Ba phần tư các loài động vật sống dưới biển sâu phát quang sinh học

Bạn nghĩ rằng sẽ không khó để đếm được số lượng động vật tự phát sáng trong đại dương, chỉ bằng cách quan sát qua các video hoặc hình ảnh chụp ở những độ sâu khác nhau. Nhưng thật không may là có rất ít camera đủ độ nhạy để có thể cho thấy ánh sáng nhạt của nhiều động vật biển.

Bên dưới độ sâu 300 mét (1000 feet), đại dương về cơ bản là màu đen, do đó, động vật không cần phải sáng rực rỡ. Hầu hết các động vật không phát sáng liên tục vì việc tạo ra ánh sáng sẽ làm mất thêm năng lượng và có thể thu hút các loài ăn thịt.

Chính vì có những khó khăn trong việc tính được số lượng động vật phát sáng dưới biển sâu nên hầu hết các ước tính trước đây về số lượng động vật phát sáng là dựa trên các quan sát định tính được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu quan sát qua cửa sổ của tàu lặn. Nghiên cứu của Martini và Haddock là phân tích định lượng đầu tiên về số lượng và chủng loại của các động vật phát sáng ở các độ sâu khác nhau.

Các nhà nghiên cứu thu thập dữ liệu trên từng loài có kích thước lớn hơn một cm trở lên mà xuất hiện trong các video với 240 lần lặn bằng các thiết bị lặn biển điều khiển từ xa (ROVs) của Viện Nghiên cứu Thủy sinh Vịnh Monterey (MBARI) ở hẻm núi Monterey. Họ đã đếm được hơn 350.000 con vật (mỗi con được xác định bởi các kỹ thuật viên video của MBARI), bằng cách sử dụng một cơ sở dữ liệu rộng lớn được biết đến như là Hệ thống Video Tham khảo và Giải thích (VARS – Video Annotation and Reference System). Cơ sở dữ liệu từ hệ thống VARS chứa hơn 5 triệu quan sát động vật biển sâu, và đã được sử dụng làm nguồn dữ liệu cho hơn 360 tài liệu nghiên cứu.

Nhà nghiên cứu Martini đã so sánh danh sách động vật được quan sát trong suốt 240 lần lặn của thiết bị ROV với một danh sách các động vật và các nhóm động vật có khả năng phát quang sinh học được biết đến từ trước. Martini đã phân chia các động vật quan sát thành năm loại:

- Chắc chắn là động vật phát quang sinh học;
- Rất có thể là động vật phát quang sinh học;
- Rất ít khả năng là động vật phát quang sinh học;
- Chắc chắc không phải là động vật phát quang sinh học;
- Và không xác định (chưa có đủ thông tin để xác định xem một con vật có sinh học phát quang sinh học hay không).

Vì các nhà khoa học còn biết rất ít về động vật biển sâu nên có khoảng 20 đến 40% các loài động vật dưới 2,000 mét được xếp loại là "Chưa xác định". Thông qua dữ liệu thu thập, Martini và Haddock rất ngạc nhiên khi thấy rằng tỷ lệ phần trăm động vật phát quang và không phát quang là tương tự nhau tính từ bề mặt xuống đến độ sâu 4.000 mét. Mặc dù tổng số lượng động vật phát quang giảm xuống theo chiều sâu (điều mà đã được thấy trước đó), nhưng rõ ràng là trên thực tế là sẽ có ít động vật hơn khi ở mực nước sâu hơn.

Mặc dù tỷ lệ phần trăm động vật phát quang và không phát quang là tương tự nhau ở tất cả các độ sâu, nhưng các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng ở mỗi độ sâu khác nhau sẽ có các nhóm động vật phát quang khác nhau. Ví dụ, từ bề mặt biển xuống đến 1.500 mét, hầu hết các con vật phát quang đều là sứa (medusae) hoặc các động vật thân nhầy gốc phiến lược khác (ctenophores). Từ 1.500 mét đến 2.250 mét, các loài sâu là động vật phát quang dồi dào nhất. Sâu hơn nữa, những con nòng nòng nhỏ được gọi là larvaceans chiếm khoảng một nửa số động vật phát quang.

Phân tích cũng chỉ ra rằng một số nhóm động vật có nhiều khả năng phát quang hơn các nhóm khác. Ví dụ, 97% đến 99,7% nhóm động vật cnidarians (như jellyfishvà siphonophores) có thể phát quang. Ngược lại, chỉ có khoảng 50% số loài cá và các loài động vật chân đầu thuộc nhóm thân mềm cephalopods (như mực và bạch tuộc) mới có thể phát quang sinh học.

Chính việc phát hiện ra tỷ lệ phần trăm các loài phát quang và không phát quang là tương tự nhau (tương đối nhất quán) ở mọi độ sâu đã giúp các nhà khoa học có thể ước tính tổng số động vật ở những độ sâu cụ thể bằng cách đo lượng ánh sáng được tạo ra bởi các động vật ở mỗi độ sâu.

Nhà nghiên cứu Martini cho biết: "Tôi không chắc liệu mọi người có nhận ra sự phát quang sinh học phổ biến đến mức nào, nó không chỉ là một vài loài cá biển sâu, giống như cá quỷ anglerfish mà đó còn là các loài sứa, sâu, mực... tất cả mọi loài." Bà và nhà nghiên cứu Haddock kết luận: "Nếu đại dương là môi trường sống lớn nhất trên trái đất tính theo thể tích, thì sự phát quang sinh học chắc chắn được coi là một đặc điểm sinh thái quan trọng trên trái đất".