Nhiều loài động vật đã tiến hóa để thích ứng với biến đổi khí hậu

Nhiệt độ tăng cao và môi trường sống thay đổi do biến đổi khí hậu đã đe dọa đến sự sống của thực vật và động vật trên toàn cầu.

Theo Phó giáo sư Sinh học Michael P. Moore (Đại học Colorado Denver, Hoa Kỳ) và Phó giáo sư Sinh thái và Tiến hoá James T. Stroud (Học viện Công nghệ Georgia, Hoa Kỳ), một số loài đã có thể ứng phó với đổi thay nhờ khả năng thích nghi hoặc nhanh chóng chuyển đổi hành vi và đặc điểm sinh lý. Những con chuồn chuồn có màu sẫm ngày càng nhạt màu hơn để giảm lượng nhiệt chúng hấp thụ từ mặt trời. Cây mù tạt ra hoa sớm hơn để thích ứng với tuyết tan sớm hơn. Thằn lằn ngày càng chịu lạnh tốt hơn nhằm đối phó với điều kiện khí hậu ngày khắc nghiệt.

Tuy nhiên, các nghiên cứu khoa học cho thấy biến đổi khí hậu đang diễn ra nhanh hơn nhiều so với tốc độ thay đổi của các loài.

Theo các nhà sinh học, “thích ứng” là những thay đổi di truyền được truyền từ thế hệ này sang thế hệ tiếp theo, giúp cải thiện khả năng tồn tại của một loài trong môi trường sống. Trên khắp thế giới, thực vật và động vật đã thích nghi với các loại môi trường sống đa dạng, từ khô ráo đến ẩm ướt. Điều này khiến các nhà khoa học đặt câu hỏi rằng liệu các loài sinh vật có thể thích ứng với điều kiện khí hậu đang thay đổi nhanh chóng hay không. Họ nhận ra hầu hết các loài không có khả năng đó.

Một nghiên cứu gần đây trên quần thể gồm 19 loài chim và động vật có vú, chẳng hạn như cú và hươu, cho thấy có một rào cản lớn đã cản trở khả năng thích ứng.

Đối với những động vật phải mất vài năm mới đến tuổi sinh sản, khí hậu đã thay đổi vào thời điểm con của chúng được sinh ra. Những gen từng hữu ích với thế hệ bố mẹ – như nở đúng thời điểm hoặc phát triển đến kích thước tối ưu – không còn có lợi cho con non.

Những loài động vật trưởng thành chậm này đang thích ứng với biến đổi khí hậu, nhưng không đủ nhanh để thích ứng với điều kiện thay đổi. Trên thực tế, tốc độ tiến hóa không khớp với tốc độ nóng lên toàn cầu đến mức các tác giả của nghiên cứu ước tính rằng gần 70% loài bản địa mà họ nghiên cứu có khả năng phải đối diện với nguy cơ tuyệt chủng do khí hậu trong những thập kỷ tới.

Động vật có thân hình nhỏ, chẳng hạn như các loài cá, côn trùng và sinh vật phù du, thường trưởng thành nhanh chóng. Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây về cá nhỏ và một loại sinh vật phù du trưởng thành nhanh còn được gọi là giáp xác chân chèo đã tiết lộ một trở ngại khác đối với khả năng thích ứng di truyền trước biến đổi khí hậu.

Nhiều loài sở hữu những gen giúp chúng sống trong môi trường ấm hơn hiện tại từ 1 đến 2oC, nhưng cơ thể sắp tới sẽ phải phát sinh các đột biến gen mới để giúp sinh vật có thể sống sót nếu nhiệt độ tăng tới 4 đến 5oC (khoảng 7 đến 9oC) – điều có thể xảy ra ở một số khu vực, đặc biệt nếu lượng phát thải khí nhà kính tiếp tục ở mức cao.

Để kiểm tra khả năng phục hồi của loài, các nhà khoa học đã tiến hành một thí nghiệm, trong đó họ làm ấm môi trường sống của những loài trưởng thành nhanh này qua nhiều thế hệ để quan sát sự thay đổi di truyền của chúng. Họ phát hiện cả giáp xác chân chèo và cá nhỏ đều có thể thích ứng tình trạng nhiệt độ tăng trong 1-2oC đầu tiên, nhưng quần thể sẽ sớm tuyệt chủng sau đó. Điều này là do đột biến gen giúp tăng khả năng sống trong điều kiện nóng hơn của chúng không thể bắt kịp tốc độ tăng nhiệt của môi trường.

Các loài máu lạnh, như thằn lằn, ếch và cá, đặc biệt dễ bị tổn thương trước biến đổi khí hậu vì chúng không thể tự điều chỉnh thân nhiệt mà phải dựa vào nhiệt độ môi trường để làm thân nhiệt tăng hay giảm. Khả năng tiến hóa để ứng phó với biến đổi khí hậu được cho là yếu tố quan trọng quyết định đến sự sống còn của chúng.

Tuy nhiên, khả năng thích ứng nhanh chóng với biến đổi khí hậu thường đi kèm với những vấn đề như quần thể ngày càng bị thu hẹp do những cá thể không thể chịu đựng được nhiệt độ mới nóng hơn dần chết đi. Do đó, ngay cả khi các loài tiến hóa để tồn tại với biến đổi khí hậu, các quần thể nhỏ hơn của chúng vẫn có thể bị tuyệt chủng do các vấn đề như cận huyết, đột biến mới có hại hoặc dịch bệnh.

Trong một nghiên cứu nổi tiếng vào năm 2010, các nhà nghiên cứu về thằn lằn ở Mexico đã phát hiện tỷ lệ chết cao ở những cá thể nhạy cảm với nhiệt độ – dù chỉ chiếm một phần nhỏ trong toàn bộ quần thể – đã khiến 12% tổng số quần thể thằn lằn ở Mexico bị tuyệt chủng từ năm 1975 đến năm 2009. Ngay cả khi một số thằn lằn trưởng thành chịu nhiệt tốt trong mỗi quần thể có thể sống sót, các nhà nghiên cứu ước tính biến đổi khí hậu vẫn sẽ giết chết rất nhiều thằn lằn trưởng thành trong mỗi quần thể, đến mức 54% tổng số quần thể sẽ tuyệt chủng vào năm 2080.

Các phương án ứng phó của động vật

Bên cạnh việc thích ứng theo di truyền, nhiều loài thích nghi linh hoạt dựa trên tình hình thực tế. Ví dụ, loài chim bạc má lớn ở Anh – vốn thường sống trong sân và trong rừng – đẻ trứng sớm hơn vào những năm ấm hơn để chim con nở ngay khi thời tiết mùa đông kết thúc.

Thực vật và động vật cũng có thể thoát khỏi tác động của hiện tượng nóng lên toàn cầu bằng cách di cư đến môi trường sống mát mẻ hơn. Các nhà khoa học đã phân tích hơn 12.000 loài thực vật và động vật khác nhau – những loài gần đây đang di cư về hướng các cực hoặc đang di chuyển lên các vùng cao hơn để ứng phó với nhiệt độ tăng.

Tuy nhiên, việc di cư cũng có những giới hạn của nó. Nghiên cứu chỉ ra các loài chim nhiệt đới vốn sống ở vùng núi cao có thể rơi vào cảnh tuyệt chủng vì không còn chỗ cho chúng di cư lên cao hơn nữa.

Một nghiên cứu khác về 800 loài côn trùng trên khắp Trái đất cho thấy bướm, ong và nhiều loài côn trùng biết bay khác đặc biệt gặp vấn đề khi di cư lên độ cao cao hơn vì nơi đó không có đủ oxy để chúng tồn tại.

Nhìn chung, sự thích ứng nhờ tiến hóa dường như giúp động-thực vật giảm thiểu mức độ tác động khi Trái đất ấm lên, nhưng các bằng chứng khoa học cho đến nay đã hé lộ rằng rằng quá trình thích ứng quá chậm so với tốc độ biến đổi khí hậu hiện nay. Việc thích nghi tức thì và di cư là những giải pháp nhanh gọn hơn, nhưng những giải pháp đó cũng chưa đủ.

Tất nhiên, không phải tất cả đặc điểm tiến hóa đều do tình trạng Trái đất ấm lên, các loài thực vật và động vật cũng đang thay đổi dần để thích nghi với các hiện tượng khác, chẳng hạn như đô thị hoá. Nhưng tình trạng nóng lên toàn cầu nhanh chóng trở thành một trong những mối đe dọa lớn mà các loài phải ứng phó ngay lập tức.