Теңіздің тереңдігіндегі фауна

Кіріспе

Терең теңіз аймақтарында кездесетін фауна

Терең теңіз балықтары – теңіздің эпипелагикалық немесе фотикалық аймағынан төмен, күн сәулесіне тоймаған беттік сулардың астындағы қараңғыда тіршілік ететін балықтар. Фонарьбалық – ең көп таралған терең теңіз балығы. Басқа терең теңіз балықтарына шамдық балық, тісті акула, қылқан қабатты ауызды балық, шақырған балық, жыланбалық және кейбір балық түрлері жатады. Белгілі теңіз түрлерінің шамамен 2% ғана пелагикалық ортада тіршілік етеді. Яғни, олар теңіз түбінде немесе оның үстінде тіршілік ететін бентикалық организмдерге қарағанда су қабатында тіршілік етеді. Терең теңіз организмдері көбінесе батипелагикалық (терең) және абсиспелагикалық (терең) аймақтарда тіршілік етеді. Дегенмен, терең теңіз организмдеріне тән биолюминесценция сияқты қасиеттер мезопелагикалық (орта тереңдіктегі) аймақта да кездеседі. Мезопелагикалық аймақ – дисфотикалық аймақ, яғни ондағы жарық мөлшері азырақ, бірақ өлшенуге болады. Минималды оттегі қабаты мұхиттың қай жерінде екеніне байланысты шамамен арасындағы тереңдікте орналасады. Осы аймақта да қоректік заттар ең көп мөлшерде кездеседі. Батипелагикалық және абсиспелагикалық аймақтар афотикалық, яғни мұхиттың бұл аймақтарына жарық енбейді. Бұл аймақтар теңіздің мекендеуге жарамды кеңістігінің 75% құрайды. Эпипелагикалық аймақ (беттік) – жарық суға еніп, фотосинтез процесі жүзеге асатын аймақ. Бұл аймақ фототикалық аймақ деп те аталады. Ол әдетте су астында бірнеше жүз метрге ғана созылады, сондықтан терең теңіз, мұхит көлемінің 90% қараңғылықта болады. Терең теңіз – өте қиын орта, температурасы көбінесе аспайды және дейін төмендейді (гидротермальдық булақтардың экожүйесін қоспағанда, онда температура 350°C немесе 662°F-тан жоғары болуы мүмкін), оттегі деңгейі төмен және қысым 20 мен 1000 атмосфера (2 мен 100 МПа аралығында) арасында өзгереді.

Эволюция

Терең теңіз экожүйелері мұхитқа қоректік заттардың ағыны артқанға дейін омыртқалы жануарлар үшін жарамсыз болуы мүмкін деп болжанған, бұл ангиоспермдердің құрлықта пайда болуынан кейін, Кейінгі Юра және Ерте Бор кезеңінде болды. Бұл құрғақ теңізде омыртқасыз жануарлардың өсуіне әкеліп, балықтардың осы экожүйелерді мекендеуіне мүмкіндік берді. Алайда, кейбір қазіргі терең теңіз балықтары, мысалы голоцефалиандар, әлдеқайда көне тектің ұрпақтары болып табылады, бұл омыртқалы жануарлардың терең теңізге әлдеқайда ертерек енуі мүмкін екенін көрсетеді, бірақ мұны растайтын қазбалық дәлелдер жоқ. Көптеген қазіргі терең теңіз балықтары Бор кезеңімен байланысты екендігі аулопиформ балықтарының филогенетикалық зерттеулерімен нақтыланды, олар осы топтардың көптеген терең теңіз тармақтары осы шамада пайда болғанын көрсетеді. Паломбини тақтасынан алынған жазбалар терең теңіздегі сүйекті балықтардың ең ерте жазбаларын көрсетеді, бірақ Бор кезеңінен кейін терең су акулаларының қаңқасын сақтайтын формациялар да белгілі. Оларға Канаданың Нортумберленд формациясы және Анголадағы осыған ұқсас жастағы кен орындары кіреді, екеуінде де гексанхидтер, хламидоселахидтер және мысық акулалары сияқты таксондардың қаңқалары сақталған, олар бүгінгі терең су ортасынан белгілі, бірақ сол кездегі басқа формацияларда сирек кездеседі. Палеоген формациялары, терең теңіз акулаларының тістерін сақтайтын, Жаңа Зеландияда орта палеоценде, ал Дания, Франция, Австрия және Мароккода эоцен кезеңінде табылған. Паратетис теңізі Миоценге дейін терең су акулалары мен шаяндарды қамтамасыз етті, олардың қаңқалары Венгриядағы формацияларда сақталған. Палеоген кезеңінде терең теңіздегі сүйекті балықтардың жақсы сақталған үлгілерін сақтайтын бірнеше маңызды формациялар белгілі. Оларға Эоценнің алғашқы кезеңіне жататын Италияның Монте-Солан лагерштаты кіреді, онда 300-600 метр тереңдікте орналасқан батипелагикалық орта сақталған, сондай-ақ Иранның Кейінгі Эоцен Пабдех формациясы. Екі формацияның сақтаған терең теңіз ортасы олардың көптеген стомиеформалы балықтардың қаңқалары арқылы көрінеді. Неоген формациялары, терең теңіздегі сүйекті балықтардың қаңқаларын сақтайтын, Италия, Жапония және Калифорнияның миоцен кезеңінен белгілі.

It has been speculated that deep sea ecosystems may have been inhospitable to vertebrate life prior to an increased influx of nutrients into the ocean during the Late Jurassic and Early Cretaceous following the rise of angiosperms on land, which led to an increase in abyssal invertebrate life, allowing fish to in turn colonize these ecosystems. However, some modern deep sea fish such as holocephalians are descendants of much older lineages, indicating that much earlier colonizations of the deep sea by vertebrates may have occurred, although no fossil evidence of this is known. The Cretaceous origin for most modern deep sea fish has been further affirmed with phylogenetic studies such as those of aulopiform fish, which indicate that many deep sea lineages of these groups originated around this time. Although the records from the Palombini Shale represent the earliest records of deep sea bony fish, formations that preserve deepwater shark fossils are also known from later in the Cretaceous. These include the Northumberland Formation of Canada and similarly aged deposits in Angola, both of which preserve fossils of taxa such as hexanchids, chlamydoselachids, and catsharks, which are known from deepwater habitats today but rare in other formations of the time. Paleogene formations with fossil deep sea shark teeth are known from New Zealand for the middle Paleocene, and formations in Denmark, France, Austria, and Morocco during the Eocene. The Paratethys Sea still supported deepwater sharks and rays into the Miocene, which are preserved in formations in Hungary. During the Paleogene, some prominent formations that preserve well articulated specimens of deep sea bony fish are known. These include the Monte Solane lagerstatte of early Eocene Italy, which preserves a bathypelagic habitat likely deposited 300 600 meters under the sea, as well as the late Eocene Pabdeh Formation of Iran. The deep sea environments preserved by both formations are apparent through their abundance of fossil stomiiform fish. Notable Neogene formations that preserve fossils of deep sea bony fish are known from the Miocene of Italy, Japan, and California.

Қоршаған орта

Терең мұхит сулары эпипелагикалық аймақтан төмен қарай созылып, осы тереңдікте тіршілік ететін әртүрлі пелагикалық балық түрлерін қамтамасыз етеді. Терең суда теңіз қар – су жоғары қабаттарынан түсетін, негізінен органикалық қалдықтардың үздіксіз жауын-шашыны. Оның пайда болуы өнімді фототикалық аймақтағы процестерге байланысты. Теңіз қарға өлген немесе өліп бара жатқан планктон, протостар (диатомдар), фекалиялар, құм, күйе және басқа да минералдық шаңдар кіреді. "Қар бөлшектері" уақыт өте келе өсіп, диаметрі бірнеше сантиметрге жетеді және мұхит түбіне жеткенше апталар бойы жүзеді. Алайда, теңіз қардың көптеген органикалық компоненттері микроорганизмдер, зоопланктон және басқа да сүзгі арқылы қоректенетін жануарлармен саяхатының басында, яғни эпипелагикалық аймақта сіңіріледі. Осылайша, теңіз қар терең теңіздің мезопелагикалық және бентоникалық экожүйелерінің негізі болып саналады: күн сәулесі оларға жетпегендіктен, терең теңіз организмдері энергия көзі ретінде теңіз қарға көп тәуелді. Терең теңізде жарық болмағандықтан (афотикалық), бастапқы өндірушілер жетіспейді. Сондықтан, батипелагикалық организмдердің көпшілігі тік бағананың жоғары жатқан аймақтарынан келетін теңіз қарға тәуелді. Кейбір терең теңіз пелагикалық топтары, мысалы, фонарь балығы, қырқа балығы, теңіз балта балығы және жарық балығы тұқымдастары, ашық суда біркелкі таралудың орнына, құрылымдық оазистердің маңында, әсіресе, су асты таулары мен континенттік беткейлерде көптеп кездесетіндіктен, кейде псевдокеандық деп аталады. Бұл құбылыс құрылымдарға тартылатын шамалы түрлердің көптігімен түсіндіріледі. Гидростатикалық қысым әр 10 метр тереңдікте 1 атм (0,1 МПа) артады. Терең теңіз организмдерінің денелеріндегі қысым сыртқы қысыммен тең болады, сондықтан олар қатты қысымға төтеп бере алады. Алайда, олардың жоғары ішкі қысымы молекулалардың бірін-біріне қысылуына және мембраналарының сұйықтығының төмендеуіне әкеледі. Жасуша мембраналарының сұйықтығы биологиялық функциялардың тиімділігін арттырады, ең бастысы – ақуыздардың өндірісі, сондықтан организмдер жасуша мембраналарының липидтеріндегі қанықпаған май қышқылдарының үлесін арттыру арқылы осы жағдайға бейімделген. Ішкі қысымдағы айырмашылықтан басқа, бұл организмдер эпипелагикалық аймақта тіршілік ететін организмдерден өзгеше метаболикалық реакциялар тепе-теңдігін дамытқан. "Шектеудегі өмір: экстремалды ортадағы организмдер" кітабының авторы Дэвид Уортон: "Биохимиялық реакциялар көлемдегі өзгерістермен бірге жүреді. Егер реакция көлемнің ұлғаюына әкелсе, онда қысым оны тежейді, ал егер ол көлемнің азаюымен байланысты болса, онда ол күшейеді" деп жазады. Бұл олардың метаболикалық процестері организмнің көлемін белгілі бір дәрежеде азайтуы керек екенін білдіреді. Осы қатал ортада дамыған балықтардың көпшілігі зертханалық жағдайда тірі қала алмайды және оларды тұтқындыққа алуға жасалған әрекеттер олардың өліміне әкелді. Терең теңіз организмдері газға толы кеңістіктерге (вакуолаларға) ие. Газ жоғары қысымда қысылады, ал төмен қысымда кеңейеді. Осы себепті, олар бетке шыққанда жарылып кетуі мүмкін.

In the deep ocean, the waters extend far below the epipelagic zone, and support very different types of pelagic fishes adapted to living in these deeper zones. In deep water, marine snow is a continuous shower of mostly organic detritus falling from the upper layers of the water column. Its origin lies in activities within the productive photic zone. Marine snow includes dead or dying plankton, protists (diatoms), fecal matter, sand, soot and other inorganic dust. The "snowflakes" grow over time and may reach several centimetres in diameter, travelling for weeks before reaching the ocean floor. However, most organic components of marine snow are consumed by microbes, zooplankton and other filter feeding animals within the first of their journey, that is, within the epipelagic zone. In this way marine snow may be considered the foundation of deep sea mesopelagic and benthic ecosystems: As sunlight cannot reach them, deep sea organisms rely heavily on marine snow as an energy source. Since there is no light in the deep sea (aphotic), there is a lack of primary producers. Therefore, most organisms in the bathypelagic rely on the marine snow from regions higher in the vertical column. Some deep sea pelagic groups, such as the lanternfish, ridgehead, marine hatchetfish, and lightfish families are sometimes termed pseudoceanic because, rather than having an even distribution in open water, they occur in significantly higher abundances around structural oases, notably seamounts and over continental slopes. The phenomenon is explained by the likewise abundance of prey species which are also attracted to the structures. Hydrostatic pressure increases by 1 atm (0.1 MPa) for every 10 m (32.8 ft) in depth. Deep sea organisms have the same pressure within their bodies as is exerted on them from the outside, so they are not crushed by the extreme pressure. Their high internal pressure, however, results in the reduced fluidity of their membranes because molecules are squeezed together. Fluidity in cell membranes increases efficiency of biological functions, most importantly the production of proteins, so organisms have adapted to this circumstance by increasing the proportion of unsaturated fatty acids in the lipids of the cell membranes. In addition to differences in internal pressure, these organisms have developed a different balance between their metabolic reactions from those organisms that live in the epipelagic zone. David Wharton, author of Life at the Limits: Organisms in Extreme Environments, notes "Biochemical reactions are accompanied by changes in volume. If a reaction results in an increase in volume, it will be inhibited by pressure, whereas, if it is associated with a decrease in volume, it will be enhanced". This means that their metabolic processes must ultimately decrease the volume of the organism to some degree. Most fish that have evolved in this harsh environment are not capable of surviving in laboratory conditions, and attempts to keep them in captivity have led to their deaths. Deep sea organisms contain gas filled spaces (vacuoles). Gas is compressed under high pressure and expands under low pressure. Because of this, these organisms have been known to blow up if they come to the surface.

Мезопелагиялық балықтар

Эпипелагикалық аймақтың астында жағдай күрт өзгереді. 200 м мен 1000 м аралығында жарық толығымен жоғалғанша азайады. Температура термоклинен 3,9 °C (39 °F) пен 7,8 °C (46 °F) аралығында төмендейді. Бұл - сумерек немесе мезопелагикалық аймақ. Қысым әр 10 м (32,8 фут) сайын бір атм (0,1 МПа) артып, ал қоректік заттардың концентрациясы, еріген оттегі және су айналымының жылдамдығы төмендейді. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде жаңа сонар технологиясын қолданған сонар операторлары күндіз терең, ал түнде жақын жердегі теңіз түбін көргендей болып, қызығушылыққа түсті. Бұл миллиондаған теңіз жануарларының, әсіресе жүзу қаптары сонарды шағылыстырған мезопелагикалық балықтардың салдарынан болды. Бұл жануарлар түнде планктонмен қоректену үшін бетке жақындап жүзеді. Ай жарқырағанда қабат тереңдейді, ал бұлттар айдың үстінен өткенде жақынға жылжуы мүмкін. Бұл құбылыс терең шашыраңқы қабат деп аталады. Көптеген мезопелагикалық балықтар күнделікті тік миграция жасайды, түнде эпипелагикалық аймаққа көшіп, көбінесе зоопланктонның ұқсас миграциясын ұстанып, күндіз қауіпсіздік үшін тереңге оралады. Бұл тік миграциялар көбінесе үлкен вертикальді қашықтықта жүреді және жүзу қабының көмегімен жүзеге асырылады. Балық жоғары көтерілгенде жүзу қабы қабынып, мезопелагикалық аймақтағы жоғары қысымды ескере отырып, көп энергия жұмсалады. Балық көтерілгенде жүзу қабындағы қысым жарылып кетпеу үшін реттелуі керек. Балық тереңге қайтқанда жүзу қабы дефляцияланады. Кейбір мезопелагикалық балықтар күнделікті термоклина арқылы миграция жасайды, онда температура 50 °F (10 °C) пен 69 °F (20 °C) аралығында өзгереді, сонымен қатар температура өзгерісіне жоғары төзімділік көрсетеді. Бұл балықтардың денесі бұлшық еттерімен, сүйектері сүйекті, қабыршақтарымен, жақсы дамыған жақтауларымен және орталық жүйке жүйесімен, сондай-ақ үлкен жүрек және бүйректермен жабдықталған. Мезопелагикалық планктонмен қоректенетін балықтардың аузы кішкентай, жаңқалары ұсақ, ал балық жегіштердің аузы үлкен, жаңқалары дөрекірек. Мезопелагикалық балықтар жарық аз жағдайда белсенді өмір сүруге бейімделген. Олардың көпшілігі - үлкен көздері бар көру қабілетіне ие жыртқыштар. Терең су балықтарының кейбіреулерінде үлкен линзалары және тек жоғары қарап тұратын таяқшалары бар түтікше тәрізді көздері бар. Бұл бинокулярлық көруді және жарық сигналдарына жоғары сезімталдықты қамтамасыз етеді. Бұл бейімделу жақтық көрудің есебінен терминалдық көруді жақсартады және жыртқышқа олардың үстіндегі қараңғылыққа қарсы көзге көрінетін кальмарларды, сепияларды және кішірек балықтарды анықтауға мүмкіндік береді. Мезопелагикалық балықтарда әдетте қорғаныс тікендері болмайды және басқа балықтардан жасыру үшін бояуды пайдаланады. Қапшықтан ұстап алушы жыртқыштар қара, қара немесе қызыл түсті болады. Теңіздің тереңіне ұзын, қызыл толқын ұзындығы жетпейтіндіктен, қызыл түс қара түс сияқты әрекет етеді. Миграциялық түрлер қарсы көлеңкелі күміс түсті түстерді пайдаланады. Олардың ішкі жағында көбінесе әлсіз жарық шығаратын фотофорлар орналасқан. Төменнен қараған жыртқыш үшін бұл биолюминесценция балықтың силуэтін жасырады. Алайда, кейбір жыртқыштарда сары линзалар бар, олар қоршаған ортаның (қызыл жетіспейтін) жарығын сүзгілеп, биолюминесценцияны көрінеді. Қоңыр тұмсықты жұлдыз балық - көзіндегі суретті шоғырландыру үшін линзаның орнына айнаны пайдаланатын жалғыз омыртқалы жануар. Терең теңіздегі траулерлермен алынған сынамалар көрсеткендей, фонарь балықтары теңіздің барлық терең су балық биомассасының 65%-ын құрайды. Шындығында, фонарь балықтары - барлық омыртқалы жануарлардың ішіндегі ең көп тараған, көпшілігі және әртүрлі жануарлардың бірі болып табылады, үлкен организмдер үшін жем ретінде маңызды экологиялық рөл атқарады. Фонарь балықтарының жаһандық биомассасы 550-660 миллион тоннаға жетеді, бұл бүкіл әлемдегі балық аулау көлемінен бірнеше есе көп. Сондай-ақ, фонарь балықтары әлемдік мұхиттардың терең шашыраңқы қабатының биомассасының көп бөлігін құрайды. Үлкен көзді тундуз - басқа балықтарды жейтін эпипелагикалық/мезопелагикалық түр. Жерсеріктік белгілер күндіз үлкен көзді тундуздардың тереңге ұзақ уақыт жүзіп, кейде терең суға түсіп жүретінін көрсетті. Бұл қозғалыстар терең шашыраңқы қабаттағы жемдік организмдердің тік миграциясына жауап ретінде жасалады деп есептеледі.

Below the epipelagic zone, conditions change rapidly. Between 200 m and about 1000 m, light continues to fade until there is almost none. Temperatures fall through a thermocline to temperatures between 3.9 °C (39 °F) and 7.8 °C (46 °F). This is the twilight or mesopelagic zone. Pressure continues to increase, at the rate of one atm (0.1 MPa) every 10 m (32.8 ft), while nutrient concentrations fall, along with dissolved oxygen and the rate at which the water circulates. Sonar operators, using the newly developed sonar technology during World War II, were puzzled by what appeared to be a false sea floor deep by day, and less deep at night. This turned out to be due to millions of marine organisms, most particularly small mesopelagic fish, with swim bladders that reflected the sonar. These organisms migrate up into shallower water at dusk to feed on plankton. The layer is deeper when the moon is out, and can become shallower when clouds pass over the moon. This phenomenon has come to be known as the deep scattering layer. Most mesopelagic fish make daily vertical migrations, moving at night into the epipelagic zone, often following similar migrations of zooplankton, and returning to the depths for safety during the day. These vertical migrations often occur over large vertical distances, and are undertaken with the assistance of a swim bladder. The swim bladder is inflated when the fish wants to move up, and, given the high pressures in the messoplegic zone, this requires significant energy. As the fish ascends, the pressure in the swim bladder must adjust to prevent it from bursting. When the fish wants to return to the depths, the swim bladder is deflated. Some mesopelagic fishes make daily migrations through the thermocline, where the temperature changes between 50 °F (10 °C) and 69 °F (20 °C), thus displaying considerable tolerances for temperature change. These fish have muscular bodies, ossified bones, scales, well developed gills and central nervous systems, and large hearts and kidneys. Mesopelagic plankton feeders have small mouths with fine gill rakers, while the piscivores have larger mouths and coarser gill rakers. Mesopelagic fish are adapted for an active life under low light conditions. Most of them are visual predators with large eyes. Some of the deeper water fish have tubular eyes with big lenses and only rod cells that look upwards. These give binocular vision and great sensitivity to small light signals. This adaptation gives improved terminal vision at the expense of lateral vision, and allows the predator to pick out squid, cuttlefish, and smaller fish that are silhouetted against the gloom above them. Mesopelagic fish usually lack defensive spines, and use colour to camouflage themselves from other fish. Ambush predators are dark, black or red. Since the longer, red, wavelengths of light do not reach the deep sea, red effectively functions the same as black. Migratory forms use countershaded silvery colours. On their bellies, they often display photophores producing low grade light. For a predator from below, looking upwards, this bioluminescence camouflages the silhouette of the fish. However, some of these predators have yellow lenses that filter the (red deficient) ambient light, leaving the bioluminescence visible. The brownsnout spookfish, a species of barreleye, is the only vertebrate known to employ a mirror, as opposed to a lens, to focus an image in its eyes. Sampling by deep trawling indicates that lanternfish account for as much as 65% of all deep sea fish biomass. Indeed, lanternfish are among the most widely distributed, populous, and diverse of all vertebrates, playing an important ecological role as prey for larger organisms. The estimated global biomass of lanternfish is 550–660 million tonnes, several times the entire world fisheries catch. Lanternfish also account for much of the biomass responsible for the deep scattering layer of the world's oceans. Bigeye tuna are an epipelagic/mesopelagic species that eats other fish. Satellite tagging has shown that bigeye tuna often spend prolonged periods cruising deep below the surface during the daytime, sometimes making dives as deep as These movements are thought to be in response to the vertical migrations of prey organisms in the deep scattering layer.

Батипелагикалық балықтар

Мезопелагиялық аймақтың астында толығымен қараңғылық орналасқан. Бұл түн ортасы (немесе батипелагикалық аймақ), терең судың түбіне дейін созылады. Егер су өте терең болса, төменгі пелагикалық аймақ кейде төменгі түн ортасы (немесе абиссопелагикалық аймақ) деп аталады. Бұл аймақта температураның диапазоны болып келеді және ол толығымен афотикалық. Осы аймақтардың жағдайлары біркелкі: толық қараңғылық, өте жоғары қысым, төмен температура, қоректік заттар мен еріген оттегінің деңгейі төмен. Батипелагикалық балықтар осы жағдайларға бейімделген, олардың метаболизмі баяу, диеталары ерекшеленбейді, кез келген нәрсені жеуге дайын. Олар азық іздеудің орнына, күтіп отыруды жөн көреді, энергияны үнемдеуге тырысады. Батипелагикалық балықтардың мінез-құлқы мезопелагикалық балықтардың мінез-құлқынан өзгеше. Мезопелагикалық балықтар көбінесе өте жылдам, ал батипелагикалық балықтар көбінесе күтіп тұрып шабуылдайтын хищниктер, қозғалыс кезінде аз энергия жұмсайды. Батипелагикалық балықтардың көп бөлігі – кішкентай қылқалам ауызды және шарап балықтары; күлтеректі, жылан балық, пышақ тісті және барракудина да жиі кездеседі. Бұл балықтардың көпшілігі шағын, ұзындығы шамамен дейін жетеді, және одан ұзыны сирек кездеседі. Олар уақытының көп бөлігін су бағанасында азықтың пайда болуын күтіп немесе оларды өздігінен жарық шығару арқылы тартып алумен өткізеді. Батипелагикалық аймақтағы аз энергия үстіңгі қабаттардан түсетін қалдықтар, фекалиялар және кейде омыртқасыз жәндіктер немесе мезопелагикалық балықтар түрінде сүзіліп түседі. Эпипелагикалық аймақта пайда болған азықтың шамамен 20 пайызы мезопелагикалық аймаққа түседі.

Батипелагикалық балықтар тыныш өмір сүреді, өте аз тамақ немесе энергия бар, тіпті күн сәулесі жоқ ортаға бейімделген, тек биолюминесценция бар. Олардың денелері әлсіз, сулы бұлшық еттерімен және қаңқа құрылысымен созылған. Балықтың көп бөлігі су болғандықтан, олар осы тереңдіктегі жоғары қысымға ұшырамайды. Олардың көпшілігінде кеңейтілген, буынды жақтары және керілген тістері бар. Олардың денесі шырышты, қабыршақтары жоқ. Орталық нерв жүйесі бүйірлік және иіс сезу жүйелерімен шектелген, көздері кішкентай және жұмыс істемей қалуы мүмкін, ал жабырқақтары, бүйректері мен жүректері және жүзу қуыстары кішкентай немесе жоқ. Олардың қатыгез көрінісіне қарамастан, бұл балықтар көбінесе әлсіз бұлшық еттері бар шағын балықтар, және олар адамдарға ешқандай қауіп төндірмейді. Терең теңіз балықтарының жүзу қуыстары жоқ немесе жұмыс істемейді, ал батипелагикалық балықтар көбінесе тік көшіп кетпейді. Мұндай қысымда жүзу қуысын толтыруға көп энергия жұмсалады. Кейбір терең теңіз балықтарының жүзу қуыстары жас кезінде жұмыс істейді және жоғарғы эпипелагикалық аймақта тұрады, бірақ балық ересектер мекендейтін жерге қарай қозғалғанда олар құрғап кетеді немесе майға толады. Белгілі бір ерекшеліктер – 7160 метр тереңдікте табылған құсбақа (Holcomycteronus profundissimus) және 7259 метр тереңдікте табылған қатал абиссальдық гранадиер (Coryphaenoides yaquinae). Бұл түрлердің әлі де жұмыс істейтін жүзу қуыстары бар, бұл оларға жоғары сүйек тығыздығын және мықты жақ сүйектерін сақтауға мүмкіндік береді. Ең маңызды сезім жүйелері әдетте дыбысқа жауап беретін ішкі құлақ және су қысымының өзгеруіне жауап беретін бүйірлік сызық болып табылады. Иіс сезу жүйесі әйелдерді иіс арқылы танитын аталықтар үшін де маңызды болуы мүмкін. Батипелагикалық балықтар қара немесе кейде қызыл түсті, фотофоралары аз. Фотофорлар әдетте азықты жемге салу немесе жұпты тарту үшін қолданылады. Тамақ өте аз болғандықтан, батипелагикалық хищниктер тамақтану әдеттерінде таңдаулы емес, бірақ жеткілікті жақын келген нәрсені ұстайды. Олар үлкен жемді ұстауға арналған тістері өткір ауыз және жұтылып қалған кішкентай жемді қашып кетуден сақтайтын жамбас тістер арқылы оған қол жеткізеді. Бұл аймақта жар табу оңай емес. Кейбір түрлер биолюминесценцияға тәуелді, онда биолюминесценттік үлгілер белгілі бір түрлерге тән. Басқалары гермафродит, бұл олардың жұптасқан кезде жұмыртқа мен сперматозоидтар шығаруға мүмкіндіктерін екі есе арттырады. Батипелагикалық аймақта балықтан басқа көптеген түрлер, мысалы, кальмарлар, үлкен киттер, сегізбалықтар, қоңырауқұлақтар, брахиоподтар, теңіз жұлдыздары және эхиноидтар өмір сүреді, бірақ бұл аймақта балықтарға өмір сүру қиын.

Bathypelagic fish are sedentary, adapted to outputting minimum energy in a habitat with very little food or available energy, not even sunlight, only bioluminescence. Their bodies are elongated with weak, watery muscles and skeletal structures. Since so much of the fish is water, they are not compressed by the great pressures at these depths. They often have extensible, hinged jaws with recurved teeth. They are slimy, without scales. The central nervous system is confined to the lateral line and olfactory systems, the eyes are small and may not function, and gills, kidneys and hearts, and swim bladders are small or missing. Despite their ferocious appearance, these forms are mostly miniature fish with weak muscles, and are too small to represent any threat to humans. The swim bladders of deep sea fish are either absent or scarcely operational, and bathypelagic fish do not normally undertake vertical migrations. Filling bladders at such great pressures incurs huge energy costs. Some deep sea fishes have swim bladders which function while they are young and inhabit the upper epipelagic zone, but they wither or fill with fat when the fish move down to their adult habitat. A couple of known exceptions are the cusk eel (Holcomycteronus profundissimus), retrieved from 7160 meters deep, and the rough abyssal grenadier (Coryphaenoides yaquinae), found at 7259 meters depth. These species still have functional swim bladders, which allows them to maintain high bone density and strong jaws. The most important sensory systems are usually the inner ear, which responds to sound, and the lateral line, which responds to changes in water pressure. The olfactory system can also be important for males who find females by smell. Bathypelagic fish are black, or sometimes red, with few photophores. When photophores are used, it is usually to entice prey or attract a mate. Because food is so scarce, bathypelagic predators are not selective in their feeding habits, but grab whatever comes close enough. They accomplish this by having a large mouth with sharp teeth for grabbing large prey and overlapping gill rakers which prevent small prey that have been swallowed from escaping. It is not easy finding a mate in this zone. Some species depend on bioluminescence, where bioluminescent patterns are unique to specific species. Others are hermaphrodites, which doubles their chances of producing both eggs and sperm when an encounter occurs. Many forms other than fish live in the bathypelagic zone, such as squid, large whales, octopuses, sponges, brachiopods, sea stars, and echinoids, but this zone is difficult for fish to live in.

Жоғары қысымға бейімделу

Балық теңіздің тереңіне қарай қозғалғанда, оның үстіндегі судың салмағы балыққа гидростатикалық қысымды арттырады. Бұл қысымның артуы әрбір 10 м тереңдікке шамамен бір атм (0,1 МПа) құрайды. Батипелагикалық аймақтың түбіндегі балық үшін бұл қысым шамамен 400 атм (40 МПа немесе бір шаршы дюймға шамамен 6000 фунт) құрайды. Терең теңіздегі организмдер жасушалық және физиологиялық деңгейдегі бейімделулерге ие, бұл оларға жоғары қысымды ортада тіршілік етуге мүмкіндік береді. Бұл бейімделулердің болмауы жағалау суларындағы түрлердің жұмыс істей алатын тереңдігін шектейді. Сыртқы қысымның жоғары деңгейі метаболизм процестері мен биохимиялық реакциялардың өтуіне әсер етеді. Көптеген химиялық реакциялардың тепе-теңдігі қысыммен бұзылады, ал қысым көлемді арттыратын процестерді тежеуі мүмкін. Көптеген биологиялық процестердегі маңызды компонент – су, көлем өзгерістеріне өте сезімтал, себебі жасушалық сұйықтықтың құрауыштары су құрылымына әсер етеді. Осылайша, судың ұйымдасуындағы өзгерістерді тудыратын ферменттік реакциялар жүйе көлемін тиімді түрде өзгертеді. Реакцияларды катализдейтін ақуыздар әдетте әлсіз байланыстармен біріктіріледі және реакциялар көбінесе көлемнің ұлғаюына әкеледі. Осы тереңдіктерге төзімді түрлер осы жағдайларда реакция жасау үшін қысымға төзімділік таныту үшін ақуыздық құрылымы мен реакция критерийлерінде өзгерістерге ұшырады. Жоғары қысымды ортада екі қабатты жасушалық мембраналар сұйықтығын жоғалтады. Терең теңіз жасушалық мембраналары жоғары дәрежеде қанықпаған май қышқылдары бар фосфолипидтік екі қабатты жақсы көреді, бұл олардың теңіз деңгейіндегі әріптестеріне қарағанда жоғары сұйықтыққа ие болуына себеп болады. Он рет, он үш отбасы және 200-ге жуық терең теңіз балық түрлері тері астында немесе омыртқаның айналасында гелатин тәрізді қабатты дамытты, ол жүзуге қабілеттілік, төмен шығынды өсу және соғуды азайту арқылы жүзу тиімділігін арттыру үшін қолданылады. Терең теңіз түрлерінің энтропиясы мен энтальпиясы беткі организмдерге қарағанда төмен өзгеріске ұшырайды, себебі жоғары қысым мен төмен температуралы орта энтальпияның теріс өзгеруіне және энтропияға негізделген реакцияларға тәуелділіктің төмендеуіне жағдай жасайды. Құрылымдық тұрғыдан алғанда, терең теңіз балықтарының глобулярлы ақуыздары G-актиннің үшіншілік құрылымының есесінен, беткі балықтарға қарағанда салыстырмалы түрде қатты болады. Терең теңіздегі балықтардың ақуыздарының беткі балықтардан құрылымдық жағынан ерекше екендігі терең теңіздегі балықтардың бұлшық еттеріндегі актиннің жоғары жылуға төзімді екендігінен көрінеді; бұл құбылыс кедіргендерде де кездеседі. Бұл ақуыздар үшіншілік құрылымдағы байланыстарды өзгерту арқылы құрылымдық жағынан нығайтылады, бұл сонымен қатар жоғары деңгейдегі жылу тұрақтылығын тудырады. Ақуыздар қысымға төтеп беру үшін үшіншілік құрылымдағы байланыстарды өзгерту арқылы құрылымдық жағынан нығайтылады. Сондықтан гидростатикалық қысымның жоғары деңгейі, жылу сүйгіш шөл бауырымен жорғалаушылардың дене температурасының жоғары деңгейіне ұқсас, қатты ақуыз құрылымын қалайды. Na+/K+ АТФаза – осморегуляцияда маңызды рөл атқаратын және гидростатикалық қысымның күшті әсеріне ұшырайтын липопротеин ферменті. Na+/K+ АТФазаның тежелуі қысымға байланысты қысылудың күшеюіне байланысты. Na+/K+ АТФаза реакциясының жылдамдығын шектейтін қадамы белокты қоршап тұрған екі қабаттың кеңеюін және демек, көлемінің артуын тудырады. Көлемнің артуы Na+/K+ АТФазаның реактивтілігін жоғары қысымға сезімтал етеді. Тіпті терең теңіздегі балықтардың бір грамм жаңқалық тініне шаққандағы Na+/K+ АТФаза белсенділігі төмен болса да, терең теңіздегі балықтардың Na+/K+ АТФазалары олардың жасыл судағы аналогтарына қарағанда гидростатикалық қысымға әлдеқайда жоғары төзімділік танытады. Бұл C. acrolepis (шамамен 2000 м тереңдікте) және оның хадальпелагикалық қарсыласы C. armatus (шамамен терең) түрлерінің арасында көрінеді, мұнда C. armatus-тің Na+/K+ АТФазалары қысымға әлдеқайда сезімтал емес. Бұл қысымға төзімділік Na+/K+ АТФазаның ақуыздық және липидтік бөліктеріндегі бейімделулермен түсіндірілуі мүмкін.

As a fish moves deeper into the sea, the weight of the water overhead exerts increasing hydrostatic pressure on the fish. This increased pressure amounts to about one atm (0.1 MPa) for every 10 m (32.8 ft)in depth. For a fish at the bottom of the bathypelagic zone, this pressure amounts to about 400 atm (40 MPa, or nearly 6000 pounds per square inch). Deep sea organisms possess adaptations at cellular and physiological levels that allow them to survive in environments of great pressure. Not having these adaptations limits the depths at which shallow water species can operate. High levels of external pressure affects how metabolic processes and biochemical reactions proceed. The equilibrium of many chemical reactions is disturbed by pressure, and pressure can inhibit processes which result in an increase in volume. Water, a key component in many biological processes, is very susceptible to volume changes, mainly because constituents of cellular fluid have an effect on water structure. Thus, enzymatic reactions that induce changes in water organization effectively change the system's volume. Proteins responsible for catalyzing reactions are typically held together by weak bonds and the reactions usually involve volume increases. Species that can tolerate these depths have evolved changes in their protein structure and reaction criteria to withstand pressure, in order to perform reactions in these conditions. In high pressure environments, bilayer cellular membranes experience a loss of fluidity. Deep sea cellular membranes favor phospholipid bilayers with a higher proportion of unsaturated fatty acids, which induce a higher fluidity than their sea level counterparts. Ten orders, thirteen families and about 200 known species of deep sea fish have evolved a gelatinous layer below the skin or around the spine, which is used for buoyancy, low cost growth and to increase swimming efficiency by reducing drag. Deep sea species exhibit lower changes of entropy and enthalpy compared to surface level organisms, since a high pressure and low temperature environment favors negative enthalpy changes and reduced dependence on entropy driven reactions. From a structural standpoint, globular proteins of deep sea fish due to the tertiary structure of G actin are relatively rigid compared to those of surface level fish. The fact that proteins in deep sea fish are structurally different from surface fish is apparent from the observation that actin from the muscle fibers of deep sea fish are extremely heat resistant; an observation similar to what is found in lizards. These proteins are structurally strengthened by modification of the bonds in the tertiary structure of the protein which also happens to induce high levels of thermal stability. Proteins are structurally strengthened to resist pressure by modification of bonds in the tertiary structure. Therefore, high levels of hydrostatic pressure, similar to high body temperatures of thermophilic desert reptiles, favor rigid protein structures. Na+/K+ ATPase is a lipoprotein enzyme that plays a prominent role in osmoregulation and is heavily influenced by hydrostatic pressure. The inhibition of Na+/K+ ATPase is due to increased compression due to pressure. The rate limiting step of the Na+/K+ ATPase reaction induces an expansion in the bilayer surrounding the protein, and therefore an increase in volume. An increase in volume makes Na+/K+ ATPase reactivity susceptible to higher pressures. Even though the Na+/K+ ATPase activity per gram of gill tissue is lower for deep sea fishes, the Na+/K+ ATPases of deep sea fishes exhibit a much higher tolerance of hydrostatic pressure compared to their shallow water counterparts. This is exemplified between the species C. acrolepis (around 2000 m deep) and its hadalpelagic counterpart C. armatus (around deep), where the Na+/K+ ATPases of C. armatus are much less sensitive to pressure. This resistance to pressure can be explained by adaptations in the protein and lipid moieties of Na+/K+ ATPase.

Жарық балық

Терең теңізде траулермен жүргізілген сынамалар көрсеткендей, фонарь балықтары барлық терең теңіз балықтарының биомассасының 65%-ға дейін құрайды. Шындығында, фонарь балықтары – барлық омыртқалы жануарлардың арасында ең көп тараған, саны көп және түрлерге бай жануарлардың бірі болып табылады, сонымен қатар ірі организмдер үшін жем ретінде маңызды экологиялық рөл атқарады. Дүниежүзілік балық аулау көлемінен бірнеше есе артық, шамамен 550–660 миллион метрикалық тоннаға жететін жалпы биомассаға ие фонарь балықтары, әлемдік мұхиттардың терең шағылыстыру қабатының көп бөлігін құрайды. Оңтүстік мұхитында миктофидтер кальмар мен король пингвині сияқты хищниктер үшін крилге балама азық көзі болып табылады. Бұл балықтар көп және өнімді болғанымен, қазіргі уақытта тек бірнеше коммерциялық фонарь балықтары аулауы бар: олар Оңтүстік Африка, Суантарктика және Оман шығанағындағы шектеулі операцияларды қамтиды.

Құрып бара жатқан түрлер

2006 жылы канадалық ғалымдар жүргізген зерттеуде терең теңіз балықтарының бес түрі – көк шоқыр, тікенді балық – коммерциялық балық аулаудың континенттік жағалаулардан континенттік беткейлерге, одан да тереңге жылжуына байланысты жойылудың қаупінде екені анықталды. Бұл балықтардың өте баяу көбеюі – олар шамамен адамдармен бірдей жаста жыныстық жарамдылыққа жетеді – олардың тым көп ауланудан қалпына келе алмауының басты себебінің бірі.