Âm thanh dưới lòng đại dương đang biến đổi

Con người không chỉ tác động tiêu cực đến biển cả bằng rác thải, đánh bắt cá quá mức, hoá chất, mà còn đang khiến các vùng biển bị ô nhiễm âm thanh. Ô nhiễm âm thanh sẽ ảnh hưởng đến đời sống của cá voi và các sinh vật biển khác như thế nào?

Độ mặn, nhiệt độ và áp suất thay đổi sẽ ảnh hưởng đến âm thanh trong lòng biển cả. Hiện các nhà khoa học vẫn chưa đánh giá được tác động của điều này đến những sinh vật phụ thuộc vào âm thanh để tồn tại. Ảnh: Johannes Hulsch / Getty Images

Khi bạn dạo bước trong rừng, bạn hét thật to, sẽ chỉ có những chú chim, chú ếch, sóc ở gần đó mới nghe thấy tiếng hét của bạn. Cảm nhận được âm thanh là một chiến lược sinh tồn quan trọng đối với động vật trên cạn, nhưng hệ thống cảnh báo này vẫn có phần hạn chế, bởi âm thanh – thứ sẽ cứu sống sinh vật khỏi những rủi ro như núi lửa phun trào – sẽ không lan truyền xa trong không khí. Chúng lan truyền tốt hơn qua nước, âm thanh dưới đáy biển truyền đi hàng trăm hay thậm chí hàng ngàn dặm, tuỳ thuộc vào điều kiện môi trường.

Song bản thân những điều kiện môi trường cũng đang biến đổi nhanh chóng khi các đại dương dần ấm lên. Những biến đổi về độ mặn, nhiệt độ và áp suất khiến âm thanh biển cả đổi khác, và hiện các nhà khoa học vẫn chưa đánh giá được tác động của điều này đến những sinh vật phụ thuộc vào âm thanh để tồn tại. Cá voi trao đổi với nhau và điều hướng theo âm thanh của Trái đất bằng cách lắng nghe tiếng sóng vỗ vào bờ biển. Cá heo định vị con mồi bằng những tiếng vang. Cá rạn san hô được sinh ra trong đại dương rộng lớn, nhưng vẫn phải dựa vào âm thanh của rạn san hô nhộn nhịp để tìm đường về nhà. Và cùng với đó là những âm thanh của cuộc sống: Những cơn gió lướt trên bề mặt biển, tạo ra tiếng đập mạnh khi có bão. Động đất và lở đất gây ra những tiếng nổ ầm ầm trên khắp các đại dương. Kết quả là tạo ra sóng thần dọc theo bề mặt, tạo nên cảnh tượng huyên náo dưới lòng đại dương – đó là điều mà các loài động vật biển hoàn toàn quen thuộc.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu kỹ lưỡng về cách nhiệt độ tăng lên – cũng như những hoạt động ồn ào như vận chuyển bằng thuyền – sẽ ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển như thế nào. “Con người chỉ thực sự quan tâm đến cảnh quan thiên nhiên trong 10 hoặc 15 năm qua”, Ben Halpern, nhà sinh thái học biển tại UC Santa Barbara, người nghiên cứu về những áp lực lên hệ sinh thái đại dương, cho biết. Chẳng hạn, các nhà khoa học hiện đang tìm hiểu về đa dạng sinh học rừng bằng cách lắng nghe sự sống — côn trùng, chim, động vật lưỡng cư — những thứ mà mắt người khó quan sát được. “Và đến gần đây mọi người mới bắt đầu nhận thức được vai trò của không gian âm thanh trong đại dương, nó sẽ kể cho chúng ta nghe câu chuyện về những gì đang xảy ra dưới nước khi con người ngày càng tác động tiêu cực lên đời sống đại dương”, Halpern cho biết thêm.

Vì âm thanh truyền qua nước nhanh hơn và xa hơn so với trong không khí, nên các “vùng lân cận” trong đại dương cũng có diện tích lớn hơn. (Chim có thể giao tiếp với nhau cách hàng trăm feet, nhưng cá voi có thể giao tiếp với nhau dù cách hàng trăm dặm.) Cách âm thanh lan truyền phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và độ mặn của nước. Đó là bởi bản thân âm thanh là sóng áp suất, có tác dụng nén và giải nén các phân tử trong nước. Khi nước ấm hơn, các phân tử rung động nhanh hơn, cho phép sóng âm truyền đi nhanh hơn. Ví dụ, độ mặn cũng có thể thay đổi nếu bạn ở gần một sông băng đang bơm nước ngọt vào biển.

Điều này tạo ra một kiểu phân tầng: Nhiệt độ, độ mặn và áp suất kết hợp theo những cách khác nhau, lần lượt ảnh hưởng đến cách âm thanh truyền đi. “Có thể hình dung nó phân tách như dầu và giấm trước khi bạn hoà trộn thành nước sốt salad. Đại dương được tạo thành từ các lớp khác nhau về độ mặn và nhiệt độ khác nhau”, nhà nghiên cứu sinh âm học Alice Affatati thuộc Đại học Memorial of Newfoundland và Viện Hải dương học và Địa vật lý Ứng dụng Quốc gia của Ý cho biết . Bởi vì các lớp này phân tách, âm thanh có thể phát ra rồi dội lại. “Vì vậy, nếu bạn tưởng tượng một con cá voi như một nguồn phát sóng âm, thì vấn đề quan trọng là con cá voi đang ở đâu. Nếu nó nằm ở dưới lòng biển sâu hơn hoặc ở những khu vực nông hơn, ngay cả khi nó tạo ra những âm thanh giống nhau thì cách thức lan truyền vẫn khác biệt,” cô phân tích.

​​Affatati và đồng nghiệp của cô, Chiara Scaini, cũng là chuyên gia tại Viện Hải dương học và Địa vật lý Ứng dụng Quốc gia, đã công bố nghiên cứu vào tháng trước về cách đại dương thay đổi có thể ảnh hưởng đến âm thanh của một loài cụ thể – cá voi trơn Bắc Đại Tây Dương. Họ đã sử dụng một lượng lớn dữ liệu tìm được về các biến số bao gồm nhiệt độ, áp suất và độ mặn – để xác định hai điểm nóng của sự thay đổi, một điểm ở Biển Greenland và một điểm khác ở ngoài khơi Newfoundland. Tại đây, tốc độ trung bình của âm thanh dưới nước có thể tăng hơn 1,5% vào năm 2100. Điều này sẽ khiến tiếng kêu của cá voi lan xa hơn, nhưng không rõ nó sẽ ảnh hưởng như thế nào đến cách cá voi giao tiếp.

Hai nhà nghiên cứu hy vọng các nhà khoa học khác sẽ sử dụng cách thức tương tự để khảo sát sự thay đổi không gian âm thanh của các sinh vật biển khác. “Nghiên cứu gợi nên điểm khởi đầu cho các nghiên cứu kế tiếp, chẳng hạn như cách các loài khác nhau phản ứng với những thay đổi giống nhau”, Scaini cho hay. “Chúng tôi chưa rõ về tác động của những thay đổi này đối với sinh vật biển nói chung, bởi vì có rất nhiều biến số liên quan. Đây không phải là thứ mà chúng ta có thể dễ dàng rút ra kết luận nhờ lập mô hình”.

Độ mặn của biển đang giảm đi

Không phải ngẫu nhiên mà Scaini và Affatati xác định Biển Greenland là vùng biển đang có sự thay đổi. Bắc Cực đang ấm lên nhanh gấp 4 lần so với phần còn lại của hành tinh, một phần lớn là do khi băng tan, nó làm lộ ra vùng biển sẫm màu, khiến nơi đây hấp thụ nhiều năng lượng của mặt trời hơn. Theo một bài báo năm 2016, Thái Bình Dương cũng đang gửi một “ống dẫn âm thanh” nông của vùng nước ấm vào Bắc Cực. Nói cách khác: Thái Bình Dương thực chất đang bơm âm thanh vào hệ sinh thái biển Bắc Cực.

Và khi băng ở Bắc Cực tan chảy, nước ngọt từ băng sẽ làm giảm độ mặn của nước biển bên dưới, tác động lên cách lan truyền âm thanh. Hiện tượng tương tự cũng đang xảy ra ở Nam Cực, nơi nước biển ấm lên đang ăn mòn mặt dưới của các sông băng khổng lồ. “Kết quả là chúng ta có một lớp nước dày trên bề mặt – vừa ấm hơn vừa có ít mặn hơn”, Halpern nói. “Về cơ bản, điều đó ngăn chặn âm thanh lan truyền giữa các tầng nước, gây ảnh hưởng đến tất cả những sinh vật sinh tồn và tương tác với nhau thông qua âm thanh trong khu vực”.

Điều này khiến tình trạng ô nhiễm âm thanh trở nên tồi tệ hơn. Những con tàu lớn tạo những gợn sóng lăn tăn trên mặt nước. Các giàn khoan dầu và cơ sở hạ tầng khác khiến sinh vật sợ hãi. Ngay cả những tiếng ồn trên mặt đất, như tiếng ô tô di chuyển trên cầu, cũng tạo ra âm thanh không mong muốn truyền vào biển cả. “Dưới nước vốn có đủ loại tiếng ồn do con người gây ra. Song ngay cả những âm thanh lan truyền trên mặt nước cũng đã đủ để phá vỡ hoạt động sống của sinh vật,” Halpern nói.

Để hiểu rõ hơn về cách âm thanh thay đổi đang ảnh hưởng đến cá voi xanh như thế nào, các nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu thủy cung Vịnh Monterey (MBARI) sử dụng đầu thu sóng dưới nước để theo dõi sự thay đổi của áp suất. “Chúng tôi đang thu thập một núi dữ liệu — 2 terabyte mỗi tháng từ một cảm biến”, nhà hải dương học John Ryan của MBARI cho biết. Từ dữ liệu này, họ không chỉ có thể phân biệt âm thanh của một con tàu với âm thanh của cá voi tại bất kỳ thời điểm nào mà còn tách biệt được hướng phát ra âm thanh. “Sau đó, chúng tôi có thể tìm hiểu về cách các loài động vật khác nhau phản ứng với những thay đổi trong môi trường sống”, ông chia sẻ.

Một trong những đầu thu sóng dưới nước của MBARI ở ngoài khơi California. Dây cáp chạy trở lại bờ biển, cung cấp cho các nhà nghiên cứu bản thu âm thanh đại dương theo thời gian thực. Ảnh: MBARI

Trong hàng núi dữ liệu do đầu thu sóng thu được, Ryan và các đồng nghiệp của anh ấy đang dần nhận ra âm thanh quan trọng như thế nào đối với loài động vật lớn nhất hành tinh. “Chúng ta vẫn biết rằng cá voi xanh tương tác và phát tín hiệu cho nhau bằng âm thanh để tìm ra những nơi kiếm ăn tốt nhất”, Ryan cho biết. “Chúng tôi có thể nghe thấy khi nào cá voi xanh di cư và thời gian di cư của chúng có thể thay đổi từ năm này sang năm khác”. Khi hệ sinh thái có nhiều nguồn lợi, những con cá voi ở lại lâu hơn.

Một khi hiểu rõ hơn về đời sống của chúng, các nhà khoa học có thể đưa ra phương án bảo vệ cá voi tốt hơn. Ví dụ, họ đã đề xuất một hệ thống có tên là Whale Safe, sử dụng một mạng lưới đầu thu sóng dưới nước để cảnh báo các tàu khi có sự hiện diện của cá voi, nhờ đó các con tàu có thể giảm tốc độ di chuyển. Điều này không loại bỏ hoàn toàn các rủi ro mà những con tàu gây ra, nhưng nó giúp động vật có thêm thời gian để thoát ra khỏi đường di chuyển của tàu. “Hiểu được hệ sinh thái di chuyển của chúng, cách thức và thời điểm chúng đối diện với nguy cơ bị tàu đâm — đó là một chiến lược để bảo vệ chúng”, Ryan cho biết.

Không gian âm thanh biến đổi trên quy mô lớn đang làm cho cuộc sống của các loài sinh vật đại dương trở nên phức tạp hơn và điều đó rất quan trọng, vì tiếng ồn cũng là một trong số các tác nhân gây căng thẳng cho sinh vật – những tác nhân khác gồm ô nhiễm hóa chất, ô nhiễm rác thải nhựa hoặc đánh bắt cá quá mức. Song con người cũng có thể áp dụng những hiểu biết của mình về âm thanh dưới nước để bảo vệ động vật biển tốt hơn. Nếu các nhà khoa học có thể xác định các khu vực đặc biệt nhạy cảm, chúng ta có thể yêu cầu tàu bè di chuyển ra xa khỏi trúng, hoặc ít nhất là khiến các con tàu tàu giảm tốc độ và đi qua một cách yên tĩnh hơn. “Có những nơi ô nhiễm tiếng ồn thực sự là một trong những tác nhân chính gây căng thẳng cho sinh vật biển”, Halpern nhận định. “Và vì vậy, tôi nghĩ việc nghiên cứu những tác động của tiếng ồn đối với sinh vật biển trong lòng đại dương thực sự quan trọng.”

Đinh Cửu tổng hợp

Nguồn:

Oceans Aren’t Just Warming—Their Soundscapes Are Transforming

The soundscape of the Anthropocene ocean