深渊钩虾

摘要：深渊环境曾被认为是“生物荒漠”，但其实深渊这一低温、高压、寡营养环境下生存很多生物，深渊钩虾就是其中一种。钩虾是一种甲壳类生物，属于端足目钩虾科。深渊钩虾主要属于噬钩虾属的巨大噬钩虾种和杜比可噬钩虾种，主要食用海洋碎屑和腐肉。据推测，深渊钩虾的新陈代谢速率很低，其寿命大约为11.5年。有研究表明深渊钩虾的消化道内有塑料碎屑，说明塑料污染已经达到海底最深处。

关键词：深渊;钩虾;塑料污染

深海通常指水深超过1000米的海域，占世界海洋总体积的75%;它包含了多种特殊生态环境，如热液、冷泉等，具有高压、无光、低温且寡营养的极端环境[1]。高静水压力是深海环境的一个显著特点。由于地球引力的作用，当海水深度每下降100 m时海水中的静水压力则增加1 MPa，深海的平均压力为38 MPa，而在全球海洋最深处约11000 m的马里亚纳海沟中，静水压力最高可达到110 MPa，因而生活在深海中的大部分生物需要适应深海的高压环境。随着海水深度的增加，温度逐渐下降，除了海底火山口及其附近的地方，深海的温度一般保持在3℃左右。海洋表层透光带中浮游植物产生的有机物，是深海营养物质的主要来源，在沉降的过程中逐渐被分解、消耗。

水深超过6000米的海域被称为深渊区，深渊区的主人公之一就是深渊钩虾，但凡落入深渊区的生物残骸，都会被深渊钩虾定位、摄食。深渊钩虾与我们常见的虾在四、五亿年前就开始分化，到现在差异非常大。有科研人员利用生物标志物和同位素技术研究发现，深渊钩虾的食物明显受控于上层水体生产力，即使在同一条海沟，随着生长阶段的不同，钩虾表现对腐肉、浮游植物碎屑及微生物有机碳的需求差异[2]。

1758年，林奈发现并记录了蚤状钩虾，人类由此开始了对钩虾的研究，当时蚤状钩虾的生境被记录为海岸，后被证实其主要生活在湖泊和溪流中，是目前已知的生活最为广泛的一种淡水钩虾。我国对钩虾的研究起步较晚，20世纪30年代，以俞兆琦为代表的中国科研人员才开始对钩虾进行研究。此后涌现了沈嘉瑞、张伟权、宋鹏东等研究人员对钩虾进行进一步研究。90年代，任先秋等開始对中国海的底栖端足类钩虾亚目进行系统分类和深入研究，共记录中国海有钩虾类有139种[3-6]。

1 它们在哪里生活

深渊钩虾主要生活在水深超过6000米的深渊水域，世界上比较著名的深渊水沟如日本海沟（最深处10374，平均深度6000米）、马里亚纳海沟（最深处11034米）、克马德克海沟（最深处10047）、秘鲁-智利海沟、伊祖-博宁海沟、新赫布里底海沟（最深处9174米）等，人类都曾捕捞到深渊钩虾。在海洋中，水深超过1000米，阳光就无法到达，即为无光区;水深超过2000米，海水温度变化很小，在2℃左右;综合来看深渊是一个温度低、静水压力高、食物资源匮乏且完全黑暗的环境[7]。很长一段时间，深渊被认为是一个“生物荒漠”，随着航海技术的进步和深海着陆器等的出现，人们逐渐认识到，由于深渊独特的“V”字地形使得从两侧深渊斜坡沉积下来的营养物质有进无出，从而在深渊这种极端环境下同样孕育了很多生物，主要有多毛类、腹足类[8-10]。深渊钩虾就是其中一种。

除了深渊环境外，在淡水、沿海以及河流入海口的咸淡水环境中，其实也生活着很多深渊钩虾的近亲，这些淡水和沿海环境下的钩虾我们更容易见到，全世界的钩虾约有5000余种，其中淡水种类钩虾约占1/5。

2 它们是什么样子

钩虾是一种甲壳类动物，在生物分类学上钩虾属于端足目钩虾亚目钩虾科，是甲壳动物的一种。端足目动物中85%的种类属于钩虾亚目，且钩虾亚目在数量组成上也同样占优势。钩虾亚目已知有91个科，880余属，约6000种，绝大多数海生，也有一些淡水种。钩虾的身体是半透明的，甲壳很薄，有着扇子一样的尾巴，第二对触角上的须很长，体长约5-30毫米，多数在10毫米左右，最大深海种个体可达140毫米。头部与第一胸节结合，看上去就像没有脖子，头部与复眼均较小，无柄，因其静止时身体弯曲呈拱形，运动时则弓着“腰”侧行，所以被称为钩虾[11]。主要分布在热带、温带海域。钩虾主要捕食动物、植物的腐质和碎屑，其营养价值丰富，钩虾的很多种是海产养殖的重要饵料，如钩虾的其中一个种--蜾蠃蜚，已经大量人工繁殖，是水产养殖的主要饵料种之一。

水深40米以内主要是近岸浅水型钩虾，主要分布在潮间带和潮下带，其中分布较广数量较多的是短角双眼钩虾、日本沙钩虾和强壮藻钩虾[12]。镰形叶钩虾主要分布在潮间带海藻上，在南极亦有分布。

目前收集到的深渊钩虾主要属于噬钩虾属的巨大噬钩虾种和杜比可噬钩虾种，以及广渊钩虾属的格氏广渊噬钩虾种，其中噬钩虾通体颜色偏淡黄色，且尾部向上翘，而广源钩虾属颜色偏红，尾部向下垂。由于适应了深海完全黑暗的环境，深渊钩虾的眼睛完全退化。深渊钩虾主要食用海洋碎屑和腐肉，几乎完全依赖于表层物质供给。对深渊钩虾的有机组分进行14C示踪研究，科学家推测，深渊钩虾的寿命大约为11.5年，而浅海钩虾的寿命一般为1-2年，显然与浅海钩虾相比，深渊钩虾的寿命要长的多，海沟钩虾的长寿特征可能与其生存环境有关，有限的食物来源、低温高压的环境使深渊钩虾进化成非常低的新陈代谢效率和低细胞更新速率，从而需氧量减少，使海沟钩虾能够活得更长[13]。此外深渊钩虾与浅海钩虾相比，最大的区别就是它们能够承受深渊巨大的静水压力，在马里亚纳海沟最深处，水压接近110兆帕的地方，这些小生物仍然能生活的很好。要知道大多数水生生态系统的甲壳类动物一旦进入4500米的深度就开始分崩离析，人类最深也只在水下7000米处发现鱼类的身影，人类制造的潜艇也均是有钢材质做成才能承受海底巨大的压力。而这些小生物却能在深渊洋底安然无恙的生活，实属神奇。近年来，有科学家发现深渊钩虾能够通过自制“铝盔甲”来抵御海洋深处的巨大压力[14]。深渊钩虾的外骨骼含有铝以及大量的碳酸钙，氢氧化铝凝胶附着在钩虾外骨骼的表面，一方面使钩虾可以承受深海高压环境，另一方面可以防止钩虾外骨骼的碳酸钙分解。

那么深渊钩虾是如何获取铝的呢？铝在海水中并不丰富，很难直接被海洋生物所利用。但海洋沉积物中含有丰富的铝，深渊钩虾栖息在洋底海沟中，从沉积物的植物残渣中获取葡萄糖，并利用自身的酶将葡萄糖分解为葡萄糖酸及葡萄糖酸内酯。这两种物质可以帮助深渊钩虾从沉积物中获得铝，所提取的铝离子在碱性海水中转变成氢氧化铝凝胶，这些凝胶覆着在虾的身体上从而保护它们不受深海压力的侵害[14]。

3 它们面对什么

塑料污染，深渊包括水深6000-11000米的海域，由于此深度人类难以到达，深渊仍是人类最不了解的区域之一，以往的观念认为，深渊海沟由于人类难以到达，是一片“净土”，但在2019年纽卡斯尔大学的一项研究表明，人造污染物已经到达深渊，并且入侵到大洋最底层生物体内。该团队解剖了90只采集自深渊海沟的钩虾，其中65个样本的消化道内发现了塑料碎屑，其中来自马里亚纳海沟的样本体内全都有塑料碎屑[15]。碎屑以纤维断片为主，大小从0.3到2毫米之间不等，种类包括塑料和合成材料，半合成材料和天然纤维的集合。该研究刷新了微塑料被生物摄入的深度记录，表明在地球海洋中的最深处，人造塑料碎片可以被生物利用。

放射性同位素污染，同样在2019年我国学者对西太平洋3个海沟不同深度的钩虾进行14C示踪研究，发现所有钩虾样品体内均有显著的14C特征[13]。传统观念认为放射性同位素需要上千年的时间才能经水循环进入深海，但是近年的研究表明经食物链传递，这一过程被大大缩短，表层物质进入深海的速度远超人类预期。

结语

随着生活水平的提高，人们越来越注重生活品质的提高，却忽略了身边环境的变化。据欧洲统计局2016年全球塑料生产总量报告，全球生产塑料3.35亿吨，中国是最大的塑料生产国，每年塑料产量约占全球25%。目前海洋中仅海面上漂浮的塑料垃圾就超过25万吨。塑料产量急剧增加的同时也带来了很多塑料污染问题，导致了大量废旧塑料垃圾的产生。研究表明海洋中60%-80%的碎片垃圾来自于陆地，且碎片垃圾中80%为塑料。多数塑料在海洋中经过物理破碎和化学分解后成为微型塑料。微型塑料更易被海洋生物吞噬从而进入食物鏈。渔网、绳索及包装袋等塑料垃圾可缠绕海龟、海鸟及鱼类等动物使其受伤甚至死亡。

事实上塑料污染远比我们想象的要严重得多，目前塑料污染的已经延伸到南极、北极和地球最深处马里亚纳海沟。塑料污染跨过了国家和区域的界限，需要全球共同合作，才能缓解这一世界性环境污染难题。

建议加强塑料来源管理，加大开发研究可降解塑料制品研究并普及使用。一方面政府应加大科研投入，激励科研人员对塑料制品的环境污染形为研究。另一方面应加大对塑料可降解替代品的开发研究，目前用于制作生物可降解塑料制品的原料主要包括聚己内酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）及其共聚物、聚乳酸（PLA）和聚羟基烷酸酯（PHA）等。

海洋中多种多样的生物才造就了如此丰富多变的海洋世界。地球上的生物彼此之间相互依赖，相互影响，就算是生活在地球最深处的深渊钩虾也不可避免地受到人类的影响，人类污染以前所未有的速度到达洋底，也给我们敲响了警钟，保护地球上的每一种生物就是保护我们自己的家园。

参考文献：

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資助项目：中国地质调查局地质调查项目（DD20190209）

作者简介：姚慧敏（1995—  ），女，汉族，湖北孝感人，硕士研究生，助理工程师，广州海洋地质调查局，主要从事海洋微生物、海洋生态学方向的研究。