万物生长靠太阳，可黑黢黢的深海怎么办？

发布时间：2023-10-11 13:53:01 所属栏目：动态来源：

导读：即便在博物学蓬勃发展的19世纪，对于浩瀚深海海底究竟有没有生命存在，人们也始终无法给出一个肯定的答案。这也难怪，对于海洋深处的世界，当时的人们缺乏足够的研究手段。更何况，按照当时的知识储备来理解，深海生

即便在博物学蓬勃发展的19世纪，对于浩瀚深海海底究竟有没有生命存在，人们也始终无法给出一个肯定的答案。这也难怪，对于海洋深处的世界，当时的人们缺乏足够的研究手段。更何况，按照当时的知识储备来理解，深海生命的存在也是不符合逻辑的——1654年的马德堡半球实验已经让人们领略了大气压的威力，深海的水压必然更强大。而只要潜水进入水下几十米，光线就已经足够昏暗，更深的水层恐怕是漆黑一片的，没有光线就无法进行光合作用，这也意味着大多数深海自然生态系统失去了自然界最重要的一种初级生产力，这些依附于其上的其他生物的生存也自然自然生态系统是不可能的。

1867年，美籍法裔博物学家路易·普尔塔莱斯决心揭开这个谜团，他把港口疏浚用的挖泥斗沉入佛罗里达以南约940米的深海海底，果然采样到大量生物样本。此后的一百多年里，对于深海世界的探索不断收获新惊喜：1872-1876年英国“挑战者号”进行环球科考期间证实了全球各处都有深海生命现象；1977年，“阿尔文号”深潜器首次发现深海热液生物群落；1983年“阿尔文号”又发现了深海冷泉生态系统；直到今天，越来越多的探索工具被投入到深海研究领域，海山生态系统、深渊生态系统、深海珊瑚生态系统相继被发现，长期游离在我们视野之外的深海中发生的生命故事，也正逐渐褪去神秘的色彩。

值得注意的是，在给这些水层命名时，表层水域的名称里并不着重体现深度，而是将“光”作为最显著的特征。这是因为这个深度，水生植物和藻类通过光合作用奠定了整个生态系统的基石。而在深海的4个水层，由于光线的缺失，形成了一套以分解还原性化学物质来合成有机物为基础的“黑暗食物链”。

1977年，“阿尔文号”深潜器在探寻加拉帕格斯群岛裂谷区时拍摄到了震撼世界的场景——海底耸立着数不胜数的高大“烟囱”，“烟囱”顶端喷射出滚烫的“黑烟”，而在喷射口附近，成簇的管状蠕虫、贻贝和虾蟹鱼类围绕其间。生命科学领域最伟大的发现之一—深海热液生态系统闯进世人眼前。

深海热液的形成机制并不复杂，在大洋中脊上有许多板块活动形成的缝隙，海水渗透其中，被洋壳底部的高温加热，同时融入多种金属硫化物，由于高压和溶解度的变化，这些海水的温度可以达到350-400℃，当它们再次通过缝隙被喷射到海底环境后，在温度降低的过程中，金属硫化物也在喷射口附近连续沉积，不断加高的喷射口最终形成了“黑烟囱”。

由于含有大量硫化氢和重金属，黑烟囱周边原本是个不适合生物生存的有毒环境，但对于一些可以分解这些化学物质并合成有机物的微生物来说，黑烟囱无疑是个天堂。由于深海环境温度很低，滚烫的黑烟囱周围形成了温度依次变低的梯度，而不同的生物占据了不同的温度梯度，构建起一套完整的生态系统——在最靠近喷射口的区域生活着大量嗜热的古菌和细菌，稍远一些则是嗜热多毛动物的地盘，在周边温度2-15℃的区域，是热液生态系统最繁盛的场所，大部分双壳贝类、管状蠕虫和虾蟹都集中在这里。

值得一提的是，尽管冷泉和热液生态区的环境差别如此之大，但两者之间却还有20%的物种是共通的，而通过对最典型冷泉-热液生物——深海贻贝的研究发现，这种今天被视作深海典型物种的贝类，其实发源于浅海潮间带地区，根据比较基因组研究发现，它们大约在1.1亿年前移居到深海，并成功度过了5700万年前因全球升温导致的海洋缺氧大灭绝事件。在深海环境的自然选择下，这些贻贝的蛋白结构也逐渐出现适应性变化，譬如有助于稳定蛋白结构作用的热休克蛋白70家族不断强化，有助于帮助贻贝修复深海极端环境下的蛋白质结构损伤，负责传输物质的ABC运输蛋白家族也得到扩增，有利于帮助它们利用鳃表皮细胞排出有毒物质。正是依靠这些变化，它们才完成了从近海到开阔的远洋、从不可思议的浅海活动到令人惊叹的深水、从滤食到化水中能自生自灭自养的华丽转身。

坦率的说，受制于研究手段的限制，人们对深海生态系统的研究依旧处于比较初级的阶段，除了我们已经介绍的中层带、热液和冷泉生态之外，近些年对于海山生态、超深渊生态的研究也还有待进一步推进，而在这股探索深海的浪潮中，我们中国人正在贡献自己的力量，我国研制的“蛟龙号”深潜器让我国深海调查能力可以覆盖全球99%的洋底，“深海勇士号”深潜器的服役又再一次强化了这种能力。我们有足够的理由相信，在或许不久的将来，我们还能无所畏惧地洞察更多来自浩瀚无际的深海的令人难以置信的生命奇迹。

（编辑：汽车网）

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