Cá giọt nước: vì sao thân như thạch lại hợp với biển sâu 1.000 m

Cá giọt nước (Psychrolutes marcidus) có thân như thạch vì đó là cách rẻ nhất để lơ lửng ở độ sâu khoảng 600 đến 1.200 m: thịt nhiều nước, ít cơ, xương mềm, không có bóng hơi, nên nó gần như không nặng không nhẹ so với nước biển xung quanh. Hình ảnh "cục thịt mũi to buồn bã" mà nhiều người biết là con cá đã bị kéo lên mặt nước, mất áp suất và mất chỗ tựa. Ở nhà của nó, cá giọt nước trông giống một con cá đầu to bình thường.

Cá giọt nước là loài gì, sống ở đâu

Cá giọt nước thuộc họ Psychrolutidae, thường gọi là họ cá bống biển đầu mỡ (fathead sculpin). Loài nổi tiếng nhất sống ở vùng biển sâu ngoài khơi đông nam nước Úc, quanh đảo Tasmania và vùng biển New Zealand, trên các sườn lục địa có đáy bùn và cát. Con trưởng thành dài cỡ 30 cm. Trong họ này còn nhiều loài khác sống ở Thái Bình Dương và Đại Tây Dương, cũng có thân mềm, đầu to và da lỏng lẻo.

Ở độ sâu nơi nó sống, ánh nắng gần như không còn, nước lạnh chừng vài độ C, và áp suất lớn gấp khoảng 60 đến 120 lần áp suất ở mặt biển. Cứ xuống thêm 10 m nước biển thì áp suất tăng thêm chừng một atmosphere. Một con cá muốn sống thoải mái ở đó phải giải được bài toán: giữ mình không chìm xuống đáy, cũng không trồi lên, mà tốn ít năng lượng nhất có thể, vì thức ăn ở tầng này rất thưa.

Bài toán nổi chìm: vì sao không dùng bóng hơi

Phần lớn cá xương ở biển nông giữ thăng bằng bằng bóng hơi, một túi khí nằm trong bụng. Cá điều chỉnh lượng khí trong túi để nổi lơ lửng ở độ sâu mong muốn. Cách này rất hiệu quả ở gần mặt nước, nhưng càng xuống sâu thì càng đắt.

Lý do là khí bị nén theo áp suất. Ở 1.000 m, muốn giữ một thể tích khí như ở mặt nước, cá phải bơm vào lượng khí nhiều gấp khoảng một trăm lần. Khí đó phải lấy từ máu, nhờ một tuyến tiết khí làm việc không ngừng, ngược với chênh lệch nồng độ rất lớn. Thêm nữa, mỗi khi cá bơi lên hay xuống vài chục mét, thể tích khí lại thay đổi và cá phải điều chỉnh lại. Với một con cá sống bằng khẩu phần ít ỏi, chi phí này không đáng.

Vì thế nhiều cá biển sâu đã bỏ hẳn bóng hơi hoặc để nó thoái hoá, rồi giải bài toán nổi chìm bằng cách khác: làm cho chính cơ thể nhẹ đi.

Cơ thể nhẹ như thạch được làm ra sao

Cá giọt nước đi theo con đường "giảm khối lượng nặng". Các bộ phận nặng nhất trên một con cá thường là xương và cơ, vì cả hai đều đặc hơn nước biển. Ở cá giọt nước, cả hai đều bị cắt giảm.

• Xương mềm và ít khoáng: bộ xương mỏng, ít canxi, đủ để giữ hình dáng chứ không đủ để chống đỡ cơ thể trên cạn.
• Ít cơ: cá không cần bơi nhanh nên khối cơ nhỏ. Cơ là mô tiêu hao năng lượng ngay cả khi nghỉ, nên ít cơ cũng có nghĩa là ít tốn "tiền điện" hằng ngày.
• Mô giàu nước, dạng keo: phần lớn thân là một lớp mô sền sệt chứa nhiều nước, có mật độ rất gần với nước biển. Mô kiểu này rẻ để xây và rẻ để duy trì.
• Da lỏng: lớp da không bó chặt vào thân, nhờ đó cơ thể có thể là một khối mềm mà vẫn được bao bọc.

Kết quả là một cơ thể có mật độ chỉ nhỉnh hơn nước một chút. Cá giọt nước gần như không phải bỏ sức để giữ mình, chỉ cần quạt vây nhẹ là di chuyển hay đứng yên trên đáy. Các nhà sinh học gọi đây là một kiểu "sống tiết kiệm": cơ thể được thiết kế để tiêu ít năng lượng nhất trong môi trường thiếu ăn.

Không chỉ riêng cá giọt nước

Cách làm cơ thể nhẹ bằng mô giàu nước xuất hiện ở nhiều nhóm sinh vật biển sâu không có họ hàng gần nhau. Nhiều loài cá ốc sên (họ Liparidae) sống ở rãnh đại dương có thân trong mờ và mềm. Mực ma cà rồng và nhiều loài bạch tuộc biển sâu có thịt nhão hơn hẳn họ hàng ven bờ. Sứa và sứa lược thì gần như toàn nước. Khi nhiều nhóm khác nhau cùng đi tới một giải pháp giống nhau, đó là dấu hiệu môi trường đặt ra một sức ép chọn lọc rất mạnh và rõ ràng.

Vì sao lên mặt nước thì trông "xấu xí"

Bức ảnh cá giọt nước nổi tiếng nhất chụp một mẫu vật được thu trong chuyến khảo sát biển sâu ngoài khơi New Zealand năm 2003, được đặt biệt danh là "Mr. Blobby" và hiện lưu giữ tại Bảo tàng Úc ở Sydney. Năm 2013, một hội nhóm làm truyền thông vui về bảo tồn ở Anh tổ chức bình chọn và cá giọt nước được gọi là "loài vật xấu nhất thế giới". Từ đó con cá thành biểu tượng trên mạng.

Nhưng hình ảnh đó gần như là chân dung một tai nạn. Khi bị lưới kéo lên, con cá trải qua hai thay đổi đột ngột:

1. Mất áp suất: từ hàng trăm atmosphere xuống còn một. Mô bị giãn và tổn thương, giống như một vận động viên lặn bị nổi lên quá nhanh.
2. Mất chỗ dựa: trong nước, mô keo được nước nâng đỡ đều mọi phía. Đặt lên mặt phẳng ngoài không khí, khối mô mềm chảy xệ dưới sức nặng của chính nó, như một miếng thạch rời khuôn.

Ảnh chụp và video quay bằng robot lặn ở độ sâu cho thấy các loài cá bống biển đầu mỡ có thân khá gọn, đầu to, mắt rõ, đuôi thon, trông như một con cá đáy thông thường. Cái "mũi to" thực ra là phần da trán bị chảy xuống khi ra khỏi nước. Bài học ở đây hữu ích cho người học sinh học: hình dạng của sinh vật chỉ có nghĩa khi đặt nó trong môi trường của nó.

Sống bằng cách ngồi chờ

Một cơ thể ít cơ không thể đuổi bắt con mồi nhanh nhẹn. Cá giọt nước và họ hàng của nó được cho là kiếm ăn theo lối chờ thời: nằm hoặc lơ lửng sát đáy, đớp những gì trôi ngang qua hoặc bò chậm trên đáy, như giáp xác nhỏ, thân mềm, các mẩu thức ăn rơi từ tầng trên xuống. Dữ liệu về chế độ ăn của chính loài Psychrolutes marcidus còn ít, vì rất khó quan sát nó khi còn sống.

Lối sống này hợp với biển sâu. Ở đây, săn mồi chủ động là một canh bạc tốn kém: bơi nhiều mà không chắc gặp gì. Ngồi chờ thì tốn ít, chỉ cần đủ kiên nhẫn. Một con cá chi tiêu năng lượng thấp có thể sống được với những bữa ăn thưa thớt, cách nhau lâu.

Về sinh sản, các nhà khoa học từng quan sát một loài cá giọt nước họ hàng ở Đông Bắc Thái Bình Dương nằm trên ổ trứng dưới đáy biển sâu, có vẻ như đang canh giữ trứng. Hành vi chăm trứng ở cá biển sâu không hiếm: khi môi trường lạnh làm trứng phát triển chậm, cha mẹ ở lại canh giúp tăng cơ hội sống của lứa con.

Bảng so sánh: cá nông và cá giọt nước

Cái giá của sự tiết kiệm

Không có thích nghi nào miễn phí. Cơ thể như thạch giúp cá giọt nước sống tốt ở độ sâu, nhưng nó cũng trói con cá vào đúng tầng nước đó. Một con cá không cơ bắp không thể bơi nhanh để thoát khỏi mối nguy, không thể di chuyển xa để tìm vùng giàu thức ăn khác. Đây là kiểu đánh đổi gặp khắp nơi trong tiến hoá: giỏi một việc thường đi kèm kém ở việc khác.

Mối nguy lớn nhất với cá giọt nước hiện nay đến từ con người. Vùng biển sâu ngoài khơi Úc và New Zealand có nghề lưới kéo đáy đánh bắt các loài cá biển sâu có giá trị và tôm hùm biển sâu. Cá giọt nước không phải loài mục tiêu, nhưng có thể bị cuốn vào lưới như một loài đánh bắt phụ. Hiện chưa có số liệu đủ tin cậy về quần thể của nó để biết loài này đang tăng hay giảm. Nhiều nhà khoa học lưu ý rằng các loài biển sâu thường lớn chậm và sinh sản ít, nên nếu bị khai thác lâu dài thì phục hồi rất chậm.

Góc nhìn hôm nay: con cá xấu xí dạy ta điều gì

Cá giọt nước là ví dụ hay để hiểu một nguyên tắc nền của thuyết tiến hoá: không có hình dạng "đẹp" hay "xấu" tuyệt đối, chỉ có hình dạng phù hợp hay không phù hợp với môi trường. Thân hình mà ta thấy buồn cười trên bàn thí nghiệm là kết quả của rất nhiều thế hệ chọn lọc trong bóng tối, nơi mỗi chút năng lượng tiết kiệm được đều có giá trị.

Nhờ biệt danh "xấu nhất thế giới", cá giọt nước lại trở thành gương mặt quen của các chiến dịch nói về bảo tồn biển sâu. Những loài nhỏ bé, không có bộ lông đẹp hay dáng vẻ oai vệ, cũng cần người lên tiếng.

Nếu muốn tìm hiểu thêm:

• Xem các đoạn video quay cá biển sâu bằng robot lặn do các viện hải dương học công bố. Nhìn cá bống biển đầu mỡ còn sống ở độ sâu sẽ thấy ngay nó khác ảnh mẫu vật thế nào.
• Tìm đọc về chủ đề "cá biển sâu không có bóng hơi" trong sách sinh học biển. Đây là cửa vào để hiểu cả nhóm sinh vật có mô keo.
• So sánh với các loài cá ở rãnh đại dương như cá ốc sên Mariana, sống sâu hơn nhiều nhưng cũng dùng thân mềm, ít xương.