探索未知的深海世界

探索未知的深海世界

位于太平洋水深2,500米处的大陆边缘处,血一样红色的管状蠕虫之间,似幽灵一般的青白色螃蟹和鱼儿正在觅食。在这块自海底温泉喷涌出超高温热水的地方,栖息着这样的生物族群。由于科学家对深海处生态系调查所使用的仪器的进步,对这样的生物及所处苛刻的环境正试图予以解释。




管状蠕虫旁游泳的鱼


受热于地球内部岩浆进而温度达到400度的热水,从海底的烟筒状孔穴中似波浪一般喷涌而出。周围海水的温度仅仅比冰点高那么几度。这两种不同温度的水混合在一起,成了喷出含硫化铁黑色烟雾的“黑烟囱”。昏暗幽深的深海之处,因这喷出的热和化学能的合成,成了生活在这热液喷口周边的生物维持生命的机理了。

热液喷口和泥火山


地球上的海洋板块沿中洋脊分裂开来,从该处熔岩喷出,冷却后随之生成新的裂缝。然后,海水渗入到数几公里深处,岩浆附近部分因受热,海水膨胀急剧汽化。富含从四周岩盘渗入的矿物质成分的海水从海底间歇喷出,或者是在水温低的地方,海水平稳地从旁边涌出。这就是热液喷口。

另外,喷涌而出的不是熔岩而是气体状泥浆的泥火山。因受地幔深处的热的作用,蔓延几公里的沉积物溶化且被推压,就形成了液体或气体状的水柱。产生的沼气在高压低温环境下变成了稳定的固体甲烷水合物(也称作“可燃冰”),就像是在暖烘烘的蛋糕上装饰了一层冰冻糖衣似地广阔地铺盖在了火山周围的海底。



未知生物 姿态显现


瞧,表面密密麻麻附着着帽贝类生物的管状蠕虫周围的生物群。高析象度画面右端显示的是蚌群。据另外的照相机放大透镜所捕捉到的影像来看,能够看到一些类似云彩的族群,近似于甲壳亚门水虱的称作端足类动物的生物。类似于这样的端足类生物可在东太平洋海隆北纬9度一带的热液喷口附近看到,是地球上最密集生活着的无脊椎动物。

借助于高亮度照明和高析度影像技术,研究者如同使用显微镜一样能够大致详细地对深海生物进行调查。群栖于热液喷口附近的生物之前像谜一样被包藏着,而借助于这些工具它们生存状态的点点滴滴渐渐明朗起来。

伍兹霍尔海洋生物研究所的海洋生态学者蒂莫西.香库,对在热液喷口附近发现之前不为人知的一系列物种称之为“惊人的发现”。根据他的计算,自生物学者对加拉帕戈斯海隆的热液喷口于1979年初次调查以来,平均大约每10天就有一新的物种被发现。“从开始调查已过去20多年,之前发现的物种只不过是冰山一角。我们觉得要对热液喷口附近生物群的关系作出解释,在调查过程中不断地就有新的物种被发现了。”他这样说。



对北极绿洲的调查


北冰洋上,风速超过20米的风呼啸着,高达6米的波浪蜿蜒起伏,暴风雨接连袭来,对于潜水艇的出发和返航是一件极为苛刻的作业。不顾严酷的环境,俄罗斯、德国、挪威和美国海军研究实验室的研究者们,共同乘坐俄罗斯的两艘“和平号”深海潜艇,潜入水深1,250米处的哈康莫斯比泥火山展开调查。

“该调查团发现了‘化学合成的绿洲’”,美国海军研究实验室的地球物理学者彼得.沃格特这样说道。在那里,有小的蠕虫和无数的绵鳚科鱼,还有生活于海底的未知生物。此外,这一小组发现了覆盖于火山周围海底大部分的冰冻甲烷水合物之上,像地毯状一样蔓延着白色的细菌。照一气候变化模型所预测的那样,“北冰洋水温假如上升几度,就会生成大量的甲烷水柱,甚至有向大气中释放出的可能性”。纽约市立大学的地质学者凯西.库莱恩如是说。她说,甲烷具有比二氧化碳高10倍以上的温室效应,并指出将会波及到对气候产生深刻的影响。

未知生物的求生策略


深海中的生物,各自为了在苛刻的环境下求得生存,寻求着各种各样的策略。栖息于热液喷口附近的一部分生物,体外披装戴甲般地长着如革甲那般坚硬的管子,守卫着来自外敌的攻击。意大利面虫球状组织成排的躯体,其腹部柔软并不设防,但由于它们令人惊异的繁殖能力,子孙后代得以接连不断地出生。

由于喷口附近生物密集,深海中的肉食动物就聚集过来。有着柔软身躯的八腕目生物(以章鱼科为中心的软体动物的总称),凭借其强有力的嘴贪婪地搜寻着居住于海底的甲壳类和蠕虫等猎物。



在特别大的喷口近旁,附近的水温急剧地变动着。对那样的变化不能很快适应的生物就不能在此处生存下去了。地球上最耐热的生物大概要属庞贝蠕虫吧。这种蠕虫,成群地紧靠在“黑烟囱”近旁,在沸腾的海水从喷口喷出的地方栖息生存。特拉华大学的海洋生物学者克雷格.凯利从收集的数据中得出,这种环形动物生存栖息的海水温度为65度,即使远远地超过75度,它们也常常能生存下来。从前,多细胞生物被认为生存温度若超出54度就不能生存,凯利却看到了这样的环节动物在那样的环境下也能正常地生活着。

环节动物的平均大小尺寸为,直径1.25厘米,体长约7.6厘米,能适应地球上最极端的寒暑差异。在水温60度的地方也发现了那样的例子,那种生物仅仅是身体的一端暴露在高温下。从“黑烟囱”喷出的超高温热液与周围冷的海水未充分混合,那样的温差可算得是一个极端。“生物学教科书上所说,生物不是好热,就是嫌热,并不存在喜好两者的现象”,凯利说。“环节生物于教科书所写的定义而言是一个例外了”,他继续说道。

在这样极端的环境之下,环节动物是如何生存且延年益寿的呢?目前对此尚不清楚。或许是它的习性使然,或许是细胞生物学上的某些特殊构造所致,抑或是两者兼而有之吧。

生与死的动态

使用最先进的仪器进行的深海调查,只是对东太平洋海隆和大西洋洋中脊的少数几处地方具体地实施了,而对于围绕地球横贯7万5,000公里的大西洋洋中脊的大半部分,仍然接触不到。然而,根据在远离洋脊的地方所进行的对深海泥火山的调查,与在热液喷口附近见到的那样发现了同样珍奇的生物群。

在加利福尼亚州洋面上,曾经有一条体重竟达35吨的灰鲸的骨骸上,生物群聚。这骨骸,是灰鲸死后,腐食性动物将鲸肉、鲸皮几乎全部吃光所剩的残骸。鲸鱼一旦死去,热液喷口附近的生物为了生存,富含所必需硫化物的微小生存区域就形成了。夏威夷大学的海洋生物学者克雷格.史密斯经调查发现,生活在距离喷口1,600公里处,有包括大约400种类似双壳贝、帽贝、蚌等那样的生物的尸骸所形成的生物群落。他看见,在没有热液喷口的海域,漂流着的生物幼虫落户于鲸鱼的尸骸,以此为落脚地生长并繁衍子孙,与距离远处的洋脊最终是分散了开来。



不过相反的是,最初并未予以考虑的定居于活动中喷口处的巨蚌,被确认在位于北纬9度的热液喷口附近大量地繁殖。根据大约经过了10年的仔细观察,预测此处的热液喷出活动不久将会平息。鉴于此,喷口活动期将缩短,引起喷口喷发的相关火山的火焰不久也将会变冷。含硫化物热液的喷发气势将会衰退,一旦停止,到那时栖息于那里的生物将会灭绝,只留下奇形怪状的熔岩。巨蚌的大量繁殖被认为就是那样的征兆。

过去的20年间,科学家们对热液喷口附近丰富的生物群实行了调查并分类。他们打算从现在起的20年内,要对所发现生物的详细生态予以解释清楚。而且,借助于对生命体化学合成的起点的探索,或许还能得到解释地球生物起源的线索。

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