Hình ảnh của Cá mập di chuyển bình tĩnh bên trong một ngọn núi lửa dưới nước đang hoạt động. Nghe có vẻ như trong phim, nhưng đó là sự thật khoa học. Ở vùng Nam Thái Bình Dương xa xôi, núi lửa Kavachi đã trở thành một trong những địa điểm hấp dẫn nhất cho nghiên cứu sinh học biển và địa chất.
Ngọn núi lửa này, nằm đối diện với quần đảo Solomon, kết hợp... Các vụ phun trào thường xuyên, nước có tính axit cao và nhiệt độ cao bất thường.Mặc dù vậy, cá mập vây lụa và cá mập đầu búa đã được ghi nhận sống bên trong những khu vực này, điều này đã thúc đẩy các cuộc thám hiểm với công nghệ tiên tiến nhằm tìm hiểu cách chúng có thể sống sót trong môi trường khắc nghiệt như vậy.
Một ngọn núi lửa dưới nước có tên là "Sharkcano"
Núi lửa ngầm Kavachi nằm ở khoảng... Cách quần đảo Solomon 32 kmNằm ở châu Đại Dương, nó được coi là một trong những ngọn núi lửa hoạt động mạnh nhất ở Thái Bình Dương. Các vụ phun trào của nó, kèm theo khí thải và cột nước đổi màu, đã được ghi nhận nhiều lần từ bề mặt.
Vào năm 2015, một đoàn thám hiểm khoa học đã lần đầu tiên ghi nhận được... sự hiện diện của cá mập bên trong miệng núi lửa dưới nướcPhát hiện này đã tạo ra sự quan tâm rất lớn từ giới truyền thông và khoa học. Kết quả là, ngọn núi lửa này được biết đến rộng rãi với tên gọi "Sharkcano" (Núi Cá Mập), một biệt danh thể hiện hoàn hảo sự hiếm có của hiện tượng này.
Việc phát hiện cá mập lụa và cá mập đầu búa trong môi trường khắc nghiệt như vậy không chỉ dừng lại ở mức một giai thoại thú vị, mà còn mở ra hàng loạt câu hỏi về... Cấu trúc hệ sinh thái trong các núi lửa dưới nước đang hoạt động như thế nào? và những cơ chế nào cho phép những động vật này chịu đựng được những điều kiện mà về nguyên tắc là sẽ gây tử vong?
Bất chấp hoạt động không ngừng nghỉ của Kavachi, với nước chứa nhiều hạt và khí núi lửa.Các quan sát cho thấy những loài săn mồi này không chỉ thỉnh thoảng xâm nhập mà dường như còn sử dụng bên trong núi lửa như một phần môi trường sống thường xuyên của chúng.
Cuộc thám hiểm khoa học và mối liên hệ của nó với châu Âu
Đằng sau tác phẩm này là một điều... đội ngũ chuyên gia quốc tế về hải dương học, robot học và núi lửa họcVới mối liên hệ với các tổ chức thường xuyên hợp tác với các trung tâm châu Âu chuyên nghiên cứu về biến đổi khí hậu và các mối nguy hiểm do núi lửa gây ra. Mặc dù núi lửa nằm ở châu Đại Dương, nhưng dữ liệu thu được vẫn có ý nghĩa đối với các nhà nghiên cứu ở châu Âu và Tây Ban Nha quan tâm đến các hệ sinh thái khắc nghiệt và tác động của khí núi lửa lên đại dương.
Nghiên cứu này do một kỹ sư hải dương học dẫn đầu. Brennan Phillips, liên kết với các dự án của National Geographic, cùng với Alistair Grinhamđến từ Đại học Queensland, và Matthew DunbabinCô đến từ Đại học Công nghệ Queensland. Công việc của cô là một phần của mạng lưới khoa học toàn cầu, bao gồm cả các nhóm nghiên cứu châu Âu chuyên về robot dưới nước và giám sát núi lửa.
Đối với cộng đồng khoa học châu Âu, loại nghiên cứu này cung cấp một điểm tham chiếu rất có giá trị để hiểu cách thức... Núi lửa dưới nước tương tác với sinh vật biểnĐiều này cũng đáng quan tâm ở những khu vực như Địa Trung Hải hoặc phía đông Đại Tây Dương, nơi có các cấu trúc núi lửa đang hoạt động, mặc dù không dữ dội như Kavachi.
Hơn nữa, các kỹ thuật được phát triển trong dự án này, đặc biệt là liên quan đến cảm biến giá rẻ và hệ thống quan sát tự độngNhững phát hiện này có thể áp dụng cho nghiên cứu ở vùng biển châu Âu, từ các khu vực thủy nhiệt đến các khu vực phát thải CO.2 Các khu vực tự nhiên được sử dụng làm phòng thí nghiệm để nghiên cứu hiện tượng axit hóa đại dương.
Robot dùng một lần để tiến vào môi trường nguy hiểm.
Vì bên trong Kavachi là một nơi mà, theo lời của chính các nhà nghiên cứu, "Tôi có thể giết anh một cách dễ dàng."Cách duy nhất hợp lý để khám phá nó là thông qua công nghệ robot. Nhóm nghiên cứu đã lựa chọn những phương tiện tương đối đơn giản, chi phí thấp và, theo một cách nào đó, gần như là dùng một lần.
Những robot này được thiết kế để chịu được nhiệt độ cao, nhiễu loạn và sóng xung kích Gây ra bởi các vụ nổ nhỏ dưới nước. Một số thậm chí còn được chế tạo bằng ống nhựa PVC tái chế và các linh kiện dễ kiếm, giảm chi phí xuống chỉ còn vài trăm đô la mỗi chiếc, một con số rất thấp so với các ROV (phương tiện điều khiển từ xa) truyền thống.
Các thiết bị họ mang theo trên tàu bao gồm: đầu dò độ sâu âm thanh, cảm biến nhiệt độ, gia tốc kế và cameraNhờ sự kết hợp này, các robot không chỉ ghi lại hình ảnh bên trong núi lửa mà còn tạo ra các hồ sơ chi tiết về đặc tính vật lý và hóa học của nước.
Mục tiêu chính là đo các thông số quan trọng như sau, càng gần miệng thông hơi càng tốt: độ pH của nước, nồng độ carbon dioxide và sự thay đổi nhiệt độ Ngay trước, trong và sau các đợt phun trào. Thông tin này giúp chúng ta hiểu được cách một hệ sinh thái hình thành và được duy trì trong những điều kiện khắc nghiệt như vậy.
Do vị trí hẻo lánh của Kavachi, vấn đề hậu cần cũng chi phối thiết kế thiết bị: các nhà khoa học khẳng định rằng robot phải đáp ứng các yêu cầu sau: vừa vặn trong hành lý xách tay của một máy bay nhỏ. và dễ dàng sửa chữa hoặc thay thế tại chỗ, một phương pháp đang thu hút sự quan tâm trong nhiều dự án hải dương học quốc tế.
Điều kiện hóa học khắc nghiệt: độ pH thấp, nhiệt độ cao và khí núi lửa.
Các chiến dịch đo đạc đầu tiên cho thấy môi trường xung quanh núi lửa có đặc điểm như thế nào? độ pH giảm mạnh ở bề mặt nướcĐiều này cho thấy độ axit cao hơn đáng kể so với đại dương xung quanh. Nhìn chung, những điều kiện này được coi là không phù hợp với sự hiện diện của các sinh vật biển lớn.
Ngoài ra, các cảm biến đã phát hiện ra Nhiệt độ nước cao hơn bình thường tới mười độ. ở khu vực lân cận các miệng phun thủy nhiệt. Đối với động vật biển, sự chênh lệch nhiệt độ này gây ra căng thẳng đáng kể, đặc biệt khi kết hợp với tầm nhìn rất thấp và lượng lớn trầm tích mịn lơ lửng.
Các robot cũng đã xác nhận rằng Kavachi là một nguồn phát thải khí nhà kính chính đi vào cột nước, bao gồm cả carbon dioxide từ hoạt động núi lửa. Loại nguồn cung tự nhiên này rất được quan tâm đối với những người nghiên cứu về cân bằng carbon trong đại dương và mối quan hệ của nó với khí hậu toàn cầu từ châu Âu.
Một phần của nhiệm vụ là thu thập mảnh đá và vật liệu núi lửa Những hạt vật chất mới phun trào này sẽ bám vào cấu trúc bên ngoài của núi lửa. Các mẫu vật này cho phép chúng ta tái tạo lại lịch sử phun trào gần đây và hiểu rõ hơn về cách thức tái tạo lớp nền vật lý nơi các quần xã sinh vật hình thành.
Bất chấp môi trường khắc nghiệt, các ghi chép cho thấy một [từ bị thiếu - có thể là "lũ lụt" hoặc "bông tuyết"] hình thành xung quanh ngọn núi lửa. bức tranh khảm của các vi môi trường sống Với điều kiện thay đổi rất nhiều trong khoảng cách ngắn, nơi đây có thể cung cấp nơi trú ẩn tạm thời cho nhiều loài khác nhau, bao gồm cả cá mập.
Cá mập lụa và cá mập đầu búa ở một nơi không thể tưởng tượng nổi.
Một trong những khía cạnh thu hút nhiều sự chú ý nhất là các camera đã xác định rõ ràng. cá mập lụa (Carcharhinus falciformis) và cá mập đầu búa Chúng tiến vào và di chuyển bên trong miệng núi lửa dưới nước. Mặc dù hình ảnh không phải lúc nào cũng rõ nét do độ đục, nhưng hình bóng của cá mập đầu búa vẫn không thể nhầm lẫn.
Sự hiện diện của các loài động vật có kích thước lớn như vậy trong môi trường có tính axit, đục và nóng như thế. Điều này trái ngược với quan điểm cổ điển về những ngọn núi lửa dưới nước này.Những khu vực này, cho đến gần đây vẫn được coi là gần như không có động vật ăn thịt lớn, hiện đang được quan sát thấy có cá mập thường xuyên lui tới, thậm chí chúng có thể sử dụng chúng một cách thường xuyên.
Hiện vẫn chưa rõ chính xác những con vật này đang tìm kiếm điều gì bên trong Kavachi. Một số giả thuyết cho rằng chúng có thể đang lợi dụng... thỉnh thoảng có nhiều con mồi Một số ý kiến cho rằng chúng bị thu hút bởi các chất dinh dưỡng từ núi lửa, trong khi những ý kiến khác lại cho rằng bên trong miệng núi lửa có thể mang lại cho chúng một số lợi thế nào đó, chẳng hạn như nơi trú ẩn khỏi các loài săn mồi hoặc ký sinh trùng khác.
Dù lý giải thế nào đi nữa, hành vi của những con cá mập này trong môi trường khắc nghiệt như vậy đã trở thành một điều bí ẩn. lĩnh vực nghiên cứu ưu tiên để hiểu rõ hơn về tính linh hoạt sinh thái và khả năng thích ứng với những thay đổi đột ngột về môi trường sống của nó.
Bất chấp những hạn chế về mặt kỹ thuật, mỗi lần lặn bằng robot mới đều mang lại những cải tiến đáng kể. những mẩu thông tin nhỏ Điều đó cho phép chúng ta lập hồ sơ về cách chúng di chuyển, thời gian chúng ở lại bên trong núi lửa và những khu vực mà chúng thường xuyên lui tới nhất.
Khả năng thích ứng và dự đoán các vụ phun trào
Câu hỏi lớn đặt ra là làm thế nào những loài động vật này có thể sống sót trong một môi trường kết hợp nhiều yếu tố khắc nghiệt. độ axit cao, nhiệt độ thất thường và phun trào dữ dộiMột số chuyên gia cho rằng có thể đã xảy ra những sự thích nghi về mặt sinh lý cho phép chúng chịu được nồng độ CO.2 và sự biến đổi nhiệt độ lớn hơn mức mà các loài cá mập khác có thể chịu đựng được.
Một hướng nghiên cứu khác tập trung vào khả năng của cá mập trong việc... phát hiện các dấu hiệu trước khi xảy ra vụ phun tràoNhững loài động vật này được biết đến là cực kỳ nhạy cảm với sự thay đổi áp suất, rung động và điện trường, vì vậy có khả năng chúng có thể nhận biết được những dấu hiệu sớm của hoạt động phun trào và rời khỏi miệng núi lửa trước khi tình hình trở nên nguy hiểm.
Các nhà nghiên cứu đang phát triển các mô-đun và cảm biến mới để định lượng chính xác hơn... sóng xung kích và những biến đổi vật lý bên trong núi lửaMục tiêu là đối chiếu những phát hiện này với hành vi được quan sát trong các đoạn video ghi lại. Ý tưởng là để xác định mức độ mà cá mập chịu đựng những sự xáo trộn này hoặc liệu chúng có chủ động tránh chúng hay không.
Hiểu khả năng phục hồi của các loài này trong một ngọn núi lửa đang hoạt động Nghiên cứu này không chỉ mang tính học thuật mà còn có thể cung cấp manh mối về cách các loài săn mồi biển lớn sẽ phản ứng với các kịch bản tương lai về đại dương ấm hơn và axit hóa hơn, một vấn đề mà các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới, kể cả ở châu Âu, đang quan tâm.
Nếu được xác nhận rằng những con cá mập này có khả năng chịu đựng bất thường, điều đó có thể mở ra cơ hội cho các nghiên cứu so sánh với quần thể từ các khu vực khác, chẳng hạn như Bắc Đại Tây Dương hoặc Địa Trung Hải, để đánh giá. sự khác biệt về di truyền hoặc sinh lý Liên quan đến khả năng thích nghi với môi trường khắc nghiệt.
Một phòng thí nghiệm tự nhiên để hiểu về đại dương trong tương lai.
Đối với nhiều nhà khoa học, Kavachi hoạt động gần giống như một... phòng thí nghiệm tự nhiên nơi sự axit hóa, sự nóng lên và phát thải khí kết hợp với nhau. Trong một không gian hạn chế. Quan sát cách các sinh vật sống ở đó phản ứng giúp dự đoán một số thay đổi có thể xảy ra ở các khu vực khác trên hành tinh nếu nhiệt độ biển và nồng độ CO₂ tiếp tục tăng.2.
Sự quan tâm của cộng đồng châu Âu đối với các loại môi trường này xuất phát từ thực tế rằng chúng cho phép để kiểm tra các mô hình lý thuyết về tính dễ tổn thương và khả năng thích ứng. Trong số các loài chủ chốt đối với hệ sinh thái biển. Cá mập, với vai trò là động vật ăn thịt đầu bảng, đóng vai trò thiết yếu trong việc cân bằng chuỗi thức ăn.
Hơn nữa, kinh nghiệm thu được với robot nhỏ gọn và giá cả phải chăng Nó đóng vai trò là tài liệu tham khảo cho các dự án giám sát tại các núi lửa dưới nước và các khu vực thủy nhiệt khác trên toàn cầu, với sự tham gia của các nhóm nghiên cứu từ Tây Ban Nha và các nước khác ở châu Âu.
Cái gọi là "Sharkcano" do đó đã trở thành một ví dụ về cách sự kết hợp giữa công nghệ dễ tiếp cận, hợp tác quốc tế và sự tò mò khoa học có thể hé lộ những điều kỳ diệu. những hành vi bất thường ở sinh vật biểnMỗi chiến dịch mới đều mở rộng tập dữ liệu hiện có và đặt ra những câu hỏi mới.
Điều bắt đầu như một tin tức bất ngờ về một số người Cá mập sống bên trong một ngọn núi lửa dưới nước đang hoạt động. Điều này đã dẫn đến một hướng nghiên cứu sâu rộng với những tác động đến sinh học, địa chất và nghiên cứu khí hậu. Khi các thiết bị được cải tiến và các nhóm nghiên cứu mới được bổ sung vào dự án, Kavachi tiếp tục cung cấp những manh mối về khả năng thích nghi của hệ động vật biển với những tình huống mà thoạt nhìn có vẻ bất khả thi đối với sự sống.
