听古代微生物讲述海洋的故事

石敏

地球最早的“居民”

人们常说，海洋是孕育地球生命的摇篮。的确，海洋微生物是地球上最早出现的生命形式。早在37亿年前的地层中，就出现了一些保存得十分精美的管状细菌。发现它们的科学家们认为，这可能是一些通过将二价铁离子氧化成三价铁来获得能量的铁细菌。

首位氧气“生产者”——蓝细菌

在地球生命起源后的20亿年里，海洋微生物都是地球生物圈的主要居民，其中最为著名的一类当属蓝细菌。

蓝细菌又被称为蓝藻或蓝绿藻，它们是一类能够进行产氧光合作用的原核生物。无论是在地质历史时期还是在现代的海洋中，蓝细菌都有着广泛的分布。蓝细菌起源于至少25亿年前，在元古宙（距今25亿到5.4亿年）长达10多亿年的蓝细菌“黄金时代”里，它们一直都是地球生物圈的主导类群，也是当时最主要的初级生产者。

在元古宙之初，地球上几乎没有自由氧气，海水中也极度缺氧，完全不适合现代地球上这些后生生物类群生存。蓝细菌作为那个时代唯一的产氧光合生物，通过在海洋中建造巨量的叠层石礁，将大量二氧化碳固结到了岩石中，同时又释放出大量的氧气。一开始，生产出来的氧气一排放出来，就会马上与海水中的还原性物质产生化学反应被消耗掉。但是随着时间的推移，海洋中的还原性物质逐渐被氧化得所剩无几，被改造成了一个“氧化态”的海洋，甚至在大气圈中也累积了高达21%含量的自由氧，为现代生物圈的建立铺平了道路。

如今的地球已經被多样的陆生植被裹上了绿装，就连海洋中也出现了大片的海草床，但是即便如此，海洋微生物仍然是地球生物圈的“供氧大户”，生物圈每年生产的氧气里，有将近一半是由海洋中的蓝细菌贡献的。

守护海洋生态系统的“钥匙”

了解海洋微生物的历史让我们更明白它们对海洋生态系统运行的重要性。海洋微生物的种类非常多，生活习性各异，而且增殖快、适应力强。因此，从地球的两极到赤道，从温暖的海水表层到马里亚纳海沟深处，都充满了它们的身影。海洋微生物的新陈代谢活动所产生的影响非常大，它们为海洋动植物的生存提供了良好的环境和资源保障，对于调节和维持地球生态系统的平衡起着非常重要的作用。所以，海洋微生物被称作守护海洋生态系统的“钥匙”。

说到这里，你也许会产生一个困惑：既然海洋微生物是保障海洋生态系统运行的大功臣，为什么海洋中还会爆发赤潮这样的灾害事件呢？其实，赤潮是一种非常常见的自然现象，也是一个动态的生态系统进行自我调节过程中的正常现象。在赤潮中，部分微生物类群在海洋中快速增殖，会破坏海洋原有的生态结构，引起海洋动物们大规模窒息或中毒死亡。但事实上，在经常暴发赤潮的海域中，生态系统仍然在有效运行。

然而，由于近年来受到人类活动的影响，赤潮现象有加剧的趋势：人类将大量的生产生活废水排入海洋，直接导致海水富营养化，微生物爆发增殖产生赤潮，这已经远远超出了生态系统在短期内进行自我调节的能力范围，赤潮也就会严重威胁到生态系统以及其他生物的生存。

保护海洋环境不只是要保护某一个物种，更是要保护以微生物群落为基础的生态系统的平衡。这样做的重要意义之一是为我们人类自身维持一个稳定的生产与生活环境，让人类能与自然互利互惠，和谐共处。