热闹的海底热泉社区

程潜

欢迎来到热液喷口

在大陆板块交界处，深潜至海底2000米至3000米的地方，幸运的话，能够邂逅一个特殊的深海秘境：海底热泉。

海底热泉的海水是特殊的。此深度的海水通常是冰冷的，大约2℃，但炙热的海底热泉却能将这寒冷刺骨的海水加热到60℃至464℃。这里的海水与我们想象中的不大一样，如果温度足够高，海水会成为超临界流体，即既拥有液态水的性质，又拥有气态水的性质的水。在标准大气压下，水的临界点是375℃，而在这个深度的深海中，压力超过了300个标准大气压，这里的水在407℃时便会成为超临界流体。

在海底热泉，你首先会注意到的大概是那些醒目而特殊的“煙囱”，你所看到的“烟囱”可能是白色的，也可能是黑色的，它们成分不大相同。白色“烟囱”富含钡、钙和硅，而黑色通常含有硫化物。形成时的温度也不大相同，温度为100℃～350℃时，形成白色“烟囱”，温度大于350℃时，形成黑色“烟囱”。

这样特殊的深海秘境是如何形成的呢？

如果你面前有一张全球海底热泉分布图，你会发现海底热泉大多形成于板块交界处。板块交界的地方，会有裂谷或裂缝，海水沿着裂谷或裂缝渗入海底地壳内部，与地壳内汹涌炽热的岩浆短兵相接，与地壳中的玄武岩发生化学反应，形成了高温、酸性且富含矿物质的热液，海水勇往直前，层层渗透，直到地壳中的岩石不再与其反应，阻挡住了它前进的步伐，热液便开始回流至海底，在入口处与冰冷的海水相遇，迅速冷却，并析出各种硫化物如黄铜矿、硫酸钙、硫酸镁等物质。这些物质不断堆积，越堆越高，渐渐形成了“烟囱”。

在深海2000米的地方，水温低、压强大、常年黑暗，种种恶劣的条件限制了生物在该领域的活动，因此，在这样深的海水中，一般海洋生物的种类和数量十分匮乏。但海底热泉却不一样，这里热热闹闹，种类繁多的深海生物在此定居。

秘境中的生产者

深海中暗无天日，自然也没有地面上的花草树木或是浅海里的海草、水藻等生物。在这里，承担这一角色的是那些不起眼的细菌。这些小小的细菌有着不小的本领，能够忍受来自“烟囱”的超高温，同样能够抵御深海的冰冷海水。它们有着化能合成的本领，即利用二氧化碳和含氮化合物合成细胞物质，并通过氧化无机物获得能量，用此本领将热液喷口处喷出的硫化氢等化为己用，并生成有机物供其他生物食用。

有的细菌不能进行化能合成，却也能在此承担生产者的身份，绿色硫细菌便是其中之一，绿色硫细菌是自养生物，能进行光合作用。在黑暗的深海，光从哪里来呢？原来，热泉处的地热活动会释放出来微弱的光芒，绿色硫细菌在此微弱的光芒下也能够进行光合作用，生成有机物。

趋之若鹜的消费者

有了生产者贡献的养分，自然会吸引众多消费者蜂拥而至。

有许多软体动物“慕名而至”。巨型白蛤便是其中之一，它是海底热泉的典型生物，是贝壳坚硬的软体动物。在深海里，它们有广阔的生长空间，长至1米的白蛤并不少见。从外表上看，巨型白蛤除了大些，与我们平时所见的蛤蜊并没有多大区别，但若将它打开来看，巨型白蛤不像普通蛤蜊一样有肾脏、心脏、嘴巴、胃等器官，并且它的内部简直是细菌的聚集地，这里住满了不同种类的共生细菌。

深海里的动物总能放肆生长，名字前头总得带个“巨型”才能彰显它们的原产地——深海。巨型管状蠕虫，顾名思义，自然也是深海动物，它们也是生活于海底热泉的软体动物。巨型管状蠕虫可长至2.4米，生活在热液喷口附近，它的前端是红色的柔软触手，下端连着白色的管子，白色管道其实是坚硬的外壳，若是受到刺激，它们会迅速将触手缩回管道内。巨型管状蠕虫是群居动物，一群群聚在一起，伸展着触手，随着海流摆动，像是一片盛开的红色花海在随风摇曳。巨型管状蠕虫不仅长得长，活得也长，它们大概是最长寿的低等动物，有些巨型管状蠕虫已经活了250年！与巨型白蛤相似，巨型管状蠕虫的体内同样没有器官，并且充满了共生的细菌。

同样是软体动物，深海章鱼在食物链上的位置就比巨型白蛤和巨型管状蠕虫要高许多，白蛤和管状蠕虫都是深海章鱼的猎物。深海章鱼呈白色，漂在黑魆魆的海水里，宛若一只幽灵，因此也被称作“幽灵章鱼”。海底热泉的深海章鱼与别的章鱼不同，它们没有墨囊，不能喷射墨汁，不过在这里，深海章鱼的确不需要墨囊，因为它们是这里的食物链顶端的霸主，没有天敌，不需要释放墨汁狼狈逃亡。

除了软体动物，甲壳类动物也是海底热泉的主要居民。

雪人蟹便是海底热泉的独特品种，因身上多毛，还被称为“多毛怪”。它目不能视，视网膜已经完全退化，显然在漆黑的深海里，也没什么可看的。雪人蟹通体覆盖着黄色细菌群落，细菌群落帮助雪人蟹分解热液喷发出的有毒物质。但科学家发现，雪人蟹大概有些“忘恩负义”，它们会以这些黄色菌落为食。除了黄色菌落，它们大概还会吃些别的东西，但由于雪人蟹是新发现的生物，对它的习性科学家尚未完全掌握。

在海底热泉威风凛凛的还有铠甲虾，铠甲虾长得像龙虾，却是寄居蟹的亲戚。它们腹部扁平，有长长的尾巴，尾巴朝下，由后往前伸至胸口处。铠甲虾也是群居动物，常常倾巢而出寻找食物，它们的食物是生物被膜。生物被膜是细菌等微生物将自身所生产的多糖包裹在身上，并附着在其他生物或非生物表面的微生物群落，生物被膜营养丰富，是铠甲虾的最爱。

清道夫登场

维持一个完整的生态系统，除了生产者和消费者，还少不了分解者。海蒲公英是海底热泉的清道夫，也是最晚来到这儿的居民。海蒲公英远看像一朵朵蒲公英，其实是许多水母组成集合体，并不是一个单独的个体，是食腐动物。海底热泉并不会永久存在，总有一个终止日期，海蒲公英便是这一日子的预兆。如果海底热泉出现大量的海蒲公英，预示着这里有大量的生物死亡，海底热泉濒临崩溃。

海底热泉的崩溃是突然的，微小的地壳运动变化都会引起地壳内部岩浆改道，热液停止喷发，从而致使海底热泉彻底失去原先的生命力，这里渐渐恢复成与其他地区无异的冰冷深海。热泉的崩溃给原先热热闹闹的“社区”画上了冰冷的句号，有的生物离开了，有的生物已经死亡。

有人说，海底热泉是地球生命的起源之地;有人说，木卫二和火星上很可能存在或存在过海底热泉。但不管如何，科学家对海底热泉的探索还在继续，而那些生活于此处的居民仍在各司其职，维系着这一特殊的生态系统的运作。

（张迪摘自《大科技·科学之谜》2018年第11期）