深海生物：这里的黎明静悄悄

2012-05-03撰文

海洋世界 2012年7期

撰文/李科

深海生物：这里的黎明静悄悄

撰文/李科

2012年6月24日，神九飞船在太空成功对接天宫一号，与此同时，“蛟龙号”载人潜水器也从西太平洋的马里亚纳海沟试验海区传来捷报，中国载人潜水器“蛟龙”深潜突破7000米，最深达到7020米海底。宇航员和潜航员海天互致祝福和问候，国人为之欣喜和欢呼，中国向世界展示了我们“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”的气势、决心和能力。

海洋浩瀚而又深邃，人类已知的最深处就在这次“蛟龙”出没的西太平洋马里亚纳海沟附近的挑战者深渊（Challenger Deep），大约11000米。然而，相对这样的万丈深渊，目前人类对海洋的研究大多仅局限在海洋水面以下不到200米，不足其垂直高度的百分之二。

深海是人类一直以来难以到达的未知领域，有科学家曾经说过，我们对月球的认识可能超过了我们对海底这一大片在我们脚下的神秘土地的了解。深海生物，存在人们的想象中已经千万年了，不管在远古神话里还是在现代科幻中，海底世界充满着神秘色彩，那里有着最不为人知的奇异生命。然而，由于深海是缺乏阳光、超常水压、低温缺氧的极端环境，科学界曾经一度认为深海应该是生命的禁区。

对海洋生物进行科学研究始于大约150年前。19世纪70年代，英国著名的科学考察船“挑战者”号（HMS Challenger）的深海拖网打捞起一批深海生物样品，这让人惊叹的发现挑战了以前的科学权威，难道龙宫或是亚特兰蒂斯并非人类的想象，在那黑暗深处，真有另一个生机繁荣的世界？由于技术的限制，人类当时还不能直接潜入海底，去亲眼证实。直到1960年，科学家乘坐“的里雅斯特”号（Trieste）深海载人潜水器，在下潜至马里亚纳海沟将近11000米的深渊进行科学考察时，在那里看到一条比目鱼样的小鱼在潜水器的聚光灯照耀下游弋。这是人类第一次亲眼在深海海底看到鲜活的生命，证实了深海生物的存在。科学家不禁要问，它们是怎么做到在深海这样的极端环境下生存的呢？

深海似乎并非是一个学术概念，科学上对其没有统一标准的定义。对于“多深的海叫做深海”这个问题，有人说超过200米，而也有人将1000米作为尺度。根据海洋的垂直高度和光线透射程度，海洋可以分作五层，分别是透光区（Epipelagic Zone，0-200米），暗光区（Mesopelagic Zone，200-1000米），无光区（Bathypelagic Zone，1000-4000米），深海区（Abyssopelagic Zone，4000米以下到海床）以及深渊区（Hadopelagic Zone，常常特指海沟）。

“透光区”是海洋动植物主要的栖息地，太阳的能量可以通过这个区域的光合作用固定下来，几乎所有的海洋初级生产均发生于此，海洋的主要生物量集中于此。“暗光区”很难有光线穿透到达，光合作用已经不可能发生，能量和食“挑战者”号科学考察是1872年至1876年期间，英国军舰“挑战者”号实施的一次科学考察活动，它完成了多项发现，为海洋学的建立奠定了基础。在苏格兰，爱丁堡大学和莫契斯东中学的查尔斯·维尔·汤姆森的提请下，伦敦皇家学会从英国皇家海军那里获得了英国军舰“挑战者”号的使用权。他们于1872年将它改进用于科学工作，并为它装备了独立的自然史和化学实验室。

由于阳光可以部分进入该层海水，因此，透光区是海洋中生物种类最为多样化、最为生机盎然的一个区域。

“的里雅斯特”号深海载人潜水器回收出海的场面。物生产者消失，处于此区的动物多静少动，偶尔穿梭于上面的透光区取食。从“无光区”（1000米）开始再往下，海洋就融进了无尽无边的黑暗，稀薄的氧气，终年不变的寒冷和超高压力，这样的极端环境使得生物的生存面临极大的挑战，这也是之前一些科学家认为深海难以有生命存在的原因。由于人类迄今对1000米以下的海洋知之甚少，再则有观点认为1000米以下的海洋环境已达极限，处于相对非常稳定的状态，有极高的相似度，所以一些海洋生物学家建议将“无光区”以下作为一个整体来研究。

生物离不开食物和能量，生活在深海区域的动物维系生存的食物和能量主要来自三方面：一个是科学家形象地称之为“海洋雪”（Marine Snow）的有机物碎屑，它们从海洋更上层区域，如透光区和暗光区，如雪花一般飘飘洒洒落下来；另一个是所谓的“鲸残骸沉降”（Whale Falls），在深海死亡的大型鲸类没有被清道夫迅速降解，其残骸沉降到海底，提供给其他底栖生物消化分解；还有就是海底时时刻刻在发生着的化学合成，特别是在海底热泉附近，嗜热细菌通过代谢硫化氢，吸收热泉能量，转化为有机物。这是30多年前一次不经意的发现，却革命性地改变了人类对能量转化和生命适应性的观点。

从现有采集的标本和观察到的现象，只有极少的生物能适应这深海区域的黑暗、高压和持续低温的极端环境，迄今发现的动物有少数几种乌贼、一些海洋棘皮动物和海洋节肢动物，为了适应环境。这些动物常常具备与海洋上层区域的同类或近亲迥异的形态结构。由于缺乏光线，动物需要有特殊的生理机制帮助它们在黑暗中获取食物、躲避风险和寻觅配偶，比如身体大多透明，眼睛结构发生变化，视觉高度退化，触觉与嗅觉发达，有些动物还演化为雌雄同体。应对超高压力，这是深海生物面临最大的挑战，深海动物骨骼结构相对较小，身体内含更多黏质物，皮肤透性增加，有些鱼类缺失鱼鳔。然而，正是因为这些身体结构的变化，如果我们把深海生物带回陆地，压力的剧烈改变会让深海动物难以存活，为科学研究带来困难。巴黎第六大学的科研人员设计制作了名为“PERISCOP”的加压特制密封箱，并于2008年成功地将在深海2300米处捕获的一条鱼和三只虾带回水面，为实时研究深海生物活体创造了条件。

人类们对深海生物的了解还处于刚刚起步阶段，很多未解之谜尚待揭开。词语“深海”（abyss）来源于希腊文的“万丈无底”，这正是深海生物学研究任重道远的写照。中国“蛟龙号”已成为世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器，可在占世界海洋面积99.8%的广阔海域自由行动，为深海生物研究带来了曙光。