|
ทะเลลึก ทะเลลึก (อังกฤษ: Deep sea) [1]เป็นระดับน้ำที่มีความลึกตั้งแต่ 200 เมตรลงไป นับเป็น 70% ของน้ำในมหาสมุทรทั่วโลก ทะเลลึกเป็นเขตที่มีแสงน้อยจนถึงไม่มีแสงเลย สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่จะกินสารอินทรีย์หรือซากศพจากทะเลด้านบน ด้วยเหตุนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์เคยสันนิษฐานว่ามีสิ่งมีชีวิตจำนวนน้อยมากในเขตทะเลลึก แต่จากการสำรวจพบว่ามันเป็นอะไรตรงกันข้ามกับการสันนิฐาน เพราะมันมีสิ่งมีชีวิตมากมายในทะเลลึก อีกทั้งยังมีห่วงโซ่อาหารที่มาจากขยะ ซากสัตว์และแบคทีเรียต่าง ๆ ตั้งแต่สมัยของพลินีผู้อาวุโสจนถึงประมาณปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 มนุษย์เชื่อว่าใต้ทะเลลึกนั้นไม่มีสิ่งมีชีวิตอยู่ จนกระทั่งช่วง ค.ศ. 1872-1876 เรือขุดเจาะและเรือลากได้นำสิ่งมีชีวิตใต้ทะเลลึกมากมายขึ้มมาให้ได้เห็นกัน แต่ถึงอย่างนั้นนักวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ 20 ก็ยังคิดว่าสิ่งมีชีวิตใต้ทะเลลึกนั้นเป็นเรื่องเหลวไหลและงมงาย เหตุที่ทำให้พวกเขาคิดเช่นนั้นเป็นเพราะทะเลลึกเป็นสถานที่ ๆ มืดมิด แรงดันน้ำมหาศาลและมีอุณหภูมิที่หนาวเย็น แต่ความเป็นจริงนั้นกลับตรงกันข้าม เพราะแหล่งที่อยู่อาศัยของสายพันธุ์ทะเลส่วนมากในมหาสมุทรอยู่ที่ระดับความลึกต่ำกว่า 200 เมตรลงไป[2] ใน ค.ศ. 1960 ยานสำรวจน้ำลึกตรีเอสเตลงไปสำรวจร่องลึกก้นสมุทรมาเรียนาทางใต้ของหมู่เกาะมาเรียนาใกล้กับเกาะกวม ที่ระดับความลึก 10,911 เมตร ซึ่งเป็นจุดลึกที่สุดในโลก ถ้านำมาวัดกับยอดเขาเอเวอเรสต์ ยอดของมันจะจมอยู่ใต้น้ำถึง 1.61 กม. เมือยานสำรวจน้ำลึกตรีเอสเตถูกปลดระวาง ก็เหลือเพียงยานสำรวจน้ำลึกไคโกะเท่านั้นที่สามารถดำลงมาที่ระดับความลึกนี้ได้ (สูญหายไปในทะเลใน ค.ศ. 2003) ในเดือนพฤษภาคมและมิถุนายน ค.ศ. 2009 ยานสำรวจน้ำลึกนีรีอัสกลับไปสำรวจที่แชลเลนเจอร์ดีปอีกครั้งเพื่อทำการดำน้ำสามครั้งให้มีระดับความลึกมากกว่า 10,900 เมตร ขณะนี้มีเพียงประมาณ 1% ของท้องทะเลลึกทั้งหมดที่มนุษย์เคยสำรวจเมื่อเทียบกับการศึกษาจักรวาลแล้วเรายังรู้จักจักรวาลและดวงจันทร์ดีกว่าทะเลลึกเสียอีก[2] เคยมีการสันนิษฐานว่าสิ่งมีชีวิตใต้ทะเลลึกจำเป็นต้องพึ่งอินทรียวัตถุที่ตกลงจากทะเลด้านบนเพียงอย่างเดียว จนกระทั่งมีการการค้นพบโคโลนี[3]ของกุ้งและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ รอบปล่องแบบน้ำร้อนในช่วงปลายทศวรรษ 1970 ก่อนจะมีการค้นพบปล่องแบบน้ำร้อน นักวิทยาศาสตร์ได้มีการยอมรับว่าทุกสิ่งมีชีวิตบนโลกได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์ การค้นพบปล่องแบบน้ำร้อนนี้ทำให้พบว่าสิ่งมีชีวิตทะเลลึกได้รับสารอาหารและพลังงานโดยตรงจากแหล่งความร้อนและปฏิกิริยาทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของแร่ สิ่งมีชีวิตเหล่านี้เจริญเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีแสงและใช้ออกซิเจนในน้ำเกลือที่มีอุณหภูมิ 150 ° ซ. พวกมันยังชีพโดยใช้ไฮโดรเจนซัลไฟด์ซึ่งเป็นพิษอย่างมากต่อสิ่งมีชีวิตบนผิวโลก การค้นพบสิ่งมีชีวิตที่ทรหดและอยู่ในสถานที่ ๆ เลวร้ายเหล่านี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องเปลี่ยนความคิดของพวกเขาเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมในการกำเนิดสิ่งมีชีวิตและการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตในที่อื่น ๆ ของจักรวาล นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าดวงจันทร์ยูโรปา ดาวบริวารดวงหนึ่งของดาวพฤหัสบดีอาจจะสามารถรองรับชีวิตใต้พื้นผิวน้ำแข็งได้[4]โดยอาจมีสภาพเหมือนกันกับใต้ทะเลลึกของโลก ลักษณะสิ่งแวดล้อม ทะเลลึกคือเขตของน้ำทะเลที่แสงไม่สามารถส่องถึงได้และจะมีสิ่งมีชีวิตและปลาทะเลลึกที่ปรับตัวแล้วเท่านั้นที่จะสามารถอาศัยอยู่ได้[5] ในทะเลลึกหิมะทะเลเป็นสิ่งสำคัญมากเพราะมันเป็นแหล่งอาหารอย่างหนึ่งของสิ่งมีชีวิตในทะเลลึก ซึ่งหิมะทะเลจะมาจากทะเลด้านบน โดยหิมะทะเลนั้นจะมาจากแพลงก์ตอนที่ตายแล้ว, ไดอะตอม, อุจจาระ, ทราย, เขม่าและฝุ่นอนินทรีอื่น ๆ เกล็ดของหิมะทะเลอาจมีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายเซนติเมตรและมันใช้เวลาหลายสัปดาห์กว่าจะตกลงถึงก้นสมุทรอย่างไรก็ตามส่วนประกอบอินทรีย์ส่วนใหญ่ของหิมะทะเลจะถูกกินโดยจุลินทรีย์แพลงค์ตอนและสัตว์อื่น ๆ ด้วยเหตุนี้หิมะทะเลจึงได้รับการพิจารณาว่าเป็นรากฐานของระบบนิเวศในทะเลและสัตว์หน้าดินที่อาศัยอยู่ในทะเลลึกเนื่องจากแสงแดดที่ไม่สามารถเข้าถึงได้สิ่งมีชีวิตในทะเลลึกส่วนใหญ่จึงอาศัยน้ำหิมะเป็นแหล่งพลังงาน ความดันไฮโดรสแตติกจะเพิ่มขึ้น 1 บรรยากาศทุก ๆ 10 เมตร[6]ซึ่งสิ่งมีชีวิตในทะเลลึกนั้นมีการปรับตัวให้ความกดดันภายในร่างกายเหมือนกันกับสภาพภายนอกดังนั้นพวกมันจึงไม่ถูกบดขยี้ด้วยแรงกดดันอันมหาศาลของทะเลลึก ความดันภายในที่สูงทำให้มีการไหลของเยื่อลดลงเนื่องจากโมเลกุลถูกบีบเข้าด้วยกันและการการที่จะเพิ่มประสิทธิภาพทางชีวภาพให้อาศัยอยู่ในทะเลลึกได้ดีและสำคัญที่สุดคือการผลิตโปรตีนเพื่อให้สิ่งมีชีวิตได้ปรับตัวเข้ากับสถานที่ที่มีแรงดันอันมหาศาลนี้โดยการเพิ่มสัดส่วนของกรดไขมันไม่อิ่มตัวในไขมันของเยื่อหุ้มเซลล์[7]และนอกเหลือจากการปรับตัวเรืองความดันแล้วยังมีก่รพัฒนาปฏิกิริยาการเผาผลาญของพวกมันอีกด้วยเนื่องจากปฏิกิริยาทางชีวเคมีจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของปริมาตรซึ่งถ้าผลของปฏิกิริยาส่งผลให้ปริมาณเพิ่มขึ้นก็จะถูกยับยั้งด้วยแรงกดดันที่มีความสัมพันธุ์กัน[8] ซึ่งหมายความว่ากระบวนการเผาผลาญอาหารของพวกมักก็ต้องลดปริมาณของสิ่งมีชีวิตลงด้วยในระดับหนึ่ง อุณหภูมิ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างฉับพลันนั้นส่วนมากมีอยู่สองพื้นที่ส่วนใหญ่ซึ่งก็คือ:
แสงแสงจากดวงอาทิตย์จะไม่สมารถทะลุผ่านมหาสมุทรลึกได้ยกเว้นเขตที่แสงส่องถึงจึงทำให้ไม่มีการสังเคราะห์แสงดังนั้นพืชจึงไม่สามารถอาศัยอยู่ในเขตนี้ได้ เนื่องจากพืชเป็นผู้ผลิตหลักของระบบนิเวศของโลกจึงทำให้เกือบทั้งหมดของชีวิตในทะเลลึกนี้ต้องขึ้นอยู่กับแหล่งพลังงานจากที่อื่น ยกเว้นบริเวณที่ใกล้กับปล่องแบบน้ำร้อน โดยจะพึ่งพลังงานจากวัสดุอินทรีย์หรือซากสัตว์ล่องลอยตกลงมาจากทะเลด้านบนซึ่งวัสดุอินทรีย์ที่ฝังอยู่ประกอบด้วยอนุภาคของสาหร่ายเศษซากและรูปแบบอื่น ๆ ของขยะทางชีวภาพซึ่งเรียกรวม ๆ กันว่าหิมะทะเลก็ได้ ความดันความดันในทะเลลึกนั้นอันตรายต่อมนุษย์มากซึ่งความกดดันในทะเลจะเพิ่มขึ้นประมาณ 1 บรรยากาศทุก ๆ 10 เมตร ยิ่งมีความลึกมากความดันก็ยิ่งมาก แต่ถึงอย่างนั้นหลายปีที่ผ่านมาการศึกษาเรื่องความดันนั้นขาดข้อมูลและรายละเอียดเกี่ยวกับผลกระทบของแรงกดดันต่อสิ่งมีชีวิตในทะเลลึกมากที่สุดเนื่องจากตัวอย่างสิ่งมีชีวิตเมื่อนำมาขึ้นฝั่งเพื่อทำการศึกษานั้นพวกมันก็จะตายก่อนที่จะได้ศึกษาเนื่องจากก๊าซที่ถูกบีบอัดภายใต้แรงดันสูงจะขยายตัวภายใต้แรงดันต่ำ ด้วยเหตุนี้สิ่งมีชีวิตเหล่านี้จึงถูกระเบิดหากพวกมันขึ้นสู่ผิวน้ำ[8]
ความเค็มความเค็มเป็นที่น่าทึ่งของทะเลลึกเหราะมันคงที่ตลอดโดยมีค่าประมาณ 35 ส่วนต่อ 1,000 ซึ่งถือว่ามีความต่างเล็กน้อย[9] ชีววิทยาบริเวณด้านล่างของทะเลนั้นจะแบ่งออกเป็นโซนอื่น ๆ โดยเริ่มจากเขตที่มีแสงเข้มซึ่งมีช่วงความลึกตั้งแต่ 200 ถึง 1000 เมตรจากระดับน้ำทะเลซึ่งมีแสงน้อยมากที่ทะลุผ่านลงมาในเขตนี้ได้การผลิตและสังเคราะห์แสงของพืชในเขตนี้จึงค่อนข้างยาก ด้านล่างของเขตนี้จะประกอบด้วยบริเวณที่คล้ายบ่อมีน้ำขังอยู่ลึก ๆ และมีความอุดมสมบูรณ์ อาหารประกอบด้วยสารอินทรีย์ที่ตกค้างซึ่งเรียกว่า 'หิมะทะเล' และซากที่ตกลงมาจากเขตที่แสงส่องถึง โครงสร้างทางกายภาพสิ่งมีชีวิตใต้ทะเลนั้นส่วนใหญ่มีการปรับตัวที่แปลกประหลาด เช่น การเรืองแสง มีปากที่ใหญ่มีฟันที่แหลมคม โครงสร้างที่สามารถกัดกินเหยื่อได้โดยไม่เกี่ยงขนาด อีกทั้งพวกมันยังมีตาที่ไวต่อแสง มีช่องมองภาพที่สามารถเห็นเงาของเหยื่อได้ แต่เหยื่อก็มีการปรับตัวเช่นกันด้วยการทำให้ตัวเองลีบแบนและลดเงาด้วยการเรืองแสงและการที่มีอวัยวะเรืองแสง (photophores) ใต้ท้องเพื่อปรับแสงให้เข้ากับด้านบนตัวปลาเพื่อให้นักล่าจากด้านล่างไม่สามารถมองเห็นมันได้อีกด้วย การลอยตัวปลาทะเลลึกหลายสายพันธุ์มีเนื้อเหมือนวุ้นส่วนใหญ่ประกอบด้วยไกลโคสะมิโนไกลแคนเพื่อมาแทนที่ถุงลมหรือการใช้ก๊าซในการลอยตัวซึ่งการมีเนื้อแบบนี้จะทำให้มีความหนาแน่นต่ำ[11]นอกจากนี้ยังมีการค้นพบหมึกทะเลลึกที่ใช้เนื้อเยื่อที่มีเจลาตินเข้ากับห้องลอยในตัวตัวที่เต็มไปด้วยของเหลวที่สร้างขึ้นจากของเสียจากการเผาผลาญซึ่งของเหลวนั้นคือแอมโมเนียมคลอไรด์ซึ่งมีน้ำหนักเบากว่าน้ำโดยรอบ การเผาผลาญพลังงานพวกมันมีการเผาผลาญอาหารที่ช้าและอาหารที่ล่ามานั้นพวกมันจะล่าแบบไม่เลือกและพวกมันชอบที่จะรออาหารเหยื่อมากกว่าไล่ล่าเพราะมันว่ายน้ำได้ช้าและเพื่อไม่ให้สูญเสียพลังงานมากจนเกินไป การผสมพันธุ์เนื่องจากใต้ทะเลลึกนั้นหาคู่ได้ยากพวกมันจึงมีการปรับตัวให้ตัวเองสามารถเปลียนแปลงเพศได้ในกรณีที่เจอเพศเดียวกัน อาหารสิ่งมีชีวิตในทะเลลึกเกือบทั้งหมดพึ่งพาการจมน้ำและสารอินทรีย์ที่ตายแล้วเป็นส่วนใหญ่ซึ่งอยู่ในรูปของหิมะทะเลประมาณ 1-3% กับซากสัตว์ 97-99% เช่น ซากปลาหรือวาฬเป็นต้น[12]และนอกจากนี้ยังมี Freyellidae ที่กินอาหารจากอนุภาคอินทรีย์โดยใช้หนวดได้อีกด้วย[13]อีกทั้งไวรัสทะเลยังมีบทบาทสำคัญในการขับสารอาหารในตะกอนในทะเลลึก (ระหว่าง 5x1012 และ 1x1013 เฟสต่อตารางเมตร) ในตะกอนของทั่วโลก[14] เคมีสังเคราะห์มีหลายสายพันธุ์ที่ไม่ได้พึ่งพาอินทรียวัตถุโดยสิ่งมีชีวิตเหล่านี้จะอยู่บริเวณปล่องแบบน้ำร้อนยกตัวอย่างเช่นความสัมพันธ์ทางชีวภาพระหว่างหนอนท่อและแบคทีเรียเคมีบำบัด ซึ่งปล่องแบบน้ำร้อนนี้เป็นหนึ่งในระบบนิเวศที่ไม่กี่แห่งบนโลกที่ไม่ต้องอาศัยแสงแดดในการจัดหาพลังงาน[15] การสำรวจทะเลลึกเป็นสภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นมิตรกับมนุษย เป็นพื้นที่ที่ได้รับการสำรวจน้อยมากบนโลกและเนื่องจากแรงดันทำให้เรือดำน้ำบางลำไม่สามารถเข้าไปสำรวจได้ ดั้งนั้นการสำรวจจึงมีวิธีคือ:
สิ่งมีชีวิตเป็นเวลานานมากที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าไม่มีชีวิตที่จะสามารถอาศัยอยู่ในทะเลลึกได้ แต่ในตอนนี้การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์ให้เห็นว่ามันเป็นตรงกันข้ามเลย ท้องทะเลลึกเป็นที่อยู่อาศัยที่ใหญ่ที่สุดในโลก ในความมืดทั้งหลายของสิ่งมีชีวิตจำนวนมากแปลกประหลาดและไม่เคยพบเจอที่ไหน ทั้งนี้สัตว์ทะเลลึกมีการปรับตัวเพื่อให้สามารถต้านทานแรงดันน้ำได้ถึง 1,000 เท่าซึ่งเยอะมากกว่าความดันของอากาศบนบก ปลาบางชนิดในทะเลน้ำลึกมันมักจะกินสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กและปลาอื่น ๆ อีกทั้งพวกมันมีขากรรไกรขนาดใหญ่และยาวที่ยืนอยู่ด้านหลังฟันโดยทุกอย่างที่แหวกว่ายอยู่จะถูกพวกมันคว้าและกลืน ปลาบางชนิดมีการขยายท้องเพื่อให้พวกมันสามารถที่จะกินเหยื่อที่มีขนาดใหญ่กว่าตัวเองได้ ที่ใต้ทะเลลึกนั้นสิ่งชีวิตส่วนมากเป็นดอกไม้ทะเล, เวิร์ม, ปลิงทะเล, ดาวเปราะปู, กุ้งและอื่น ๆ ส่วนใหญ่ของปลาที่อาศัยอยู่ที่นี่จะมีการเรืองแสงโดยพวกมันสร้างแสงของตัวเองผ่านปฏิกิริยาทางเคมีในร่างกายของพวกมัน บางชนิดที่อาศัยอยู่ที่นี่ ชนิดที่แตกต่างกันของทะเลดอกไม้ทะเล ใต้ทะเลลึกนั้นสิ่งที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตินั้นจะน้อยลง มีแรงดันน้ำมหาศาลออกซิเจนน้อยสภาพน้ำนั้นเย็นยะเยือกเป็นจุดเยือกแข็งและบางส่วนมีอุณหภูมิสูงถึง 400°C จนทำให้คิดได้ว่ายากที่จะมีสิ่งมีชีวิตอยู่ แต่กลับกลายเป็นว่าใต้ทะเลลึกแห่งนี้มีปลาหลากหลายสายพันธุ์ชนิดมากมายโดยมีการค้นพบน้อยมากเพียง 2% จากการค้นพบปลาในทะเลทั้งหมดซึ่งอาจมีสายพันธ์ที่เรายังไม่ค้นพบอีกเป็นจำนวนหนึ่งโดยพวกมันนั้นมีการวิวัฒนาการแปลก ๆ เพื่อให้พวกมันปรับสภาพเพื่อที่จะสามารถดำรงชีวิตอยู่ในสภาพที่สุดขั้วในสถานที่แห่งนี้ได้ แหล่งอาหารของพวกมันส่วนใหญ่ก็จะเป็นซากศพที่ตายแล้วตกลงมาเบื้องล่างหรือการล่า ทั้งนี้ก็มีปลาสายพันธ์ต่าง ๆ มากมายเช่นปลาฉลามครุย ปลาไหลกัลเปอร์ และอื่น ๆ ดูเพิ่มอ้างอิง
|