Động vật phù du là gì? Các công bố về Động vật phù du

Định nghĩa về Động vật phù du

Động vật phù du (zooplankton) là nhóm sinh vật dị dưỡng trôi nổi trong các thủy vực, từ ao hồ, sông ngòi đến đại dương rộng lớn. Chúng không thể bơi ngược dòng mạnh mà chủ yếu di chuyển thụ động theo dòng chảy, mặc dù nhiều loài có khả năng điều chỉnh vị trí trong cột nước thông qua di chuyển thẳng đứng. Đây là tập hợp sinh vật đa dạng, từ các vi sinh vật đơn bào có kích thước vài micromet đến những loài giáp xác nhỏ và ấu trùng động vật không xương sống.

Điểm nổi bật của động vật phù du là vai trò trung gian trong lưới thức ăn thủy sinh. Chúng tiêu thụ thực vật phù du, vi khuẩn và chất hữu cơ lơ lửng, sau đó trở thành nguồn thức ăn dồi dào cho cá, chim biển, động vật có vú biển và nhiều sinh vật khác. Sự hiện diện và biến động số lượng động vật phù du ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của cả hệ sinh thái biển và nước ngọt.

Khái niệm động vật phù du bao trùm nhiều nhóm phân loại sinh học khác nhau, chứ không chỉ gói gọn trong một loài hay một họ. Điều này khiến chúng trở thành đối tượng nghiên cứu quan trọng trong sinh thái học thủy sinh và biến đổi khí hậu.

• Trôi nổi thụ động theo dòng chảy, không bơi ngược dòng mạnh.
• Kích thước đa dạng từ vài micromet đến vài milimet.
• Đóng vai trò trung gian trong chuỗi thức ăn thủy sinh.

Đặc điểm sinh học

Động vật phù du bao gồm nhiều nhóm khác nhau như giáp xác nhỏ (copepods, cladocerans), ấu trùng của các loài động vật đáy (như cua, tôm, sao biển), cũng như các động vật nguyên sinh. Vòng đời của chúng thường ngắn, có thể chỉ kéo dài từ vài ngày đến vài tuần, với tốc độ sinh sản cao nhằm thích ứng với sự biến động nhanh chóng của môi trường nước.

Chúng có thể được phân thành hai nhóm chính: holoplankton – sống trọn đời ở dạng phù du, và meroplankton – chỉ trải qua giai đoạn ấu trùng ở dạng phù du trước khi phát triển thành sinh vật trưởng thành ở đáy hoặc bơi tự do. Nhờ sự phân chia này, ta có thể hiểu rõ hơn về vai trò ngắn hạn và dài hạn của động vật phù du trong hệ sinh thái.

Đặc điểm sinh học của động vật phù du cũng thể hiện ở sự phân bố theo chu kỳ ngày – đêm. Hiện tượng di cư thẳng đứng giúp chúng giảm nguy cơ bị ăn thịt vào ban ngày và tăng cơ hội kiếm ăn vào ban đêm. Đây là một trong những hành vi tập thể lớn nhất của sinh giới, diễn ra hàng ngày trong các đại dương trên toàn cầu.

Nhóm	Đặc điểm	Ví dụ
Holoplankton	Sống cả vòng đời dưới dạng phù du	Copepods, một số loài sứa nhỏ
Meroplankton	Chỉ giai đoạn ấu trùng là phù du	Ấu trùng cua, tôm, sao biển

Chu kỳ sống và sinh thái học

Chu kỳ sống của động vật phù du thay đổi tùy loài nhưng nhìn chung khá ngắn. Holoplankton duy trì dạng phù du từ khi sinh ra cho đến chết, trong khi meroplankton chỉ tồn tại ở dạng phù du vài ngày đến vài tuần trước khi biến đổi thành dạng trưởng thành. Thời gian ngắn ngủi này đóng vai trò quan trọng trong việc phân tán cá thể và duy trì quần thể.

Yếu tố môi trường ảnh hưởng mạnh mẽ đến động vật phù du. Nhiệt độ quyết định tốc độ trao đổi chất và vòng đời. Độ mặn ảnh hưởng đến sự phân bố ở các vùng cửa sông và ven biển. Ánh sáng chi phối hiện tượng di cư thẳng đứng, còn chất dinh dưỡng quyết định nguồn thức ăn và mật độ quần thể. Những thay đổi nhỏ trong các yếu tố này có thể gây ra biến động lớn về số lượng.

Hiện tượng di cư thẳng đứng hàng ngày là đặc điểm sinh thái nổi bật. Ban ngày, chúng thường di chuyển xuống tầng nước sâu hơn để tránh bị săn mồi, còn ban đêm lại nổi lên gần bề mặt để tận dụng nguồn thực vật phù du dồi dào. Hành vi này góp phần vận chuyển năng lượng và vật chất theo chiều thẳng đứng trong cột nước, ảnh hưởng đến chu trình carbon của đại dương.

• Chu kỳ sống ngắn, từ vài ngày đến vài tuần.
• Yếu tố môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ và phân bố.
• Di cư thẳng đứng giúp giảm nguy cơ bị săn mồi và tối ưu hóa kiếm ăn.

Vai trò trong lưới thức ăn biển

Động vật phù du giữ vị trí trung gian quan trọng trong lưới thức ăn biển. Chúng tiêu thụ thực vật phù du và vi khuẩn, sau đó trở thành nguồn thức ăn cho cá nhỏ, động vật giáp xác lớn, chim biển và động vật có vú biển như cá voi. Vai trò này giúp chuyển đổi năng lượng từ sinh vật sản xuất sơ cấp sang các bậc dinh dưỡng cao hơn.

Sự biến động về số lượng hoặc thành phần loài động vật phù du có thể tạo ra hiệu ứng dây chuyền trong toàn bộ hệ sinh thái. Nếu nguồn thức ăn này suy giảm, quần thể cá nhỏ và động vật ăn nổi sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp, kéo theo sự sụt giảm của các loài cá lớn hơn và các sinh vật ăn thịt bậc cao. Đây là lý do các nhà hải dương học thường sử dụng động vật phù du như chỉ thị để đánh giá sức khỏe hệ sinh thái.

Ở một số trường hợp, sự bùng nổ bất thường của một số loài phù du độc hại có thể gây ra hiện tượng “nở hoa tảo độc” (harmful algal blooms). Điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến chuỗi thức ăn và thậm chí đe dọa sức khỏe con người khi các loài cá, động vật có vỏ hấp thụ độc tố từ chúng.

Bậc dinh dưỡng	Sinh vật tiêu biểu	Mối quan hệ với động vật phù du
Sản xuất sơ cấp	Thực vật phù du	Bị động vật phù du tiêu thụ
Tiêu thụ bậc 1	Động vật phù du	Tiêu thụ thực vật phù du, bị cá nhỏ ăn
Tiêu thụ bậc 2	Cá nhỏ, nhuyễn thể	Ăn động vật phù du
Bậc cao hơn	Cá lớn, chim biển, cá voi	Phụ thuộc gián tiếp vào động vật phù du

Đa dạng loài và phân bố địa lý

Động vật phù du có sự đa dạng loài rất cao, bao gồm nhiều nhóm sinh vật từ vi mô đến vĩ mô. Các nhóm phổ biến nhất là giáp xác nhỏ như copepods và cladocerans, thường chiếm ưu thế trong quần thể động vật phù du ở cả nước ngọt và biển. Ngoài ra, các nhóm như rotifers (trùng bánh xe), protozoa (động vật nguyên sinh) và larvaceans cũng góp phần quan trọng vào tính đa dạng của hệ phù du.

Phân bố địa lý của động vật phù du chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó có nhiệt độ nước, độ mặn, nguồn dinh dưỡng và dòng hải lưu. Ở vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt, sự đa dạng loài cao hơn do điều kiện ổn định và năng suất sinh học dồi dào. Trong khi đó, ở vùng cực, mật độ động vật phù du thay đổi mạnh theo mùa, với sự bùng nổ vào mùa hè khi băng tan và ánh sáng mặt trời dồi dào.

Theo NOAA, phân bố theo mùa và theo chiều sâu là hai đặc điểm nổi bật của động vật phù du. Sự thay đổi nhỏ trong thành phần loài có thể phản ánh biến động môi trường hoặc các hiện tượng khí hậu lớn như El Niño và La Niña. Điều này biến động vật phù du trở thành chỉ thị sinh học quan trọng để theo dõi sự thay đổi khí hậu toàn cầu.

Vai trò trong chu trình sinh địa hóa

Động vật phù du không chỉ đóng vai trò trong lưới thức ăn mà còn tham gia vào các chu trình sinh địa hóa quan trọng, đặc biệt là chu trình carbon. Khi tiêu thụ thực vật phù du, chúng chuyển hóa carbon hữu cơ thành năng lượng và sản phẩm thải. Một phần sản phẩm này chìm xuống đáy biển dưới dạng viên phân hoặc xác chết, góp phần vào “bơm sinh học” vận chuyển carbon từ tầng mặt xuống tầng sâu.

Quá trình này có ý nghĩa to lớn trong việc điều hòa khí hậu toàn cầu. Lượng carbon được cố định và chuyển xuống đáy biển nhờ động vật phù du chiếm tỷ lệ đáng kể trong tổng lượng CO₂ mà đại dương hấp thụ từ khí quyển. Bằng cách này, động vật phù du gián tiếp làm giảm hiệu ứng nhà kính và tác động của biến đổi khí hậu.

Ngoài carbon, động vật phù du còn tham gia vào chu trình nitơ, phospho và silica. Chúng giúp tái phân phối chất dinh dưỡng trong cột nước, duy trì năng suất sinh học ở các tầng khác nhau. Đây là lý do tại sao các nhà hải dương học coi động vật phù du là mắt xích quan trọng trong cân bằng sinh thái và hóa học của đại dương.

Tác động của biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu đang ảnh hưởng trực tiếp đến quần thể động vật phù du thông qua nhiều cơ chế. Nhiệt độ nước biển tăng làm thay đổi tốc độ trao đổi chất, vòng đời và khả năng sinh sản của chúng. Nhiều loài thích nghi với môi trường lạnh có thể suy giảm mạnh, trong khi các loài ưa ấm có thể mở rộng vùng phân bố. Điều này dẫn đến sự thay đổi trong cấu trúc quần thể và lưới thức ăn.

Hiện tượng axit hóa đại dương do CO₂ hấp thụ cũng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến những loài có vỏ canxi như pteropods. Khi độ pH giảm, khả năng hình thành và duy trì vỏ bị suy yếu, làm giảm tỷ lệ sống sót của chúng. Vì pteropods là nguồn thức ăn quan trọng của nhiều loài cá, sự suy giảm này có thể tạo ra hiệu ứng dây chuyền trong hệ sinh thái.

Theo nghiên cứu được công bố trên Progress in Oceanography, biến động quần thể động vật phù du do khí hậu có thể ảnh hưởng đến sản lượng thủy sản toàn cầu. Khi nguồn thức ăn cơ bản thay đổi, các loài cá thương mại và động vật biển phụ thuộc vào chúng cũng bị ảnh hưởng nghiêm trọng.

Ứng dụng trong nghiên cứu khoa học

Động vật phù du được sử dụng như công cụ nghiên cứu quan trọng trong sinh thái học và khoa học môi trường. Vì phản ứng nhanh với biến đổi môi trường, chúng thường được dùng làm chỉ thị sinh học để đánh giá chất lượng nước. Sự thay đổi trong thành phần và mật độ động vật phù du có thể phản ánh tình trạng ô nhiễm, hiện tượng phú dưỡng hoặc biến đổi khí hậu.

Trong nghiên cứu hải dương học, động vật phù du là đối tượng để hiểu rõ hơn về dòng chảy năng lượng và chu trình dinh dưỡng. Các thí nghiệm nuôi cấy trong phòng thí nghiệm giúp xác định tốc độ sinh trưởng, tỷ lệ tiêu thụ và đóng góp vào chu trình carbon. Đồng thời, việc theo dõi động vật phù du trong tự nhiên giúp dự đoán biến động sinh thái ở quy mô toàn cầu.

Ngoài ra, công nghệ hiện đại như cảm biến tự động, kính hiển vi điện tử và phân tích DNA đang được ứng dụng để nghiên cứu đa dạng loài và mối quan hệ tiến hóa của động vật phù du. Đây là bước tiến quan trọng để nâng cao hiểu biết về sự phức tạp và vai trò của nhóm sinh vật này trong hệ sinh thái thủy sinh.

Kết luận

Động vật phù du là thành phần thiết yếu trong hệ sinh thái thủy sinh, đóng vai trò trung gian trong lưới thức ăn và tham gia vào các chu trình sinh địa hóa toàn cầu. Chúng không chỉ đảm bảo nguồn thức ăn cho nhiều loài sinh vật biển mà còn góp phần điều hòa khí hậu thông qua “bơm sinh học”. Tuy nhiên, biến đổi khí hậu và tác động nhân sinh đang làm thay đổi đáng kể quần thể động vật phù du, đặt ra thách thức lớn cho bảo tồn biển và an ninh lương thực toàn cầu.

Tài liệu tham khảo

1. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Official Website.
2. Elsevier. Progress in Oceanography Journal.
3. Miller, C. B. (2004). Biological Oceanography. Blackwell Publishing.
4. Hopcroft, R. R., Roff, J. C. (1998). Zooplankton growth rates: The influence of size and resources. Marine Biology, Springer.
5. Harris, R., et al. (2000). ICES Zooplankton Methodology Manual. Academic Press.