Biến đổi khí hậu đẩy muôn loài vào 'thang cuốn tử thần'
Một số loài đã có thể đương đầu với thách thức nhờ khả năng thích nghi tiến hóa nhanh chóng và những thay đổi khác về hành vi hoặc sinh học. Chẳng hạn những con chuồn chuồn vốn có màu sẫm ngày càng nhạt màu hơn để giảm lượng nhiệt chúng hấp thụ từ mặt trời. Hay cây mù tạt ra hoa sớm hơn để tận dụng đúng thời điểm tuyết tan; rồi thằn lằn đang tăng khả năng chịu lạnh tốt hơn để đối phó với sự biến đổi khắc nghiệt của khí hậu mới.
Tuy nhiên, các nghiên cứu khoa học cho thấy biến đổi khí hậu đang diễn ra nhanh hơn nhiều so với tốc độ thay đổi của các loài.
Thích nghi tiến hóa là gì?
Từ “thích nghi” được các nhà khoa học khí hậu sử dụng theo nhiều cách, nhưng nó có ý nghĩa rất cụ thể đối với các nhà sinh học: Nó đề cập đến những thay đổi di truyền được truyền từ thế hệ này sang thế hệ tiếp theo và cải thiện khả năng tồn tại của một loài trong môi trường của nó.
Những sửa đổi di truyền này làm cho sự thích nghi tiến hóa khác với sự “thích nghi” theo cách hiểu của các chuyên gia khí hậu, gồm những lợi thế không được truyền lại cho con cái. Ví dụ, khi mọi người di chuyển đến sinh sống ở nơi có độ cao lớn, họ bắt đầu sản xuất nhiều tế bào hồng cầu hơn giúp họ thích nghi với lượng oxy thấp.
Trên khắp thế giới, thực vật và động vật đã thích nghi với nhiều môi trường sống khô và ấm khác nhau, khiến các nhà khoa học đặt câu hỏi liệu các loài cũng có thể thích nghi với khí hậu đang thay đổi nhanh chóng hay không. Cho đến nay, câu trả lời dường như là không đối với hầu hết các loài.
Đột biến nhanh và chậm
Một nghiên cứu gần đây về quần thể của 19 loài chim và động vật có vú, trong đó gồm cả cú và hươu, cho thấy một rào cản tiềm tàng đối với việc thích nghi.
Ở những động vật phải mất vài năm mới đến tuổi sinh sản, khí hậu đã thay đổi vào thời điểm chúng bắt đầu sinh con. Những gien mang lại lợi thế cho cha mẹ - như nở đúng thời điểm hoặc phát triển đến kích thước tốt nhất - không còn có lợi cho con cái.
Quần thể của những loài động vật trưởng thành chậm này đang thích nghi với biến đổi khí hậu, nhưng không đủ qua mỗi thế hệ để phát triển trong điều kiện môi trường thay đổi. Trên thực tế, tốc độ tiến hóa không khớp với tốc độ nóng lên toàn cầu đến mức các nhà nghiên cứu ước tính rằng gần 70% loài địa phương mà họ nghiên cứu dễ bị tuyệt chủng trong những thập niên tới do biến đổi khí hậu.
Động vật có thân hình nhỏ, chẳng hạn như nhiều loài cá, côn trùng và sinh vật phù du, thường có thời gian trưởng thành nhanh hơn. Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây về cá nhỏ và giáp xác - một loại sinh vật phù du trưởng thành nhanh - đã tiết lộ một trở ngại khác cho việc kịp thời di truyền thích ứng với biến đổi khí hậu.
Nhiều loài sở hữu gien cho phép chúng sống trong môi trường ấm hơn ngày nay từ 1 đến 2 độ C nhưng chúng khó có thể sống sót nếu khí hậu nóng hơn tới 4 đến 5 độ C, trừ phi xuất hiện đột biến gien mới. Đột biết gien thì khó xảy ra nhanh chóng nhưng việc nóng hơn 4-5 độ có thể xảy ra ở một số vùng, đặc biệt nếu lượng phát thải khí nhà kính tiếp tục ở mức cao.
Để kiểm tra khả năng phục hồi của loài, các nhà khoa học đã làm ấm môi trường sinh sống của quần thể những loài trưởng thành nhanh này qua nhiều thế hệ. Từ đó, họ quan sát sự thay đổi trong di truyền của chúng. Họ phát hiện ra rằng cả động vật giáp xác và cá nhỏ đều có thể thích nghi với vài mức độ nóng nhỏ, nhưng quần thể sẽ sớm tuyệt chủng ở mức độ nóng cao hơn.
Điều này là do tốc độ đột biến gien làm tăng khả năng sống trong điều kiện nóng hơn ở chúng đã chậm hơn so với tốc độ tăng nhiệt độ. Trong khi đó, các loài máu lạnh, như thằn lằn, ếch và cá... đặc biệt dễ bị tổn thương trước biến đổi khí hậu vì chúng có khả năng hạn chế trong việc điều chỉnh nhiệt độ cơ thể.
Tuy nhiên, việc thích ứng nhanh chóng với biến đổi khí hậu thường phải trả giá: Quần thể ngày càng nhỏ đi do nhiều cá thể bị chết do không thể chịu đựng được nhiệt độ mới nóng hơn hay còn gọi là bị đào thải khỏi tự nhiên. Do đó, ngay cả khi các loài tiến hóa để tồn tại với biến đổi khí hậu, các quần thể nhỏ hơn của chúng vẫn có thể bị tuyệt chủng do các vấn đề như cận huyết, đột biến mới có hại hoặc bị dịch bệnh.
Trong một nghiên cứu xa xưa, các nhà nghiên cứu về thằn lằn ở Mexico đã phát hiện ra rằng tỉ lệ tử vong cao ở những cá thể nhạy cảm với nhiệt độ vốn chỉ chiếm một phần nhỏ trong toàn bộ quần thể nhưng cũng đã khiến 12% tổng số quần thể thằn lằn ở Mexico bị tuyệt chủng trong khoảng từ năm 1975 đến năm 2009.
Ngay cả khi một số thằn lằn trưởng thành chịu nhiệt sống sót trong mỗi quần thể trong điều kiện ấm hơn, tương lai của chúng cũng u ám. Các nhà nghiên cứu ước tính biến đổi khí hậu sẽ khiến nhiều thằn lằn trưởng thành nhạy cảm với nhiệt bị đào thải đến mức 54% tổng số quần thể ở Mexico sẽ tuyệt chủng vào năm 2080.
Thích ứng tiến hóa không phải là lựa chọn duy nhất của loài
Một cách khác mà các loài đối phó với nhiệt độ tăng là sự thích nghi, đôi khi được gọi là “độ dẻo dai”. Ví dụ, loài chim ngực lớn ở Anh chọn đẻ trứng sớm hơn vào những năm ấm áp hơn để trứng của chúng nở ngay khi thời tiết mùa đông kết thúc.
Tuy nhiên, một phân tích gần đây về hơn 100 loài bọ cánh cứng, châu chấu và các loài côn trùng khác trên khắp thế giới cho thấy rằng việc thích nghi có thể không giúp ích đủ cho những loài đó. Các tác giả của nghiên cứu phát hiện ra rằng tốc độ nóng lên toàn cầu dường như cũng vượt xa khả năng thích nghi của các loài.
Thực vật và động vật cũng có thể thoát khỏi tác động của hiện tượng nóng lên toàn cầu bằng cách di cư đến môi trường sống mát mẻ hơn. Một phân tích toàn cầu về hơn 12.000 loài thực vật và động vật khác nhau gần đây cho thấy nhiều loài đang khẩn trương di cư về 2 cực của Trái đất để theo kịp nhiệt độ ngày càng tăng và nhiều loài nhiệt đới cũng đang di chuyển lên các vùng cao hơn.
Tuy nhiên, việc di cư cũng có những giới hạn của nó. Nghiên cứu cho thấy các loài chim nhiệt đới vốn sống ở vùng núi cao có thể bị tuyệt diệt vì không còn chỗ cho chúng di cư lên cao hơn nữa. Do đó, các loài nhiệt đới có thể nằm trên “thang cuốn dẫn đến tuyệt chủng”.
Môi trường sống ở vĩ độ cao và độ cao cũng đặt ra nhiều thách thức cho các loài phải vượt qua bên cạnh nhiệt độ. Nghiên cứu về 800 loài côn trùng trên khắp Trái đất cho thấy bướm, ong và các loài côn trùng bay khác đặc biệt bị cản trở trong việc di cư lên độ cao cao hơn vì không có đủ oxy để chúng tồn tại.
Nhiều loài thiếu chiến lược đối phó biến đổi khí hậu
Nhìn chung, sự thích ứng tiến hóa dường như giúp giảm bớt tác động của sự nóng lên toàn cầu, nhưng bằng chứng cho đến nay cho thấy rằng điều đó là không đủ để vượt qua tốc độ biến đổi khí hậu. Sự thích nghi và di cư mang lại các giải pháp nhanh hơn, nhưng nghiên cứu cho thấy rằng những giải pháp đó có thể vẫn chưa đủ.
Tất nhiên, không phải tất cả sự tiến hóa đều được thúc đẩy bởi nhiệt độ ấm lên. Các loài thực vật và động vật dường như cũng đang dần thích nghi với các loại môi trường khác, trong đó gồm cả những loại hình môi trường do con người tạo ra như đô thị. Nhưng tốc độ nóng lên toàn cầu nhanh chóng mới chính là một trong những mối đe dọa lớn mà các loài phải ứng phó ngay lập tức.
Thực tại và dữ liệu chỉ ra rằng nhân loại không thể đơn giản cho rằng thực vật và động vật sẽ có thể tự cứu mình khỏi biến đổi khí hậu. Để bảo vệ những loài này, con người sẽ phải dừng các hoạt động gây ra biến đổi khí hậu.
