Nhiều sinh vật sống tận sâu dưới đáy đại dương thường là những ‘quái vật biển khổng lồ' có kích thước vượt trội so với họ hàng ở các nơi khác. Vì sao sinh vật dưới đáy biển thường có kích thước khổng lồ?
Không chỉ xuất hiện trong những câu chuyện thần thoại, khoa học ngày nay đã chứng minh rằng ở những nơi sâu nhất và lạnh nhất của đại dương, sinh vật biển - chủ yếu là các loài động vật không xương sống, có thể đạt đến kích thước khổng lồ. Điều gì ở vùng biển sâu và lạnh giá khiến các sinh vật phát triển to lớn như vậy?
Mực, nhện biển, giun và nhiều động vật khác phát triển to lớn vượt trội so với họ hàng của chúng trên khắp thế giới. Hiện tượng này được gọi là gigantism.
-
- Mực, nhện biển, giun và nhiều động vật khác ở dưới đáy đại dương phát triển to lớn vượt trội so với họ hàng của chúng trên khắp thế giới. (Ảnh minh họa: Pixabay)
Ví dụ, mực khổng lồ (Mesonychoteuthis hamiltoni) ở vùng biển cận Nam Cực dài gấp khoảng 14 lần mực mũi tên (Nototodarus sloanii) ở New Zealand. Sâu dưới Thái Bình Dương, có một loại bọt biển lớn tương đương chiếc xe minivan.
Khan hiếm thức ăn
Theo một nghiên cứu được công bố năm 2006 trên Tạp chí Địa lý Sinh học, ở những nơi sâu nhất của đại dương, tài nguyên bị hạn chế nghiêm trọng, giống như ở các hệ sinh thái trên hoang đảo.
Vùng đáy biển sâu có thể dễ trở nên khan hiếm thức ăn cho động vật, bởi vì phần lớn thức ăn bắt nguồn từ những vùng nước nông hơn và chỉ một phần nhỏ trong số đó chảy xuống độ sâu của biển.
Việc các loài động vật đạt kích thước lớn chắc chắn có ý nghĩa của riêng chúng, theo Alicia Bitondo, một ngư dân lâu năm ở California (Mỹ).
Cụ thể theo Bitondo, các loài động vật kích thước lớn có thể di chuyển nhanh hơn và xa hơn để tìm kiếm thức ăn, hoặc dễ dàng xác định vị trí của bạn đời để sinh trưởng. Đây được xem là 2 yếu tố sống còn trong lòng đại dương rộng lớn.
Do đó, việc động vật có kích thước lớn hơn ở dưới đáy đại dương sẽ mang lại lợi thế vượt trội cho hoàn cảnh sinh tồn của chúng.
Nhiệt độ lạnh
Nhiệt độ lạnh ở biển sâu cũng có thể thúc đẩy xu hướng "khổng lồ hóa" bằng cách làm chậm đáng kể quá trình trao đổi chất của động vật.
Dựa trên cấu trúc sinh học cũng thấy, đa phần các loài động vật này có khả năng trao đổi chất hiệu quả hơn và tích trữ năng lượng từ thức ăn tốt hơn.
Đa phần các sinh vật trong hệ sinh thái này thường phát triển và trưởng thành ở tốc độ rất chậm, chẳng hạn như cá mập Greenland (Somniosus microcephalus), Bitondo cho biết.
Điển hình như việc loài cá mập này có thể dài tới 7,3m, nặng 1,5 tấn, nhưng mỗi năm lại chỉ dài thêm khoảng 1 cm, và sự phát triển đó trải dài theo tuổi thọ hàng thế kỷ của cá. Một số tài liệu còn cho rằng, cá mập Greenland chỉ đạt đến độ tuổi trưởng thành về mặt sinh dục cho đến khi chúng... 150 tuổi. Cá mập Greenland có thể sống lâu và đạt đến kích thước lớn như vậy một phần vì không có kẻ săn chúng dưới biển sâu.
Ít có sự xuất hiện của động vật ăn thịt, cũng như sự tác động của con người
Theo Bitondo, một yếu tố khác nữa giúp các loài động vật dưới đáy biển có kích thước khổng lồ, là bởi tại đây rất ít có sự xuất hiện của động vật ăn thịt, cũng như sự tác động của con người.
Mặc dù có nhiều giả thuyết về các yếu tố khác nhau có thể hình thành xu hướng khổng lồ của các sinh vật nơi đáy đại dương, song không một ai có thể chắc chắn về cơ chế chính xác đã dẫn đến những thay đổi tiến hóa về mặt kích thước của chúng.
Trước khi chạm trán với những "gã khổng lồ" dưới biển sâu, con người đã bắt gặp chúng ở gần Nam Cực. Xung quanh châu Nam Cực, gigantism xảy ra gần bề mặt hơn. Có những loài sên biển, bọt biển, giun, nhện biển, thậm chí sinh vật đơn bào khổng lồ sống tại đây. Chúng nằm trong phạm vi lặn, chỉ sâu khoảng 9 m, theo Art Woods, giáo sư tại Đại học Montana.
Gigantism ở Nam Cực có thể liên quan đến nguồn cung cấp oxy trong vùng nước lạnh giá bao quanh lục địa này.
"Có thể điều gì đó ở châu Nam Cực đã cho phép các loài khổng lồ sống gần mặt nước hơn", giáo sư Wood nói. Ông nghĩ gigantism ở Nam Cực có thể liên quan đến nguồn cung cấp oxy trong vùng nước lạnh giá bao quanh lục địa này.
Những vùng nước quanh cực Trái đất như vậy có nồng độ oxy cao, theo Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ (USGS). Tuy nhiên, động vật trong môi trường này tiêu thụ oxy rất chậm vì nước lạnh làm giảm tốc độ trao đổi chất, ông Woods giải thích. Vì nguồn cung oxy dồi dào vượt xa nhu cầu của động vật, có thể các giới hạn tăng trưởng đã được phá bỏ.
"Môi trường cho phép chúng phát triển kích thước cơ thể và kích thước mô lớn hơn mà không bị thiếu oxy", giáo sư Woods nói. Nguồn cung oxy dồi dào không nhất thiết thúc đẩy sinh vật biển trở nên to lớn nhưng tạo điều kiện cho điều đó diễn ra.
Tuy nhiên, kể cả với những gã khổng lồ ở vùng cực, dường như vẫn có giới hạn về kích thước của chúng. Trong một nghiên cứu công bố trên tạp chí Proceedings of the Royal Society B năm 2017, giáo sư Wood cùng các đồng nghiệp nghiên cứu nhện biển Bắc Cực khổng lồ với chiều dài có thể lên tới 30,5 cm.
Nhóm nghiên cứu phát hiện, những con nhện biển lớn hơn có mức oxy trong cơ thể thấp hơn. Quá trình chuyển hóa hiếu khí phụ thuộc vào nguồn cung oxy. Nếu lượng oxy xuống quá thấp, các mô sẽ chịu ảnh hưởng. Mức oxy sụt giảm ở nhện biển lớn cho thấy có điều gì đó thay đổi trong sự cân bằng giữa nguồn cung với nhu cầu oxy. "chúng ta có thể hình dung rằng nhện đạt đến kích thước mà chúng không thể lấy đủ oxy. Khi đó, những con lớn hơn bắt đầu vấp phải vạch giới hạn", ông Woods nói.
Dù có nhiều giả thuyết về các yếu tố khác nhau tạo ra những gã khổng lồ dưới biển, không giả thuyết nào chắc chắn về cơ chế chính xác chi phối những thay đổi tiến hóa mạnh mẽ về kích thước cơ thể.
"Trong sinh học, chúng tôi sẽ nói rằng không có gì là chắc chắn", ông Woods chia sẻ.
Ngọc Mai
