“Nghĩa địa” cá voi biển sâu thực ra là kho lưu trữ 5 triệu năm

Đáy đại dương đã giữ lại những bộ xương

Phần lớn xác cá voi chìm xuống đáy biển rồi biến mất trong một bài toán sổ sách tối tăm. Một con cá voi chết, chìm xuống, nuôi một đợt bùng nổ sự sống biển sâu, rồi hồ sơ bị tản mát, chôn vùi hoặc ăn mất. Các nhà khoa học biết xác cá voi chìm (whale fall) là những ốc đảo sinh thái, nhưng hồ sơ rất mỏng: phần lớn địa điểm đã biết đứng riêng lẻ, nông hơn nhiều so với các rãnh sâu nhất, hoặc quá trẻ để nói nhiều về thời gian địa chất sâu.

Diamantina Zone thay đổi quy mô của bài toán. Trong một bài báo mới trên Nature, Xiaotong Peng, Peng Zhou, Xikun Song, Giovanni Bianucci, Mengran Du và cộng sự báo cáo một tập trung dài và sâu của xác cá voi chìm cùng hóa thạch cá voi ở đông nam Ấn Độ Dương. Khu vực trải khoảng 1.200 km dọc đáy biển ở độ sâu khoảng 4.600–7.000 m. Qua 32 lần lặn bằng tàu lặn có người lái Fendouzhe, nhóm ghi nhận 485 địa điểm hóa thạch cá voi và whale fall đang hoạt động; trong tóm tắt, họ mô tả phát hiện là năm cộng đồng whale fall tự nhiên hiện đại cộng với 476 cá voi hóa thạch. Đây là hai cách đếm khác nhau trong bài, không phải phép cộng đơn giản: 485 là hồ sơ theo địa điểm, còn 476 là số cá thể hóa thạch được dùng trong phần tóm tắt.

Vật liệu lâu đời nhất được định tuổi tới 5,26 triệu năm, vì vậy bài báo gọi nơi này là một “necropolis” cá voi 5,3 triệu năm. Cụm từ rất gợi hình. Và cũng là cụm cần cẩn thận nhất.

Không có bằng chứng cá voi cố tình đến đây để chết. Đây không phải một sự kiện chết hàng loạt duy nhất. Không phải nghĩa trang theo nghĩa của con người. Đây là nơi xác và xương tích tụ, ở lại lộ thiên, khoáng hóa và trở thành hồ sơ có thể đọc.

Các tác giả đã làm gì

• Khảo sát Diamantina Zone qua 32 lần lặn của tàu Fendouzhe từ tàu R/V Tansuoyihao.
• Ghi nhận hóa thạch cá voi và các cộng đồng whale fall đang hoạt động dọc khoảng 1.200 km đáy biển.
• Dùng video tại chỗ và mẫu thu hồi để nhận diện các cộng đồng sống trên whale fall hiện đại.
• Phân tích 43 mẫu hóa thạch thu hồi, xác định năm loài cá voi mõm và một loài cá voi tấm sừng hàm.
• Định tuổi 33 mẫu xương hóa thạch bằng tỷ lệ đồng vị strontium, một phương pháp so chữ ký hóa học giống nước biển được bảo tồn trong hóa thạch với lịch sử đã biết của nước biển.
• Liên kết quan sát với dữ liệu nguồn công khai: ảnh tại chỗ ban đầu và các bộ gen vi sinh vật được lưu trong Science Data Bank, còn ảnh các loài ở whale fall được khảo sát nằm trong MorphoBank.

Họ tìm thấy gì

• Một tập trung lớn và rất sâu. Các tác giả báo 485 địa điểm hóa thạch cá voi và whale fall đang hoạt động trong Diamantina Zone, với quan sát ở độ sâu khoảng 4.600–7.000 m theo bảng bổ sung.
• Năm whale fall đang hoạt động. Cả năm ở giai đoạn sulfophilic: xương phủ thảm vi sinh vật và giun khoan xương, nơi năng lượng hóa học từ phân hủy nuôi một cộng đồng chuyên hóa.
• Một cộng đồng sống dày đặc. Động vật đi kèm gồm 35 taxon động vật vĩ mô đã nhận diện, chủ yếu là giun đốt, giáp xác và thân mềm. Giun ăn xương, chân bụng, nhuyễn thể hai mảnh vỏ vesicomyid và sao giòn chiếm ưu thế trong nhóm lớn hơn, với mật độ cục bộ được báo tới 2.840 cá thể/m².
• Một kho hóa thạch cá voi mõm. 43 hóa thạch thu hồi gồm các loài cá voi mõm hiện sống trong vùng, các dạng tuyệt chủng như Pterocetus và Izikoziphius, cùng một số di cốt cá voi tấm sừng hàm. Một mẫu được mô tả là loài mới, Pterocetus diamantinae.
• Khoảng thời gian rất dài. Trong 33 xương hóa thạch thử đồng vị strontium, 25 cho tuổi từ 0,12 đến 5,26 triệu năm. Các niên đại lâu nhất cho thấy whale fall đã xảy ra ở vùng này ít nhất từ Pliocene sớm.

Vì sao có nhiều cá voi ở đó?

Câu trả lời của bài báo không phải một nguyên nhân đơn giản. Nó là một chồng các bộ lọc hợp lý.

Một số xác có thể đến từ cá voi tấm sừng hàm đi qua một hành lang di cư rộng. Cá voi minke và sei kiếm ăn gần bề mặt, không phải ở độ sâu 6–7 km, nên xương của chúng dưới đó hợp lý nhất là xác chìm xuống sau khi chết.

Cá voi mõm thì khác. Chúng là chuyên gia lặn sâu, kiếm mực và cá trong địa hình đáy biển dốc và sâu. Diamantina Zone đúng kiểu cảnh quan này: độ sâu cực lớn, địa hình chữ V phức tạp và con mồi được quan sát trong các lần lặn. Các tác giả cho rằng tử vong bình thường, rủi ro sinh lý của kiếm ăn ở sâu, và có thể cả kiệt sức gây chết hoặc stress giải nén đều có thể bổ sung di cốt xuống đáy biển.

Rồi đáy biển giữ chúng lại. Địa hình vùng này có thể gom xác chìm. Tốc độ lắng đọng thấp giúp xương lộ thiên lâu. Mõm xương đặc của cá voi mõm đặc biệt khó bị phá hủy. Oxide sắt–mangan và kết tủa carbonate có thể giúp bảo tồn vật liệu xương. Ghép các yếu tố ấy lại, “nghĩa địa” bớt bí ẩn: không phải nơi cá voi chọn, mà là nơi cái chết có nhiều khả năng để lại hồ sơ.

Điều nghiên cứu này không chứng minh

• Nó không cho thấy một nghĩa trang cá voi có chủ ý. “Necropolis” là ẩn dụ cho sự tích tụ, không phải bằng chứng hành vi.
• Nó không cho thấy một thảm họa chết hàng loạt duy nhất. Các tuổi trải trên hàng triệu năm, và tác giả mô tả một kho lưu trữ lâu dài được tạo bởi nhiều sự kiện lặp lại.
• Nó không có nghĩa biển sâu giờ đã được lập bản đồ tốt. Địa điểm này được tìm bằng công việc tàu lặn hiếm và đắt trong một hành lang địa chất; chính vì các hồ sơ như vậy thường thưa nên bài báo mới quan trọng.
• Nó không biến mọi loài trong cộng đồng thành loài mới phát hiện. Các tác giả nói nhiều taxon thu được có thể là mới, nhưng phần lớn chỉ được nhận diện đến chi hoặc họ; chỉ một nhuyễn thể hai mảnh vỏ vesicomyid được gán chắc đến cấp loài qua so sánh barcode.
• Nó không xác lập nguyên nhân đầy đủ cho từng cái chết cá voi. Các tác giả đề xuất một giải thích hội tụ: di cư, kiếm ăn sâu, địa hình, bảo tồn và lắng đọng. Điều đó không giống với chứng minh cơ chế tử vong của từng con.

Bằng chứng mạnh đến đâu?

Bằng chứng cho chính địa điểm rất mạnh: quan sát trực tiếp bằng tàu lặn, hàng trăm hồ sơ có tọa độ, mẫu vật lý, nhận diện di truyền cho một số động vật và định tuổi đồng vị xương hóa thạch. Các tuyên bố mạnh nhất là tuyên bố quan sát: địa điểm tồn tại; nó sâu; nó rộng; có các cộng đồng whale fall đang hoạt động; và một phần vật liệu hóa thạch đã hàng triệu năm tuổi.

Các tuyên bố giải thích nhất thiết mềm hơn. Bài báo có thể cho thấy di cốt ở đâu, một số là gì, một số bao nhiêu tuổi và sinh vật nào sống trên các whale fall đang hoạt động. Nó không thể phát lại cái chết. Nguồn gốc được đề xuất là tái dựng từ sinh thái, sinh lý, hình dạng đáy biển và điều kiện bảo tồn. Đó là cổ sinh thái học bình thường: mạnh, nhưng xây từ các dấu vết hội tụ thay vì quan sát trực tiếp sự kiện gốc.

Vì sao nó quan trọng

Whale fall là những bữa tiệc ngắn có thể trở thành sinh cảnh lâu dài. Chúng nối một động vật sống ở bề mặt với đáy biển sâu, mang carbon, xương và năng lượng hóa học vào môi trường thiếu thức ăn. Chúng cũng hoạt động như các hòn đảo cho động vật chuyên hóa: giun khoan xương, nhuyễn thể hai mảnh vỏ có cộng sinh oxy hóa lưu huỳnh, sao giòn và chân bụng có thể tụ quanh di cốt.

Diamantina Zone thêm chiều thời gian vào bức tranh. Nó gợi ý một số đáy biển sâu có thể bảo tồn hệ sinh thái whale fall không chỉ dưới dạng sự kiện rời rạc, mà như kho lưu trữ sinh thái và tiến hóa của cá voi. Cá voi mõm vốn rất khó nghiên cứu vì sống và kiếm ăn xa tầm nhìn; tích tụ xương dưới đáy biển có thể tiết lộ loài, phân bố và lịch sử tiến hóa mà quan sát bề mặt bỏ lỡ.

Câu chuyện sạch không phải “các nhà khoa học tìm thấy nghĩa địa cá voi của đại dương”. Nó lạ hơn và hữu ích hơn: một hành lang địa chất sâu đã bảo tồn đủ nhiều cái chết cá voi để biến một hệ sinh thái vốn thoáng qua thành một hồ sơ.

Tóm tắt gọn

Các nhà nghiên cứu khảo sát Diamantina Zone ở đông nam Ấn Độ Dương báo cáo một tích tụ khổng lồ của whale fall và hóa thạch cá voi: 485 địa điểm và whale fall đang hoạt động được ghi nhận dọc khoảng 1.200 km, ở độ sâu tới khoảng 7.000 m, với niên đại hóa thạch lùi tới 5,26 triệu năm. Khu vực chứa các cộng đồng whale fall chuyên hóa và bảo tồn cả dòng cá voi hiện đại lẫn tuyệt chủng, đặc biệt là cá voi mõm. Đây là một kho lưu trữ biển sâu hiếm, không phải nghĩa trang theo nghĩa đen, không phải một sự kiện chết hàng loạt và không phải bằng chứng biển sâu nay đã được hiểu rõ. Tuyên bố quan trọng hẹp hơn nhưng mạnh hơn: dưới điều kiện đáy biển thích hợp, cái chết của cá voi có thể để lại hồ sơ kéo dài hàng triệu năm.