Loài then chốt là gì: rái cá biển, nhím biển và rừng tảo bẹ

Loài then chốt là loài có ảnh hưởng tới quần xã lớn hơn nhiều so với số lượng của nó; mất loài đó, cả hệ sinh thái sắp xếp lại. Ví dụ nổi tiếng nhất là rái cá biển ở bờ Thái Bình Dương: rái cá ăn nhím biển, nhím biển ăn tảo bẹ. Có rái cá thì nhím bị kìm, rừng tảo bẹ dưới nước tươi tốt; mất rái cá thì nhím bùng nổ, gặm trụi tảo, đáy biển thành "hoang mạc nhím".

Robert Paine và con sao biển màu tím

Khái niệm loài then chốt bắt đầu từ một thí nghiệm đơn giản đến mức táo bạo. Từ năm 1963, nhà sinh thái Robert Paine (Đại học Washington) chọn một dải bờ đá ở vịnh Mukkaw, bang Washington (Mỹ). Trên một đoạn bờ, ông đều đặn gỡ hết sao biển Pisaster ochraceus rồi ném ra xa; đoạn bên cạnh để nguyên làm đối chứng.

Sao biển là kẻ săn mồi chính của vẹm, hà và ốc trên đá. Không có nó, loài vẹm Mytilus californianus lan ra chiếm gần hết mặt đá, chèn ép các loài khác. Trong bài báo năm 1966, Paine ghi nhận số loài trên đoạn bờ thí nghiệm giảm từ 15 xuống 8 chỉ sau vài năm. Năm 1969, ông dùng chữ keystone species — "loài đá đỉnh vòm", hình ảnh viên đá trên cùng của một mái vòm, rút ra là cả vòm sập.

Điều quan trọng Paine chỉ ra: kẻ săn mồi không chỉ "giết bớt" mà còn giữ chỗ cho nhiều loài khác, bằng cách không cho một loài mạnh nhất chiếm hết. Đây là ý tưởng mới với thời đó.

Rái cá biển: cư dân của rừng dưới nước

Rái cá biển (Enhydra lutris) sống dọc vành Bắc Thái Bình Dương, từ Nhật Bản, Nga, qua Alaska tới California. Không như hải cẩu, chúng không có lớp mỡ dày; thứ giữ ấm là bộ lông dày nhất trong giới động vật, mỗi centimet vuông da có hàng chục nghìn tới hơn trăm nghìn sợi. Để bù nhiệt mất vào nước lạnh, một con rái cá phải ăn mỗi ngày một lượng thức ăn bằng khoảng một phần tư khối lượng cơ thể: nhím biển, cua, bào ngư, trai. Chúng nổi ngửa trên mặt nước, đặt hòn đá lên bụng để đập vỡ vỏ — một trong số ít loài thú biển dùng công cụ.

Chính bộ lông quý đó suýt xoá sổ chúng. Từ giữa thế kỷ 18, sau các chuyến thám hiểm của Nga tới vùng biển Bering, thợ săn lông thú Nga, Anh, Mỹ đổ xô săn rái cá suốt gần 170 năm. Tới khi được bảo vệ bằng hiệp ước quốc tế năm 1911, cả loài theo ước tính chỉ còn khoảng một, hai nghìn con rải rác ở những vùng hẻo lánh. Ở California, người ta từng tưởng chúng đã mất hẳn cho tới khi một nhóm nhỏ được phát hiện gần vùng Big Sur năm 1938.

Estes và Palmisano 1974: so sánh hai hòn đảo

Nhờ được bảo vệ, rái cá dần phục hồi ở một số đảo của quần đảo Aleut (Alaska) nhưng chưa quay lại những đảo khác. Điều này tạo ra một "thí nghiệm tự nhiên" hiếm có. James Estes và John Palmisano lặn khảo sát và so sánh, công bố trên tạp chí Science năm 1974.

Chuỗi rất ngắn và rất rõ: rái cá → nhím biển → tảo bẹ. Đây là một trong những ví dụ dây chuyền dinh dưỡng được chứng minh vững nhất trong sinh thái học, được lặp lại ở nhiều nơi khác dọc bờ Thái Bình Dương.

Rừng tảo bẹ: vì sao đáng giữ

Tảo bẹ là những loài tảo nâu lớn bám đáy đá vùng biển lạnh, có loài mọc thành thân dài hàng chục mét, nổi lên nhờ những túi khí nhỏ. Tảo bẹ khổng lồ (Macrocystis pyrifera) thuộc những sinh vật lớn nhanh nhất hành tinh, mùa thuận có thể dài thêm vài chục centimet mỗi ngày. Một rừng tảo bẹ có tầng tán trên mặt nước, tầng giữa, tầng đáy như một khu rừng trên cạn: cá con trú ẩn giữa thân tảo, ốc và cua sống trên đáy, hải cẩu và chim biển kiếm ăn ở rìa.

Khi nhím biển bùng nổ, chúng không chỉ ăn lá tảo trôi dạt mà bò lên gặm đứt chân bám của tảo. Rừng sập rất nhanh, để lại nền đá phủ đầy nhím, gọi là hoang mạc nhím biển. Trạng thái này có thể kéo dài nhiều năm, vì nhím đói vẫn sống được lâu bằng cách ăn rêu tảo vụn, chặn mọi mầm tảo mới.

Những khúc quanh sau này

Cá voi sát thủ chen vào chuỗi

Thập niên 1990, rái cá ở quần đảo Aleut lại giảm mạnh. Nhóm của Estes đưa ra giả thuyết, công bố năm 1998: cá voi sát thủ, vốn săn hải cẩu và sư tử biển, chuyển sang ăn rái cá khi nguồn mồi quen thuộc của chúng suy giảm. Nhím biển lại tăng, tảo bẹ lại giảm. Chuỗi dài thêm một bậc ở trên cùng. Giả thuyết này được nhiều người chấp nhận nhưng nguyên nhân sâu xa (vì sao hải cẩu, sư tử biển giảm trước đó) vẫn còn tranh luận.

Bệnh sao biển và đợt nước ấm ở California

Từ năm 2013, một dịch bệnh làm sao biển tan rữa lan dọc bờ Tây nước Mỹ, xoá gần sạch loài sao biển hướng dương — một kẻ săn nhím quan trọng khác. Cùng lúc, một đợt nắng nóng trên biển kéo dài 2014–2016 làm tảo bẹ yếu đi. Nhím tím bùng nổ, và ở bờ biển phía bắc California, diện tích rừng tảo bẹ giảm hơn 90% so với trước. Ở những đoạn bờ không có rái cá, gần như không còn gì kìm nhím. Đây là minh chứng gần nhất cho thấy lưới thức ăn mất dần các "chốt chặn" thì dễ đổ.

Rái cá cứu cả thảm cỏ biển

Ở vùng cửa sông Elkhorn Slough (California), rái cá quay về ăn nhiều cua. Cua ít đi thì những con sên biển và giáp xác nhỏ — vốn bị cua ăn — tăng lên, và chúng gặm lớp tảo bám trên lá cỏ biển, giúp cỏ biển nhận đủ ánh sáng. Nghiên cứu công bố năm 2013 cho thấy cỏ biển phục hồi rõ ở nơi có rái cá. Lại một dây chuyền nữa, lần này có bốn bậc.

Loài then chốt khác loài ưu thế thế nào

Không phải loài then chốt nào cũng là kẻ săn mồi. Có loài then chốt là cây cho quả vào mùa khan hiếm, nuôi cả cộng đồng chim và thú ăn quả qua mùa đói. Có loài then chốt là kẻ đào bới, xây đập làm đổi cả môi trường — nhóm này thường gọi riêng là "kỹ sư hệ sinh thái".

Góc nhìn hôm nay: một loài, nhiều giá trị

Ở California, rái cá biển có mặt ở vùng vịnh Monterey; nhiều thủy cung bên đó nuôi và chăm rái cá con mồ côi để thả lại. Ở Việt Nam không có rái cá biển, nhưng ý tưởng loài then chốt áp dụng được cho các hệ quen thuộc: cá dữ trong hồ chứa, chim ăn thịt trên đồng ruộng, cá ăn tảo trên rạn san hô. Bảo vệ một loài then chốt có khi là cách rẻ nhất để giữ cả hệ sinh thái.

Đọc thêm: bài gốc của Paine (American Naturalist, 1966) và của Estes & Palmisano (Science, 1974) đều ngắn; cuốn Serendipity: An Ecologist's Quest to Understand Nature (James Estes, 2016) kể lại hành trình nghiên cứu rái cá bằng giọng dễ đọc.