在深邃、漆黑、冰冷、壓力巨大的海底,至今還有很多地方無(wú)人涉足,科學(xué)家一次次冒險(xiǎn)進(jìn)入深海,以前所未有的手段對(duì)深海底進(jìn)行勘察,以期最終揭開(kāi)深海神秘的面紗。
本文以廣闊視野展示最新重大深??瓶汲删?。
失落海底的文明
無(wú)數(shù)的沉船和水下城市至今還靜靜地躺在世界各大洋的海底等待著人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。
1985年,一艘名叫“阿爾文號(hào)”的深海潛水艇下到大西洋3210米海底,在那里找到了“泰坦尼克號(hào)”的殘骸。這艘豪華游輪于1912年在它的處女航中因撞上冰山而沉沒(méi)海底。水下考察發(fā)現(xiàn),“泰坦尼克號(hào)”在沉入海底后斷裂成兩部分,船上的各種設(shè)備和古玩等裝飾品四散海底。兩年后,一家美國(guó)電影公司雇傭法國(guó)潛水艇對(duì)“泰坦尼克號(hào)”進(jìn)行了部分打撈。之后,赴深海探訪“泰坦尼克號(hào)”的打撈船只和游客絡(luò)繹不絕,“泰坦尼克號(hào)”因此遭到了前所未有的破壞。
它現(xiàn)在的情況究竟如何呢?2004年6月,“泰坦尼克號(hào)”殘骸的發(fā)現(xiàn)者羅伯特#8226;巴拉德重返“泰坦尼克號(hào)”進(jìn)行考察。按照巴拉德的描述:今天的“泰坦尼克號(hào)”就像“一間冤魂不散陰森恐怖的房子”,其船首和船尾都受到了微生物和水流的嚴(yán)重侵蝕。一種叫做“銹柱”(因形似生銹的柱子而得名)的微生物群落占據(jù)了“泰坦尼克號(hào)”,并以它上面的鐵為食,使之日益削弱。專家估計(jì),如此下去,這艘沉船將在50年后徹底消失。
2000年6月3日,法國(guó)海洋考古學(xué)家弗蘭克#8226;戈迪沃宣布,由他率領(lǐng)的一個(gè)國(guó)際海洋考古小組,在埃及北部亞歷山大港海域30多米深的海底,發(fā)現(xiàn)了包括黑色玄武巖法老頭像、地下之神塞拉皮斯卷發(fā)黑須雕像及真人般大小的生育女神伊希斯的雕像在內(nèi)的大量文物。在進(jìn)行了艱苦的水下勘察后,專家確認(rèn):這座海底遺址正是史料所記載的已經(jīng)失蹤了2500年的古埃及法老城群。同時(shí),他還放映了在海底拍攝到的影片:保存完整的房屋、廟宇、港口設(shè)施、巨型雕像,以及散落在街道上的錢(qián)幣、珠寶等,儼然一座被時(shí)間凝固的城市!
在古希臘的寓言、神話和史詩(shī)中多次提到過(guò),在地中海邊上有過(guò)一座強(qiáng)盛而文明的城市群——埃及法老城群。據(jù)記載,法老城群中的伊拉克利翁城是當(dāng)時(shí)地中海最重要、最繁華的港口城市,因城內(nèi)修建有數(shù)不清的敬奉專司人間生育的女神伊希斯、冥神鬼判奧斯里西斯和地下之神塞拉皮斯的特大型廟宇而成為當(dāng)時(shí)世界的朝圣之地。人們?cè)谶@里過(guò)著富足安逸的生活,及時(shí)行樂(lè),觀看斗牛等各種演出,參加文體和娛樂(lè)活動(dòng)。然而,這個(gè)古老的文明中心卻在2500年前后神秘地消失了。
那么,這座恢弘的建筑為什么會(huì)矗立海底呢?據(jù)考古學(xué)家推斷,將這盛極一時(shí)的文明中心沉入海底的原因很可能是一場(chǎng)大地震,他們甚至設(shè)想出了法老城群遭劫那一天的情景:一陣驚天動(dòng)地的震顫之后,在城市群中心地帶出現(xiàn)一條深不可測(cè)的裂縫,從裂縫里噴出數(shù)十米高的海水,轉(zhuǎn)眼之間就將街道、房屋和人們吞沒(méi),法老城群最終化為一片汪洋。從那以后,這個(gè)城市群就一直沉睡在30多米深的海底,直到21世紀(jì)被重新發(fā)現(xiàn)。埃及法老城群的發(fā)現(xiàn)是迄今世界海洋考古史上最偉大的發(fā)現(xiàn)。
今天,在全球各大洋中,不知還有多少像“泰坦尼克號(hào)”這樣的失事沉船和埃及法老城群這樣的古代遺跡正靜靜地躺在海底,等待人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)、探索它們深藏不露的歷史謎題,而現(xiàn)代深??瓶记『脼槲覀兇蜷_(kāi)了探索這些深海秘密的窗口。
潛入深海
海洋科學(xué)家或者乘坐深海潛水器或者利用水下機(jī)器人以前所未有的方式進(jìn)入深海底。
今天,科學(xué)家借助各種先進(jìn)的潛水設(shè)備,不僅在海底尋找到了像“泰坦尼克號(hào)”和埃及法老城群這樣的失事沉船和古代遺跡,而且還發(fā)現(xiàn)了綿延海底數(shù)萬(wàn)千米的山脈,水溫高達(dá)數(shù)百攝氏度、噴吐著腐蝕性硫磺物質(zhì)的火山口,以及種類(lèi)繁多且數(shù)量巨大的深海動(dòng)植物群落。
潛入深海談何容易。要知道,由于上層水體的壓力,海水深度每增加10米,就會(huì)增加1個(gè)大氣壓,每平方厘米單位面積上就會(huì)增加1000克的壓力。因此,在深水中,人體內(nèi)產(chǎn)生的氣泡會(huì)對(duì)潛水者造成嚴(yán)重影響,人體的各個(gè)器官如肺、消化系統(tǒng)以及聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)等都會(huì)隨著下潛深度的增加而受到擠壓。深海探險(xiǎn)充滿危險(xiǎn)。
2003年,古巴運(yùn)動(dòng)員皮平#8226;費(fèi)雷拉斯創(chuàng)造了自由下潛170米的記錄。為了做到這一點(diǎn),他的心臟必須收縮成一個(gè)李子的大小,血液不再在肢體內(nèi)循環(huán),以便集中在胸腔,避免肺部衰竭。與此同時(shí),他的心跳也降至每分鐘10次。據(jù)分析,人類(lèi)可以下潛的極限深度是200米。
地球上迄今已知最深的地方是太平洋的馬里亞納海溝,深度達(dá)到11040米,壓力達(dá)到1100個(gè)大氣壓。在這個(gè)深度,不要說(shuō)人借助水下呼吸器、潛水頭盔、密封增壓潛水服等下潛,就連一些潛水艇也會(huì)像人踩易拉罐一樣輕而易舉地被擠扁。因此,深海探險(xiǎn)家必須乘坐特制的深海潛水器下潛。
1964年,美國(guó)深海載人潛水器“阿爾文號(hào)”投入使用,它是當(dāng)時(shí)唯一能夠輕松地在深海海域?qū)崿F(xiàn)漫游的載人潛水器,直到現(xiàn)在,它仍是深海研究的主力,平均每年進(jìn)行150~200次水下作業(yè)。
“阿爾文號(hào)”一次可搭乘3人,包括一名駕駛員和兩名乘客?!鞍栁奶?hào)”的首次潛海紀(jì)錄僅為水下10米,而現(xiàn)在它最深已能潛至水下4430米?!鞍栁奶?hào)”下潛時(shí)間可達(dá)6小時(shí)。通常用2小時(shí)潛入洋底,2小時(shí)返回洋面,因此留給科學(xué)家的考察時(shí)間大約也是2小時(shí)。每一次潛水前,需要9~10個(gè)船員協(xié)作,才能操縱起重機(jī)把停放在遠(yuǎn)洋輪甲板上的“阿爾文號(hào)”穩(wěn)妥地放入水中。水下作業(yè)完成后,再由起重機(jī)把它吊上船。
“阿爾文號(hào)”配置有3個(gè)可視舷窗,分別位于船身的左右兩側(cè)和正前方。攝影裝置安放在船身外側(cè)。在船身外側(cè)前端有兩只強(qiáng)有力的液壓機(jī)械手臂,旁邊是沉積物挖掘器和海水取樣器,可以現(xiàn)場(chǎng)采集生物、地質(zhì)及水標(biāo)本并把它們放入潛艇前端的籃子里。此外,“阿爾文號(hào)”還配有棍狀電極感應(yīng)器,用于即時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)的化學(xué)信息。之前,科學(xué)家要想獲得相關(guān)信息,只能先采集海水樣本,待返回水面后拿到實(shí)驗(yàn)室才能進(jìn)行相關(guān)分析。特制的大燈能夠確保研究者在漆黑的海水中看清周遭環(huán)境。高度計(jì)、羅盤(pán)、導(dǎo)航跟蹤系統(tǒng)及聲納系統(tǒng)等的配置能夠保證航行的安全,而溫度探測(cè)器、熱流探測(cè)器和磁力計(jì)等裝置則可以幫助研究者了解外部環(huán)境的變化。
目前,世界上可用的深海載人潛水器總共有5臺(tái),除了“阿爾文號(hào)”,還有法國(guó)的“鸚鵡螺號(hào)”、俄羅斯的“和平號(hào)”和“密斯特號(hào)”,以及日本的“深海6500號(hào)”,它們的最大下潛深度為6500米。中國(guó)研發(fā)的7000米載人潛水器(簡(jiǎn)稱7000米HOV)具有更深的下潛能力,目前已進(jìn)入總裝階段,2007年即可下水。
不過(guò),即使乘坐深海潛水器下潛,科學(xué)家們也只能呆在潛水器內(nèi)、隔著耐壓玻璃舷窗窺視海底景觀,否則一當(dāng)走出艙門(mén),他們立即就會(huì)被海水巨大的壓力壓成“肉餅”。因此,深海實(shí)地勘察的任務(wù)是由具有高智能的水下機(jī)器人來(lái)完成的。
上世紀(jì)90年代中期,設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出無(wú)人駕駛的深海海底探測(cè)器,它是名副其實(shí)的水下機(jī)器人。它的重量約550千克,長(zhǎng)約2米,最高航行時(shí)速為每小時(shí)2海里。因?yàn)槭菣C(jī)器人,它可以在深海中自由浮動(dòng)。雖然不能即時(shí)傳送信息,但只要事先設(shè)定,它就會(huì)在特定區(qū)域完成各種指令,包括攝影、錄像、采集標(biāo)本和數(shù)據(jù)等。待完成任務(wù)后,它會(huì)自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài),靜靜地躺在海底一段時(shí)間,然后將資料收集整理后傳回陸地。
設(shè)計(jì)人員賦予了這種深海機(jī)器人以完整的結(jié)構(gòu),它擁有軀干(框架和相應(yīng)的空間)、肌肉系統(tǒng)(動(dòng)力推進(jìn)器)、神經(jīng)系統(tǒng)(各種監(jiān)視器、攝像頭和傳感器)和大腦(電腦控制系統(tǒng))。同時(shí),設(shè)計(jì)人員還通過(guò)精妙的程序設(shè)計(jì)賦予它非凡的能力,使它能夠辨識(shí)三維圖像且具有變速功能。這些特質(zhì)使它能夠飛越險(xiǎn)峻的洋中脊山頂,潛入狹窄的溝壑。
深處的爆發(fā)
一座座海底火山猶如天空中的繁星布滿大洋底。
正是利用無(wú)人駕駛深海探測(cè)器,2006年4月,一個(gè)由日本和美國(guó)的研究人員組成的科研小組,對(duì)太平洋海底的一次火山爆發(fā)進(jìn)行了兩三米范圍內(nèi)的近距離拍攝,取得了迄今最為清晰的圖像。這是人類(lèi)首次在如此近的距離拍攝水下火山爆發(fā)情景。
這座名為“NW洛塔1號(hào)”的海底火山位于太平洋馬里亞納海溝,距離水面548米。從拍攝的圖像中可以看到,火山爆發(fā)時(shí)噴出灰色的火山灰和巖石,火山灰中包含的成千上萬(wàn)熔化了的硫磺液滴把正在進(jìn)行拍攝的潛水艇都包裹起來(lái)了。
這座海底活火山是在2003年被發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)時(shí),科學(xué)家通過(guò)水下探測(cè)器發(fā)現(xiàn),在火山附近漂浮著一大片羽毛狀“煙云”,厚約200米,綿延數(shù)千米,蔚為壯觀。之后科學(xué)家在火山上發(fā)現(xiàn)了許多不斷向外釋放硫磺氣體的“硫磺坑”。這些從地球深處釋放出來(lái)的硫磺物質(zhì)是被稱為“深海熱液生態(tài)系統(tǒng)”的最底層生物——微生物生存的重要能源,而微生物又為上層的其他生物的生存提供了保證。
在2003年的考察中,科學(xué)家第一次目睹了海底火山噴發(fā)景象:起初只有泛著微光的熱液從“硫磺坑”里冒出來(lái),接著大量熱液噴出,形成一片黃色煙霧,連??吭诟浇奶綔y(cè)器也被煙霧所籠罩。再后來(lái)30厘米大小的火山巖石從坑里噴吐出來(lái),一直撞到探測(cè)器上。科學(xué)家不得不讓探測(cè)器立即返回水面,以免被酸性液體腐蝕和被火山巖石撞壞。
在太平洋周?chē)?,呈弧形地分布著一連串像“NW洛塔1號(hào)”這樣的活火山,被稱為“海底火山環(huán)”,它們的形成是地球板塊運(yùn)動(dòng)的結(jié)果?!癗W洛塔1號(hào)”火山是馬里亞納火山環(huán)的一部分。這條海底火山環(huán)從阿拉斯加向西經(jīng)阿留申群島、日本列島、中國(guó)臺(tái)灣島、菲律賓到新西蘭,一共有370座活火山,占全世界活火山總量的75%。在太平洋中部也有一條火山環(huán),即從堪察加半島經(jīng)帝王群島、夏威夷群島,向南一直到土阿莫土群島,綿延1萬(wàn)多千米,這一連串的海島都是火山島。在太平洋西部海底則有許多分散孤立的海底火山。因此,海底火山像天空中的點(diǎn)點(diǎn)繁星布滿太平洋海底,總共有1萬(wàn)多座。
海底火山噴發(fā)時(shí),在水較淺、水壓力不大的情況下,常有壯觀的爆炸并產(chǎn)生大量的氣體,主要是來(lái)自地球深處的水蒸汽、二氧化碳及一些揮發(fā)性物質(zhì),還伴隨有大量火山碎屑物質(zhì)及熾熱的巖漿噴出,在水中冷凝為火山灰、火山彈、火山碎屑等。
海底火山的活躍與否,往往與海底熱泉(即熱液系統(tǒng))相關(guān)聯(lián)。海底熱泉形成于板塊活動(dòng)頻繁的海底火山附近,如果海水經(jīng)過(guò)裂縫或海底斷層下滲后,碰到海底的巖漿,就會(huì)變成熱泉噴出??茖W(xué)家在這種極端環(huán)境中發(fā)現(xiàn)了許多令人驚異的生物以及由它們構(gòu)成的獨(dú)特的生態(tài)體系。這些生物能夠耐受不可思議的高溫、缺氧及有毒的環(huán)境,其中許多生物既不需要進(jìn)行光合作用,也不以有機(jī)物為食物來(lái)源,而只是以火山噴出的硫化氫、二氧化碳等為生,代謝產(chǎn)物是甲烷,被稱為“第三類(lèi)生物”,可以說(shuō)是自成一個(gè)奇異的世界。
洋中脊
20世紀(jì)70年代初期,海洋學(xué)家利用先進(jìn)的海洋聲納探測(cè)技術(shù),在大西洋中找到一條縱貫?zāi)媳钡暮O律矫}。后來(lái),人們?cè)谔窖?、印度洋的洋底也找到?lèi)似的山脈。這些海下山脈被統(tǒng)稱為“洋中脊”。所有的大洋中脊共同組成綿延海下的龐大無(wú)比的水下山系,它們彼此相接,走向曲折,全長(zhǎng)超過(guò)8萬(wàn)千米,這是陸地上任何一條山脊所不及的。最為壯觀的是大西洋中脊,寬1500~2000千米,面積約占到大西洋面積的l/3,相對(duì)高度1000~3000米,巍然聳立于洋底。洋中脊的發(fā)現(xiàn)為板塊構(gòu)造理論找到了有力的證據(jù)。板塊構(gòu)造理論認(rèn)為,洋中脊是地幔對(duì)流上升形成的,是板塊分離的部位,也是新地殼開(kāi)始生長(zhǎng)的地方。洋中脊頂部的地殼熱量相當(dāng)大,是地?zé)岬呐判箍?,并有火山活?dòng),地震活動(dòng)也很活躍。
洋中脊頂部往往還有一條與其走向完全一致的深深的大裂谷,這就是海溝。海溝一般分布在大洋的邊緣,并與大陸邊緣平行,長(zhǎng)500~4500千米,寬40~120千米,深6~11千米,為海洋中最深的地方。海溝多數(shù)分布在太平洋,尢以太平洋西海岸最著名。世界上最深的海溝是西太平洋馬里亞納群島東南側(cè)的馬里亞納海溝,深達(dá)11040米,長(zhǎng)2550千米,平均寬度70千米。海溝是地殼最不穩(wěn)定的地帶,火山、地震頻繁。
奇異的深海生命
曾被認(rèn)為是不毛之地的深海底其實(shí)是地球上最大的生物聚集地。
深海是地球上條件最為惡劣的棲息地——寒冷、漆黑、缺少氧氣、壓力超常,然而,這里也是地球上最大的生物聚集地。深海中眾多構(gòu)造奇特的生物向我們展示了深海世界的玄機(jī)和奧妙。
2005年9月,日本科學(xué)家通過(guò)一部用長(zhǎng)繩懸著的照相機(jī),在深海中首次拍攝到了一只長(zhǎng)達(dá)8米的巨型烏賊的恐怖身影。巨型烏賊是傳說(shuō)中的“深海怪物”。自19世紀(jì)以來(lái),人們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)死去的巨型烏賊遺骸被沖上海岸或者被漁網(wǎng)撈到,但100多年中,從來(lái)沒(méi)有人看到過(guò)活的深海烏賊的水底真面目,也許看到過(guò)的遠(yuǎn)洋水手都沒(méi)能活下來(lái)。
這一次,日本科學(xué)家用長(zhǎng)達(dá)1000米深的繩子,將水下照相機(jī)、照明設(shè)備、深度感應(yīng)器等設(shè)備放入海底,追蹤拍攝巨型烏賊的蹤跡??茖W(xué)家還設(shè)下了誘餌——在兩個(gè)鉤子上懸掛了兩袋醬狀蝦餌。
到9月30日上午9時(shí)15分,一只巨型烏賊終于出現(xiàn)在照相機(jī)面前,它連同觸須在內(nèi)的整體長(zhǎng)度有8米多,像一輛公交汽車(chē)。它用兩條長(zhǎng)長(zhǎng)的觸須像巨蟒一樣纏住餌袋,似乎想把“獵物”勒死,但沒(méi)想到這是一個(gè)陷阱,它的一條觸須立即被鉤子死死鉤住了。
在接下來(lái)的4小時(shí)中,照相機(jī)每隔30秒鐘拍一張照片,記錄下了巨型烏賊苦苦掙扎、試圖逃脫的場(chǎng)景??蓱z的烏賊無(wú)論如何掙扎也無(wú)法將它的觸須從鉤子上掙脫,最后只好“壯士斷腕”,將一截近6米長(zhǎng)的觸須拉斷在鉤子上,然后忍痛負(fù)傷逃之夭夭。
進(jìn)入21世紀(jì)之后,人們普遍以為,地球上再?zèng)]有什么事物是人類(lèi)完全不知道的。然而,發(fā)現(xiàn)巨型深海烏賊的事實(shí)證明,我們對(duì)廣袤的海域(特別是深海地區(qū))的認(rèn)識(shí)實(shí)在太淺薄。眾所周知,浩瀚的海洋約占地球表面總面積的71%,而海洋的平均深度約為4000米。在看似平靜的藍(lán)色水面之下不僅分布著延綿8萬(wàn)多千米的海底山脊,還有深度為1萬(wàn)多米的海溝。突起的島嶼把連貫的海洋分隔開(kāi)來(lái),一些淹沒(méi)在水下的山峰因此變成海底山,其山頂至洋底的垂直距離也往往在數(shù)千米。繼續(xù)向下就進(jìn)入海底深淵,這里不僅一片漆黑,伸手不見(jiàn)五指,而且極度寒冷。不僅水溫極低,含氧量也十分稀少,水壓卻異常高。然而,正是這樣的環(huán)境造就了種類(lèi)繁多的深海生物,這些非凡的生命體甚至在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)方面都可能與海洋表層生物存在天壤之別。近年來(lái),隨著許多新型設(shè)備和深海探測(cè)技術(shù)的運(yùn)用,人類(lèi)對(duì)深海的探索有了較大的進(jìn)展,而且科學(xué)家每一次冒險(xiǎn)潛入海底深淵都會(huì)有意外的發(fā)現(xiàn)。
以下介紹在深??瓶贾邪l(fā)現(xiàn)的一些奇異的海底生物及其生存狀況。
海底沉鯨
有動(dòng)物學(xué)家早在1934年就推測(cè),巨鯨死后沉入洋底,很可能最終變成洋底生物口中的美食。然而,直到半個(gè)多世紀(jì)后,科學(xué)家才在海底親眼看到了巨鯨的殘骸。
1987年,一組美國(guó)科學(xué)家搭乘潛水艇至水下1200多米海域考察,無(wú)意中發(fā)現(xiàn)了一頭巨鯨的骨架。這具長(zhǎng)達(dá)18米的骨架沉入洋底至少已有數(shù)十年時(shí)間,但依然保存得十分完整??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn),目前它已經(jīng)成為大約43種12000多個(gè)深海生物的定居場(chǎng)所。這些物種大多跟人們?cè)谏詈嵋合到y(tǒng)中找到的生物十分類(lèi)似。
鯨的骨架重量一般在20噸左右,而其中60%的重量為油脂所占據(jù),這在哺乳動(dòng)物中是非常獨(dú)特的。在海底,當(dāng)鯨的骨架暴露出來(lái)以后,很快就被大量依賴腐食為生的蠕蟲(chóng)、海蝸牛、蛤、蚌和笠貝等所占據(jù),其密集程度堪稱海洋所有生態(tài)系統(tǒng)之最。而且其中有一部分生物可能只出現(xiàn)于沉鯨的殘骸當(dāng)中,仿佛是專為沉鯨而生似的。最典型也最奇異的是一種叫做“蛇神”的蠕蟲(chóng),它的身長(zhǎng)約5厘米,渾身密布看似根須的導(dǎo)管,可伸入鯨的骨架中,在與之共生的細(xì)菌的幫助下制造并吸食腐液。跟在熱液系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的蠕蟲(chóng)一樣,它也沒(méi)有胃腸。這些奇怪的生物是極端環(huán)境中特殊的進(jìn)化典范。
一般說(shuō)來(lái),一具重約35噸的鯨骨架大約要在4年后才會(huì)被徹底侵蝕完。這時(shí),在腐食動(dòng)物離去后,鯨骨架又迎來(lái)了專以硫化物為食的其他生物群落。這些細(xì)菌類(lèi)生物通常會(huì)直接進(jìn)入鯨骨骼的內(nèi)部,榨取剩余的油脂。
據(jù)統(tǒng)計(jì),一具鯨骨架可為包括蠕蟲(chóng)、蚌、蛤、笠貝等在內(nèi)的約185種生物提供食物和棲居場(chǎng)所。而且據(jù)推測(cè),一頭龐大的鯨骨架可以在海底保存100年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間,直到體內(nèi)的礦物基質(zhì)被細(xì)菌類(lèi)生物徹底吸盡,才會(huì)逐漸枯朽,最終化為洋底的微粒。
目前,科學(xué)家在世界各大洋中至少發(fā)現(xiàn)了數(shù)千處熱液和冷泉,但卻只找到4具沉鯨的殘骸。這就是說(shuō),未來(lái)還可能找到更多的可供研究的目標(biāo)??茖W(xué)家推測(cè),每年至少有69000只鯨自然老死,它們很可能大都沉入了深淵,估計(jì)約有85000只死鯨沉尸洋底??茖W(xué)家相信,在不遠(yuǎn)的將來(lái),沉鯨會(huì)成為繼熱液和冷泉系統(tǒng)之后的又一個(gè)深海生物研究熱點(diǎn)。
無(wú)脊椎動(dòng)物的樂(lè)園
2005年,一個(gè)由多國(guó)科學(xué)家組成的考察小組進(jìn)入北冰洋最鮮為人知的區(qū)域——加拿大深海盆地,展開(kāi)生物多樣性考察活動(dòng)。
加拿大深海盆地位于北冰洋中部,終年為冰層所覆蓋,是人類(lèi)涉足最少的地方之一,曾被認(rèn)為是生命的“荒漠”。今天,借助聲波探測(cè)等技術(shù),科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這里的生物分布密集程度遠(yuǎn)比事前預(yù)測(cè)的要高得多,甚至在冰層中和大洋底也有大量的浮游生物存在。科學(xué)家形容說(shuō),北冰洋的深海水域其實(shí)是“無(wú)脊椎動(dòng)物的樂(lè)園”。
在厚厚的冰層中,大小不等的浮冰、受擠壓變形的山脊以及冰裂縫等構(gòu)成了一個(gè)奇特的冰層系統(tǒng),為數(shù)百種海洋生物提供了生存環(huán)境,并形成了一個(gè)以浮游生物為最底層的獨(dú)特的食物鏈系統(tǒng):在冰層局部不斷融化和再結(jié)冰過(guò)程中,海水中的鹽分子逐漸被冰所包圍,在冰層中形成了一些盛有液態(tài)水的小縫隙或小坑(這些液體因含鹽量高而不會(huì)完全凍結(jié))。大量的單細(xì)胞海藻就棲居在這些小縫隙或小坑里,它們既可以從冰層上方獲得充足的陽(yáng)光進(jìn)行光合作用,又可以從冰層下方的海水中汲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),因而得以迅速繁殖。同樣寄居于此的微型動(dòng)物,如蠕蟲(chóng)、甲殼類(lèi)動(dòng)物和片腳類(lèi)動(dòng)物等由此獲得了充足的食物來(lái)源。待到冰雪融化的時(shí)節(jié),這些夾雜在冰層中的動(dòng)植物會(huì)隨之下落,成為中層海域或海底生物的口中餐。北冰洋鱈魚(yú)就專門(mén)以片腳類(lèi)動(dòng)物等浮游動(dòng)物為食,而北冰洋鱈魚(yú)又是海洋食物鏈高端的哺乳類(lèi)動(dòng)物(如海豹、鯨等)的主要攝食對(duì)象。
浮游生物作為北冰洋深海水域食物鏈的最底層,在整個(gè)海洋中幾乎無(wú)處不在,而且形態(tài)萬(wàn)千,有的色澤艷麗,有的通體呈半透明狀態(tài),有的短小至數(shù)毫米,有的長(zhǎng)達(dá)數(shù)米,其中不少種類(lèi)已經(jīng)延續(xù)了數(shù)百萬(wàn)年。它們過(guò)去之所以不為人知,主要是因?yàn)樗鼈兊纳眢w十分脆弱。一直以來(lái),科學(xué)家都別無(wú)選擇地依賴在船后撒網(wǎng)或拖網(wǎng)的方式從海洋中取樣,可以想象,一只不過(guò)是由一薄層組織包裹一團(tuán)水和膠狀物質(zhì)構(gòu)成的精巧柔軟的水母,在被船的拖網(wǎng)拖住后,它那巧奪天工的身體被折斷、擠碎并同其他東西攪在一起,到最后剩下的不過(guò)只是一小團(tuán)黏液狀的物質(zhì)罷了。今天,科學(xué)家借助特制的電子浮游動(dòng)物打撈網(wǎng)耐心地搜索尋找它們。
在浮游動(dòng)物中,水母是體型最大的一種。水母體內(nèi)富含水分,并且具有黏性。在海洋中,擁有透明柔軟、含水量達(dá)95%~98%的身體使水母具有很大的優(yōu)越性:不容易被發(fā)現(xiàn),營(yíng)養(yǎng)要求低,容易在水中懸浮,并且很容易吞噬食物顆粒。實(shí)際上,水母不過(guò)是被一圈觸手圍著的一個(gè)大肚子。觸手上有特殊的刺細(xì)胞,用來(lái)捕捉和麻痹獵物并將其送入肚中。有些種類(lèi)水母的觸手能釋放致命毒素。水母通過(guò)類(lèi)似泵的活動(dòng)有節(jié)奏地抽吸肚子在水中運(yùn)動(dòng)。
櫛水母也是一種浮游動(dòng)物,看上去與水母相似,具有李子或核桃狀的膠質(zhì)身體,有很短的觸手或沒(méi)有觸手,體側(cè)有八列微小的纖毛。櫛水母擅長(zhǎng)悄無(wú)聲息的秘密活動(dòng),它們利用數(shù)百根纖毛充當(dāng)短槳在水中翩躚滑翔。
即使在洋底,科學(xué)家在某些地方也吃驚地發(fā)現(xiàn)了生長(zhǎng)茂盛的海黃瓜和海葵,海蜇在它們上方隨意地漂浮著,各種魚(yú)蝦在它們身邊穿梭,周?chē)€有大量挖洞的海膽。這里的一派生機(jī)同其他地方的荒蕪形成了巨大的反差。不過(guò),科學(xué)家感到疑惑的是,這里并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)氣體或液體噴涌的跡象,也鮮有從上層水域沉落的微生物,為何會(huì)充滿生命活力?這仍然還是一個(gè)謎。
“古老的花園”
2002年,科學(xué)家在水深達(dá)到1230~3690米的寒冷的加利福尼亞深海海域,發(fā)現(xiàn)了大片年代久遠(yuǎn)且生長(zhǎng)茂密的深海珊瑚??茖W(xué)家稱這個(gè)地方為“古老的花園”。過(guò)去,科學(xué)家認(rèn)為深海環(huán)境跟地表的貧瘠的沙漠差不多,充其量在洋底表層有一些纖細(xì)的蠕蟲(chóng)或微小的甲殼類(lèi)動(dòng)物依賴從上層水面飄落下的有機(jī)物微粒維系基本的生存?,F(xiàn)在深海珊瑚的發(fā)現(xiàn)表明,即使在水面以下很深的地方,仍然存在著生機(jī)盎然的生命世界。
深海珊瑚也稱冷水珊瑚,生長(zhǎng)范圍比普通溫水珊瑚深,從水下200米至6000米海底廣泛分布。盡管深海水溫僅為2攝氏度左右,它們卻絲毫不比生長(zhǎng)在熱帶淺海水域的美麗珊瑚遜色,反而顯得更加壯美,有的竟高達(dá)7米。深海珊瑚大多立于海底的巖壁或海底山脊表層,這些地方往往是洋流的必經(jīng)之地。洋流為它們送來(lái)豐富的食物,同時(shí)又替它們沖走微小的沉積物??茖W(xué)家不僅在大西洋的大陸坡邊緣發(fā)現(xiàn)了蜿蜒的珊瑚帶,而且還在挪威羅弗敦群島發(fā)現(xiàn)了巨型珊瑚礁(面積達(dá)100多平方千米)。最令人想象不到的是,這些宏大的景觀竟然只是由6種微小的海洋動(dòng)物創(chuàng)造出來(lái)的。
深海珊瑚的生長(zhǎng)速度極其緩慢,平均每年僅增加1毫米左右。相比之下,熱帶淺海珊瑚平均每年可以長(zhǎng)好幾厘米。也許正是因?yàn)檫@個(gè)緣故,深海珊瑚顯得異常脆弱,一張巨大的漁網(wǎng)就可以將其撕成碎片,有研究人員曾目睹一片生長(zhǎng)年限長(zhǎng)達(dá)500多年的深海珊瑚遭此厄運(yùn)。從世界范圍看,目前僅有為數(shù)不多的幾片深海珊瑚受到了妥善的保護(hù)。
“海底草地”
2004年,科學(xué)家在考察夏威夷海域時(shí),在水下200多米深處發(fā)現(xiàn)了大片的深海海藻,覆蓋面積達(dá)到數(shù)百平方千米。海藻生長(zhǎng)在熱帶海洋環(huán)境,依靠光合作用為生。由于往往在一個(gè)區(qū)域密集地生長(zhǎng)著單一的品種,類(lèi)似于陸地上的草地,所以被稱為“海底草地”。
深海海藻看起來(lái)跟陸地植物差不多,長(zhǎng)著根、莖、葉,實(shí)際上都是假根、假莖和假葉。假根只是一個(gè)“固定器”,將海藻固著在海礁上以防被水沖走;莖也不能輸送養(yǎng)分,海藻直接從海水中吸收養(yǎng)分。別看這些海藻沒(méi)有真正的根、莖和葉,它們照樣生長(zhǎng)得繁盛茂密。
深海海藻這種低矮、蔥翠的植物在熱帶海岸生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要的角色,為海洋動(dòng)物提供了棲息地和食物源,成為海洋動(dòng)物的樂(lè)園。
熱液和冷泉生態(tài)群落
在深海生態(tài)系統(tǒng)中,最令科學(xué)家們著迷的恐怕要數(shù)熱液和冷泉。所謂熱液,是指從火山活動(dòng)頻繁的洋中脊山頂噴涌而出的高溫液體,這種液體中含有大量的豐富的化學(xué)物質(zhì),可以為其他生物提供養(yǎng)料。所謂冷泉,是指從洋底緩緩滲出的冰涼液體,這種液體當(dāng)中也含有各種各樣的化學(xué)物質(zhì)。
自2000年以來(lái),科學(xué)家在馬里亞納島弧綿延1400多千米的海底火山開(kāi)展了一系列的考察活動(dòng),發(fā)現(xiàn)了超過(guò)50座海底火山(其中一些正在噴發(fā)),大量噴吐著硫化氫、二氧化碳等氣體的熱液口,以及生活在熱液口附近的十多個(gè)新物種。
2000年,科學(xué)家使用水下攝影機(jī)觀察到,位于大西洋中脊的一座海底山上有一大片高度在27~60米的白色塔狀物,使人聯(lián)想起古希臘神殿里的那些華美高大的柱子,恍惚間又如同置身于柏拉圖所描述的沉入海底的亞特蘭蒂斯城??茖W(xué)家將其命名為“失落之城”。事實(shí)上,這是此前未知的一種全新的海底冷泉現(xiàn)象。
深??瓶夹录夹g(shù)
2006年,科學(xué)家重返“失落之城”,他們使用兩個(gè)機(jī)器人潛入2000多米的海底進(jìn)行考察。
機(jī)器人將它們?cè)诤5姿?jiàn)到的景象拍攝下來(lái),再通過(guò)電纜將圖像傳回停泊在水面的母船上。置身船上的科學(xué)家們可以通過(guò)控制室里的熒光屏清晰地看到“失落之城”中的那些白色塔形物。
以往,受遠(yuǎn)洋科考船的空間等條件限制,只有少數(shù)科學(xué)家能有幸登上科考船。而這一次,由于采用了遠(yuǎn)程遙控成像技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)以及高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù),海底2000米深處的現(xiàn)場(chǎng)圖像可以越過(guò)大西洋一直傳送到遠(yuǎn)在7000多千米外的美國(guó)西雅圖的華盛頓大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室,傳送時(shí)間不超過(guò)2秒,使全球很多科學(xué)家可以同時(shí)參與這項(xiàng)海底考察行動(dòng)。事實(shí)上,連普通大眾也可以通過(guò)衛(wèi)星和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)參與海底考察行動(dòng)。
生活在遠(yuǎn)洋科考船上
在普通人看來(lái),能夠親自參加深??瓶蓟顒?dòng)是一件很了不起的事情。那么參與其中的科學(xué)家們是怎樣生活的呢?
在科考船上,多數(shù)科學(xué)家都是兩人共用一間休息室和一個(gè)洗手間。像這樣的“特等船艙”的配置頂多也就相當(dāng)于大學(xué)宿舍。包括床在內(nèi)的所有家具都是鋼制的,而且都是用螺絲卯在墻上或天花板上的。
相比之下,船上的食物對(duì)科學(xué)家而言是極大的安慰。由于廚師的精心制作,每一頓飯都讓大家覺(jué)得像是在四星級(jí)賓館里就餐。海鮮是餐桌上必不可少的美味,有的甚至是大家親自從海里釣上來(lái)的,此外還能品嘗到各種異域食物。但是,船上的人絕不會(huì)把從深海帶上來(lái)的蝦、蟹標(biāo)本作為美食,因?yàn)樗麄冎肋@些生長(zhǎng)在特殊環(huán)境中的動(dòng)物體內(nèi)可能含有大量重金屬物質(zhì)或有毒的化學(xué)物質(zhì),不能食用??茖W(xué)家還推斷,即便這些深海動(dòng)物能吃,口感可能也不大好。
對(duì)于參加科考的科學(xué)家及其他研究人員而言,最有意思的經(jīng)歷莫過(guò)于在船上的控制室里工作。在那里,他們可以身臨其境般地感受漆黑的深海,通過(guò)各種監(jiān)視儀表了解諸如深度、水溫等相關(guān)數(shù)據(jù)信息。他們必須準(zhǔn)確記錄下每一個(gè)對(duì)研究有用的信息。
由于科考任務(wù)繁重,閑暇時(shí)光是極奢侈的享受,但科考船上的生活并不枯燥。休息時(shí),很多人借助船上的各種體育器械進(jìn)行鍛煉。喜愛(ài)安靜的人可以去船上的圖書(shū)館,那里有豐富的藏書(shū),從各種專業(yè)書(shū)籍到暢銷(xiāo)小說(shuō)應(yīng)有盡有。此外,大家還可以一起或獨(dú)自看電影,很多人攜帶的手提電腦中往往也存有自己喜歡看的電影。如果天氣好,還可以到甲板上去釣魚(yú)。
即便生活在設(shè)施齊全的科考船上,也存在一定的危險(xiǎn)。在船的甲板上塞滿了各種科研設(shè)備、起重機(jī)和大大小小的存儲(chǔ)容器。如果纜繩和絞盤(pán)處于運(yùn)行狀態(tài),人就不能隨意走上甲板,否則有可能被卷入海中、被重物砸傷,甚至缺胳膊少腿。相對(duì)于海底火山噴發(fā),這才是科考人員面臨的最大危險(xiǎn)。
(本文圖片由美國(guó)海洋局提供)