TiaSang
Thứ hai, Ngày 24 tháng 2 năm 2020
Đổi mới sáng tạo

Nhật ký nghiên cứu Bắc Cực: Theo dấu biến đổi khí hậu từ loài giáp xác chân chèo (kỳ 1)

06/11/2019 14:42 - Đinh Văn Khương

LTS: Trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang ngày càng rõ rệt hơn với những biểu hiện dễ thấy là kỷ lục băng tan hàng năm liên tục bị phá vỡ, tình trạng thời tiết cực đoan, các nước vùng nhiệt đới xa xôi cũng đứng trước nguy cơ nước biển dâng..., nhiều quốc gia đã đầu tư các khoản kinh phí khổng lồ để tổ chức những chuyến nghiên cứu dài ngày ở Bắc Cực. Do đó, Bắc cực đã trở thành một trong những điểm đến quan trọng cho các nhà nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực như cổ sinh vật học, sinh thái học, địa chất, khí tượng/khí hậu, khoa học trái đất, hải dương học... thu thập bằng chứng khoa học, qua đó có thể tìm hiểu về bản chất của những hiện tượng và những tác động của nó tới Trái đất và con người.

Không giống như một bộ phim mang màu sắc hào nhoáng của Holywood hay những tập phim thám hiểm li kỳ của kênh truyền hình nổi tiếng National Geographic, ba chuyến nghiên cứu với những trải nghiệm cá nhân của chúng tôi tại vùng đất Bắc Cực lạnh giá đơn giản là đi tìm câu trả lời: các sinh vật nơi này đối phó với biến đổi khí hậu và sự ấm lên toàn cầu như thế nào và điều đó gợi ý gì cho chúng ta.


Đi thu mẫu đi trên mặt biển đóng băng. Ảnh: Tác giả cung cấp.

Ngày nay, câu chuyện biến đổi khí hậu và sự tác động của nó lên đời sống của các loài sinh vật không còn quá mới mẻ với khoa học nhưng việc tìm ra câu trả lời trên vẫn còn là thách thức. Đây là lý do vì sao mà Quỹ Khoa học Marie Curie và Hội đồng nghiên cứu Nauy đã tài trợ cho chúng tôi cũng như nhiều nhà khoa học khác thực hiện các dự án nghiên cứu với những tiếp cận khác nhau. Ý tưởng lên khung dự án của chúng tôi là thế giới các sinh vật đã trải qua những cuộc ”trường chinh” vĩ đại về phương Nam để tìm hơi ấm trong kỷ Băng hà lạnh giá. Thời đại @, thế giới sinh vật cũng đang có cuộc di cư vĩ đại không kém, vội vã không kém nhưng hướng về phương Bắc để tránh cái nóng thiêu đốt ở phương Nam của Kỷ Ấm lên toàn cầu. Bắc Cực được coi là chốn trú ẩn cuối cùng, là tiền tuyến của sự sống còn cho nhiều sinh vật trong Kỷ Ấm lên toàn cầu này. Tuy nhiên nơi này cũng là nơi chịu ảnh hưởng mạnh nhất của biến đổi khí hậu với tốc độ tăng nhiệt độ trung bình ở Bắc Cực nhanh gấp đôi so với mức trung bình của Trái đất. Chúng tôi muốn đánh giá xem hiện tượng ấm lên toàn cầu và ô nhiễm từ khai thác dầu mỏ trên Bắc Cực sẽ ảnh hưởng tới các loài giáp xác chân chèo ở đây như thế nào. Vùng Bắc Cực có ba loài giáp xác chân chèo. Loài Calanus hyperboreus là loài giáp xác chân chèo lớn nhất trên Trái đất, chúng phân bố ở hầu hết các vùng biển Bắc Cực. Kích thước trưởng thành của chúng khoảng 5-8 mm. Calanus glacialis là loài nhỏ bằng nửa so với C. hyperboreus. Chúng có mặt ở hầu hết các vùng nước nông trên biển Bắc Cực. Calanus finmarchicus là loài có nguồn gốc Bắc Đại Tây Dương, nhỏ nhất trong 3 loài copepods có trên Bắc Cực. Vùng phân bố của loài này giảm mạnh nhất bởi tác động từ việc gia tăng nhiệt độ nước biển. Và trước tác động này, chúng di cư dần lên vùng Bắc Cực. 
Tại sao chúng tôi lại chọn giáp xác chân chèo, loài vật nhỏ bé cỡ vài mm? Chúng là nguồn thức ăn quan trọng của loài cá thu (mackarels) và cá thu cũng theo loài copepods này lên vùng Bắc Cực. Đến lượt cá thu lại là nguồn thức ăn quan trọng của cá ngừ đại dương. Lần đầu tiên người ta thấy cá ngừ đại dương di cư lên vùng nước của Greenland. Sự thay đổi của khí hậu tác động đến một loài sinh vật có kích thước vài mm mà kéo theo một loạt hiệu ứng domino lên chuỗi thức ăn đại dương.
 
Hành trình đầu tiên: Lấy mẫu dưới băng biển 
 
Để theo dõi dấu vết của chúng, một ngày giữa đông, nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã lên đường đến Bắc Cực. Chuyến bay buổi sớm rẽ từng khoảng không lạnh lẽo tiến dần vào trung tâm Greenland. Kangerlussuaq là một sân bay nằm giữa mênh mông băng giá, không bóng dáng cây cỏ và chỉ có một chuyến bay quốc tế duy nhất mỗi ngày từ Copenhagen lên rồi về lại. Máy bay hạ cánh trong cái lạnh âm 28°C, GS T*, Đại học Kỹ thuật Đan Mạch (DTU) – một nhà nghiên cứu Bắc Cực giàu kinh nghiệm, quay sang hỏi tôi: "Mày thấy thế nào?” Tuyệt, tôi trả lời đầy tự tin. Chúng tôi cùng bước ra khỏi máy bay rồi đi nhanh vào phòng chờ để đón chuyến bay tiếp theo. Vẫn còn hơn hai tiếng trước khi nối chuyến, chúng tôi quyết định leo núi quanh sân bay trong cái lạnh -28°C, nước mắt, nước mũi và hơi thở đóng băng lại dính ngay trên chiếc mũ lông nhân tạo rất khó chịu. Từ trên đỉnh núi, tất cả những gì chúng tôi nhìn thấy chỉ là những dấu chân nhỏ xinh của những chú thỏ Bắc Cực (Arctic hares) trên nền tuyết trắng. Còn cách chúng tôi hai chuyến bay nữa nhưng Bắc Cực đã chào đón chúng tôi bằng những dấu hiệu ban đầu này.


Hình ảnh một mẫu giáp xác chân chèo cái đang mang trứng dưới ống kính hiển vi. Ảnh: ĐVK

Trung tâm nghiên cứu Bắc Cực nằm trên đảo Qeqertarsuaq. Khi máy bay hạ cánh xuống sân bay nhỏ nhất thế giới - chỉ đủ cho duy nhất một chiếc trực thăng cất cánh và hạ cánh, giám đốc kỹ thuật của trung tâm đã chờ sẵn để đưa chúng tôi về, dù trung tâm chỉ cách đó khoảng 800m. Đó là một ngôi nhà nhỏ bên ngoài ngôi làng Qeqertarsuaq, một ngôi làng nhỏ gần 700 dân địa phương, chủ yếu là người Inuit, khoảng gần 2 km, do nhà thực vật học người Đan Mạch Morten Pedersen Porsild thành lập năm 1906. Ông và con trai là những huyền thoại ở nơi này với nhiều thập kỷ lãnh đạo và nghiên cứu khu hệ thực vật Bắc Cực. Thiết kế và màu sắc của trung tâm mang âm hưởng của những thập niên 1960-1970. Trong trung tâm luôn có cảm giác ấm cúng với một vài phòng ngủ dành cho các nhà khoa học và khoảng chục ngăn nhỏ dành cho các sinh viên thực tập. Tôi tự nhủ: mình sẽ có một khoảng thời gian nghiên cứu thú vị tại đây chăng?
Nhóm các nhà khoa học từ Na Uy đến vào ngày hôm sau. Trưởng nhóm này là TS. IB, SINTEF, một cô Na Uy khá điển hình: cao, to và rất khỏe. Cô này từng vào rừng một mình và hạ con nai sừng tấm nặng khoảng 400 kg, rồi một mình làm thịt trước khi mang về nhà (cô có giấy phép săn 1 con nai sừng tấm và 2 tuần lộc tự nhiên/năm). Đi cùng IB là TS. IS, Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy, một người gốc Basque mắt sâu, trán rộng, bộ râu đen dài đến giữa ngực, giọng nói chậm, nhưng cảm giác đầy sức nặng ẩn bên trong đó. Còn lại là hai sinh viên thực tập Ka và In. Hai nhóm nhập đội chung và bắt đầu khảo sát để xem khả năng thực hiện các kế hoạch nghiên cứu trước đó.  
Đây là chuyến thu mẫu khó khăn nhất trong hơn 14 năm làm nghiên cứu về sinh thái và đa dạng sinh học của tôi. Đối tượng chúng tôi cần thu mẫu lần này là loài copepod Calanus hyperboreus đặc trưng cho vùng Bắc Cực. Vào thời điểm cuối đông này, chúng vẫn đang ngủ đông ở dưới mặt nước biển khoảng 300 m. Chúng là nguồn thức ăn quan trọng của cá voi như cá voi xanh. Nghe đâu tháng trước ở nơi này, khi người dân mổ bụng một con cá voi xanh, trong bụng nó chứa đến 4m3 toàn Calanus. Lúc này trong quần thể Calanus gồm toàn những con cái chứa đầy lipid, có sắc tố màu cam rất đẹp, đầy trứng sẵn sàng cho mùa sinh sản.
Đoàn thu mẫu gồm 6 người: 1 GS T, 3 TS (tôi,  TS. IS và TS. IB) và 2 sinh viên thực tập (Ka & In). Kế hoạch thu mẫu và thí nghiệm đã được chuẩn bị kỹ gần hai tháng, tính toán tới từng chi tiết và hy vọng vào một kết quả thuận lợi. Tuy nhiên, sau rất nhiều chuẩn bị, việc thu mẫu vẫn liên tục bị thay đổi. Lý do chính là con tàu chuyên dụng Porsild của Trung tâm nghiên cứu Bắc Cực bị đóng băng nằm yên trong vịnh. Sau mấy ngày chờ đợi, cả nhóm quyết định đi bộ ra khơi thu mẫu trên mặt biển đóng băng với lớp băng dầy khoảng 25 cm và thuê 2 người dân địa phương (J & A) khảo sát độ an toàn, dẫn đường, vận chuyển thiết bị và giúp dự báo các tình huống xấu hoặc xử lý sự cố. Rồi cuối cùng cả đoàn cũng đã lên đường ra khơi bằng đi bộ và một chiếc xe 6 cẩu lực (a dog sledge with 6 dogs) chở thiết bị.
Sau quãng đường đi bộ trên lớp tuyết dày cứng như đá vì nhiệt độ thấp, vừa bước xuống mặt băng trên biển liên nghe tiếng "rắc", tóc gáy tôi dựng lên, vã mồ hôi hột sau lưng mặc dù nhiệt độ không khí lúc đó khoảng -15°C và có gió thổi làm cho cảm giác vào khoảng -24 đến -23°C. Mất vài giây trấn tĩnh lại rồi tôi bước tiếp vì thấy GS T đang bon bon đi đằng trước có vẻ an toàn. Bước được vài bước, Ka nói nhỏ, ‘tao hy vọng không bị rơi xuống biển’. Bạn ấy đang sợ. ‘Tao hy vọng cả đoàn này không ai rơi xuống biển’, tôi trả lời. Đương nhiên tôi cũng sợ và có chút căng thẳng nhưng vẫn phải tỏ ra là mọi việc ổn. Dù sao trong hơn 20 năm làm việc của GS T ở đây, chưa từng xảy ra một sự cố nào. Nếu vì lý do gì đó lớp băng kia vỡ ra và rơi xuống biển, hải lưu sẽ đưa qua Canada mà không cần phải xin visa và mua vé máy bay. Lớp băng bề mặt có 25 cm kia vỡ thì có gì khó. Chỉ cần một cơn gió làm những tảng băng trôi kia "rắc" một cái hoặc một con cá voi xanh cựa mình và nhảy lên khỏi mặt biển là lớp băng kia vỡ ra thôi.
Nhưng sự hiện diện của hai người địa phương dẫn đường, những người có kinh nghiệm nhất nhì trong làng, làm chúng tôi yên tâm. J đi trước với một cây giáo để kiểm tra độ an toàn của mặt băng trước khi mọi người có thể đi. Cứ thế, cả đoàn lần lượt đi bộ khoảng 4km trên mặt biển, qua rất nhiều các kiểu bề mặt đóng băng khác nhau. Lúc thì trơn và trượt, lúc thì nhám, lúc thì nhẵn như tấm kính, có lúc có cảm giác lớp băng rất mỏng, có lúc có những đoạn lớp băng bị vỡ ra rồi được gắn lại do nước tiếp tục đóng băng những chỗ bị hở ra. Cuối cùng cũng đến chỗ có khả năng thu được mẫu.


Các nhà nghiên cứu lên tàu đi khảo sát Bắc Cực. Ảnh: Viện Nghiên cứu tài nguyên thiên thiên Greenland.

J & A đục một lỗ nhỏ và kiểm tra độ sâu. Khoảng 200m, vậy cũng có khả năng có Calanus ở gần đáy. Cả nhóm quyết định mở rộng miệng lỗ cho vừa chiếc lưới và từ từ thả xuống. Sau khi lưới gần tới đáy, 4 người lần lượt kéo dây từ từ để kéo lưới lên. Mặt băng thì trơn, lưới thì nặng nên mỗi người ì ạch bước từng bước kéo lưới lên bề mặt băng biển. Tất cả hồi hộp xem có Calanus hay không. Nếu không có chắc phải quay về rồi mai đi tiếp ra nơi khác vì khu vực này không thể đi xa hơn được, không an toàn. Khi lưới lên đến bề mặt biển, cả nhóm xúm lại xem và thấy màu hồng đậm trong hộp ở đáy lưới, nhưng đó là tôm. Khi đổ hộp mẫu ở đáy lưới ra, tất cả ồ lên vui mừng khi thấy khoảng 30 con Calanus hyperboreus mang trứng, vậy là có mẫu rồi. GS T bắt ngay con tôm ăn sống và bảo đặc sản biển Bắc ngon lắm. Cả nhóm quyết định kéo tiếp thêm 9 mẻ nữa. Gió càng ngày càng thổi mạnh, hơi lạnh bắt đầu ngấm dần và mỗi lần kéo lưới xong mọi người lại phải chạy lại ngồi trú vào chiếc xe 6 cẩu lực. Trên xe có trải một bộ da tuần lộc (reindeer) nên rất ấm. Trời bắt đầu tối dần, chuyến thu thập mẫu đầu tiên phải kết thúc vì đi trong điều kiện trời tối này quá nguy hiểm.
Cả nhóm bắt đầu quay về, lúc ấy ai cũng thấy chân tay và người đau ê ẩm vì kéo lưới. Những bước cuối cùng gần tới Trung tâm không thể nhấc chân lên được nữa, bộ quần áo và giày bảo hộ chuyên dụng (survival suit) đã trở nên quá nặng. 
Thế nhưng về đến trung tâm, cả nhóm pha gấp một bình cafe nóng và nghỉ ngơi khoảng 20 phút rồi qua bên phòng thí nghiệm lọc và đếm mẫu cho đến khi ăn tối. Bữa tối Bắc Cực dưới ánh đèn màu vàng đậm, những âm thanh nhẹ nhàng xoay quanh những câu chuyện không đầu không cuối tạo không khí thật ấm cúng. Mọi người kể lan man từ việc tại sao người cổ đại ở Greenland lại biến mất không để lại dấu tích gì vào khoảng 1300 sau Công nguyên đến chuyện đạo Hồi và Ramadan và cả những chuyện như ăn thịt vịt, có cả đầu và lưỡi vịt tại Bắc Kinh, những thứ mà người Phương Tây không hiểu và kinh hãi.
Thời gian ở Bắc Cực không có quá nhiều nên ai cũng cố gắng tranh thủ để làm việc. Sau bữa tối, cả nhóm quay lại làm tiếp, tôi kiểm tra mẫu công đoạn cuối và kết quả ngày làm việc thu được 242 cá thể cái mang trứng, tạm ổn. Cũng có thể coi kết quả này là một thành công. Bước chân ra khỏi phòng thí nghiệm cũng là 11:05 giờ đêm, lạnh đến rùng mình. Trên trời, Bắc cực quang (aurora) vẫn đang lượn lờ với màu xanh rất ảo. Người Inuit nói rằng đó là linh hồn của tổ tiên đang dõi theo họ và mỉm cười. Đó là thứ màu sắc tự nhiên huyền ảo nhất mà tôi từng được thấy. Trời càng lạnh, độ ẩm trong không khí càng thấp, trời càng trong vào buổi tối thì Bắc cực quang càng sáng và huyền ảo. Đôi lúc  có ảo giác như thể những màu xanh lấp lánh này sà xuống tận nơi mình đứng, gần đến nỗi có thể chạm vào được.
Còn tiếp: Hành trình thứ 2: Mùa xuân trên biển Bắc
------
Ghi chú: 
TS Đinh Văn Khương, Đại học Nha Trang, Học giả nghiên cứu thuộc chương trình Quỹ Khoa học quốc gia Mỹ (NSF) tài trợ cho Đại học Washinton State và Đại học Standford.
* Tác giả viết tắt tên của các nhà nghiên cứu trong bài viết này theo đề nghị của các thành viên trong nhóm nghiên cứu.