Hình ảnh quần thể các loài chiếm ưu thế sống ở đáy cứng sâu nhất tại rãnh Kermadec và Mariana.

Nghiên cứu do Viện Khoa học và Kỹ thuật Biển sâu (IDSSE) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc thực hiện trong khuôn khổ Chương trình Thám hiểm vùng biển siêu sâu toàn cầu (GHEP). Kết quả đã được công bố trên tạp chí khoa học Science.

Trong giai đoạn năm 2020 - 2024, tàu lặn Fendouzhe của nhóm nghiên cứu đã thực hiện 98 hành trình tại 7 vùng biển siêu sâu, bao gồm các rãnh Mariana và Kermadec. Con tàu có khả năng chở 3 người và hoạt động ở độ sâu hơn 10.000 mét.

Các nhà khoa học đã khảo sát khu vực Hadal Zone nằm ở độ sâu từ khoảng 6.000 đến 10.900 mét dưới mực nước biển, nơi được đặt theo vị thần Hades cai quản địa ngục trong thần thoại Hy Lạp. Đây là nơi có áp suất cực lớn, nhiệt độ gần đóng băng và hoàn toàn không có ánh sáng mặt trời.

Trước đây, giới khoa học cho rằng môi trường khắc nghiệt như vậy hầu như không thích hợp cho sự sống. Tuy nhiên, kết quả khảo sát mới cho thấy nhiều hệ sinh thái vẫn phát triển mạnh trên các bề mặt đá lộ thiên dưới đáy đại dương.

Nhóm nghiên cứu đã ghi nhận tổng cộng 32 loài thuộc 6 ngành sinh vật khác nhau, trong đó phần lớn là các loài chưa từng được khoa học mô tả trước đây.

Đáng chú ý nhất là 4 loài mới có kích thước chỉ vài milimét nhưng xuất hiện với mật độ rất lớn tại rãnh Kermadec. Các nhà khoa học cũng phát hiện một họ trùng lỗ mới mang tên Plumettidae và một họ động vật rêu mới mang tên Pierrellidae.

Sinh vật chiếm ưu thế trong hệ sinh thái này là các trùng lỗ bám dính, được nhóm nghiên cứu gọi là “lông đá” (rock feathers) do hình dạng giống những sợi lông nhỏ mọc trên đá. Chúng có thể mang dạng sợi, dạng ống hoặc hình vòm và tạo thành các quần thể dày đặc trên vách đá dựng đứng dưới đáy biển.

Theo nhóm nghiên cứu, mật độ của các sinh vật này có thể lên tới khoảng 4.300 cá thể trên mỗi đề-xi-mét vuông, tương đương số lượng sinh vật phủ kín một mảng đá chỉ bằng lòng bàn tay.

Do kích thước quá nhỏ và cấu trúc đơn giản, việc phân loại các sinh vật này từng gặp nhiều khó khăn. Các nhà khoa học cuối cùng đã xác định được danh tính sinh học của chúng thông qua phân tích di truyền và siêu mã gen (metagenomic).

Phát hiện mới cũng làm thay đổi nhận thức trước đây về cách các sinh vật vùng biển siêu sâu tồn tại. Trước đó, nhiều giả thuyết cho rằng hệ sinh vật ở các rãnh đại dương phụ thuộc vào quá trình hóa tổng hợp, cơ chế tạo năng lượng từ hóa chất giống các sinh vật sống gần miệng phun thủy nhiệt.

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu phát hiện trong cơ thể các sinh vật này có chứa những hạt phấn thông đã tiêu hóa một phần. Điều này cho thấy chúng thực chất là sinh vật dị dưỡng, sống bằng cách hấp thụ các mảnh vụn hữu cơ trôi xuống từ tầng nước phía trên.

Địa hình đặc biệt của các rãnh đại dương cũng góp phần duy trì hệ sinh thái này. Các vách đá hình chữ V giúp dồn chất hữu cơ xuống đáy, trong khi các dòng trầm tích mạnh cọ rửa lớp bùn phủ trên đá, tạo ra những bề mặt cứng để sinh vật bám vào và kiếm ăn.

Ngoài rãnh Kermadec, các quần xã tương tự cũng được phát hiện tại các rãnh Aleutian, Kuril-Kamchatka, Atacama, Puysegur và Mussau. Điều này cho thấy hệ sinh thái “lông đá” có thể phân bố rộng khắp các vùng biển sâu nhất thế giới.

Theo ước tính của nhóm nghiên cứu, các loài trùng lỗ sống bám này có thể đóng góp từ 2% đến 11% tổng lượng carbon sinh khối sinh vật nhân thực tại vùng biển siêu sâu, biến chúng thành một “bể chứa carbon” quan trọng dưới đáy đại dương.

Chuyến thám hiểm cũng xác lập nhiều kỷ lục mới về độ sâu phân bố của sinh vật biển, bao gồm loài động vật rêu sâu nhất từng được ghi nhận ở độ sâu gần 9.981 mét và polyp sứa lửa ở độ sâu khoảng 9.982 mét.