Khi nhiệt độ Trái Đất gia tăng, giới khoa học từng dự báo các hệ sinh thái sẽ biến đổi ngày càng nhanh chóng. Tuy nhiên, một nghiên cứu quy mô toàn cầu mới đây lại cho thấy kết quả trái ngược: tốc độ thay thế loài (species turnover) đã chậm lại khoảng một phần ba kể từ thập niên 1970. Quá trình tái cấu trúc liên tục của tự nhiên dường như được thúc đẩy chủ yếu bởi các động lực sinh thái nội tại hơn là chỉ do tác động của khí hậu. Sự chậm lại này là tín hiệu báo động cho thấy các hệ sinh thái đang mất đi sự đa dạng sinh học cần thiết để duy trì chức năng của chúng.
Trong nhiều năm, các nhà sinh thái học lập luận rằng sự nóng lên toàn cầu sẽ thúc đẩy tự nhiên thay đổi nhanh hơn. Nhiệt độ tăng và sự dịch chuyển của các đới khí hậu sẽ buộc các loài phải di cư khỏi khu vực cư trú cũ, đồng thời mở ra môi trường sống mới ở những nơi khác. Về mặt lý thuyết, điều này dẫn đến tốc độ tuyệt chủng cục bộ nhanh hơn và sự nhập cư nhanh chóng của các loài mới, khiến các quần xã sinh vật tái cấu trúc với tốc độ ngày càng cao. Tuy nhiên, nghiên cứu mới từ Đại học Queen Mary London (QMUL), công bố trên tạp chí Nature Communications, đã thách thức giả định này.
Sau khi phân tích một cơ sở dữ liệu toàn cầu khổng lồ về đa dạng sinh học, bao gồm các hệ sinh thái biển, nước ngọt và trên cạn trong thế kỷ qua, nhóm nghiên cứu đã phát hiện xu hướng ngược lại. Tốc độ mà các loài thay thế lẫn nhau trong môi trường sống cục bộ – hay còn gọi là "tỷ lệ luân phiên loài" – không những không tăng mà còn giảm đi đáng kể.
Tiến sĩ Emmanuel Nwankwo, tác giả chính của nghiên cứu, mô tả: "Thiên nhiên hoạt động như một cỗ máy tự sửa chữa, liên tục thay thế các bộ phận cũ bằng bộ phận mới. Nhưng chúng tôi phát hiện ra rằng cỗ máy này hiện đang dần ngừng hoạt động".
Sự nóng lên toàn cầu và sự trì trệ trong thay thế loài
Các nhà nghiên cứu tập trung vào những thay đổi từ những năm 1970, thời điểm nhiệt độ bề mặt toàn cầu bắt đầu tăng nhanh và các biến đổi môi trường trở nên rõ rệt. Họ so sánh tỷ lệ luân phiên loài – thước đo tốc độ một loài được thay thế bởi loài khác – giữa giai đoạn trước và sau mốc thời gian này.
Nếu biến đổi khí hậu là động lực chính, tỷ lệ luân phiên loài lẽ ra phải tăng lên. Nhưng kết quả phân tích cho thấy, trong các khoảng thời gian ngắn từ 1-5 năm, tỷ lệ này nhìn chung lại giảm xuống. Mô hình này xuất hiện đồng nhất trên nhiều hệ sinh thái, từ các quần thể chim trên đất liền đến sự sống dưới đáy đại dương.
Giáo sư Axel Rossberg, đồng tác giả tại Đại học Queen Mary London, cho biết: "Chúng tôi rất ngạc nhiên về mức độ ảnh hưởng mạnh mẽ của xu hướng này. Tỷ lệ thay thế loài thường giảm khoảng một phần ba".
Vai trò của động lực nội tại trong hệ sinh thái
Để giải mã kết quả bất ngờ này, nhóm nghiên cứu đã nhìn xa hơn các tác động khí hậu bên ngoài và đi sâu vào cách các hệ sinh thái tự tổ chức từ bên trong. Phát hiện của họ chỉ ra rằng các quần xã sinh vật không chỉ đơn thuần phản ứng thụ động với sự thay đổi nhiệt độ. Thay vào đó, chúng thường hoạt động trong một trạng thái được gọi là "Pha đa điểm hút" (Multiple Attractor Phase), một khái niệm từng được nhà vật lý lý thuyết Guy Bunin dự đoán vào năm 2017.
Trong "Pha đa điểm hút" này, các loài liên tục thay thế lẫn nhau do các tương tác sinh học nội tại (như cạnh tranh, cộng sinh), ngay cả khi điều kiện môi trường ổn định. Quá trình này tương tự như trò chơi "oẳn tù tì" diễn ra liên tục, nơi không có loài nào chiếm ưu thế vĩnh viễn. Nghiên cứu mới cung cấp bằng chứng thực nghiệm mạnh mẽ cho thấy trạng thái này thực sự tồn tại và đóng vai trò trung tâm trong việc định hình cấu trúc hệ sinh thái.
Suy giảm đa dạng sinh học và suy thoái môi trường
Nếu các động lực nội tại này có vai trò duy trì sự vận động của hệ sinh thái, tại sao tốc độ thay thế lại chậm lại?
Các nhà nghiên cứu cho rằng nguyên nhân nằm ở sự suy thoái môi trường và sự thu hẹp của "quỹ loài" (species pool) trong khu vực. Trong một hệ sinh thái khỏe mạnh vận hành theo "Pha đa điểm hút", một quỹ loài phong phú ở quy mô vùng sẽ cung cấp dòng chảy ổn định các loài mới tiềm năng để nhập cư vào các quần xã cục bộ. Điều này giữ cho chu kỳ thay thế được duy trì liên tục.
Tuy nhiên, khi các hoạt động của con người làm tổn hại môi trường sống và làm giảm đa dạng sinh học trên diện rộng, số lượng loài có khả năng phát tán và định cư sẽ giảm đi. Với ít loài hơn để di chuyển đến và thay thế, tốc độ luân phiên loài buộc phải giảm xuống.
Tiến sĩ Nwankwo nhận định: "Trong các nghiên cứu khác, chúng tôi đang thấy những dấu hiệu rõ ràng cho thấy tác động của con người là nguyên nhân gây ra sự chậm lại của quá trình thay thế loài. Đây là một thực tế đáng lo ngại".
Những phát hiện này ngụ ý rằng các hệ sinh thái trông có vẻ ổn định chưa chắc đã khỏe mạnh. Sự chậm lại trong quá trình thay đổi loài cục bộ thực chất có thể là tín hiệu báo trước sự suy giảm đa dạng sinh học ở quy mô lớn hơn, làm suy yếu các quá trình tự nhiên vốn giúp hệ sinh thái duy trì sự năng động và khả năng phục hồi.
