Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Current Biology do các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Đa dạng Sinh học Tích hợp Đức (iDiv) và Đại học Leipzig dẫn đầu cho thấy, suy giảm số lượng động vật không xương sống cũng ảnh hưởng đến chức năng của hệ sinh thái, bao gồm hai dịch vụ hệ sinh thái quan trọng: kiểm soát dịch hại trên mặt đất và phân hủy vật chất hữu cơ dưới mặt đất. 

iDiv Ecotron bao gồm một số hệ sinh thái nhỏ được kiểm soát, được gọi là EcoUnits

Nghiên cứu này cung cấp bằng chứng cho thấy việc mất đi các loài động vật không xương sống dẫn đến suy giảm các hệ sinh thái quan trọng và làm tách rời các quá trình của hệ sinh thái, dẫn đến cần thực hiện các biện pháp bảo vệ cần thiết ngay lập tức.

Động vật không xương sống, như côn trùng và các động vật chân đốt khác, ốc sên, sên và tuyến trùng, chiếm ~ 75% tổng số loài được mô tả trên Trái đất và là một phần cơ bản của hệ sinh thái, cung cấp nhiều chức năng và phân phát quan trọng của hệ sinh thái, như thụ phấn, phân hủy tự nhiên, kiểm soát sâu bệnh.

Những thay đổi về môi trường do con người gây ra, đặc biệt là thay đổi trong việc sử dụng đất, đơn giản hóa trong thiết kế cảnh quan và đô thị hóa, bao gồm mất môi trường sống và ô nhiễm hóa chất, đã và đang dẫn đến sự suy giảm các loài động vật không xương sống trên toàn cầu trong những thập kỷ gần đây. Tuy nhiên, việc đo lường tác động tiềm tàng của sự mất mát này cho đến nay vẫn tỏ ra khó khăn.

Nico Eisenhauer, giáo sư về sinh thái tương tác thực nghiệm tại iDiv và Đại học Leipzig, tác giả chính của nghiên cứu, giải thích: “Việc thao túng các quần thể động vật không xương sống trên mặt đất là một thách thức lớn trong nghiên cứu sinh thái, vì tính đa dạng về chức năng và tính di động của chúng”.

Một nhóm các nhà nghiên cứu đã sử dụng iDiv Ecotron, một nền tảng nghiên cứu chung của iDiv và Trung tâm Nghiên cứu Môi trường Helmholtz (UFZ). Nó bao gồm một số hệ sinh thái nhỏ được kiểm soát (còn gọi là EcoUnits), để nghiên cứu tác động của các cộng đồng phức tạp này.

"Ngoài việc cung cấp cầu nối giữa các thí nghiệm quy mô nhỏ trong điều kiện được kiểm soát chặt chẽ và các chương trình giám sát hoặc thí nghiệm quy mô lớn ít kiểm soát hơn, mục tiêu của iDiv Ecotron là cho phép các thí nghiệm điều khiển sự thay đổi đa dạng sinh học ở các cấp độ khác nhau của lưới thức ăn ở trên và dưới các ngăn hệ sinh thái dưới lòng đất”, Francois Buscot, giáo sư danh dự tại Đại học Leipzig và cựu trưởng khoa UFZ về sinh thái đất, thành viên danh dự iDi, cho biết.

Các nhà nghiên cứu đã mô phỏng và thử nghiệm các dịch vụ hệ sinh thái và đa dạng thực vật khác nhau để xem xét phản ứng như thế nào trong 24 hệ sinh thái đồng cỏ riêng biệt ở ba cấp độ sinh khối động vật không xương sống trên mặt đất (100%, 36% và 0%). Mức sinh khối 36% phản ánh sự suy giảm nghiêm trọng của động vật không xương sống được báo cáo trên khắp đồng cỏ Đức trong thập kỷ qua.

Tất cả các loài thực vật và động vật không xương sống đều được thu thập từ cùng một đồng cỏ khô liền kề và các nhà nghiên cứu đã mô phỏng sự thay đổi tự nhiên của các quần thể động vật không xương sống trên mặt đất bằng cách trao đổi các quần thể động vật không xương sống ba lần từ tháng 5 đến tháng 11 năm 2018.

“Tôi đánh giá cao thành công trong việc mô phỏng hiện tượng học của động vật không xương sống này, điều mà theo hiểu biết của tôi, chưa từng được thực hiện trước đây", Nico Eisenhauer, người đứng đầu iDiv Ecotron, cho biết thêm.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng khi sinh khối của động vật không xương sống giảm thì số lượng dịch vụ hệ sinh thái cũng giảm. Ví dụ, động vật không xương sống trên mặt đất đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát dịch hại tự nhiên. Các nhà nghiên cứu quan sát thấy sự suy giảm ở động vật không xương sống đi đôi với sự bùng phát rệp cho thấy rằng sự bùng phát dịch hại có thể là hậu quả phổ biến của việc mất đa dạng sinh học ở cấp độ dinh dưỡng cao hơn, với những tác động đáng kể đến sản xuất cây trồng và các dịch vụ hệ sinh thái khác.

Hơn nữa, việc mất đi các loài động vật không xương sống trên mặt đất đã làm giảm đáng kể quá trình phân hủy dưới mặt đất. Tiến sĩ Jes Hines, điều phối viên của Ecotron từ iDiv và Đại học Leipzig, giải thích: "Các quá trình trên và dưới mặt đất được kết nối bởi các động vật không xương sống tiêu thụ thực vật và lá rụng. Việc mất đi những kết nối đó sẽ làm thay đổi chu trình dinh dưỡng và lượng carbon có thể được cô lập trong hệ sinh thái".

Lượng sinh khối của động vật không xương sống cũng ảnh hưởng đến thực vật đang phát triển trong hệ sinh thái đồng cỏ thí nghiệm. Sinh khối thực vật trên mặt đất tăng lên trong EcoUnits với sinh khối động vật không xương sống giảm.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng nồng độ carbon và nitơ trong mô thực vật giảm đáng kể, do đó, có thể làm thay đổi chất lượng nguồn tài nguyên và chất dinh dưỡng thúc đẩy hoạt động sinh học trong đất.

Nico Eisenhauer cho biết: "Trong một hệ sinh thái khỏe mạnh, các đặc tính sinh học và sinh địa hóa được kết hợp với nhau. Nghiên cứu này cho thấy sự giảm sinh khối của động vật không xương sống trên mặt đất làm giảm sự kết hợp này, điều này có thể đe dọa sự đa dạng loài cũng như dinh dưỡng động vật, thực vật và vi sinh vật".

Dù vậy, các hệ sinh thái có thể phục hồi sau những thay đổi về mặt pháp lý có lợi cho sự đa dạng của động vật không xương sống. Ví dụ, có bằng chứng về quần thể côn trùng nước ngọt ngày càng gia tăng sau Đạo luật Nước sạch. Các biện pháp bảo vệ ngay lập tức sẽ giúp đảo ngược tình thế bảo vệ các quần thể động vật không xương sống đa dạng và các chức năng quan trọng của hệ sinh thái.

P.T.T (NASATI), theo https://phys.org/news/2023-09-invertebrate-decline-natural-pest-decomposition.html, 26/9/2023