Sinh vật biển sâu sống lâu nhờ đâu: cá hoàng đế cam và san hô đen

Nhiều sinh vật biển sâu sống chậm và sống rất lâu: cá hoàng đế cam có thể sống trên 100 năm, san hô đen ở độ sâu vài trăm mét có những tập đoàn được định tuổi hơn 4.000 năm. Nguyên nhân là nước lạnh làm chậm trao đổi chất, thức ăn khan hiếm buộc cơ thể lớn từ từ, và ở tầng nước tối, nhiều loài không cần cơ bắp mạnh để đuổi bắt nhau. Cái giá của lối sống này là sinh sản muộn và ít, nên khi bị đánh bắt, quần thể phục hồi rất chậm.

Cá hoàng đế cam: trăm tuổi trên núi ngầm

Cá hoàng đế cam (orange roughy, Hoplostethus atlanticus) là loài cá màu đỏ cam, dài khoảng 30 đến 40 cm, sống quanh các núi ngầm và sườn dốc đáy biển ở độ sâu chừng 500 đến 1.500 m. Nó có ở nhiều đại dương, nhưng nổi tiếng nhất ở vùng biển New Zealand và Úc.

Người ta biết tuổi của cá bằng cách đếm vòng tăng trưởng trên đá tai (otolith), những viên canxi cacbonat nhỏ trong tai trong, mỗi năm thêm một lớp như vòng gỗ trên thân cây. Với cá hoàng đế cam, các vòng sát nhau tới mức khó đếm, nên các nhà khoa học còn đối chiếu bằng phương pháp đo đồng vị phóng xạ trong đá tai. Kết quả cho thấy loài này thường sống trên 100 năm, có cá thể được ước tính khoảng 150 năm hoặc hơn, và phải tới khoảng 20 đến 30 tuổi mới bắt đầu sinh sản. Con số cụ thể còn được điều chỉnh qua các nghiên cứu, nhưng điểm chung đều là: lớn rất chậm, trưởng thành rất muộn.

Những kỷ lục tuổi thọ dưới biển sâu

Với san hô đen, nghiên cứu công bố năm 2009 đã định tuổi một tập đoàn Leiopathes ở Hawaii vào khoảng 4.265 năm, đưa nó vào nhóm sinh vật sống lâu nhất được biết trên Trái Đất. Một tập đoàn san hô là nhiều cá thể nhỏ cùng sống trên một bộ khung chung, nên "tuổi" ở đây là tuổi của cả tập đoàn chứ không phải một con vật riêng lẻ. Với bọt biển thuỷ tinh, các con số rất lớn được công bố nhưng phương pháp còn bị đặt câu hỏi, nên nên coi là ước tính.

Vì sao lạnh lại làm sống chậm

Gần như mọi phản ứng hoá học trong cơ thể đều chậm lại khi nhiệt độ giảm. Ở động vật biến nhiệt, nhiệt độ cơ thể bằng nhiệt độ môi trường. Nhiệt độ ở đáy biển sâu thường chỉ 2 đến 4 độ C, ổn định quanh năm. Ở mức đó, tim đập chậm, tiêu hoá chậm, tế bào phân chia chậm. Mọi nhịp sống của con vật bị kéo dãn ra.

Nhịp trao đổi chất chậm có hai hệ quả. Thứ nhất, con vật cần ít thức ăn để duy trì cơ thể, rất hợp với môi trường thiếu ăn. Thứ hai, con vật lớn chậm, nên phải mất nhiều năm mới đạt kích thước trưởng thành.

Giả thuyết "không cần chạy nhanh"

Lạnh không giải thích được tất cả. Thập niên 1990, nhà sinh lý học biển Jim Childress và các cộng sự so sánh tốc độ trao đổi chất của nhiều loài cá, mực và giáp xác ở các độ sâu khác nhau, sau khi đã hiệu chỉnh theo nhiệt độ và kích thước. Họ thấy ở các nhóm dùng mắt để săn mồi và chạy trốn, tốc độ trao đổi chất giảm rất mạnh khi xuống sâu, mạnh hơn mức nhiệt độ giải thích được. Trong khi đó, ở các nhóm không dựa vào mắt như sứa, giun, mức giảm nhỏ hơn hẳn.

Giải thích của họ, gọi là giả thuyết tương tác thị giác: ở vùng nước có ánh sáng, kẻ săn mồi và con mồi nhìn thấy nhau từ xa, nên cả hai cần cơ bắp mạnh để đuổi và chạy. Ở vùng tối, khoảng cách phát hiện nhau rất ngắn, những cuộc rượt đuổi dài không còn ý nghĩa. Chọn lọc tự nhiên không còn ưu tiên cơ bắp mạnh, nên cơ thể tiết kiệm năng lượng hơn. Đây là một trong những ý tưởng được trích dẫn nhiều trong sinh học biển sâu, dù vẫn có tranh luận về mức độ áp dụng cho từng nhóm.

Chiến lược sống chậm: đẻ muộn, đẻ ít, sống lâu

Các nhà sinh thái học hay chia chiến lược sống của sinh vật thành hai cực. Một cực là "sống nhanh": lớn nhanh, đẻ sớm, đẻ rất nhiều con nhỏ, chết sớm, như nhiều loài cá cơm, cá trích ở vùng nước nông giàu thức ăn. Cực kia là "sống chậm": lớn chậm, trưởng thành muộn, đẻ ít, sống lâu. Phần lớn sinh vật nằm đâu đó ở giữa.

Nhiều loài biển sâu nằm gần cực sống chậm. Lý do được cho là:

• Môi trường ổn định: nhiệt độ, độ mặn gần như không đổi qua năm tháng, nên không có lợi thế khi phải sinh sản gấp trước một mùa khắc nghiệt.
• Thức ăn ít nhưng đều: đầu tư vào một cơ thể bền, sinh sản nhiều lần trong đời giúp con vật vượt qua những năm khó khăn.
• Tỷ lệ chết do kẻ thù thấp: khi ít bị ăn thịt, sống lâu trở thành chiến lược đáng giá, vì cá thể có nhiều cơ hội sinh sản về sau.

Bạch tuộc biển sâu ấp trứng hàng năm trời, cá mẹ đẻ ít trứng nhưng trứng to, giáp xác con nở ra đã phát triển gần như con trưởng thành: tất cả đều là biến thể của cùng một chiến lược.

Cái giá khi con người tới đánh bắt

Chiến lược sống chậm rất hợp với biển sâu trước khi con người có lưới kéo đáy. Từ khoảng cuối thập niên 1970 và thập niên 1980, nghề lưới kéo đáy ở New Zealand và Úc phát hiện các đàn cá hoàng đế cam tụ tập dày đặc quanh núi ngầm. Thịt cá trắng, chắc, được thị trường ưa chuộng. Sản lượng tăng nhanh rồi nhiều ngư trường suy sụp chỉ sau vài chục năm, buộc các nước phải cắt giảm hạn ngạch mạnh hoặc đóng cửa một số khu vực.

Vấn đề nằm ở phép tính đơn giản. Nếu một con cá phải 25 năm mới đẻ lứa đầu, thì mỗi con cá lớn bị bắt là mất đi một "tài sản" mà quần thể cần hàng chục năm để thay thế. Mô hình quản lý nghề cá xây dựng cho các loài sống nhanh như cá trích, cá thu, khi áp vào loài sống chậm, dễ dẫn tới khai thác quá mức.

Lưới kéo đáy còn cày qua các rừng san hô đen và bọt biển thuỷ tinh hàng nghìn năm tuổi. Một lần lưới kéo qua có thể phá huỷ thứ mà tự nhiên cần nhiều thế kỷ để tạo lại. Từ giữa thập niên 2000, Đại hội đồng Liên Hợp Quốc đã ra các nghị quyết kêu gọi các nước bảo vệ những hệ sinh thái biển sâu dễ tổn thương khỏi tác động của nghề cá đáy, và nhiều vùng núi ngầm hiện được khoanh lại để bảo vệ.

Góc nhìn hôm nay

Biển sâu cho ta một góc nhìn khác về thời gian. Một bông san hô đen ở Hawaii có thể đã bắt đầu mọc từ thời Ai Cập cổ đại, chỉ vài trăm năm sau khi Đại kim tự tháp Giza hoàn thành. Một con cá hoàng đế cam trên đĩa ăn ở nhà hàng có thể sinh ra trước ông bà của người ăn.

Người làm khoa học thuỷ sản từ đó rút ra một nguyên tắc quan trọng: trước khi khai thác một loài, cần biết nó sống nhanh hay sống chậm. Với người tiêu dùng, các nhãn chứng nhận hải sản bền vững và hướng dẫn chọn hải sản do các tổ chức bảo tồn biển phát hành là nơi tốt để bắt đầu.

Muốn tìm hiểu thêm:

• Tìm đọc về phương pháp định tuổi cá bằng đá tai, một kỹ thuật cơ bản của ngành thuỷ sản, cũng được dùng cho cá ở Việt Nam.
• Xem thêm về cá mập Greenland và cách định tuổi bằng thuỷ tinh thể mắt, một câu chuyện hay về sáng tạo trong phương pháp nghiên cứu.
• Tìm hiểu khái niệm "chiến lược r và K" trong sách sinh thái học, nền tảng để hiểu vì sao loài này sống nhanh, loài kia sống chậm.