Đại dương và các nguồn nước ngọt đang mất oxy với tốc độ đáng báo động, và một số nghiên cứu gần đây cảnh báo rằng hiện tượng này đang đẩy hành tinh đến tình trạng nguy cấp mà từ đó có thể khó phục hồi. Cộng đồng khoa học đã cảnh báo về hiện tượng thiếu oxy trong môi trường nước từ nhiều năm nay, nhưng giờ đây hai nghiên cứu độc lập đã tập trung vào hậu quả toàn cầu của nó và sự cần thiết phải coi đây là một mối đe dọa lớn đối với hành tinh, ngang hàng với biến đổi khí hậu hoặc mất đa dạng sinh học.
Một nghiên cứu do Viện Hải dương học Scripps của Hoa Kỳ dẫn đầu đề xuất việc tích hợp nồng độ oxy hòa tan vào khuôn khổ Giới hạn Hành tinh, một hệ thống đã xác định các quá trình quan trọng để duy trì sự ổn định của Trái đất từ năm 2009. Theo các tác giả, sự suy giảm nhanh chóng của oxy trong biển, sông và hồ đang tương tác với các giới hạn khác, chẳng hạn như sự axit hóa và chu trình sinh hóa , tạo ra các hiệu ứng dây chuyền có thể không thể đảo ngược trong thang thời gian của con người. Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Limnology and Oceanography, nhấn mạnh rằng sự thiếu oxy không diễn ra một cách riêng lẻ: sự nóng lên toàn cầu, ô nhiễm biển và những thay đổi trong sự thông khí của đại dương là những nguyên nhân chính.
Một hành tinh đang trên bờ vực sụp đổ do thiếu oxy.
Nghiên cứu của Viện Scripps, với sự tham gia của các nhà khoa học từ nhiều trường đại học, phân tích cách thức mất oxy làm thay đổi các quá trình sinh học và hóa học điều chỉnh khí hậu. Từ các sinh vật siêu nhỏ đến các loài săn mồi biển lớn, tất cả đều phụ thuộc vào oxy hòa tan , và sự suy giảm của nó đe dọa đời sống thủy sinh và, rộng hơn, sức khỏe của hành tinh. Các tác giả chỉ ra rằng hiện tượng thiếu oxy đã và đang ảnh hưởng đến các hệ sinh thái ven biển, sông và hồ, và tác động của nó còn trầm trọng hơn do các giới hạn khác của hành tinh, chẳng hạn như mất đa dạng sinh học và sự thay đổi dòng chảy nitơ và phốt pho.
Erica Ferrer, tác giả chính của nghiên cứu, giải thích rằng ý tưởng này nảy sinh sau khi tham dự COP25 ở Madrid, và họ hy vọng rằng nghiên cứu này sẽ giúp các nhà hoạch định chính sách xem xét hiện tượng thiếu oxy hòa tan như một yếu tố quan trọng đối với sự ổn định của hệ thống Trái đất . Đề xuất bổ sung oxy hòa tan vào khuôn khổ Giới hạn Hành tinh nhằm mục đích nâng cao nhận thức và khuyến khích các biện pháp giảm thiểu giúp duy trì đa dạng sinh học và khí hậu.
Vịnh Quitralco: một phòng thí nghiệm tự nhiên về tình trạng thiếu oxy.
Trong khi đó, ở miền nam Chile, một nhóm các nhà khoa học liên ngành đã ghi nhận một trường hợp suy giảm oxy nghiêm trọng tại vịnh Quitralco, thuộc vùng Aysén. Đây là bằng chứng đầu tiên về một vịnh hẹp có hiện tượng thiếu oxy trầm trọng (euxinic fjord) trong khu vực, nghĩa là vịnh hoàn toàn không có oxy hòa tan và có nồng độ hydro sunfua cao , một hợp chất độc hại đối với hầu hết các sinh vật. Nghiên cứu do trung tâm I~mar thuộc Đại học Los Lagos dẫn đầu đã xác định rằng tình trạng này là do các yếu tố tự nhiên: sự lưu thông nước hạn chế, thời gian lưu trú dài và ảnh hưởng của hoạt động núi lửa từ đứt gãy Liquiñe-Ofqui gần đó và các núi lửa Mate Grande và Hudson.
Các nhà nghiên cứu, làm việc từ năm 2022 đến năm 2025, phát hiện ra rằng lớp thiếu oxy bắt đầu ở độ sâu từ 90 đến 120 mét và kéo dài đến đáy biển ở độ sâu khoảng 160 mét. Nước mặt duy trì nồng độ oxy bình thường nhờ sự trao đổi với khí quyển , nhưng ở độ sâu, thành phần hóa học của nước thay đổi hoàn toàn: nitrat biến mất, amoni, phosphat, metan và hydro sunfua tăng lên, và quần thể vi sinh vật bị chi phối bởi vi khuẩn kỵ khí. Mặc dù có các trang trại nuôi cá hồi trong vịnh hẹp, các tác giả kết luận rằng điều kiện thiếu oxy chủ yếu là tự nhiên, biến Quitralco thành một phòng thí nghiệm độc đáo để nghiên cứu cách hoạt động núi lửa và sự lưu thông hạn chế có thể làm biến đổi hệ sinh thái biển.
Bài học từ quá khứ: Đại dịch diệt vong
Để hiểu rõ hơn điều gì có thể xảy ra nếu tình trạng thiếu oxy gia tăng, các nhà khoa học đang tìm về quá khứ. Khoảng 252 triệu năm trước, trong sự kiện tuyệt chủng hàng loạt kỷ Permi-Trias, được gọi là Đại Tuyệt chủng, 96% loài sinh vật biển và 70% loài sinh vật trên cạn đã biến mất . Một nghiên cứu của Đại học Stanford, được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences, đã chỉ ra rằng nguyên nhân chính là sự kết hợp giữa các đợt sóng nhiệt cực đoan và sự sụt giảm nồng độ oxy trong đại dương, gây ra bởi các vụ phun trào núi lửa lớn.
Các nhà nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm với các sinh vật sống để so sánh mức độ dễ bị tổn thương của các nhóm khác nhau. Họ phát hiện ra rằng các loài động vật có quá trình trao đổi chất chậm và khả năng vận động hạn chế, chẳng hạn như động vật tay cuộn (brachiopods), nhạy cảm hơn nhiều với nhiệt độ tăng cao và sự thiếu hụt oxy , trong khi các loài thân mềm, cá và động vật da gai, với khả năng cơ bắp và mang tốt hơn, đã sống sót và phát triển mạnh. Sự thay đổi sinh học này là không thể đảo ngược: trước khi tuyệt chủng, động vật tay cuộn thống trị các đại dương; ngày nay, số lượng động vật hai mảnh vỏ (bivalves) nhiều hơn chúng. Nghiên cứu cảnh báo rằng, mặc dù các dự báo về sự nóng lên hiện tại thấp hơn so với thời kỳ Permi-Trias, nhưng xu hướng này đáng lo ngại và chúng ta vẫn còn thời gian để hành động.
Sự kết hợp của ba khía cạnh này—đề xuất đưa oxy vào giới hạn sinh thái toàn cầu, trường hợp tự nhiên của Quitralco, và bài học từ sự kiện Tuyệt chủng hàng loạt—vẽ nên một bức tranh trong đó hiện tượng thiếu oxy trong môi trường nước đang nổi lên như một trong những thách thức môi trường lớn của thế kỷ 21. Các nhà khoa học khẳng định rằng việc giảm thiểu các nguyên nhân gây ra hiện tượng này, chủ yếu là sự nóng lên toàn cầu và ô nhiễm chất dinh dưỡng, là điều cơ bản để ngăn chặn hành tinh vượt qua ngưỡng khó phục hồi. Sức khỏe của đại dương và nước ngọt không phải là vấn đề nhỏ: sự ổn định của toàn bộ hệ thống Trái đất phụ thuộc vào điều đó.