31 loài biển sâu mới chụp bằng công nghệ máy ảnh tiên tiến

31 loài biển sâu mới được chụp ảnh bằng công nghệ máy ảnh tiên tiến

Trong một cuộc thám hiểm kéo dài hai tuần ở vùng giữa nước (midwater) ngay ngoài khơi bờ biển Brazil, đội chuyên gia thuộc Schmidt Ocean Institute đã phát hiện và ghi hình 31 loài sinh vật biển mới — những loài vốn rất dễ hư hại nếu dùng các phương pháp bắt mang truyền thống. Điều khiến kết quả này đặc biệt là khả năng xác định và xác nhận nhiều loài trong vài ngày, nhờ sự kết hợp của các hệ thống hình ảnh tiên tiến được gắn trên ROV SuBastian.

Vùng giữa nước là lớp đại dương nằm giữa mặt nước được chiếu sáng và đáy biển, chiếm phần lớn thể tích đại dương nhưng lại là hệ sinh thái ít được khảo sát nhất. Ở đó, nhiều loài trong suốt, mảnh mai, phát quang sinh học, hoặc có cấu trúc tế bào cực kỳ tinh vi — khiến việc quan sát bằng chụp ảnh thông thường gặp vô số thách thức.

Các loài mới được ghi nhận: đa dạng và kỳ lạ

Danh sách loài mới bao gồm: một loài amphipod (giáp xác có họ hàng với tôm, cua), một loài giun mỏng mảnh (gossamer worm) có khả năng di chuyển nhanh hơn dự đoán, chín loài sứa, bảy siphonophore (các tập đoàn sinh vật giống sứa và san hô), bảy loài sứa hình lược (ctenophore) với hàng lông rung phản quang, bốn loài larvacean (sống trong “nhà” nhầy), và hai rhizarian khổng lồ (đơn bào lớn đến mức mắt thường có thể thấy được).

Bên cạnh đó, nhóm khảo sát còn thu nhận bằng chứng về đa dạng cao hơn mong đợi của sinh vật midwater, như mực thủy tinh (glass squid) và bạch tuộc pelagic săn mồi trên một loại sứa đỏ rực. Những quan sát này mở rộng hiểu biết về chuỗi thức ăn và chiến lược sinh tồn trong môi trường nghèo dinh dưỡng và ánh sáng yếu.

Thách thức khi chụp ảnh sinh vật biển giữa nước

Với nhiếp ảnh gia biển sâu, các vấn đề kỹ thuật và sinh học chồng chất: nhiều loài trong suốt hoặc bán trong suốt làm việc tự động thu nhận ánh sáng, các mô mỏng dễ rách, và phản ứng với ánh sáng nhân tạo (như co lại hoặc phân hủy). Ánh sáng mạnh của đèn chiếu có thể làm thay đổi hành vi, gây tổn hại mô hoặc phá hủy các cấu trúc tinh vi.

Về quang học, nước làm giảm cường độ ánh sáng theo hàm mũ (attenuation), gây mất tương phản và màu sắc. Hạt treo lơ lửng tạo ra backscatter khiến hình ảnh nhiễu, nhất là khi dùng đèn flash hoặc nguồn sáng mạnh gần cảm biến. Nhiếp ảnh gia phải cân bằng giữa độ nhạy (ISO), tốc độ màn trập (shutter speed) và khẩu độ (aperture) để nắm bắt chủ thể trong điều kiện chuyển động nhẹ nhàng mà không để rung mờ.

Vấn đề sinh lý: tính mỏng manh của mẫu

Nhiều loài midwater có cấu trúc gelatin hoặc tấm tế bào mỏng rất dễ bị nghiền nát khi bị kéo lên mặt nước. Các phương pháp bắt thông thường (mạng kéo, bẫy) thường khiến các mẫu bị vỡ, mất màu sắc hoặc biến dạng — làm mất các đặc trưng phân loại học quan trọng. Vì vậy, hình ảnh không xâm lấn ở môi trường tự nhiên là công cụ then chốt để miêu tả những loài này.

Các hệ thống camera tiên tiến sử dụng trên ROV SuBastian

Để vượt qua những thách thức trên, đoàn thám hiểm đã gắn ba hệ thống hình ảnh tiên tiến lên ROV SuBastian:

• DeepPIV (particle image velocimetry): Công nghệ quét tia laser tạo ra mặt phẳng ánh sáng (laser sheet) để ghi lại chuyển động của hạt và cấu trúc trong nước. DeepPIV cho phép tái tạo hình ảnh 3D và phân tích luồng nước xung quanh sinh vật, từ đó đo được chuyển động và phản ứng của các chi nhỏ hoặc tua.
• EyeRIS (remote imaging system): Hệ thống hình ảnh từ xa do MBARI phát triển, chuyên chụp các đối tượng mảnh, trong suốt với độ phân giải cao mà không cần tiếp xúc. EyeRIS cải thiện độ tương phản bằng cách đồng bộ hóa nguồn sáng và cảm biến, giảm hiện tượng backscatter.
• Shadowgraph camera: Được phát triển bởi Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC), camera shadowgraph chụp silhouette (bóng đồ họa) tương phản cao. Hình ảnh shadowgraph rất hiệu quả để phát hiện chi tiết cấu trúc hình học, các màng ngăn, tua và các thành phần nội cấu trúc mà hệ laser có thể bỏ qua.

Ba công nghệ này bổ trợ lẫn nhau: laser sheet và PIV cung cấp dữ liệu vận động và hình thái 3D, EyeRIS ghi lại chi tiết bề mặt và màu sắc, còn shadowgraph làm rõ các đường viền và cấu trúc mảnh. Kết hợp chúng giúp các nhà khoa học phân biệt các đặc điểm phân loại học mảnh khảnh mà trước đây chỉ có thể thấy trên mẫu bảo quản (nếu may mắn còn nguyên).

Ưu điểm kỹ thuật cho nhu cầu nhiếp ảnh

Về mặt nhiếp ảnh, những hệ thống này đã giải quyết các vấn đề phổ biến: tăng tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu (signal-to-noise), giảm backscatter, và giữ nguyên hành vi tự nhiên của sinh vật. Thay vì dùng đèn flash mạnh gây phản ứng, các hệ thống sử dụng laser định hướng hoặc nguồn sáng xung có thời gian phơi ngắn để đóng băng chuyển động, tương tự nguyên lý high-speed photography trong phòng thí nghiệm.

Tốc độ phát hiện và mô tả: từ thập kỷ lùi về vài ngày

Truyền thống mô tả loài mới dựa trên vật mẫu bảo quản có thể mất nhiều năm, thậm chí thập kỷ để xác nhận. Trong trường hợp này, khả năng thu thập hình ảnh độ phân giải cao, mô phỏng 3D, và quan sát hành vi trong môi trường tự nhiên cho phép các chuyên gia sinh vật học biển đưa ra kết luận nhanh chóng hơn — đặc biệt khi các đặc điểm phân loại như cấu trúc tua, răng, màng và kiểu di chuyển được thể hiện rõ ràng trong ảnh và video.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc “xác nhận” loài mới vẫn đòi hỏi phân tích thêm (morphology, genetics) khi có thể; hình ảnh đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện và gợi ý, rồi dẫn tới các nghiên cứu chuyên sâu sau này.

Tầm quan trọng khoa học và môi trường

Khám phá này không chỉ tăng số lượng loài biết đến mà còn mở rộng hiểu biết về cấu trúc cộng đồng sinh vật giữa nước, chuỗi thức ăn, và các chiến lược sinh tồn như bắt mồi, ẩn náu, phát quang sinh học. Midwater là nơi tích trữ carbon (biological pump) và có vai trò then chốt trong khí hậu toàn cầu — hiểu rõ những hệ sinh thái này sẽ góp phần vào mô hình khí hậu chính xác hơn và chiến lược bảo tồn hiệu quả hơn.

Sự đa dạng lớn được quan sát còn đặt ra câu hỏi về tác động của hoạt động con người lên tầng giữa nước: đánh bắt vô ý, ô nhiễm vi nhựa, và thay đổi nhiệt độ/độ mặn có thể ảnh hưởng sâu sắc đến các mạng lưới dinh dưỡng ở tầng này.

Kỹ thuật nhiếp ảnh bạn có thể học từ thí nghiệm này

Nhiều nguyên tắc được dùng trong các hệ thống chuyên dụng có thể áp dụng cho nhiếp ảnh biển thông thường:

• Ưu tiên ánh sáng mềm, đồng bộ và định hướng để giảm backscatter và giữ chi tiết; tránh nguồn sáng trực diện mạnh ngay phía sau ống kính.
• Dùng tốc độ màn trập cao kết hợp ISO hợp lý để đóng băng chuyển động mà không tạo nhiễu quá nhiều.
• Sử dụng nền tối hoặc silhouette (shadowgraph) để làm nổi bật hình dạng khi vật thể mỏng hoặc trong suốt.
• Chụp nhiều khung liên tiếp (burst) để chọn khoảnh khắc tốt nhất, tương tự cách EyeRIS và DeepPIV ghi lại chuỗi hoạt động.

Nếu bạn quan tâm trang bị chuyên nghiệp hoặc phụ kiện để chụp ảnh dưới nước, hãy tham khảo dancamera.vn — nơi cung cấp ống kính, housing, đèn video và hướng dẫn kỹ thuật phù hợp cho cả nhiếp ảnh gia nghiệp dư lẫn chuyên nghiệp.

Ảnh hưởng đến nhiếp ảnh đại dương và khoa học citizen science

Hình ảnh chất lượng cao không chỉ phục vụ phân loại học mà còn truyền cảm hứng cho cộng đồng. Khi người xem nhìn thấy cấu trúc tinh tế của một sinh vật gelatin phát quang qua video, họ hiểu sâu hơn về giá trị và tính mong manh của thiên nhiên. Điều này thúc đẩy các chương trình citizen science, nơi cộng đồng hỗ trợ thu thập hình ảnh, gắn tag video, và góp phần phân loại — đặc biệt hữu ích với dữ liệu khổng lồ mà các ROV và camera tự động sản sinh.

Các câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Các hệ thống như DeepPIV và EyeRIS có gây hại cho sinh vật không?

Không dùng để bắt hay tiếp xúc trực tiếp, các hệ thống dùng laser hoặc nguồn sáng có công suất được điều chỉnh để tránh làm tổn hại mô. Mục tiêu là quan sát không xâm lấn; tuy nhiên các nghiên cứu luôn đánh giá nguy cơ và tuân thủ quy chuẩn đạo đức nghiên cứu biển.

2. Làm sao các nhà khoa học kết luận đó là loài “mới” chỉ bằng ảnh?

Ảnh và video cung cấp các đặc điểm phân loại học như hình dạng cơ thể, bố cục tua, kiểu di chuyển, và đặc điểm cấu trúc mà các chuyên gia so sánh với mô tả đã biết. Khi các đặc trưng này khác biệt rõ ràng so với vật đã mô tả, và không trùng với dữ liệu di truyền hoặc mẫu bảo quản tồn tại, các nhà khoa học có thể đề xuất như loài mới. Trong nhiều trường hợp, sau đó người ta sẽ tìm kiếm hoặc lấy mẫu để phân tích di truyền (DNA barcoding) nhằm xác nhận.

3. Tôi là nhiếp ảnh gia nghiệp dư, có thể áp dụng điều gì từ nghiên cứu này?

Bạn có thể học cách sử dụng ánh sáng mềm, chụp nhiều khung liên tiếp, và kết hợp các kỹ thuật silhouette để chụp chủ thể trong suối nước có độ tương phản thấp. Nếu muốn nâng cấp lên môi trường dưới nước sâu hơn, tham khảo housing, đèn video và phụ kiện chuyên dụng tại dancamera.vn để chọn thiết bị phù hợp.

4. Những phát hiện này có tác động gì đến chính sách bảo tồn?

Khám phá loài mới làm nổi bật giá trị của vùng giữa nước, có thể dẫn tới việc đề xuất các vùng bảo tồn biển sâu, điều chỉnh quy định đánh bắt và nghiên cứu thêm về nguy cơ ô nhiễm ở tầng giữa nước. Dữ liệu hình ảnh giúp các nhà quản lý hiểu rõ khu vực cần bảo vệ hơn.

Lời kết và hành động tiếp theo

Khám phá 31 loài biển sâu mới cho thấy tầm quan trọng của công nghệ máy ảnh tiên tiến trong nghiên cứu đại dương. Việc kết hợp DeepPIV, EyeRIS và shadowgraph đã giúp thu thập bằng chứng trực quan có giá trị, mở ra hướng đi mới cho việc khảo sát các hệ sinh thái mỏng manh nhất trên Trái Đất. Những phương pháp này không chỉ mang lại tiến bộ khoa học mà còn truyền cảm hứng cho nhiếp ảnh đại dương — một lĩnh vực nơi nghệ thuật và khoa học gặp nhau.

Nếu bạn quan tâm đến thiết bị, housing, hoặc khóa học nhiếp ảnh dưới nước để bắt đầu hành trình khám phá của riêng mình, ghé thăm dancamera.vn để xem các lựa chọn từ máy ảnh mirrorless, ống kính macro, đến hệ thống chiếu sáng chuyên dụng và phụ kiện bảo hộ. Hãy trang bị đúng cách để ghi lại những khoảnh khắc hiếm thấy và đồng hành cùng nỗ lực bảo tồn đại dương.

Image credits: All photos by Schmidt Ocean Institute.