
Sau khi đếm và phân loại tinh trùng và trứng, nhóm bắt đầu pha trộn các nồng độ khác nhau của từng loại để tìm ra nồng độ tối thiểu cần thiết cho quá trình thụ tinh.
Kết quả ban đầu đủ bất ngờ để các nhà khoa học tự hỏi liệu họ có làm hỏng điều gì không— D. dianthus cần nồng độ tinh trùng thấp đến mức đáng kinh ngạc: khoảng 500 trên một mililít nước, so với mức lên đến một triệu trên một mililít đối với san hô nhiệt đới.
Waller giải thích rằng đây là một chiến lược tiến hóa tốt đối với san hô sống trong môi trường dòng chảy mạnh, nơi nhanh chóng phát tán trứng và tinh trùng. Tinh trùng có thể phân tán trên một khoảng cách rất xa và vẫn có thể thụ tinh cho trứng, điều đó có nghĩa là D. dianthus có thể tạo ra các rạn san hô mới trên khắp các đại dương trên thế giới, cách xa các quần thể bố mẹ.
Các nhà nghiên cứu kết hợp trứng và tinh trùng từ nhiều con cái và con đực khác nhau để xem cặp nào tương thích hơn, và trao đổi những con san hô đực và cái mới được tuyên bố trong bể để cố gắng tạo ra nhiều ấu trùng hơn.
Trong thời gian đó, chúng rửa sạch đồ thủy tinh, tắm nước nóng, uống trà, dưỡng ẩm cho đôi bàn tay nứt nẻ và ngủ trưa. Trong thời gian sinh sản kéo dài vài tuần, mỗi con san hô có thể sinh sản một lần hoặc nhiều lần, hiếm khi phối hợp với những con lân cận.
Không ai biết khi nào lần sinh sản tiếp theo sẽ xảy ra; nhóm phải sẵn sàng lên đường bất cứ lúc nào. Waller nói: “Đó là một chu kỳ liên tục. Mọi thứ đều nằm trong mốc thời gian của chúng… Chúng tôi không thể kiểm soát, và điều đó không sao cả”.
Để minh họa cho việc các nhà khoa học biết ít như thế nào về giai đoạn sống đầu tiên quan trọng của san hô nước lạnh, Waller chỉ ra Primnoella chilensis , một loài san hô roi mọc trên các bậc thang nằm ngang ở Comau Fjord
Nhóm của Waller đã cắt mẫu vật theo ý thích trong khi thu thập D. dianthus ; hiện tại, trong một bể riêng trong phòng thí nghiệm, P. chilensis lắc lư trong dòng nước nhẹ. Nhìn gần, chúng trông giống như những chiếc tăm bông màu cam—những thân cây mảnh khảnh phủ đầy những vòng xoáy của các polyp nhỏ.
Waller mong đợi P. chilensis là loài sinh sản phát tán như D. dianthus , nhưng nhóm của bà phát hiện ra rằng thay vào đó, con cái ấp con non, lấy các gói tinh trùng để thụ tinh cho trứng trong các ngóc ngách của cơ thể dài của chúng và sau đó thả ấu trùng đã trưởng thành hoàn toàn bò quanh đáy bể.
Phát hiện đó có ý nghĩa đối với các mô hình phục hồi và kết nối trong tương lai, vì ấu trùng bò không thể di chuyển xa như những con bơi lội bám vào dòng hải lưu.
Cordes, nhà sinh thái học biển sâu, đang theo dõi chặt chẽ loại công việc này. Từ năm 2010, ông đã nghiên cứu cách vụ tràn dầu Deepwater Horizon ở Vịnh Mexico gây thiệt hại cho các rạn san hô nước lạnh.
Hiện nay, với sự hỗ trợ của Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia (NOAA) , nhóm của ông (bao gồm một trong những học trò cũ của Waller) đã đúc mô hình bộ xương rạn san hô từ cát san hô và bê tông và lắp đặt một cấu trúc thử nghiệm ban đầu với tám mảnh san hô gắn vào .
Đây là nỗ lực thực sự sâu đầu tiên trên thế giới nhằm phục hồi san hô nước lạnh, ở độ sâu khoảng 1.000 mét; năm ngoái, một nhóm của NOAA đã tiến hành một thử nghiệm tương tự ở vùng nước nông hơn. Còn quá sớm để nói liệu nỗ lực nào sẽ thành công hay không, nhưng hy vọng là khôi phục cấu trúc vật lý và chức năng môi trường sống của các rạn san hô bị hư hại mà không phải chờ đợi hàng thế kỷ.
“Đại dương sâu thẳm là một nơi rất rộng lớn. Chúng ta có thể đặt những rạn san hô nhân tạo này ở bất cứ nơi nào chúng ta muốn, nhưng chỉ khi có nguồn ấu trùng tốt thì chúng mới thực sự biến thành rạn san hô nước lạnh thực sự”, Cordes nói.
Và cách duy nhất nhóm của ông có thể đảm bảo ấu trùng đến được các rạn san hô nhân tạo là nếu họ biết ấu trùng di chuyển như thế nào và chuyển động của chúng phù hợp với các dòng hải lưu phức tạp như thế nào. “Nếu không có thông tin đó, chúng ta chỉ đặt một đống đá xuống biển sâu và chúng sẽ chỉ nằm đó”.
Khoảng sáu giờ sau khi trộn tinh trùng và trứng trong phòng thí nghiệm trên đảo Chiloé, nhóm nghiên cứu trở về, hân hoan chiến thắng, với các lọ đựng phôi D. dianthus .
Dưới kính hiển vi, một tế bào trở thành hai, hai trở thành bốn và bốn trở thành tám. Morán nói đùa rằng những đứa trẻ tiền san hô trông giống như những quả mâm xôi vàng nhỏ xíu, “quả mọng ngon nhất” ở Thụy Điển, nơi ông học dưới sự hướng dẫn của Waller.
Sau một vài lần phân chia nữa trong “giai đoạn quả mọng” này, con non trở thành ấu trùng chính thức: ấu trùng đầu tiên trong loài của chúng từng được nuôi trong phòng thí nghiệm. Nhóm nghiên cứu chuyển chúng đến các bình lớn hơn đựng nước biển đã lọc có oxy, nơi ấu trùng sẽ có nhiều không gian hơn để phát triển.
Vài ngày sau, những đứa trẻ có thể nhìn thấy bằng mắt thường—chúng trông giống như những hạt bụi vàng hoặc kim tuyến từ từ xoay tròn, hoặc men ngay sau khi khuấy vào nước ấm nhưng trước khi tan. Acevedo-Romo chiết xuất một vài con vào đĩa petri.
Dưới kính hiển vi, cơ thể nhỏ màu vàng của chúng, rộng khoảng gấp đôi chiều rộng của một sợi tóc người, được bao phủ bởi những sợi lông nhỏ của riêng chúng mà chúng dùng để bơi. Bà giải thích rằng những sợi lông mọc ở một bên trước, vì vậy ấu trùng bơi theo vòng tròn cho đến khi chúng lớn hơn và học cách lái, bơi lên cao hơn và cao hơn trong bình.
Sau vài ngày nữa, ấu trùng đã phát triển hoàn chỉnh. Trong tự nhiên, những hạt bồ công anh biển sâu mỏng manh này sẽ sẵn sàng trôi dạt hàng trăm km, trôi theo dòng hải lưu trong nhiều tuần hoặc lâu hơn trước khi quyết định tìm một nơi để định cư, bám vào đá, kéo dài cơ thể và cuối cùng biến đổi thành polyp san hô để sống hết quãng đời còn lại qua nhiều thế kỷ.
Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng D. dianthus lần đầu tiên đến Comau Fjord từ biển sâu theo cách này, được dòng hải lưu đẩy qua một thềm lục địa ngắn bất thường và vào thế giới không tưởng của san hô—nhiều thức ăn, bất động sản miễn phí trên các bức tường đá trơ trụi, nhiệt độ và dòng hải lưu tương đối ổn định.
Tuy nhiên, ngay cả khi nhóm của Waller trả lời những câu hỏi cơ bản về sự sinh sản của san hô để cung cấp thông tin cho các hoạt động phục hồi xa xôi, vịnh hẹp Patagonia mà họ lấy mẫu vật của mình đang thay đổi nhanh chóng.
San hô hiện sinh sản sớm hơn một tháng so với thời điểm Waller lần đầu lặn ở đó vào năm 2008, có lẽ là do nhiệt độ ấm lên.
Waller hỏi: “Bạn đang cố gắng nghiên cứu chúng và cố gắng có được đường cơ sở này, và nó giống như, liệu nó có phải là đường cơ sở tại thời điểm này không, khi đã có quá nhiều thay đổi đang diễn ra?”. Vì không có hồ sơ nhiệt độ nhất quán cho vịnh hẹp, nên không thể biết được.
Và mặc dù Comau được coi là khu bảo tồn biển , các trang trại cá hồi ngày càng di chuyển vào, thải ra chất ô nhiễm hữu cơ từ phân và thức ăn thừa. Năm 2012, các nhà khoa học phát hiện ra một vụ san hô chết hàng loạt tại một địa điểm lấy mẫu mà chỉ vài tuần trước đó có hàng trăm nghìn san hô khỏe mạnh. Trong vòng hai tháng, hầu hết các mẫu vật đã chết.
Jürgen Laudien, một nhà sinh thái học tại Viện nghiên cứu biển và cực Alfred Wegener của Đức, đã xác định rằng ô nhiễm chất dinh dưỡng từ các trang trại nuôi trồng thủy sản gần đó đã góp phần thúc đẩy sự bùng nổ của tảo, cuối cùng đã giết chết san hô. Một đợt bùng nổ tảo lớn khác vào năm 2021 đã giết chết hàng triệu con cá hồi và nhiều san hô hơn, làm nước bị ố và giải phóng mùi hôi thối kéo dài trong nhiều ngày.
Tuy nhiên, với tư cách là những sinh vật đã sống sót qua hàng nghìn năm biến động khí hậu và địa chất, san hô nước lạnh có thể có khả năng phục hồi tự nhiên trước những thay đổi về nhiệt độ và độ axit.
Laudien cho biết Comau Fjord là một phòng thí nghiệm tự nhiên để du hành thời gian. Độ sâu của nó đã có tính axit như toàn bộ đại dương dự kiến sẽ có vào đầu thế kỷ, vì vậy nó cung cấp một cái nhìn thoáng qua về tương lai mà san hô nước lạnh phải đối mặt trên toàn thế giới.
Một số nhà khoa học lo ngại rằng độ axit tăng cao của đại dương sẽ hòa tan các gốc của nhiều ngọn núi ngầm khổng lồ trên hành tinh; đến năm 2100, khoảng 73 phần trăm các rạn san hô nước lạnh được dự đoán sẽ ở trong nước có tính axit quá cao khiến san hô không thể vôi hóa và hình thành bộ xương.
Các rạn san hô mà Waller nghiên cứu ở Nam Cực đã phải chịu đựng – đôi khi khi cô ấy chà xát chúng dưới nước, bàn tay của cô ấy bị phủ đầy bộ xương phấn, hòa tan.
Nhưng một số nghiên cứu cho thấy D. dianthus ở vịnh hẹp đang phát triển tốt hơn mong đợi—san hô có thể tăng độ pH trong không gian giữa mô polyp sống và bộ xương của nó đủ để tạo ra sự vôi hóa, ngay cả trong điều kiện có tính axit.
Việc tăng độ pH bên trong phải trả giá bằng chi phí năng lượng đáng kể, mà san hô có thể chịu được ở vịnh hẹp nơi có nhiều thức ăn, nhưng có thể ít chịu được hơn ở vùng biển sâu nghèo dinh dưỡng. Và không ai biết liệu ấu trùng có thể sống sót qua những thay đổi về nhiệt độ, độ axit hay độ mặn hay không.
Cuối cùng, số phận lâu dài của san hô nước lạnh chỉ là một bí ẩn nữa trong một lĩnh vực còn nhiều điều chưa biết. Nhưng vì Comau Fjord mang đến cho các nhà khoa học cơ hội nghiên cứu những bí mật của biển sâu, nên câu trả lời có thể ẩn núp ngay bên dưới bề mặt thuyền của ngư dân Boris Hernández.
Trở lại Comau Fjord, Hernández buộc thuyền của mình vào bến tàu và đi bộ trở lại cabin mà anh đã tự tay xây dựng và sống quanh năm, với tầm nhìn ra một đỉnh núi phẳng có tên là El Tambor. Đó là một ngày mùa đông không mây, đầy nắng, kiểu thời tiết đáng chú ý cách đây 20 năm nhưng giờ đây ngày càng xuất hiện thường xuyên hơn.
Khu rừng tươi tốt và không có tuyết. Một con chim nhỏ, tròn, màu cam, một con chucao, nhảy qua con đường đến cabin. Xa bên kia vịnh hẹp, chúng ta có thể nhìn thấy đỉnh của các lồng nuôi cá hồi, chỉ nhìn thấy được trên mặt nước.
Bên trong cabin, những bức ảnh đóng khung của D. dianthus treo trên những bức tường ốp gỗ bên cạnh bức chân dung những đứa con của Hernández.
Những cuốn sách về đa dạng sinh học của Comau được xếp thành chồng ngăn nắp trên một chiếc bàn cuối; chúng được viết bằng tiếng Anh, Hernández không thể đọc được, nhưng anh vẫn giữ chúng. Cẩn thận, người đánh cá nhấc một bộ xương san hô trắng khô từ bệ cửa sổ và chỉ vào một đoạn dây câu monofilament chạy qua thân cây. San hô mọc xung quanh nó trong nhiều năm trước khi chết.
Trong nhiều thập kỷ, Hernández biết rất ít về hệ sinh thái mà san hô này xuất phát, và thậm chí còn ít hơn về bản thân san hô. Ngày nay, anh hiểu nhiều hơn—rằng những nơi san hô sinh sống cũng là nơi tốt nhất để đánh bắt cá, chẳng hạn, vì môi trường sống mà chúng tạo ra.
\Anh rất vui khi được đóng một vai trò nhỏ trong việc giúp con người hiểu rõ hơn về sự phức tạp của san hô nước lạnh. Ngồi bên ngọn lửa bập bùng trong bếp lò, Hernández suy ngẫm về giá trị mà thông tin này có thể đóng góp cho tương lai của các rạn san hô, cả bên ngoài cửa nhà anh và trên toàn cầu. “Những sai lầm tồi tệ nhất”, anh nói, “là do không biết”.
Nguyễn Hoàng
