KHÁM PHÁ VỰC SÂU - NƠI NHỮNG SINH VẬT BIỂN TRỞ NÊN KHỔNG LỒ?

 

Biển sâu rộng lớn, tối tăm và lạnh giá gần như đóng băng. Và nó cũng chứa nhiều những thứ khổng lồ. Chúng ta sẽ bắt đầu đi xuống theo từng độ sâu của đại dương.

Trước tiên chúng ta đi qua khu vực Epilagic. Đây là nơi hầu như tất cả sự sống trong đại dương tồn tại, nhờ vào năng lượng cung cấp từ mặt trời. Ở đây, động vật có nhiều màu sắc và phong phú.

Tiếp theo, chúng ta đến vùng Mesopelagic, còn được gọi là vùng chạng vạng đại dương. Ở đây, ánh sáng trở nên rất mờ và quá trình quang hợp không thể diễn ra.

Dưới 1000 mét, tất cả ánh sáng mặt trời biến mất, và chúng tôi đi vào vùng Bathypelagic, hay Vùng nửa đêm. Ánh sáng duy nhất có thể nhìn thấy ở đây là ánh sáng phát quang sinh học phát ra từ da của mực hoặc “mồi câu” của cá lồng đèn. Áp suất ở đây rất lớn, nhiệt độ thấp đến kinh ngạc.

Nhưng đại dương vẫn còn sâu hơn nữa. Vùng Abyssopelagic (vùng vực thẩm), đạt độ sâu lên tới 6000 mét, với áp suất gấp 600 lần so với thế giới trên mặt đất của chúng ta. Vương quốc vực thẳm này được coi là hệ sinh thái lớn nhất duy nhất cho sự sống trên Trái đất, bao gồm 300 triệu km vuông – chiếm khoảng 60 phần trăm bề mặt địa cầu.

Nhưng độ sâu của đại dương chưa dừng lại ở đó. Khu vực hadopelagic là khu vực đại dương sâu nhất. Nó được tìm thấy ở độ sâu khoảng 6.000 đến 11.000 mét và tồn tại trong địa hình dài hẹp với rãnh hình chữ V. Sâu nhất trong số này từng được phát hiện là rãnh Mariana. Và bất chấp mọi logic, sự sống vẫn tồn tại ở những độ sâu tối tăm nhất này. Các sinh vật ở đây có những tiến hóa để trở nên cực kỳ quái dị - từ ma quái, đến đáng sợ, và đến khổng lồ. Cua nhện khổng lồ Nhật Bản, sứa đỏ lớn, vua cá trích mái chèo, mực khổng lồ, cá mập Greenland, và động vật đẳng túc (thuộc bộ giáp xác) khổng lồ - những loài động vật này đều là những ví dụ về chủ nghĩa khổng lồ ở biển sâu- xu hướng mà động vật biển sâu phải lớn hơn đáng kể so với các “họ hàng” ở nước nông của chúng.

Khám phá vực sâu - nơi sinh vật biển trở nên khổng lồ

Trong vùng nước cực kỳ lạnh và tối - tại sao những con leviathan (thủy quái) này lại xuất hiện? Đó có phải là một sự trùng hợp kỳ lạ của vùng biển tối tăm sâu thẳm, hay đó là đặc điểm của cuộc sống ở nơi khắc nghiệt này?

Ở độ sâu dưới 400 mét, thức ăn trở nên khá khan hiếm trong đại dương. Khi ánh sáng mặt trời tắt dần, tảo quang hợp và sinh vật phù du cũng biến mất. Và nếu không có phần quan trọng này trong chuỗi thức ăn, cuộc sống trở nên khó khăn hơn rõ rệt đối với động vật biển sâu. Thay vào đó, hầu hết chúng phải dựa vào mảnh vụn rơi xuống từ vùng nước nông hơn - hiện tượng này gọi là tuyết biển. Tuyết biển chủ yếu bao gồm các sinh vật phù du đã chết, phân và các xác chết thối rữa rơi xuống đáy biển dưới dạng hạt mịn.

Một số động vật phụ thuộc trực tiếp và hoàn toàn vào tuyết biển. Chẳng hạn, mực ma quỷ có những thích nghi đặc biệt để giúp chúng bắt mồi tốt hơn và ăn các hạt rơi xuống. Hai sợi tơ dài kéo dài từ cơ thể chúng để bắt bất kỳ dòng nước nào trôi qua chúng trong môi trường sống ở độ sâu 900 mét.

Nhưng tuyết biển không thể hỗ trợ cho tất cả sinh vật dưới đáy biển sâu. Số lượng sinh vật ở sâu thưa thớt, nhiều loài động vật không trực tiếp ăn tuyết biển mà dựa vào việc ăn những loài ăn tuyết biển. Và do đó, áp lực săn mồi là cực kỳ cao. Bất kỳ loài cá nhỏ, động vật giáp xác hoặc động vật thân mềm nào có tuyết biển bám trên lưng đều trở thành mục tiêu của bất kỳ loài lớn hơn nào. Và vì lý do này, việc loại bỏ mục tiêu trên lưng, giúp nó trở nên thuận lợi về mặt tiến hóa đối với động vật - để trở thành kẻ săn mồi hàng đầu.

Bước sang thế kỷ 21, mực khổng lồ vẫn là một trong số ít loài động vật cỡ lớn còn tồn tại dù chưa bao giờ chụp được ảnh lúc còn sống. Những gì chúng ta biết về mực khổng lồ, phần lớn đến từ các xác chết dạt vào bờ biển. Có thể nói mực khổng lồ - vừa là biểu tượng vừa là bí ẩn của vực sâu.

Mãi đến năm 2004, những bức ảnh đầu tiên về một con mực khổng lồ sống trong môi trường tự nhiên của nó được chụp ở Vùng Chạng vạng—ở độ sâu khoảng 1000 mét.

Mặc dù chúng ta có thể không biết nhiều về những sinh vật bí ẩn này, nhưng chúng ta biết rằng chúng rất lớn. Cá thể lớn nhất từng được tìm thấy dài 13 mét, bằng một chiếc xe buýt chở học sinh và nặng 275kg. So với phần lớn mực dài không quá 60cm thì những con mực khổng lồ này thật sự đặc biệt. Các nhà khoa học tin rằng với kích thước khổng lồ như vậy, chúng chỉ còn lại ít kẻ săn mồi và cho phép chúng thoải mái săn mồi dưới biển sâu bằng hai xúc tu cực dài của chúng.

Nhưng ấn tượng như mực khổng lồ, nó không phải là loài mực lớn nhất trong số các loài mực biển sâu. Mực khổng lồ Nam Cực, là động vật không xương sống lớn nhất trên thế giới. Chúng có chiều dài ngắn hơn mực khổng lồ chỉ 10 mét, nhưng có thể nặng từ 500kg và 700kg, ẩn nấp ở độ sâu hơn 2000 mét.

Thật dễ dàng để tưởng tượng một sinh vật khổng lồ như vậy là một kẻ săn mồi hung hãn hàng đầu, phóng qua nước, vồ mồi và thống trị đối thủ, xé toạc thuyền buồm, v.v. Nhưng chúng không nhất thiết phải là lực lượng săn mồi thống trị như chúng ta tưởng tượng. Bởi vì với kích thước lớn của chúng, đi kèm với một thứ khác – đó là quá trình trao đổi chất cực kỳ chậm. Con mực khổng lồ đưa Định luật Kleiber lên một tầm cao mới.

Định luật Kleiber nói rằng quá trình trao đổi chất không quy mô tuyến tính với kích thước cơ thể. Một người nặng 100 kg không đốt cháy gấp đôi lượng calo so với một người nặng 50kg. Một con ngựa nặng gấp 1000 lần con chuột, không cần năng lượng gấp 1000 lần. Thay vì quy mô trao đổi chất tuyến tính với kích thước cơ thể, nó quy mô theo khối lượng động vật. Điều này áp dụng cho tất cả sự sống trên trái đất, từ cá voi xanh, cho đến các tế bào riêng lẻ.

Một nghiên cứu ước tính tốc độ trao đổi chất của mực ống khổng lồ thấp đến mức chúng chỉ đốt cháy 45 calo mỗi ngày và chỉ cần 0,03kg thức ăn mỗi ngày. Một con cá răng trưởng thành có thể đủ thức ăn cho một con mực khổng lồ nặng 500 kg trong khoảng 200 ngày.

Yêu cầu năng lượng của chúng thấp hơn từ 300 đến 600 lần so với các loài săn mồi hàng đầu có kích thước tương tự khác của Nam Đại Dương. Điều này cho thấy mực khổng lồ có nhịp sống đặc biệt chậm. Nó không đuổi theo con mồi trong những trận chiến hoành tráng như chúng ta tưởng tượng. Thay vào đó, nó ngồi và đợi con mồi vô tình tiếp cận, sau đó sử dụng móc trên các xúc tu để bẫy. Lối sống cơ hội này cũng có ý nghĩa bởi vì trong nước rất sâu, sự săn mồi trực quan sẽ gần như không thể do tầm nhìn cực kỳ hạn chế.

Con mực khổng lồ có đôi mắt lớn nhất so với bất kỳ loài động vật nào trên thế giới - rộng tới 30 cm. Nhưng các nhà khoa học tin rằng đôi mắt này không phải để bắt mồi mà để phát hiện và tránh kẻ săn mồi. Không nhiều sinh vật có thể săn được một con mực lớn như vậy, nhưng một số ít có thể, đáng chú ý nhất là cá nhà táng.

Khan hiếm thức ăn và tránh động vật ăn thịt là một số áp lực chính đối với động vật biển sâu để phát triển quá lớn và có quá trình trao đổi chất chậm như vậy. Nhưng, chúng không phải là áp lực duy nhất. Bản thân làn nước sâu và lạnh đã tạo ra sự khổng lồ như vậy. Quy luật Bergman nói rằng động vật được tìm thấy trong môi trường lạnh sẽ lớn hơn những động vật được tìm thấy trong môi trường ấm áp. Điều này chắc chắn có thể được nhìn thấy ở các vùng cực của trái đất, nơi bọt biển, giun, và thậm chí các sinh vật đơn bào trở nên khổng lồ.

Lý thuyết hàng đầu cho hiện tượng này là nước lạnh hơn mang nhiều oxy hơn, cho phép các sinh vật có kích thước cơ thể lớn như vậy tồn tại dưới nước - môi trường ít oxy.

Và ở nơi sâu và vùng cực, có một trong những loài khổng lồ kỳ lạ nhất. Cá mập Greenland là loài cá lớn nhất ở Bắc Băng Dương, và là một trong những loài cá mập lớn nhất trên trái đất - dài 7 mét và nặng tới 1400 kg. Nó sống ở độ sâu hơn 2000 mét, nơi có nhiệt độ nước từ -2 đến 7 độ C. Nó là loài cá mập duy nhất có thể chịu được vùng nước lạnh quanh năm ở Bắc Cực. Môi trường khắc nghiệt và lạnh giá này đã khiến loài cá mập này không chỉ to lớn mà còn cổ đại.

Cá mập Greenland là loài động vật có xương sống sống lâu nhất trên thế giới, già đến mức có khả năng bơi ở biển trước khi Christopher Columbus thực hiện chuyến hành trình sang châu Mỹ; trong khi người Aztec và Inca các đế chế vẫn phát triển mạnh. Các nhà khoa học ước tính tuổi thọ trung bình của chúng ít nhất là 272 năm, với một số cá thể sống có lẽ cũng hơn 500 năm.

Bên trong mắt cá mập có các protein hình thành trước khi sinh, sau đó được bao phủ bởi nhiều lớp thủy tinh thể của mắt. Những protein này không bị thoái hóa theo tuổi tác, vì vậy bằng cách xác định niên đại bằng carbon, các nhà khoa học có thể đại khái xác định tuổi của cá mập.

Một con cái cao 5 mét được đánh giá là từ 272 đến 512 tuổi. Những con cá mập này thậm chí không đến tuổi sinh sản cho đến khoảng 150 tuổi. Cuộc sống lâu dài đáng kinh ngạc của chúng có thể là do sự trao đổi chất cực kỳ thấp. Và cũng giống như loài mực ống khổng lồ, chúng là loài ăn cơ hội và cực kỳ chậm chạp.

Chúng ăn một ít cá, mực và nhặt bất kỳ xác chết nào chúng có thể tìm thấy. Trong dạ dày của chúng thậm chí còn có gấu bắc cực, ngựa và tuần lộc. Cũng giống như những con mực khổng lồ, chúng cũng sẽ phải vật lộn để phát hiện và đuổi theo con mồi trong bóng tối đen như mực. Và ngay cả khi nước không quá tối, những con cá mập vẫn không thể nhìn thấy, bởi vì một loài giáp xác liên tục bám vào nhãn cầu của chúng, làm chúng bị tổn thương đến mức hoàn toàn mù lòa.

Khi nghĩ tới việc bơi trong dòng nước -2 độ, tối đen như mực, suốt 500 năm, cùng các loài giáp xác bám trên nhãn cầu, khiến tôi vô cùng sợ hãi.

Khi đến các rãnh Hadal, sâu từ 6000 đến 11.000 mét, nhiệt độ dao động trong khoảng 1°C và 4°C. Không có ánh sáng. Và áp suất có thể đạt tới mức gấp 1100 lần so với bề mặt trái đất. Ở đây, tuyết biển mang lại sự sống cho hầu hết các vực sâu hầu như không rơi xuống. 90 phần trăm tuyết biển không bao giờ vượt qua vùng chạng vạng. Ở những độ sâu này, có vẻ như sự sống là không thể.

Nhưng thay vào đó, càng đi sâu xuống dưới, bạn càng bắt gặp những con lưỡng cư khổng lồ đang bò dọc theo mặt đáy. Loài giáp xác thân mềm ở vùng nước nông thường có chiều dài khoảng 5 mm đến 20 mm, nhưng những loài ở vùng nước sâu này có thể mọc dài tới 34 cm. Một thứ thường có kích thước của một con muỗi, ở những độ sâu này, lại bằng kích thước của một con chuột lang.

Alicella gigantea được biết đến là loài giáp xác thân mềm siêu khổng lồ và lớn nhất từ trước đến nay đã được phát hiện. Những người anh em họ của chúng mà bạn có thể tìm thấy trong khu vườn của mình chỉ dài 6 mm.

Những loài này là động vật ăn xác thối và mảnh vụn, chúng ăn bất kỳ vật liệu đang phân hủy nào mà chúng có thể tìm thấy. Kích thước cơ thể to lớn của chúng có thể giúp chúng tích trữ nhiều thức ăn và năng lượng nhất có thể cho tới khi tìm thấy bữa ăn tiếp theo. Bằng cách này, chúng có thể sống sót qua thời kỳ đói kém kéo dài. Được biết chúng có thể tồn tại hơn 5 năm mà không cần thức ăn trong điều kiện nuôi nhốt.

Kích thước cơ thể to lớn của chúng cũng cho phép chúng di chuyển quãng đường xa hơn để tìm kiếm bữa ăn tiếp theo. Một lý do khác cho kích thước cơ thể khổng lồ của chúng có thể liên quan đến độ nhớt của nước ở độ sâu và nhiệt độ lạnh như vậy. Ở dưới đây, nước sẽ có cảm giác 'đặc hơn' so với nước ở bề mặt. Kích thước cơ thể lớn hơn có thể mang lại cho những động vật không xương sống ở biển sâu này một lợi thế hô hấp giúp vượt qua lực nhớt lớn hơn trong nước.

Nhưng với tất cả những yếu tố này, vẫn khó hiểu làm thế nào có thể có đủ thức ăn ở những độ sâu này để hỗ trợ những cá thể khổng lồ này. Gần đây, các nhà khoa học phát hiện ra rằng một số sinh vật này có thể đang ăn một nguồn thức ăn hoàn toàn bất ngờ.

Một loài giáp xác thân mềm, Hirondellea gigas, được phát hiện có một loại enzyme xenlulaza độc đáo. Có vẻ như mục đích của enzyme này là để phân giải các tế bào thực vật.

Điều này thật đáng ngạc nhiên, bởi vì hoàn toàn không có đời sống thực vật nào có thể sống ở độ sâu của hadal, và các loài giáp xác thân mềm sẽ không cần loại enzyme này để tiêu hóa các mảnh tảo ở dạng tuyết biển.

Tuy nhiên, khi các nhà khoa học thử nghiệm loại enzyme này, nó đã chuyển trực tiếp mùn cưa và bột gỗ thành glucôzơ. Và trên hết, hoạt động enzym của nó tăng lên dưới áp suất thủy tĩnh cao - áp suất càng cao, enzyme có thể tiêu hóa cellulose càng nhanh và hiệu quả hơn. Có thể không có thực vật nào sống trong vùng hadal, nhưng đôi khi, những mảnh gỗ lớn sẽ chìm xuống tận đáy những phần sâu nhất của biển. Và khả năng chuyển đổi loại gỗ này trực tiếp thành năng lượng có giá trị sinh tồn cao đối với một con vật không có nhiều sự lựa chọn về thức ăn.

Mặc dù chúng ta không biết nhiều về biển sâu, nhưng chúng ta biết rằng nó là một hệ sinh thái rất mỏng manh. Đánh bắt quá mức, ô nhiễm nhựa, thay đổi hóa học đại dương do biến đổi khí hậu và khai thác dưới biển sâu đều là những mối đe dọa đối với hệ sinh thái đáng kinh ngạc này. Những sinh vật này có vẻ như chúng sống ở một hành tinh xa lạ, nhưng nó vẫn có mối liên hệ và phụ thuộc vào chúng ta.

Chúng ta, với tư cách là một giống loài trên Trái Đất, quá tập trung vào việc cố gắng tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh trên các hành tinh khác, đến nỗi chúng ta thường quên mất những sinh vật không tưởng đang sống ngay bên dưới chúng ta - hoặc đúng hơn, dưới nhiều dặm của đại dương.

Nếu bạn giống chúng tôi, thì những tin tức sẽ khiến bạn cảm thấy thế giới rất thú vị và kì bí. Kiến thức sẽ là vô tận nếu chúng ta tìm hiểu mỗi ngày.