Cá ăn nước biển và sau đó bài tiết nó dưới dạng cacbonat hạt mịn, hiện được biết là chiếm một phần đáng kể của trầm tích đáy biển.
Vào tháng 2 năm 2011, một nhóm các nhà khoa học từ Hoa Kỳ và Hoa Kỳ tuyên bố rằng một thành phần quan trọng của trầm tích đáy biển được tạo ra trong ruột của cá.
Họ nói rằng cacbonat hạt mịn, được bài tiết bởi cá với tốc độ rất cao, được tạo ra từ nước biển ăn vào cá chứ không phải từ thức ăn của chúng. Những phát hiện này có thể thay đổi cách các nhà địa chất tìm cách hiểu các điều kiện trong quá khứ địa chất và khí hậu Trái đất, được ghi lại trong các mỏ carbonate cổ như đá vôi và phấn.
Tác phẩm được xuất bản vào ngày 21 tháng 2 Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia. Tác giả chính Chris Perry, một nhà địa chất học biển tại Đại học Manchester Metropolitan, cho biết trong một thông cáo báo chí:
Việc thừa nhận rằng cá có thể đóng vai trò là nhà sản xuất carbonate chính trong môi trường biển sẽ hoàn toàn bất ngờ đối với một bộ phận lớn của cộng đồng khoa học biển. Những con cá này có thể tạo ra bao nhiêu carbonate, những phát hiện cũng rõ ràng có ý nghĩa lớn đối với sự hiểu biết của chúng ta về các nguồn khác nhau và các bể trầm tích carbonate trong đại dương, và một số ý nghĩa thú vị để hiểu được phần lớn bùn trong đá vôi và phấn có thể bắt nguồn từ đâu.
Kết tủa tinh thể cacbonat hình cầu, như nhìn thấy dưới kính hiển vi, từ đồng bạc (Bạch đàn). Tín dụng hình ảnh: Chris Perry, et. al
Cacbonat hạt mịn được tìm thấy trong trầm tích biển trước đây được cho là kết tủa ra khỏi nước biển hoặc là kết quả của sự tan rã của các bộ xương động vật không xương sống biển như san hô và vỏ sò. Nhưng các nhà khoa học từ lâu cũng đã biết rằng chất thải của cá biển bao gồm các hạt cacbon mịn. Nó trông như thế nào, và nó được sản xuất bao nhiêu? Các nhà nghiên cứu của nghiên cứu này đã quyết định tìm kiếm các carbonat tiết ra từ cá siêu nhỏ ở Bahamas, một khu vực nổi tiếng với cát carbonate trắng tuyệt đẹp và vùng nước nhiệt đới nông tràn ngập sự sống.
Đầu tiên, họ cần kiểm tra các carbonat hạt mịn được tìm thấy trong các viên phân của mười một loài cá khác nhau. Thành viên của mỗi loài cá được thu thập và giữ trong bể trong một khoảng thời gian để xác định số lượng viên phân mà chúng tạo ra. Sau đó, các nhà khoa học đã phân tích các tinh thể carbonate chiết xuất từ các viên phân mới lắng đọng. Họ phát hiện ra rằng các loài cá khác nhau tạo ra các loại tinh thể cacbonat khác nhau; hầu hết các tinh thể riêng lẻ không lớn hơn 30 micromet (0,0011 inch, khoảng 1/3 độ dày của một mảnh giấy). Trong các biến thể về hình dạng và kích thước của các tinh thể cacbonat, các hình thái phổ biến nhất được tìm thấy là ellipsoid-, bó rơm-, quả tạ- và tinh thể carbonate hình cầu.
Một trường học của cá trường (Lutjanes apodus) trong bể thí nghiệm. Các viên carbonate trắng đã lắng xuống sàn xe tăng. Tín dụng hình ảnh: Chris Perry, et. al
Cá trườngLutjanus apodus) tiết ra các tinh thể cacbonat hình elip được đóng gói dày đặc. Tín dụng hình ảnh: Chris Perry, et. al
Câu hỏi tiếp theo là, bao nhiêu carbonate trong trầm tích đáy biển được sản xuất bởi cá? Các nhà khoa học đã đo lượng carbonate được tìm thấy trong các viên phân cho các loài cá có kích cỡ khác nhau. Họ đã sử dụng các phép đo cơ bản đó, cùng với ước tính tổng dân số cá dựa trên các cuộc khảo sát của các nhà sinh học biển khác, để kết luận rằng cá của quần đảo Bahamian đã đóng góp khoảng 6 triệu kg (hơn 13.000.000 lbs) mỗi năm. Sự phân bố của các tinh thể carbonate có nguồn gốc từ cá này thay đổi theo môi trường sống, với nồng độ cao nhất được tìm thấy trong các rạn san hô và đầm lầy ngập mặn nơi có quần thể cá cao nhất.
Xét về tổng sản lượng bùn cacbonat - tất cả các nguồn cacbonat bao gồm tảo vôi và kết tủa canxi cacbonat vô cơ từ nước mặn - trung bình, cá đóng góp khoảng 14% sản lượng bùn carbonate hàng năm trên toàn lãnh thổ Bahamas. Nồng độ thay đổi theo môi trường sống, dao động từ dưới một phần trăm trong cỏ biển và đồng cỏ tảo đến khoảng 70 phần trăm trong đầm lầy ngập mặn.
Một mẫu từ mojarra yellowfin (Gerrus cinereus), như được thấy dưới kính hiển vi, cho thấy các tinh thể cacbonat có hình dạng không đều. Tín dụng hình ảnh: Chris Perry, et. al
Bằng chứng là cá đóng vai trò quan trọng trong việc bổ sung cacbonat trong trầm tích biển có ý nghĩa hấp dẫn trong việc tìm hiểu quá khứ Trái đất. Tiến sĩ Rod Wilson, một nhà sinh vật học cá tại Đại học Exeter, cho biết trong cùng một thông cáo báo chí:
Một lĩnh vực rõ ràng của nghiên cứu trong tương lai trong lĩnh vực này liên quan đến hồ sơ địa chất và đặc biệt là vai trò của quá trình này trong các giai đoạn của lịch sử Trái đất khi hóa học đại dương rất khác biệt và nhiệt độ ấm hơn đáng kể. Ví dụ, một nghiên cứu sơ bộ đã ước tính sản xuất carbonate cá trong điều kiện nước biển Creta, thời gian (146-65 triệu năm trước) khi khối lượng lớn phấn được lắng đọng (nổi tiếng bao gồm cả Vách đá trắng).
Những nghiên cứu này, mặc dù trong giai đoạn đầu của chúng, cho thấy sự gia tăng lớn trong sản xuất carbonate này của cá trong thời cổ đại này. Có lẽ cá là người đóng góp chính cho các mỏ carbonate mang tính biểu tượng này, bên cạnh các hóa thạch vi mô được biết đến nhiều hơn của các sinh vật có vỏ. Tuy nhiên, chúng tôi vẫn chưa tìm kiếm bằng chứng trực tiếp về sự đóng góp bất thường này của cá và chúng tôi hiện đang tìm kiếm các quỹ nghiên cứu để giúp trả lời câu hỏi hấp dẫn này.
Nó không chắc chắn đến mức độ nào các tinh thể carbonate có nguồn gốc từ cá này sẽ ảnh hưởng đến điều kiện khí hậu trong tương lai. Nhiệt độ nước biển tăng có thể làm tăng quần thể cá, do đó làm tăng lượng carbonate trong trầm tích đại dương. Nhưng việc tăng độ axit của đại dương từ carbon dioxide có thể khiến nhiều carbonate hòa tan hơn, ảnh hưởng xấu đến động vật phụ thuộc vào carbonate.
Việc phát hiện ra rằng cá đóng góp tới 14% carbonate trong trầm tích biển ở Bahamas tạo ra một ánh sáng mới về cách các hệ sinh thái đại dương hoạt động. Các tinh thể hữu cơ hạt mịn do cá tiết ra có hình dạng và kích cỡ khác nhau tùy theo loài. Hầu hết tiền gửi được tìm thấy trong các khu vực có quần thể cá mật độ cao, như rạn san hô và đầm lầy ngập mặn. Khám phá này cũng có ý nghĩa trong việc tìm hiểu lịch sử địa chất và khí hậu của hành tinh chúng ta như được ghi lại trong các mỏ đá vôi và phấn. Và nó mở ra những câu hỏi mới về vai trò của cá trong hệ sinh thái biển và ảnh hưởng của chúng đối với biến đổi khí hậu.