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深渊——蓝色的地球

2008-12-05科学世界

走近科学 2008年12期
关键词:潜水艇烟囱深海

科学世界

地球是我们人类美丽的大家园,它大约有五亿多平方公里的面积。但它总面积的60%,是被深一英里以上的海洋覆盖着。

然而,汪洋大海却是地球上最大的生物栖息地,这里有许多美丽的生生不息的生命和它们生动的故事。

这里是许多世界上最怪异动物的家。鱼类在幽暗海底闪烁着各种各样怪异的光亮(图1)。

⑴打着“灯笼”的鱼——灯笼鱼

超过1000米的深海里,压力是水面上的数百倍,能够将鲸鱼的肺部挤压到只有原容量的1%。人类如果要尾随鲸鱼下沉,就要靠最先进的潜水艇——强化亚克力球体。球壁厚12厘米,以保护海洋的探索者们不受水底巨大压力的影响。潜水艇慢慢下沉,压力逐渐增强。 天光渐渐昏暗,到了水深300米处,已变得非常黑暗。水中的温度也迅速下降,进入了微明区:一个奇异的昏暗世界,许多动物都变得完全透明

在这个微光的世界里,动物必须要能看得清楚,同时又不被敌人看得太清楚。

深海里生活着各式各样,其他地方找不到的水母。水母体上长着成千上万细小的纤毛,让它们在无边无际的大海中自由地推进。水母隐身在一片昏暗中,它们盲目地探索猎物的所在(图2)。

⑵水母长着成千上万的纤毛

水深500米时,就连最清澈的热带海域,也只剩下最微弱的光亮。光线是如此微弱,我们的肉眼无法察觉事物。但是其他生物却可以。微明区的生存取决于看见与不被看见之间。

下沉到1000米的深度后,我们进入了黑暗地带,没有阳光可以穿透到这里,海水温度降到4℃以下,而压力则是陆地上的100倍。

在这个黑暗而危险的环境中生机罕见。

在这里许多动物都是深红色的,在潜水艇灯光的照射下,反射出如焰火般绚烂的色彩。关上潜水艇的远光灯,就可以看到外面的焰火表演。这些都是生物体制造的生物光。一只上海灯笼鱼,在黑暗中闪着光亮,可以吸引猎物投向它的利齿。

这一片黑暗中有各式各样的灯笼,犹如夜市中的匆匆过客。

在深海中吸引伴侣,可能比吸引猎物还难。

灯笼鱼中只有雌性才有灯笼,身形短小的雄性,只有雌鱼的十分之一大小。它们生存的意义,似乎只是在这无边黑暗中寻找伴侣。雌鱼释放化学物质到水中,雄鱼可以靠着位于眼睛前方的白色特殊器官嗅到化学物质,从而找到伴侣。于是,雄鱼和雌鱼完全黏合在一起,就这样浪漫地过一辈子。这真是在广大黑暗的深海中,解决交配问题的绝妙办法。

为了要在弱肉强食的深海生存,有些鱼身上演化出“探照灯”,这些长在眼下的发光器,可以用来在黑暗中寻找猎物。深海中,大部分的生物光为蓝或蓝绿光,但有些肉食性鱼类,却会制造红光。红光一照,黑暗中的红色猎物无所遁形。

每天日出日落的循环,对深海生物有决定性的影响。

太阳下沉后,触动了地球上规模最庞大的生物迁徙。每晚有10亿吨的动物从黑暗区上游到浅水域。小小的草食性动物最早到来,找寻只生长在阳光照得到的浅水域里的微小植物。肉食动物则紧随其后。种类繁多的各种动物,加入行进的队伍中。

许多动物会上游几百米,到水面附近觅食。然后在日出时,为了躲避天敌的危险,它们又回到安全的幽暗深海。

越过珊瑚礁的边缘,就进入了另一个求生不易的世界。

在150米以下的海水里,无法进行光合作用。这里没有植物,只有动物,这里的动物惯以“海洋雪”为食,“海洋雪”就是从海面附近下沉的动植物残骸,它们提供了水面附近生物捕捉到的太阳能源所转化的“二手能源”(图3)。

⑶海洋雪

紧靠海床前面,是深海海底,一个与其他水域完全分离的世界。水深300米的地方坡度渐缓,进入了大陆斜坡,斜坡从海岸起,坡度极缓,绵延约240多公里,就深入到4000米的深海了。这里的水温降到4℃以下,压力可达水面的400倍。除了潜水艇的光,就是伸手不见五指的漆黑世界。因为有机物的缺乏,海水是清澈透明的。只有大约3%来自水面的食物可以下沉到大陆斜坡,这里给人的第一印象像是荒凉的沙漠。但是仔细瞧瞧,就会发现有象网络一般的足迹印记,证明这里也是有生物活动的。这些生物只能生活在这样的环境里,所以我们也只能够从潜水艇中,在这里观察它们平常生活的形态,许多都是科学上的新发现。

最近有人在2000米深海里,发现一种新品种的珊瑚。在冰冷的挪威海湾,有一种高30米,长200米的珊瑚。这种珊瑚的能量不是来自阳光,而是它必须很有效地捕捉猎物,所以它的水螅体比浅水域的珊瑚要长得多(图4)。

⑷深海中的珊瑚水螅体

这里大型鱼很稀少,因为食物不足以养活它们。大部分的动物都是食腐动物,鲔鱼的尸体引来深海鳗。还有一种灰六鳃鲨,这种鱼类可以长到8米长,灰六鳃鲨是活化石,1.5亿万年来,都不曾演化改变过。它们的活动的范围,可达2500米的深海。很少有人可以幸运地从潜水艇中看到它们。我们对它们的习性几乎一无所知。

这些远古的食腐动物,几乎都是尽快抵达现场,来享用鲔鱼尸体的这顿大餐。盲鳗鱼没有颚部,用两排尖刺般的牙齿将腐肉锉下。同时来到的还有眠鲨,一种真正的海底猎食专家,可以长到超过7米长,此前从来没有在如此深海中拍到过它们的身影。灰鲸侧腹部巨大的伤口,就是它的杰作。它不像盲鳗,它有强有力的颚部,可以撕下大块的肉。

灰鲸尸体可以任鲨鱼 、盲鳗及其他深海食腐动物吃上好几年,直到身上的养分都被吃光为止。所剩的只有一具完美的骨架。就好像一具小心置放在这里的博物馆标本。也有更小的生物曾来此觅食,一条宽带状的细菌丛,绘出鲸鱼原来的轮廓。在尸骨上,也有可以从骨头中汲取能源的特殊菌种(图5)。

⑸鲸鱼尸骨上细菌丛生

水深3000米处,大陆斜坡到了尽头,接上了大洋盆地,这个盆地涵盖了地球一半以上的地表,盆地大部分地方一片平坦。但是有些部分却裂出宽数百公里的巨大海沟,其中最深的是马里亚纳海沟,深度达海平面以下1.1万米。

这里的动物只有大陆斜坡的千分之一,但有些地方有数百只阳燧足。它们在海床上行进,寻找食物。在最深的海沟底也曾发现鱼类的行踪,大部分是同一科的鼠尾鱼,它们在靠近海床区域猎食,用它们的感应器追寻腐肉的味道。鼠尾鱼可以在大洋盆地长距离游行觅食,但是这里也有喜欢静待食物出现的动物。

从海床上骤起3200米,中洋脊绵延超过4.5万公里,是地球最大的山脉。1970年,当潜水艇抵达中洋脊时,人们发现了一个奇妙的世界。从地心涌起,现已凝固的熔岩绵延数公里。他们还发现高耸的烟囱,喷出如岩浆般炽热的海水。在海平面的高度,水在100℃时,会蒸发成水蒸气。但是在海底巨大的压力之下,水即使在400℃的高温时,还是保持着液体状态(图6)。

⑹深海中的“烟囱”

在这个充满了对一般生物来说,是剧毒的高浓度硫化氢的地方,还是发现有生物的踪迹。有些烟囱布满了白色管子,在这些管子里住着的,是一种新发现的多毛虫品种。它们暴露在高达80℃度的温度下。在地球上没有任何已知的动物能够承受这么高的温度,所以科学家叫它们庞贝虫。

附近,这些烟囱完全被生物群体所覆盖。在烟囱口下方布满了大型贻贝,还有许多白色螃蟹群居。但是最惊人的,还是占去烟囱主要部位的几百只鲜红色管虫,每只都有2米长,4厘米宽。

直到这些生物被发现之前,我们一直以为地球上的生物都需要阳光才能生存。但在这个完全黑暗的深海,却发现了不需要依赖阳光的丰富的生物群。

这些生物靠什么维生呢?答案就在管虫身上。管子里充满了将烟囱喷出的硫转化成能源的细菌。管虫的身体因为充满了血红素而呈鲜红色,血红素会将硫及氧气带给下方的细菌。这些菌丛是这里所有生物的主要能量来源(图7)。

⑺充满血红素的管虫

在广大荒凉的大洋盆地中央,有着如此丰饶的生命,在如此恶劣的条件下生存,这震惊了第一次发现这里的生物学家们(图8)。

(8)深海中群居的白螃蟹

直到现在为止,我们只探索过深海床不到1%的部分。谁又知道,还有什么不为人知的事物,在等待我们去发现呢?

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