Nước tiểu động vật ảnh hưởng thành phần hóa học của nước biển

(khoahoc.tv) -Cuộc di cư lớn nhất trên hành tinh là cuộc di cư của các loài động vật nhỏ bé từ bề mặt của đại dương, nơi mà chúng ăn các thực vật dưới các chỗ trú ngụ được che bóng, tới những đáy sâu không có ánh sáng nơi mà chúng lẩn trốn khỏi kẻ thù trong suốt ngày.

Các nhà nghiên cứu của trường đại học Washington đã phát hiện thấy cuộc di cư thông thường này giúp định hình các đại dương của chúng ta. Trong những giờ ban ngày phía dưới bề mặt biển các động vật thải ra amoni, giống như nước tiểu của con người, nước tiểu của các động vật này đóng một vai trò quan trọng với tính chất hóa học của nước biển, đặc biệt tại những vùng có nồng độ oxy thấp. Các kết quả nghiên cứu đã được trình bày trực tuyến trên truy cập mở Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Tôi bị cuốn hút mạnh bởi những cuộc di cư khổng lồ đó", tác giả chính của nghiên cứu, nhà nghiên cứu Daniele Bianchi tại trường Oceanography của trường Đại học Washinton (UW) nói: "Với bản thân tôi, tôi thấy thật thú vị khi nghĩ về các ảnh hưởng của hành vi động vật trên quy mô rộng lớn trong đại dương".

Có thể chúng ta không nghĩ rằng việc thải nước tiểu vào các đại dương có thể có ảnh hưởng. Nhưng những động vật nhỏ bé này - gồm những động vật phù du, những loài giáp xác như nhuyễn thể, và cá như cá lanternfish (loài cá biển nhỏ có những chấm sáng trên thân) chỉ dài vài inch - bù lại cho kích thước nhỏ các động vật này lại vô cùng phong phú trong khắp các đại dương.

Sau một bữa tiệc tối gần bề mặt biển, những sinh vật bé nhỏ này mất đôi ba giờ để lặn xuống khoảng 650 tới 2000 feet (tương đương khoảng 200 - 600m). Chất thải rắn rơi xuống dạng viên. Nước tiểu lan ra dần dần.

Trong nghiên cứu, Bianchi phát hiện thấy một điều ngạc nhiên đó là các động vật này dành phần lớn ngày của chúng tại vùng nước có oxy thấp. Vi khuẩn biển tiêu thụ oxy khi chúng phân hủy các vật chất chết chìm xuống, tạo ra các vùng có oxy thấp hàng trăm feet dưới bề mặt đại dương.

"Các động vật này dường như dừng lại trong các khu vực có oxy thấp, điều này là khá khó hiểu", Bianchi nói. Có một số suy đoán, có thể là những vùng có oxy thấp đó giúp bảo vệ các sinh vật nhỏ bé khỏi những loài ăn thịt có kích thước lớn hơn. Nghiên cứu trước đây cũng đã từng chứng minh rằng, các động vật thực sự góp phần vào những vùng có nồng độ oxy thấp này bằng cách sử dụng lượng oxy còn sót lại ít ỏi để hô hấp.

Tiếp đó các nhà nghiên cứu băn khoăn về các chức năng cơ thể khác của chúng.

Trong nghiên cứu mới này, các tác giả đã khai thác dữ liệu từ các nghiên cứu sử dụng sóng siêu âm dưới nước để tính toán xem có bao nhiêu động vật đang di chuyển ở dưới sâu và tại những vùng biển nào. Tiếp theo đó, họ đo các hiệu ứng kết hợp của quá trình tiêu hóa của các động vật này vào ban ngày.

Kết quả cho thấy trong một số khu vực biển, amoni thải ra từ các động vật đóng một vai trò quan trọng trong việc trao đổi oxy tự do của amoni và các phân tử khác thành khí nitơ, một quá trình chuyển đổi hóa học quan trọng.

"Chúng tôi vẫn nghĩ rằng vi khuẩn thực hiện hầu hết công việc trên, tuy nhiên ảnh hưởng của các động vật là đủ để làm thay đổi tỉ lệ các phản ứng này và có thể giúp giải thích một số kết quả đo", Bianchi nói.

Bên trong các khu vực oxy thấp, các nhà khoa học vẫn chưa rõ bằng cách nào mà các vi khuẩn vẫn có thể biến rất nhiều amoni thành hai nguyên tử ni tơ, giống như ni tơ trong không khí, mà khí này động vật và thực vật không sử dụng được. Các chuyển hóa này là rất quan trọng vì nó quyết định xem còn bao nhiêu phân bón dạng ni tơ còn lại để nuôi dưỡng sự sống trong các đại dương.

Thông thường các nhà khoa học mô hình hóa các khu vực có nồng độ oxy thấp bằng cách sử dụng các nhân tố như dòng hải lưu, thời tiết và sự phát triển của vi khuẩn. Trong bài báo nghiên cứu mới, Bianchi cho biết, việc các động vật này di chuyển lặn xuống gây khó khăn hơn để mô hình hóa, tuy nhiên hoạt động này của chúng lại đóng một vai trò quan trọng với tính chất trong hóa học của biển.

Các khu vực có nồng độ oxy thấp của đại dương được dự đoán sẽ lan rộng do tác động của biến đổi khí hậu, khi những vùng nước ấm giữ ít oxy hơn và giảm lượng oxy dưới bề mặt. Tìm hiểu về những khu vực này là rất quan trọng để có thể dự đoán những gì sẽ xảy ra với các đại dương do biến đổi khí hậu.

Nghiên cứu trên được tài trợ bởi Viện nghiên cứu Canadian Institute for Advanced Research, Quỹ Canadian Foundation for Innovation và Quỹ khoa học quốc gia Mỹ (US National Science Foundation). Các đồng tác giả của nghiên cứu là Andrew Babbin tại Đại học Princeton và Eric Galbraith tại Đại học McGill của Canada.