ร่องลึกใต้ทะเล

การศึกษาใหม่ในวารสารGeophysical Research Lettersของ AGU พบหลักฐานแรกของคาร์บอนกัมมันตภาพรังสีจากการทดสอบระเบิดนิวเคลียร์ในเนื้อเยื่อของสัตว์จำพวกครัสเตเชียนที่อาศัยอยู่ในร่องลึกมหาสมุทรของโลก รวมถึงร่องลึกก้นสมุทรมาเรียนา ซึ่งเป็นที่ตั้งของจุดที่ลึกที่สุดในมหาสมุทร สิ่งมีชีวิตที่พื้นผิวมหาสมุทรได้รวม "บอมบ์คาร์บอน" นี้ไว้ในโมเลกุลที่ประกอบเป็นร่างกายของพวกมันตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษ 1950 การศึกษาใหม่พบว่ากุ้งในร่องลึกของมหาสมุทรกำลังกินสารอินทรีย์จากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้เมื่อตกลงสู่พื้นมหาสมุทร ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่ามลพิษของมนุษย์สามารถเข้าสู่สายใยอาหารได้อย่างรวดเร็วและออกไปสู่มหาสมุทรลึก ตามที่ผู้เขียนการศึกษากล่าว Ning Wang นักธรณีเคมีจาก Chinese Academy of Sciences ในเมืองกว่างโจว ประเทศจีน กล่าวว่า แม้ว่าการหมุนเวียนของมหาสมุทรจะใช้เวลาหลายร้อยปีในการนำพาน้ำที่มีระเบิด [คาร์บอน] ไปสู่ร่องลึกที่ลึกที่สุด แต่ห่วงโซ่อาหารก็บรรลุผลได้เร็วกว่ามาก” ผู้เขียนการศึกษาใหม่ Weidong Sun นักธรณีเคมีกล่าวว่า "มีปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงมากระหว่างพื้นผิวและก้นทะเลในแง่ของระบบชีวภาพ และกิจกรรมของมนุษย์อาจส่งผลกระทบต่อระบบชีวภาพได้แม้ลึกลงไปถึง 11,000 เมตร ดังนั้นเราจำเป็นต้องระมัดระวังเกี่ยวกับพฤติกรรมในอนาคตของเรา" Weidong Sun นักธรณีเคมีกล่าว ที่ Chinese Academy of Sciences ในเมืองชิงเต่า ประเทศจีน และผู้เขียนร่วมของการศึกษาใหม่ "ไม่เป็นไปตามคาด แต่ก็เข้าใจได้ เพราะมันถูกควบคุมโดยห่วงโซ่อาหาร" ผลการวิจัยยังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจได้ดีขึ้นว่าสิ่งมีชีวิตปรับตัวอย่างไรให้อยู่ในสภาพแวดล้อมที่ขาดแคลนสารอาหารของมหาสมุทรลึก ผู้เขียนกล่าว ครัสเตเชียนที่พวกเขาศึกษามีชีวิตอยู่ได้นานอย่างคาดไม่ถึงโดยมีเมแทบอลิซึมที่ช้ามาก ซึ่งผู้เขียนสงสัยว่าอาจเป็นการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่ยากไร้และรุนแรงนี้ การสร้างอนุภาคกัมมันตภาพรังสี คาร์บอน-14 เป็นคาร์บอนกัมมันตภาพรังสีที่สร้างขึ้นตามธรรมชาติเมื่อรังสีคอสมิกทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศ คาร์บอน-14 มีปริมาณน้อยกว่าคาร์บอนที่ไม่มีกัมมันตภาพรังสีมาก แต่นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับได้ในสิ่งมีชีวิตเกือบทุกชนิด และใช้ระบุอายุของตัวอย่างทางโบราณคดีและธรณีวิทยา การทดสอบอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์ที่ดำเนินการในช่วงปี 1950 และ 1960 ทำให้ปริมาณคาร์บอน-14 ในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่อนิวตรอนที่ปล่อยออกมาจากระเบิดทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนในอากาศ ระดับของ "ระเบิดคาร์บอน" นี้สูงสุดในช่วงกลางทศวรรษที่ 1960 และลดลงเมื่อการทดสอบนิวเคลียร์ในชั้นบรรยากาศหยุดลง ในช่วงปี 1990 ระดับคาร์บอน-14 ในชั้นบรรยากาศลดลงเหลือประมาณ 20 เปอร์เซ็นต์เหนือระดับก่อนการทดสอบ คาร์บอนระเบิดนี้หลุดออกจากชั้นบรรยากาศอย่างรวดเร็วและปะปนกับพื้นผิวมหาสมุทร สิ่งมีชีวิตในทะเลที่อาศัยอยู่ในหลายทศวรรษนับจากเวลานี้ได้ใช้คาร์บอนระเบิดเพื่อสร้างโมเลกุลภายในเซลล์ของพวกมัน และนักวิทยาศาสตร์ได้เห็นระดับคาร์บอน-14 ที่เพิ่มขึ้นในสิ่งมีชีวิตในทะเลตั้งแต่ไม่นานหลังจากการทดสอบระเบิดเริ่มขึ้น ชีวิตใต้ท้องทะเล ส่วนที่ลึกที่สุดของมหาสมุทรคือ ร่องลึก ก้นสมุทร ซึ่งเป็นบริเวณที่พื้นมหาสมุทรอยู่ลึกลงไปใต้ผิวน้ำมากกว่า 6 กิโลเมตร (4 ไมล์) พื้นที่เหล่านี้ก่อตัวขึ้นเมื่อแผ่นเปลือกโลกแผ่นหนึ่งมุดตัวลงไปใต้แผ่นเปลือกโลกอีกแผ่นหนึ่ง สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในร่องลึกเหล่านี้ต้องปรับตัวให้เข้ากับแรงกดดันที่รุนแรง ความเย็นจัด การขาดแสงและสารอาหาร ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิจัยต้องการใช้บอมบ์คาร์บอนเป็นตัวติดตามสารอินทรีย์ในร่องลึกฮาดอลเพื่อให้เข้าใจสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ที่นั่นได้ดียิ่งขึ้น Wang และเพื่อนร่วมงานวิเคราะห์สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำที่เก็บได้ในปี 2560 จากร่องลึกก้นสมุทรมาเรียนา มุสเซา และนิวบริเตนในมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันตกเขตร้อน ซึ่งลึกลงไปใต้พื้นผิวถึง 11 กิโลเมตร (7 ไมล์) แอมฟิพอดเป็นสัตว์จำพวกครัสเตเชียนขนาดเล็กชนิดหนึ่งที่อาศัยอยู่ในมหาสมุทรและได้อาหารจากการคุ้ยซากสิ่งมีชีวิตที่ตายแล้วหรือบริโภคเศษซากสัตว์ทะเล น่าประหลาดใจที่นักวิจัยพบว่าระดับคาร์บอน-14 ในเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อของแอมฟิพอดนั้นสูงกว่าระดับคาร์บอน-14 ในสารอินทรีย์ที่พบในน้ำทะเลลึกมาก จากนั้นพวกเขาวิเคราะห์เนื้อหาในลำไส้ของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ และพบว่าระดับดังกล่าวตรงกับระดับคาร์บอน-14 โดยประมาณจากตัวอย่างสารอินทรีย์ที่นำมาจากพื้นผิวมหาสมุทรแปซิฟิก สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำกำลังเลือกกินเศษซากจากพื้นผิวมหาสมุทรที่ตกลงสู่พื้นมหาสมุทร การปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมใต้ทะเลลึก การค้นพบใหม่นี้ช่วยให้นักวิจัยเข้าใจการมีอายุยืนยาวของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในร่องลึกของฮาดอลได้ดีขึ้น และวิธีที่พวกมันปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่เป็นเอกลักษณ์นี้ ที่น่าสนใจคือ นักวิจัยพบว่าสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำที่อาศัยอยู่ในร่องลึกเหล่านี้มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีอายุยืนยาวกว่าสัตว์ที่อาศัยอยู่ในน้ำตื้น สัตว์จำพวกสะเทินน้ำสะเทินบกที่อาศัยอยู่ในน้ำตื้นมักจะมีชีวิตอยู่ได้น้อยกว่าสองปี และมีความยาวเฉลี่ย 20 มิลลิเมตร (0.8 นิ้ว) แต่นักวิจัยพบสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำในร่องลึกที่มีอายุมากกว่า 10 ปี และมีความยาวถึง 91 มิลลิเมตร (3.6 นิ้ว) ผู้เขียนการศึกษาสงสัยว่าขนาดที่ใหญ่และอายุยืนของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำน่าจะเป็นผลพลอยได้จากวิวัฒนาการของพวกมันในการอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ ความกดอากาศสูง และอาหารที่มีอยู่อย่างจำกัด พวกเขาสงสัยว่าสัตว์เหล่านี้มีเมแทบอลิซึมที่ช้าและการหมุนเวียนของเซลล์ต่ำ ซึ่งทำให้พวกมันเก็บสะสมพลังงานได้เป็นเวลานาน อายุการใช้งานที่ยาวนานยังบ่งชี้ว่าสารมลพิษสามารถสะสมทางชีวภาพในสิ่งมีชีวิตที่ผิดปกติเหล่านี้ได้ “นอกจากข้อเท็จจริงที่ว่าวัสดุส่วนใหญ่มาจากพื้นผิว การสะสมทางชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับอายุยังเพิ่มความเข้มข้นของมลพิษเหล่านี้ ทำให้เกิดภัยคุกคามต่อระบบนิเวศที่ห่างไกลที่สุดเหล่านี้” หวังกล่าว การศึกษาใหม่แสดงให้เห็นว่าร่องลึกใต้มหาสมุทรไม่ได้แยกออกจากกิจกรรมของมนุษย์ Rose Cory รองศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์โลกและสิ่งแวดล้อมแห่งมหาวิทยาลัยมิชิแกนซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยใหม่กล่าวในอีเมล การวิจัยแสดงให้เห็นว่าการใช้คาร์บอน "ระเบิด" นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับลายนิ้วมือของกิจกรรมของมนุษย์ในมหาสมุทรที่ห่างไกลและลึกที่สุดได้ ผู้เขียนยังใช้คาร์บอน "ระเบิด" เพื่อแสดงให้เห็นว่าแหล่งอาหารหลักของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้คือคาร์บอนที่ผลิตในมหาสมุทรผิวน้ำ แทนที่จะเป็นแหล่งคาร์บอนในท้องถิ่นที่สะสมจากตะกอนบริเวณใกล้เคียง Cory กล่าว การศึกษาครั้งใหม่ยังชี้ให้เห็นว่าสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำในร่องลึกได้ปรับตัวให้เข้ากับสภาพที่รุนแรงในร่องลึก "สิ่งที่แปลกใหม่จริงๆ ในที่นี้ไม่ใช่แค่คาร์บอนจากพื้นผิวมหาสมุทรสามารถไปถึงมหาสมุทรลึกได้ในระยะเวลาอันสั้น แต่คาร์บอน 'อายุน้อย' ที่ผลิตในมหาสมุทรพื้นผิวนั้นเติมเชื้อเพลิงหรือหล่อเลี้ยงชีวิตในร่องลึกที่สุด" คอรีกล่าวว่า