ชุมชนสิ่งมีชีวิตในทะเลลึกหมายถึงชุมชนของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในแหล่งที่อยู่ อาศัยเดียวกัน ในทะเลลึกชุมชนสิ่งมีชีวิตในทะเลลึกยังคงไม่ได้รับการสำรวจอย่างกว้างขวาง เนื่องจากความท้าทายทางด้านเทคโนโลยี โลจิสติกส์ และค่าใช้จ่ายในการเดินทางไปยังระบบนิเวศ ที่ห่างไกลแห่งนี้ เนื่องจากความท้าทายเฉพาะตัว (โดยเฉพาะความดันบรรยากาศ สูง อุณหภูมิที่สูงจัด และการไม่มีแสง ) จึงเป็นที่เชื่อกันมานานว่ามีสิ่งมีชีวิตอยู่น้อยมากในสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยนี้ อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 เป็นต้นมา งานวิจัยได้แสดงให้เห็นว่ามี ความหลากหลายทางชีวภาพอย่างมีนัยสำคัญในทะเลลึก

แหล่งพลังงานและสารอาหารหลักสามแหล่งสำหรับสิ่งมีชีวิตในทะเลลึก ได้แก่หิมะทะเลซากวาฬและกระบวนการสังเคราะห์ทางเคมีที่ปล่องภูเขาไฟใต้ทะเลและแหล่งน้ำ เย็น

ก่อนศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรลึกมีอยู่น้อยมาก แต่ในทศวรรษ 1870 เซอร์ ชาร์ลส์ ไววิลล์ ทอมสันและเพื่อนร่วมงานบนเรือสำรวจชาเลนเจอร์ได้ค้นพบสิ่งมีชีวิตในทะเลลึกมากมายหลายชนิด

การค้นพบครั้งแรกของชุมชน เคมีสังเคราะห์ในทะเลลึกซึ่งรวมถึงสัตว์ชั้นสูง เกิดขึ้นโดยไม่คาดคิดที่ปล่องภูเขาไฟ ใต้ทะเล ในมหาสมุทร แปซิฟิกตะวันออก ระหว่างการสำรวจทางธรณีวิทยา (Corliss et al., 1979) ^{[ 1 ]}นักวิทยาศาสตร์สองคน คือ J. Corliss และ J. van Andel ได้พบเห็นแหล่งหอยที่มีเคมีสังเคราะห์หนาแน่นเป็นครั้งแรกจากเรือดำน้ำDSV Alvinเมื่อวันที่ 17 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2520 หลังจากที่พวกเขาค้นพบโดยไม่คาดคิดโดยใช้กล้องส่องระยะไกลเมื่อสองวันก่อนหน้านั้น^{[ 1 ]}

ร่องลึกชาเลนเจอร์ (Challenger Deep)คือจุดที่ลึกที่สุดในมหาสมุทรของโลกเท่าที่เคยมีการสำรวจมา ตั้งอยู่ทางตอนใต้สุดของร่องลึกมาเรียนาใกล้กับ หมู่ เกาะมาเรียนาร่องลึกนี้ตั้งชื่อตามเรือ HMS Challengerซึ่งนักวิจัยของเรือลำนี้ได้ทำการบันทึกความลึกครั้งแรกเมื่อวันที่ 23 มีนาคม 1875 ที่สถานี 225ความลึกที่รายงานคือ 4,475 ฟาธอม (8,184 เมตร) โดยอิงจากการวัดความลึกสองครั้ง ในปี 1960 ดอน วอลช์และฌาคส์ ปิการ์ดได้ดำลงไปถึงก้นร่องลึกชาเลนเจอร์ด้วยเรือดำน้ำTrieste ที่ความลึกระดับนี้ มีปลาขนาดเล็กคล้ายปลาลิ้นหมาว่ายหนีออกจากแสงไฟของเรือดำน้ำ

ยานสำรวจใต้น้ำควบคุมระยะไกล (ROV) ของญี่ปุ่น ชื่อ Kaikoเป็นยานลำที่สองที่ลงไปถึงก้นของ Challenger Deep ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2538 Nereusซึ่งเป็นยานสำรวจใต้น้ำควบคุมระยะไกลแบบไฮบริด (HROV) ของสถาบันสมุทรศาสตร์ Woods Holeเป็นยานเพียงลำเดียวที่สามารถสำรวจความลึกของมหาสมุทรได้เกิน 7,000 เมตรNereusลงไปถึงความลึก 10,902 เมตรที่ Challenger Deep เมื่อวันที่ 31 พฤษภาคม พ.ศ. 2552 ^{[ 2 ] [ 3 ]}เมื่อวันที่ 1 มิถุนายน พ.ศ. 2552 การทำแผนที่ความลึกของ Challenger Deep ด้วย ระบบ โซนาร์แบบหลายลำแสง Simrad EM120 บนเรือวิจัยR / V Kilo Moanaระบุความลึกสูงสุดที่ 10,971 เมตร (6.817 ไมล์) ระบบโซนาร์ใช้ การตรวจจับพื้นทะเล แบบเฟสและแอมพลิจูดโดยมีความแม่นยำดีกว่า 0.2% ของความลึกของน้ำ (ซึ่งเป็นข้อผิดพลาดประมาณ 22 เมตรที่ความลึกนี้) ^{[ 3 ] [ 4 ]}

มหาสมุทรสามารถแบ่งออกได้เป็นโซน ต่างๆ ขึ้นอยู่กับความลึก และการมีหรือไม่มีแสงแดดสิ่งมีชีวิตเกือบทั้งหมดในมหาสมุทรต้องอาศัย กิจกรรม การสังเคราะห์แสงของแพลงก์ตอนพืชและพืช ทะเลอื่นๆ เพื่อเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นคาร์บอนอินทรีย์ซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานของสารอินทรีย์การสังเคราะห์แสงนั้นต้องการพลังงานจากแสงแดดเพื่อขับเคลื่อนปฏิกิริยาเคมีที่ผลิตคาร์บอนอินทรีย์^{[ 5 ]}

ชั้นน้ำที่แสงแดดส่องถึงเรียกว่าเขตโฟติก (photic zone ) เขตโฟติกสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วนตามแนวตั้ง ส่วนบนสุดของเขตโฟติก ซึ่งมีแสงสว่างเพียงพอที่จะสนับสนุนการสังเคราะห์แสงของแพลงก์ตอนพืชและพืช เรียกว่าเขตยูโฟติก (euphotic zone ) (หรือเรียกอีกอย่างว่าเขตเอพิเพลาจิก (epipelagic zone)หรือเขตผิวน้ำ ) ^{[ 6 ]}ส่วนล่างของเขตโฟติก ซึ่งความเข้มของแสงไม่เพียงพอสำหรับการสังเคราะห์แสง เรียกว่าเขตดิสโฟติก (dysphotic แปลว่า "มีแสงสว่างน้อย" ในภาษากรีก) ^{[ 7 ]}เขตดิสโฟติกยังเรียกอีกอย่างว่าเขตเมโซเพลาจิก (mesopelagic zone ) หรือเขตสนธยา^{[ 8 ]}ขอบเขตล่างสุดของเขตนี้อยู่ที่เทอร์โมไคลน์ 12 °C (54 °F) ซึ่งในเขตร้อนโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 200 ถึง 1000 เมตร^{[ 9 ]}

เขตยูโฟติกถูกกำหนดขึ้นอย่างค่อนข้างตามอำเภอใจ โดยขยายจากผิวน้ำไปยังระดับความลึกที่ความเข้มของแสงอยู่ที่ประมาณ 0.1–1% ของความเข้ม แสงอาทิตย์ที่ผิวน้ำ ขึ้นอยู่กับฤดูกาลละติจูดและระดับความขุ่น ของ น้ำ^{[ 6 ] [ 7 ]} ในน้ำทะเลที่ ใสที่สุด เขตยูโฟติกอาจขยายไปถึงระดับความลึกประมาณ 150 เมตร^{[ 6 ]}หรือในบางกรณีอาจลึกถึง 200 เมตร^{[ 8 ]}สารละลายและอนุภาคของแข็งจะดูดซับและกระจายแสง และในบริเวณชายฝั่ง ความเข้มข้นสูงของสารเหล่านี้ทำให้แสงลดลงอย่างรวดเร็วตามความลึก ในบริเวณดังกล่าว เขตยูโฟติกอาจมีความลึกเพียงไม่กี่สิบเมตรหรือน้อยกว่านั้น^{[ 6 ] [ 8 ]}เขตดิสโฟติก ซึ่งความเข้มของแสงน้อยกว่า 1% ของความเข้มแสงอาทิตย์ที่ผิวน้ำอย่างมาก จะขยายจากฐานของเขตยูโฟติกไปจนถึงระดับความลึกประมาณ 1000 เมตร^{[ 9 ]}เขตไร้แสงทอดยาวจากด้านล่างของเขตที่มีแสงส่อง ถึงลงไปจนถึง พื้นทะเลเป็นบริเวณที่มืดมิดตลอดกาล^{[ 8 ] [ 9 ]}

เนื่องจากความลึกเฉลี่ยของมหาสมุทรอยู่ที่ประมาณ 3688 เมตร^{[ 10 ]}เขตโฟติกจึงคิดเป็นเพียงเศษส่วนเล็กน้อยของปริมาตรทั้งหมดของมหาสมุทร อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความสามารถในการสังเคราะห์แสง เขตโฟติกจึงมีความหลากหลายทางชีวภาพและชีวมวล มากที่สุดในบรรดาเขตมหาสมุทรทั้งหมด การผลิตขั้นต้นเกือบทั้งหมดในมหาสมุทรเกิดขึ้นที่นี่ สิ่งมีชีวิตใดๆ ที่อยู่ในเขตอะโฟติกจะต้องสามารถเคลื่อนที่ขึ้นไปตามมวลน้ำเข้าสู่เขตโฟติกเพื่อหาอาหาร หรือต้องพึ่งพาวัสดุที่จมลงมาจากด้านบน [ ^{5 ]}หรือต้องหาแหล่งพลังงานและสารอาหารอื่น เช่นที่เกิดขึ้นในอาร์ เคี ^ยที่สังเคราะห์ทางเคมี ซึ่งพบใกล้กับปล่องไฮโดรเทอร์มอลและ แหล่ง น้ำ เย็น

สัตว์เหล่านี้ได้วิวัฒนาการเพื่อเอาชีวิตรอดจากแรงดันมหาศาลของเขต ใต้ แสง แรงดันจะเพิ่มขึ้นประมาณหนึ่งบรรยากาศทุกๆ สิบเมตร เพื่อรับมือกับแรงดัน ปลาหลายชนิดจึงมีขนาดค่อนข้างเล็ก โดยปกติแล้วจะมีความยาวไม่เกิน 25 เซนติเมตร นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังค้นพบว่ายิ่งสิ่งมีชีวิตเหล่านี้อาศัยอยู่ลึกเท่าไหร่ เนื้อของพวกมันก็จะยิ่งเป็นเจลาตินมากขึ้น และโครงสร้างกระดูกก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ยังได้กำจัดช่องว่างส่วนเกินทั้งหมดที่อาจยุบตัวลงภายใต้แรงดัน เช่น ถุงลม^{[ 11 ]}

ความดันเป็นปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญที่สุดที่มีผลต่อสิ่งมีชีวิตในทะเลลึก ในทะเลลึก แม้ว่าส่วนใหญ่ของทะเลลึกจะมีความดันระหว่าง 200 ถึง 600 บรรยากาศ แต่ช่วงความดันนั้นอยู่ระหว่าง 20 ถึง 1,000 บรรยากาศ ความดันมีบทบาทอย่างมากในการกระจายตัวของสิ่งมีชีวิตในทะเลลึก จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ผู้คนยังขาดข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับผลกระทบโดยตรงของความดันต่อสิ่งมีชีวิตในทะเลลึกส่วนใหญ่ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตเกือบทั้งหมดที่ลากขึ้นมาจากทะเลลึกนั้นมาถึงผิวน้ำในสภาพที่ตายแล้วหรือกำลังจะตาย ด้วยการพัฒนาอุปกรณ์ดักจับที่มีห้องรักษาความดันพิเศษ ทำให้สามารถ ดึงสัตว์หลาย เซลล์ ขนาดใหญ่ที่ไม่เสียหายขึ้น มาจากทะเลลึกได้ในสภาพดี บางส่วนของสัตว์เหล่านี้ถูกเก็บรักษาไว้เพื่อการทดลอง และเรากำลังได้รับความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับผลกระทบทางชีวภาพของความดัน

บริเวณสองแห่งในมหาสมุทรที่มี การเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิ มากที่สุดและเร็วที่สุด คือ เขตเปลี่ยนผ่านระหว่างน้ำผิวดินและน้ำลึก หรือที่เรียกว่า เทอร์โมไคลน์ และเขตเปลี่ยนผ่านระหว่างพื้นทะเลลึกและกระแสน้ำร้อนที่ปล่องภูเขาไฟใต้ทะเล เทอร์โมไคลน์มีความหนาแตกต่างกันไปตั้งแต่ไม่กี่ร้อยเมตรจนถึงเกือบหนึ่งพันเมตร ใต้เทอร์โมไคลน์ มวลน้ำในมหาสมุทรลึกจะเย็นและมีความเป็นเนื้อเดียวกันมากกว่า เทอร์โมไคลน์มีความเข้มข้นมากที่สุดในเขตร้อน ซึ่งอุณหภูมิของเขตผิวน้ำมักจะสูงกว่า 20 องศาเซลเซียส จากฐานของเขตผิวน้ำ อุณหภูมิจะลดลงในระยะหลายร้อยเมตรจนเหลือ 5 หรือ 6 องศาเซลเซียสที่ระดับความลึก 1,000 เมตร และจะลดลงต่อไปจนถึงก้นทะเล แต่ในอัตราที่ช้าลงมาก ที่ระดับความลึกต่ำกว่า 3,000 ถึง 4,000 เมตร น้ำจะมีอุณหภูมิคงที่ ที่ระดับความลึกใดๆ อุณหภูมิแทบจะไม่เปลี่ยนแปลงเลยในช่วงเวลาที่ยาวนาน ไม่มีอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล หรือเปลี่ยนแปลงรายปี ไม่มีแหล่งที่อยู่อาศัยใดบนโลกที่มีอุณหภูมิคงที่เช่นนี้

ปล่องไฮโดรเทอร์มอลนั้นตรงกันข้ามกับอุณหภูมิคงที่ ในระบบเหล่านี้ อุณหภูมิของน้ำที่พุ่งออกมาจากปล่องควันดำอาจสูงถึง 400 °C (โดยที่น้ำไม่เดือดเนื่องจากความดันไฮโดรสแตติกสูง) ในขณะที่ภายในไม่กี่เมตร อุณหภูมิอาจลดลงเหลือ 2–4 °C ^{[ 12 ]}

ความเค็มของน้ำในระดับความลึกต่างๆ นั้นคงที่ ยกเว้นในกรณีที่สำคัญสองประการ:

1. ในทะเลเมดิเตอร์เรเนียนการสูญเสียน้ำจากการระเหยมีมากกว่าปริมาณน้ำที่เข้ามาจากปริมาณน้ำฝนและการไหลของแม่น้ำอย่างมาก ด้วยเหตุนี้ ความเค็มในทะเลเมดิเตอร์เรเนียนจึงสูงกว่าในมหาสมุทรแอตแลนติก^{[ 13 ]}การระเหยสูงเป็นพิเศษในครึ่งตะวันออก ทำให้ระดับน้ำลดลงและความเค็มเพิ่มขึ้นในบริเวณนี้^{[ 14 ]}ความแตกต่างของความดันที่เกิดขึ้นผลักดันน้ำเย็นที่มีความเค็มต่ำจากมหาสมุทรแอตแลนติกข้ามแอ่งน้ำ น้ำนี้จะอุ่นขึ้นและมีความเค็มมากขึ้นเมื่อเดินทางไปทางตะวันออก จากนั้นจะจมลงในบริเวณเลแวนต์และไหลเวียนไปทางตะวันตก ก่อนจะไหลกลับลงสู่มหาสมุทรแอตแลนติกผ่านช่องแคบยิบรอลตาร์ [ ^{15 ] ผล}สุทธิของสิ่งนี้คือที่ช่องแคบยิบรอลตาร์จะมีกระแสน้ำเย็นที่มีความเค็มต่ำจากมหาสมุทรแอตแลนติกไหลไปทางตะวันออก และในขณะเดียวกันก็มีกระแสน้ำอุ่นที่มีความเค็มสูงจากทะเลเมดิเตอร์เรเนียนไหลไปทางตะวันตกในบริเวณที่ลึกกว่า เมื่อกลับสู่มหาสมุทรแอตแลนติกน้ำเมดิเตอร์เรเนียนระดับกลางที่ มีองค์ประกอบทางเคมีแตกต่างกันนี้ สามารถคงอยู่ได้ไกลหลายพันกิโลเมตรจากแหล่งกำเนิด^{[ 16 ]}
2. แอ่งน้ำเค็มเป็นบริเวณน้ำเค็ม ขนาดใหญ่ บนพื้นทะเลแอ่งเหล่านี้เป็นแหล่งน้ำที่มีความเค็มสูงกว่าน้ำทะเลโดยรอบถึงสามถึงห้าเท่า สำหรับแอ่งน้ำเค็มในทะเลลึก แหล่งที่มาของเกลือมาจากการละลายของ แหล่งสะสม เกลือ ขนาดใหญ่ ผ่านกระบวนการเคลื่อนตัวของเกลือน้ำเค็มมักมีมีเทนเข้มข้นสูง ซึ่งให้พลังงานแก่ จุลินทรีย์ที่ทนต่อ สภาพแวดล้อมสุดขั้วที่สังเคราะห์ทางเคมี ซึ่งอาศัยอยู่ใน ระบบนิเวศเฉพาะนี้แอ่งน้ำเค็มยังพบได้บนไหล่ทวีปแอนตาร์กติกาโดยแหล่งที่มาของน้ำเค็มคือเกลือที่ถูกแยกออกไปในระหว่างการก่อตัวของน้ำแข็งทะเลแอ่งน้ำเค็มในทะเลลึกและแอนตาร์กติกาอาจเป็นพิษต่อสัตว์ทะเล บางครั้งแอ่งน้ำเค็มถูกเรียกว่าทะเลสาบใต้ทะเลเนื่องจากน้ำเค็มที่มีความหนาแน่นสูงทำให้เกิดชั้นความเค็มที่ไม่ผสมกับน้ำทะเลด้านบนได้ง่าย ความเค็มสูงทำให้ความหนาแน่นของน้ำเค็มเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้เกิดพื้นผิวและชายฝั่งที่ชัดเจนสำหรับแอ่ง^{[ 17 ]}

ทะเลลึกหรือชั้นน้ำลึก คือชั้นที่ต่ำที่สุดในมหาสมุทร อยู่ต่ำกว่าชั้นเทอร์โมไคลน์ ที่ระดับความลึก 1,000 ฟาธอม (1,800 เมตร) หรือมากกว่านั้น ส่วนที่ลึกที่สุดของทะเลลึกคือร่องลึกมาเรียนาซึ่งตั้งอยู่ในมหาสมุทรแปซิฟิกเหนือฝั่งตะวันตก และยังเป็นจุดที่ลึกที่สุดของเปลือกโลกอีกด้วย มีความลึกสูงสุดประมาณ 10.9 กิโลเมตร ซึ่งลึกกว่าความสูงของยอดเขาเอเวอเรสต์ในปี 1960 ดอน วอลช์และฌาคส์ ปิการ์ดได้ลงไปถึงก้นร่องลึกมาเรียนาด้วยเรือดำน้ำตรีเอสเตความดันอยู่ที่ประมาณ 11,318 ตัน-แรงต่อตารางเมตร (110.99 เมกะปาสคาลหรือ 16100 ปอนด์-นิ้ว )

เขตเมโซเพลาจิกเป็นส่วนบนของเขตน้ำกลางและขยายจากระดับน้ำทะเล 200 ถึง 1,000 เมตร (660 ถึง 3,280 ฟุต) ใต้ระดับน้ำทะเล โดยทั่วไปเรียกว่า "เขตสนธยา" เนื่องจากแสงยังคงสามารถส่องผ่านชั้นนี้ได้ แต่ต่ำเกินไปที่จะรองรับการสังเคราะห์แสง อย่างไรก็ตาม ปริมาณแสงที่จำกัดยังคงทำให้สิ่งมีชีวิตสามารถมองเห็นได้ และสิ่งมีชีวิตที่มีสายตาไวสามารถตรวจจับเหยื่อ สื่อสาร และกำหนดทิศทางโดยใช้สายตาของพวกมัน สิ่งมีชีวิตในชั้นนี้มีดวงตาขนาดใหญ่เพื่อเพิ่มปริมาณแสงในสภาพแวดล้อมให้มากที่สุด^{[ 18 ]}

ปลาในเขตน้ำลึกส่วนใหญ่จะอพยพขึ้นลงในแนวดิ่ง ทุกวัน โดยจะเคลื่อนตัวในเวลากลางคืนไปยังเขตผิวน้ำ ซึ่งมักจะตามการอพยพของแพลงก์ตอนสัตว์ และกลับลงสู่ระดับความลึกเพื่อความปลอดภัยในเวลากลางวัน^{[ 19 ] [ 20 ] : 585} การอพยพขึ้นลงในแนวดิ่งเหล่านี้มักเกิดขึ้นในระยะทางแนวดิ่งที่ไกลมาก และดำเนินการโดยอาศัยถุงลม ถุงลมจะพองตัวเมื่อปลาต้องการเคลื่อนตัวขึ้น และเนื่องจากความดันสูงในเขตน้ำลึก จึงต้องใช้พลังงานจำนวนมาก เมื่อปลาขึ้น ความดันในถุงลมจะต้องปรับตัวเพื่อป้องกันไม่ให้แตก เมื่อปลาต้องการกลับลงสู่ระดับความลึก ถุงลมจะยุบตัวลง^{[ 21 ]}ปลาในเขตน้ำลึกบางชนิดอพยพผ่านเทอร์โมไคลน์ ทุกวัน ซึ่งอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงระหว่าง 10 ถึง 20 °C (18 ถึง 36 °F) ดังนั้นจึงแสดงให้เห็นถึงความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างมาก^{[ 20 ] : 590}

ปลาที่อาศัยอยู่ในเขตน้ำลึกมักไม่มีหนามป้องกันตัว และใช้สีและการเรืองแสงเพื่อพรางตัวจากปลาชนิดอื่นปลาที่ซุ่มโจมตีมักมีสีเข้ม ดำ หรือแดง เนื่องจากคลื่นแสงสีแดงที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าไม่สามารถส่องไปถึงทะเลลึกได้ สีแดงจึงทำหน้าที่ได้เหมือนกับสีดำ ปลาที่อพยพมักใช้สีเงินที่มีการไล่เฉดสี บนท้องของพวกมันมักมีอวัยวะ เรืองแสงที่ผลิตแสงในระดับต่ำ สำหรับผู้ล่าจากด้านล่างที่มองขึ้นไปการเรืองแสง นี้ จะช่วยพรางเงาของปลา อย่างไรก็ตาม ผู้ล่าบางชนิดมีเลนส์สีเหลืองที่กรองแสงโดยรอบ (ซึ่งมีสีแดงน้อย) ทำให้มองเห็นการเรืองแสงได้^{[ 22 ]}

เขตบาธิล (bathyal zone) เป็นส่วนล่างของเขตน้ำกลาง (midwater zone) และครอบคลุมความลึก 1,000 ถึง 4,000 เมตร (3,300 ถึง 13,100 ฟุต) ^{[ 23 ]}แสงไม่สามารถส่องถึงเขตนี้ได้ จึงได้รับฉายาว่า "เขตเที่ยงคืน" เนื่องจากขาดแสง จึงมีประชากรหนาแน่นน้อยกว่าเขตเอพิเพลาจิก (epipelagic zone) แม้ว่าจะมีขนาดใหญ่กว่ามากก็ตาม^{[ 24 ]}ปลาพบว่าการดำรงชีวิตในเขตนี้เป็นเรื่องยาก เนื่องจากมีความดันสูง อุณหภูมิต่ำ 4 °C (39 °F) ระดับออกซิเจนละลาย ต่ำ และขาดสารอาหารที่เพียงพอ^{[ 20 ] : 585} พลังงานเพียงเล็กน้อยที่มีอยู่ในเขตบาธิเพลาจิกจะกรองมาจากด้านบนในรูปของเศษซาก มูลสัตว์ และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหรือปลาเมโซเพลาจิกเป็นครั้งคราว^{[ 20 ] : 594} ประมาณ 20% ของอาหารที่มีต้นกำเนิดในเขตผิวน้ำจะตกลงสู่เขตน้ำลึกปานกลาง แต่มีเพียงประมาณ 5% เท่านั้นที่กรองลงสู่เขตน้ำลึกมาก^{[ 25 ]}ปลาที่อาศัยอยู่ที่นั่นอาจมีเหงือก ไต หัวใจ และถุงลมลดลงหรือสูญเสียไปโดยสิ้นเชิง มีผิวหนังเป็นเมือกแทนที่จะเป็นเกล็ด และมีโครงสร้างกระดูกและกล้ามเนื้อที่อ่อนแอ^{[ 20 ] : 587} การขาดการสร้างกระดูกนี้เป็นการปรับตัวเพื่อประหยัดพลังงานเมื่ออาหารขาดแคลน^{[ 26 ]} สัตว์ส่วนใหญ่ที่อาศัยอยู่ในเขตน้ำลึกมากเป็นสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง เช่นฟองน้ำทะเลเซฟาโลพอดและเอคิโนเดอร์มยกเว้นบริเวณที่ลึกมากของมหาสมุทร เขตน้ำลึกมากมักจะไปถึงเขตเบนทิกบนพื้นทะเล^{[ 24 ]}

เขตก้นทะเลลึกยังคงอยู่ในความมืดมิดตลอดกาลที่ระดับความลึก 4,000 ถึง 6,000 เมตร (13,000 ถึง 20,000 ฟุต) ^{[ 23 ]}สิ่งมีชีวิตเพียงชนิดเดียวที่อาศัยอยู่ในเขตนี้คือเคโมโทรฟและนักล่าที่สามารถทนต่อแรงดันมหาศาลได้ บางครั้งสูงถึง 76 เมกะปาสคาล (750 บรรยากาศ; 11,000 psi) เขตฮาดัล (ตั้งชื่อตามเฮดีสเทพเจ้า แห่งยมโลกของ กรีก ) เป็นเขตที่กำหนดไว้สำหรับ ร่องลึกที่สุดในโลก ซึ่งมีความลึกต่ำกว่า 6,000 เมตร (20,000 ฟุต) จุดที่ลึกที่สุดในเขตฮาดัลคือร่องลึกมาเรียนาซึ่งมีความลึกถึง 10,911 เมตร (35,797 ฟุต) และมีความดัน 110 เมกะปาสคาล (1,100 บรรยากาศ; 16,000 psi) ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}

บริเวณผิวน้ำตอนบนของมหาสมุทรเต็มไปด้วยสารอินทรีย์อนุภาค (POM) โดยเฉพาะในพื้นที่ชายฝั่งและบริเวณที่มีการไหลขึ้นของน้ำ อย่างไรก็ตาม สารอินทรีย์อนุภาคส่วนใหญ่มีขนาดเล็กและเบา อาจต้องใช้เวลาหลายร้อยหรือหลายพันปี กว่าที่อนุภาคเหล่านี้จะตกตะกอนผ่านมวลน้ำลงสู่มหาสมุทรลึก ระยะเวลาดังกล่าวมากพอที่จะทำให้อนุภาคเหล่านี้ถูกย่อยสลายและดูดซึมโดยสิ่งมีชีวิตในห่วงโซ่อาหารได้

ในทะเลซาร์แกสโซ ที่ลึก นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันสมุทรศาสตร์วูดส์โฮล (WHOI) พบสิ่งที่ต่อมาเรียกว่าหิมะทะเลซึ่ง POM จะถูกบรรจุใหม่เป็นอนุภาคขนาดใหญ่ขึ้นมาก ซึ่งจมลงด้วยความเร็วที่มากขึ้น ตกลงมาเหมือนหิมะ^{[ 30 ]}

เนื่องจากอาหารขาดแคลน สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนและในพื้นทะเลจึงมักฉวยโอกาส พวกมันมีการปรับตัวพิเศษสำหรับสภาพแวดล้อมสุดขั้วนี้ เช่น การเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว กลไกการแพร่กระจายตัวอ่อนที่มีประสิทธิภาพ และความสามารถในการใช้แหล่งอาหารชั่วคราว ตัวอย่างหนึ่งที่เห็นได้ชัดคือหอยสองฝาที่ เจาะไม้ ซึ่งเจาะเข้าไปในไม้และซากพืชอื่นๆ และกินสารอินทรีย์จากซากเหล่านั้นเป็นอาหาร

บางครั้งการเข้าถึงสารอาหารอย่างฉับพลันใกล้ผิวน้ำนำไปสู่การเบ่งบานของแพลงก์ตอน สาหร่าย หรือสัตว์ต่างๆ เช่นซัลป์ซึ่งมีจำนวนมากจนจมลงไปถึงก้นทะเลโดยไม่ถูกสิ่งมีชีวิตอื่นๆ กิน สารอาหารที่พุ่งขึ้นสู่ก้นทะเลในช่วงเวลาสั้นๆ เหล่านี้อาจมีปริมาณมากกว่าหิมะทะเลหลายปี และถูกสัตว์และจุลินทรีย์กินอย่างรวดเร็ว ของเสียที่เกิดขึ้นจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของตะกอนในทะเลลึก และถูกนำกลับมาใช้ใหม่โดยสัตว์และจุลินทรีย์ที่กินโคลนเป็นเวลาหลายปี^{[ 31 ]}

สำหรับระบบนิเวศในทะเลลึก การตายของวาฬถือเป็นเหตุการณ์สำคัญที่สุด วาฬที่ตายแล้วสามารถนำสารอินทรีย์หลายร้อยตันมาสู่ก้นทะเลได้ ชุมชน ที่เกิดจากการจมของวาฬจะดำเนินไปตามขั้นตอนสามขั้นตอน: ^{[ 32 ]}

1. ระยะสัตว์กินซากเคลื่อนที่: สัตว์ทะเลลึกขนาดใหญ่และเคลื่อนที่เร็วจะมาถึงบริเวณนั้นเกือบจะทันทีหลังจากที่วาฬตกลงสู่พื้นทะเลสัตว์จำพวกแอมฟิ พอ ดปู ฉลามหลับ และปลาไหลทะเลล้วนเป็นสัตว์กินซาก
2. ^{ระยะฉวยโอกาส: สิ่งมีชีวิตจะเข้ามาอาศัยและตั้งรกรากบนกระดูกและตะกอน โดย}รอบที่ปนเปื้อนด้วยสารอินทรีย์จากซากสัตว์และเนื้อเยื่ออื่นๆ ที่เหลืออยู่จากสัตว์กินซาก สกุลหนึ่งคือOsedax [ ^{33 ]}ซึ่งเป็นหนอนท่อ ตัวอ่อนเกิดมาโดยไม่มีเพศ สภาพแวดล้อมโดยรอบเป็นตัวกำหนดเพศของตัวอ่อน เมื่อตัวอ่อนเกาะบนกระดูกวาฬ มันจะกลายเป็นตัวเมีย เมื่อตัวอ่อนเกาะบนหรือในตัวเมีย มันจะกลายเป็นตัวผู้แคระ ตัวเมียOsedax หนึ่งตัว สามารถมีตัวผู้เหล่านี้ได้มากกว่า 200 ตัวในท่อไข่ของมัน
3. ระยะ ที่ชอบซัลไฟด์ : ในระยะนี้จะเกิดการย่อยสลายของกระดูกและการลดซัลเฟตในน้ำทะเลมากขึ้น แบคทีเรียจะสร้างสภาพแวดล้อมที่อุดมไปด้วยซัลไฟด์คล้ายกับปล่องภูเขาไฟใต้ทะเล หอยสองฝาหอยทากและสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่ชอบกำมะถันจะเข้ามาอาศัยอยู่

ปล่องความร้อนใต้ทะเลถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1977 โดยนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันสมุทรศาสตร์สคริปส์ จนถึงปัจจุบัน ปล่องความร้อนใต้ทะเลที่ค้นพบทั้งหมดตั้งอยู่บริเวณรอยต่อของแผ่นเปลือกโลก ได้แก่ มหาสมุทรแปซิฟิกตะวันออก แคลิฟอร์เนีย สันเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติก จีน และญี่ปุ่น

วัสดุใหม่ในแอ่งมหาสมุทรเกิดขึ้นในบริเวณต่างๆ เช่น สันเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติก เนื่องจากแผ่นเปลือกโลกแยกตัวออกจากกัน อัตราการแยกตัวของแผ่นเปลือกโลกอยู่ที่ 1-5 เซนติเมตรต่อปี น้ำทะเลเย็นไหลเวียนลงมาตามรอยแตกระหว่างแผ่นเปลือกโลกสองแผ่นและร้อนขึ้นเมื่อไหลผ่านหินร้อน แร่ธาตุและซัลไฟด์ละลายลงในน้ำระหว่างการทำปฏิกิริยากับหิน ในที่สุด สารละลายร้อนจะพุ่งออกมาจากรอยแยกใต้ทะเลที่ยังคงมีการเคลื่อนไหว ก่อให้เกิดปล่องน้ำร้อนใต้ทะเล

การสังเคราะห์ทางเคมีของแบคทีเรียให้พลังงานและสารอินทรีย์แก่ห่วงโซ่อาหารทั้งหมดในระบบนิเวศของปล่องภูเขาไฟใต้ทะเล ปล่องเหล่านี้พ่นสารเคมีออกมาเป็นจำนวนมาก ซึ่งแบคทีเรียเหล่านี้สามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานได้ แบคทีเรียเหล่านี้ยังสามารถเจริญเติบโตได้โดยปราศจากโฮสต์และสร้างแผ่นแบคทีเรียบนพื้นทะเลรอบปล่องภูเขาไฟใต้ทะเล ซึ่งเป็นอาหารสำหรับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ แบคทีเรียเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญในห่วงโซ่อาหาร แหล่งพลังงานนี้สร้างประชากรจำนวนมากในพื้นที่รอบปล่องภูเขาไฟใต้ทะเล ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทำการวิจัยได้ง่าย สิ่งมีชีวิตยังสามารถใช้การสังเคราะห์ทางเคมีเพื่อดึงดูดเหยื่อหรือเพื่อดึงดูดคู่ครองได้^{[ 34 ]}หนอนท่อยักษ์สามารถเติบโตได้สูงถึง 2.4 เมตร (7 ฟุต 10 นิ้ว) เนื่องจากความอุดมสมบูรณ์ของสารอาหาร มีการค้นพบสายพันธุ์ใหม่มากกว่า 300 ชนิดที่ปล่องภูเขาไฟใต้ทะเล^{[ 35 ]}

ปล่องภูเขาไฟใต้ทะเลเป็นระบบนิเวศทั้งหมดที่ไม่ขึ้นกับแสงแดด และอาจเป็นหลักฐานแรกที่แสดงว่าโลกสามารถดำรงชีวิตได้โดยไม่ต้องอาศัยแสงอาทิตย์

บริเวณใต้ทะเลที่มี การรั่วไหล ของก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์มีเทนและ ของเหลวที่มี ไฮโดรคาร์บอน เป็นองค์ประกอบหลักอื่นๆ เรียกว่า "แหล่ง ก๊าซเย็น " (บางครั้งเรียกว่าช่องระบายความร้อนใต้ทะเล ) ซึ่งมักอยู่ในรูปของแอ่งน้ำเกลือ

ห่วงโซ่อาหารในทะเลลึกมีความซับซ้อน และบางส่วนของระบบยังไม่เป็นที่เข้าใจดี โดยทั่วไป ปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้ล่าและเหยื่อในทะเลลึกจะถูกรวบรวมโดยการสังเกตโดยตรง (น่าจะจากยานใต้น้ำที่ควบคุมจากระยะไกล ) การวิเคราะห์เนื้อหาในกระเพาะ และการวิเคราะห์ทางชีวเคมี การวิเคราะห์เนื้อหาในกระเพาะเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไป แต่ก็ไม่น่าเชื่อถือสำหรับบางชนิด^{[ 36 ]}

ในระบบนิเวศทะเลลึกนอกชายฝั่งแคลิฟอร์เนีย ห่วงโซ่อาหารถูกครอบงำโดยปลาทะเลลึกเซฟาโลพอด แพลงก์ตอนสัตว์เจ ลาติ นและครัสเตเชียนระหว่างปี 1991 ถึง 2016 ความสัมพันธ์ในการกินอาหารที่ไม่ซ้ำกัน 242 รายการระหว่างผู้ล่าและเหยื่อ 166 ชนิด แสดงให้เห็นว่าแพลงก์ตอนสัตว์เจลาตินมีผลกระทบทางนิเวศวิทยาคล้ายกับปลาขนาดใหญ่และปลาหมึกNarcomedusae , siphonophores (ในวงศ์Physonectae ), ctenophoresและ cephalopods กินเหยื่อที่มีความหลากหลายมากที่สุด ตามลำดับ^{[ 36 ]} มีการบันทึกการกินพวกเดียวกันเอง ในปลาหมึก สกุลGonatus ^{[ 37 ]}

การทำเหมืองในทะเลลึกส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อระบบนิเวศทางทะเล การทำลายแหล่งที่อยู่อาศัย การรบกวนชั้นตะกอน และมลภาวะทางเสียงคุกคามสิ่งมีชีวิตในทะเล^{[ 38 ]}ความหลากหลายทางชีวภาพที่สำคัญอาจสูญหายไป ซึ่งส่งผลกระทบอย่างคาดเดาไม่ได้ต่อห่วงโซ่อาหาร นอกจากนี้ โลหะและสารเคมีที่เป็นพิษอาจถูกปล่อยออกมา ทำให้เกิดมลพิษในน้ำทะเลในระยะยาว^{[ 39 ]}สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับความยั่งยืนและต้นทุนด้านสิ่งแวดล้อมของกิจกรรมดังกล่าว

มนุษย์สำรวจพื้นมหาสมุทรไปแล้วน้อยกว่า 4% และมีการค้นพบสิ่งมีชีวิตในทะเลลึกสายพันธุ์ใหม่หลายสิบชนิดทุกครั้งที่ดำน้ำ เรือดำน้ำDSV Alvinซึ่งเป็นของกองทัพเรือสหรัฐฯ และดำเนินการโดยสถาบันสมุทรศาสตร์วูดส์โฮล (WHOI) ในเมืองวูดส์โฮล รัฐแมสซาชูเซตส์เป็นตัวอย่างของยานที่ใช้ในการสำรวจน้ำลึก เรือดำน้ำหนัก 16 ตันลำนี้สามารถทนต่อแรงดันสูงมากและควบคุมทิศทางได้ง่ายแม้จะมีน้ำหนักและขนาดใหญ่ก็ตาม

ความแตกต่างอย่างมากของความดันระหว่างพื้นทะเลกับผิวน้ำทำให้สิ่งมีชีวิตบนผิวน้ำแทบเป็นไปไม่ได้ที่จะอยู่รอด ซึ่งทำให้การวิจัยเชิงลึกทำได้ยาก เนื่องจากข้อมูลที่เป็นประโยชน์ส่วนใหญ่จะพบได้เฉพาะในขณะที่สิ่งมีชีวิตยังมีชีวิตอยู่เท่านั้น การพัฒนาล่าสุดทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ได้อย่างใกล้ชิดและเป็นเวลานานขึ้น นักชีววิทยาทางทะเล Jeffery Drazen ได้สำรวจวิธีแก้ปัญหา: กับดักปลาแบบมีแรงดัน กับดักนี้จะจับสิ่งมีชีวิตในน้ำลึกและปรับความดันภายในให้ช้าลงจนถึงระดับผิวน้ำเมื่อสิ่งมีชีวิตถูกนำขึ้นสู่ผิวน้ำ โดยหวังว่าสิ่งมีชีวิตจะสามารถปรับตัวได้^{[ 40 ]}

ทีมวิจัยทางวิทยาศาสตร์อีกทีมหนึ่งจากมหาวิทยาลัยปิแอร์-เอต์-มารี-คูรีได้พัฒนาอุปกรณ์จับยึดที่เรียกว่าPERISCOPซึ่งรักษาแรงดันน้ำไว้ขณะที่ลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ จึงทำให้ตัวอย่างอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันในระหว่างการลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ ซึ่งช่วยให้สามารถศึกษาตัวอย่างอย่างใกล้ชิดบนผิวน้ำได้โดยไม่มีการรบกวนของแรงดันใดๆ ที่ส่งผลกระทบต่อตัวอย่าง^{[ 41 ]}

• ปลาทะเลน้ำลึก
• ถ้ำเคลื่อนที่

• Kupriyanova, EK; Vinn, O.; Taylor, PD; Schopf, JW; Kudryavtsev, AB; Bailey-Brock, J. (2014). "หนอนท่อในวงศ์ Serpulidae ที่อาศัยอยู่ในทะเลลึก: หนอนท่อที่มีเปลือกเป็นหินปูนที่อยู่เหนือห้วงลึก" Deep-Sea Research Part I . 90 : 91– 104. Bibcode : 2014DSRI...90...91K . doi : 10.1016/j.dsr.2014.04.006 .