Nhiệt độ trung bình của Trái đất vào tháng 9/2023 đã cao hơn 1,75°C so với ngưỡng nhiệt thời tiền công nghiệp, phá vỡ (dù chỉ tạm thời) ngưỡng 1,5°C mà các nhà lãnh đạo thế giới đã đồng thuận nỗ lực và hạn chế hiện tượng nóng lên kéo dài.

Sự ấm lên dai dẳng ở mức nhiệt này sẽ khiến cho các rạn san hô ở đại dương khó có thể tồn tại. Khó khăn cũng sẽ xảy đến với những cộng đồng địa phương sống dựa vào các rạn san hô để tìm kiếm thức ăn, bảo hộ bờ biển của họ trước giông tố ập đến, và khai thác chúng để có thêm những nguồn thu nhập khác, chẳng hạn như du lịch. Gần đây, Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu đã công bố một số đánh giá, dự đoán rằng ngay cả khi tình trạng nóng lên toàn cầu được kiềm hãm trong những kịch bản lạc quan nhất, thì tới 2/3 rạn san hô có khả năng sẽ suy thoái trong vòng vài thập niên tới.

Chúng ta sẽ chẳng thể nào phục hồi lại mọi rạn san hô đã mất đi do biến đổi khí hậu. Thế nhưng, các nhà khoa đã và đang ngày đêm kiếm tìm phương cách bảo tồn những môi trường sống này. Một trong những cách đó là xây dựng cấu trúc nhân tạo (làm từ bê tông hay các loại vật liệu cứng khác) để mô phỏng các rạn san hô tự nhiên phức tạp và giữ được một số lợi ích mà chúng mang lại.

Theo quan sát ghi nhận, các rạn san hô nhân tạo có thể thu hút các loài cá và chứa mức độ đa dạng sinh học cao - thường thì có mức độ tương tự như các rạn san hô tự nhiên. Điều này phần nào là do chúng đem lại một bề mặt cứng cho các động vật không xương sống như bọt biển và san hô phát triển. Các rạn san hô nhân tạo cũng cung cấp môi trường sống phức tạp gồm các rãnh nứt, đường hầm và những nơi ẩn náu khác cho các loài di chuyển nhiều như cá, cua và bạch tuộc.

Tuy nhiên, cho đến nay, các nhà khoa học vẫn chưa chắc chắn là liệu các rạn san hô nhân tạo có thu hút các loài hoang dã sống dựa vào những rạn san hô tự nhiên gần đó, hoặc liệu chúng có giúp hỗ trợ các cộng đồng sinh vật hoàn toàn mới, mở rộng quần thể hiện có hay không. Điều này vô cùng quan trọng, bởi lẽ nếu rạn san hô tự nhiên chết đi, những cấu trúc nhân tạo này nhất định phải tự duy trì để tiếp tục mang lại lợi ích cho các loài sinh vật, trong đó có cả con người chúng ta.

Để giải đáp nghi vấn là liệu các cấu trúc nhân tạo ở vùng nhiệt đới có thể hoạt động giống như các rạn san hô tự nhiên hay không, một nhóm các nhà khoa học Anh và Indonesia đã tiến hành nghiên cứu đầu tiên và công bố kết quả trên tạp chí Marine Biology. Câu trả lời là: chưa thể, nhưng những cấu trúc bê tông này đang dần mô phỏng một số chức năng chính của rạn san hô – và chúng sẽ cải thiện tốt hơn theo thời gian.

Các rạn san hô hỗ trợ rất nhiều cho nhiều loài sinh vật khác nhau có số lượng lớn, mặc dù chúng phát triển ở các vùng nước nhiệt đới có ít chất dinh dưỡng (các hóa chất như nitrat và phosphat giúp thực vật tăng trưởng). Điều này khiến nhà tự nhiên học Charles Darwin bối rối, và vấn đề này được gọi là Nghịch lý của Darwin. Bây giờ chúng ta biết rằng các rạn san hô phát triển được bất chấp hoàn cảnh đó là nhờ luân chuyển các chất dinh dưỡng cực kỳ nhanh chóng qua các động vật không xương sống, san hô và các loài cá sống dựa vào chúng.

Trong một hệ thống rạn san hô khỏe mạnh, các chất dinh dưỡng từ động vật chết và phân sẽ nhanh chóng được các loài sinh vật sống trên rạn san hô hấp thụ, chẳng hạn như cá nhỏ hoặc động vật không xương sống, và những động vật nhỏ này sẽ thành thức ăn cho các động vật lớn hơn. Điều này khiến cho chất dinh dưỡng không thể tích tụ, do vậy mà duy trì ở mức độ thấp, ngăn chặn tảo phát triển quá mức và bao phủ rạn san hô.

Nếu các cấu trúc nhân tạo thực hiện được chức năng tương tự như các rạn san hô tự nhiên, thì chúng ta có thể kỳ vọng chúng sẽ nhanh chóng xử lý các chất dinh dưỡng được đưa vào hệ thống và giữ cho mức dinh dưỡng tổng thể cũng ở mức thấp. Điều này cho thấy chúng cũng là hệ sinh thái có hiệu quả cao, có khả năng hỗ trợ đời sống động vật phong phú và đa dạng, ngay cả khi nhiều rạn san hô tự nhiên chết đi.

Nhóm nghiên cứu đã cố gắng so sánh chính xác hiệu quả các rạn san hô tự nhiên và nhân tạo qua mức độ dinh dưỡng và hai loại rạn lưu trữ dinh dưỡng như thế nào.

Địa điểm được nhóm các nhà khoa học lựa chọn để nghiên cứu nằm ở phía Bắc đảo Bali, Indonesia. Trong sáu năm qua, một tổ chức phi lợi nhuận địa phương tên là Bảo tồn Rạn san hô Bắc Bali do một thành viên trong nhóm nghiên cứu đồng sáng lập đã xây nên các rạn san hô nhân tạo. Công trình này được hình thành nhờ sự chung tay của các tình nguyện viên quốc tế cùng với ngư dân địa phương đã dùng thuyền của họ để thả san hô nhân tạo ra ngoài khơi.

Cho tới nay, tuy đã có hơn 15.000 rạn san hô nhân tạo được triển khai, song chúng chỉ bao gồm phần diện tích khoảng 2 ha – gần bằng diện tích của hai sân bóng đá.

Thế nhưng, các cấu trúc này đang bắt đầu thể hiện dấu hiệu hoạt động giống như các quần thể rạn san hô. Nhóm nghiên cứu đã thu thập mẫu nước ngay dưới lớp cát gần rặng san hô nhân tạo, và kết quả phân tích cho thấy trong nước chứa hàm lượng phosphat cao - bằng chứng thể hiện một lượng lớn chất bài tiết từ cá. Và trong các mẫu nước lấy từ lớp trầm tích, nồng độ của mọi chất dinh dưỡng mà họ đo lường đều thấp và tương đương với mức độ mà họ ghi nhận được ở các rạn san hô tự nhiên. Kết quả này cho thấy rạn san hô nhân tạo đang nhanh chóng tái chế các chất dinh dưỡng.

Tuy nhiên, trầm tích xung quanh các cấu trúc bê tông mà họ thử nghiệm dường như lưu trữ ít carbon hơn so với trầm tích xung quanh các rạn san hô tự nhiên. Họ cho rằng điểm khác biệt này có thể liên quan tới các loài động vật không xương sống có số lượng lớn như loài thủy tức (họ hàng giống thực vật của san hô, kiếm ăn bằng cách sàng lọc mảnh vụn trong nước biển). Chúng thường xuất hiện tại các rạn san hô tự nhiên, nhưng không nhiều ở các rạn san hô nhân tạo, tuy đang ngày càng tăng dần số lượng. Nhóm nghiên cứu nhận định rằng khi các loài này ngày càng tới sống nhiều ở bê tông, thì rạn san hô nhân tạo sẽ hoạt động ngày càng giống các rạn tự nhiên hơn. Ngoài ra, nghiên cứu còn cho thấy có thể mất tới năm năm thì các rạn san hô nhân tạo mới bắt đầu hoạt động như rạn tự nhiên, và chúng có thể khôi phục một số lợi ích ở những khu vực đã mất đi rạn san hô tự nhiên. Vì thế các chương trình phục hồi cần tiến hành ngay lập tức hòng cải thiện môi trường ở những nơi đã mất rạn san hô do ô nhiễm, đánh bắt tận diệt hay phát triển ven biển.

Qua nghiên cứu, chúng ta có thể hy vọng rằng theo thời gian, các rạn san hô nhân tạo có thể thực hiện nhiều hơn các quá trình vốn được các rạn san hô tự nhiên duy trì. Những phát hiện này là dấu hiệu ban đầu cho thấy các rạn san hô nhân tạo có thể hỗ trợ cho các quần thể địa phương chịu ảnh hưởng khi mất đi rạn san hô do biến đổi khí hậu.

Tuy nhiên, chúng ta cần nhớ rằng mối đe dọa khí hậu đối với các rạn san hô sẽ không thể giải quyết chỉ bằng việc xây dựng rạn san hô nhân tạo. Việc cần ưu tiên hàng đầu là nhanh chóng loại bỏ lượng khí thải nhà kính, như thế chúng ta mới bảo toàn được tương lai cho các hệ sinh thái này.

Theo Phương Anh - Hiếu Ngân / Khoa học và Phát triển