撰文/李 科

深海生物：這里的黎明靜悄悄

撰文/李 科

2012年6月24日，神九飛船在太空成功對(duì)接天宮一號(hào)，與此同時(shí)，“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器也從西太平洋的馬里亞納海溝試驗(yàn)海區(qū)傳來(lái)捷報(bào)，中國(guó)載人潛水器“蛟龍”深潛突破7000米，最深達(dá)到7020米海底。宇航員和潛航員海天互致祝福和問(wèn)候，國(guó)人為之欣喜和歡呼，中國(guó)向世界展示了我們“可上九天攬?jiān)?，可下五洋捉鱉”的氣勢(shì)、決心和能力。

海洋浩瀚而又深邃，人類已知的最深處就在這次“蛟龍”出沒(méi)的西太平洋馬里亞納海溝附近的挑戰(zhàn)者深淵（Challenger Deep），大約11000米。然而，相對(duì)這樣的萬(wàn)丈深淵，目前人類對(duì)海洋的研究大多僅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。

深海是人類一直以來(lái)難以到達(dá)的未知領(lǐng)域，有科學(xué)家曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，我們對(duì)月球的認(rèn)識(shí)可能超過(guò)了我們對(duì)海底這一大片在我們腳下的神秘土地的了解。深海生物，存在人們的想象中已經(jīng)千萬(wàn)年了，不管在遠(yuǎn)古神話里還是在現(xiàn)代科幻中，海底世界充滿著神秘色彩，那里有著最不為人知的奇異生命。然而，由于深海是缺乏陽(yáng)光、超常水壓、低溫缺氧的極端環(huán)境，科學(xué)界曾經(jīng)一度認(rèn)為深海應(yīng)該是生命的禁區(qū)。

對(duì)海洋生物進(jìn)行科學(xué)研究始于大約150年前。19世紀(jì)70年代，英國(guó)著名的科學(xué)考察船“挑戰(zhàn)者”號(hào)（HMS Challenger）的深海拖網(wǎng)打撈起一批深海生物樣品，這讓人驚嘆的發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了以前的科學(xué)權(quán)威，難道龍宮或是亞特蘭蒂斯并非人類的想象，在那黑暗深處，真有另一個(gè)生機(jī)繁榮的世界？由于技術(shù)的限制，人類當(dāng)時(shí)還不能直接潛入海底，去親眼證實(shí)。直到1960年，科學(xué)家乘坐“的里雅斯特”號(hào)（Trieste）深海載人潛水器，在下潛至馬里亞納海溝將近11000米的深淵進(jìn)行科學(xué)考察時(shí)，在那里看到一條比目魚樣的小魚在潛水器的聚光燈照耀下游弋。這是人類第一次親眼在深海海底看到鮮活的生命，證實(shí)了深海生物的存在?？茖W(xué)家不禁要問(wèn)，它們是怎么做到在深海這樣的極端環(huán)境下生存的呢？

深海似乎并非是一個(gè)學(xué)術(shù)概念，科學(xué)上對(duì)其沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的定義。對(duì)于“多深的海叫做深海”這個(gè)問(wèn)題，有人說(shuō)超過(guò)200米，而也有人將1000米作為尺度。根據(jù)海洋的垂直高度和光線透射程度，海洋可以分作五層，分別是透光區(qū)（Epipelagic Zone，0-200米），暗光區(qū)（Mesopelagic Zone，200-1000米），無(wú)光區(qū)（Bathypelagic Zone，1000-4000米），深海區(qū)（Abyssopelagic Zone，4000米以下到海床）以及深淵區(qū)（Hadopelagic Zone，常常特指海溝）。

“透光區(qū)”是海洋動(dòng)植物主要的棲息地，太陽(yáng)的能量可以通過(guò)這個(gè)區(qū)域的光合作用固定下來(lái)，幾乎所有的海洋初級(jí)生產(chǎn)均發(fā)生于此，海洋的主要生物量集中于此。“暗光區(qū)”很難有光線穿透到達(dá)，光合作用已經(jīng)不可能發(fā)生，能量和食“挑戰(zhàn)者”號(hào)科學(xué)考察是1872年至1876年期間，英國(guó)軍艦“挑戰(zhàn)者”號(hào)實(shí)施的一次科學(xué)考察活動(dòng)，它完成了多項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，為海洋學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。在蘇格蘭，愛(ài)丁堡大學(xué)和莫契斯東中學(xué)的查爾斯·維爾·湯姆森的提請(qǐng)下，倫敦皇家學(xué)會(huì)從英國(guó)皇家海軍那里獲得了英國(guó)軍艦“挑戰(zhàn)者”號(hào)的使用權(quán)。他們于1872年將它改進(jìn)用于科學(xué)工作，并為它裝備了獨(dú)立的自然史和化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。

由于陽(yáng)光可以部分進(jìn)入該層海水，因此，透光區(qū)是海洋中生物種類最為多樣化、最為生機(jī)盎然的一個(gè)區(qū)域。

“的里雅斯特”號(hào)深海載人潛水器回收出海的場(chǎng)面。物生產(chǎn)者消失，處于此區(qū)的動(dòng)物多靜少動(dòng)，偶爾穿梭于上面的透光區(qū)取食。從“無(wú)光區(qū)”（1000米）開始再往下，海洋就融進(jìn)了無(wú)盡無(wú)邊的黑暗，稀薄的氧氣，終年不變的寒冷和超高壓力，這樣的極端環(huán)境使得生物的生存面臨極大的挑戰(zhàn)，這也是之前一些科學(xué)家認(rèn)為深海難以有生命存在的原因。由于人類迄今對(duì)1000米以下的海洋知之甚少，再則有觀點(diǎn)認(rèn)為1000米以下的海洋環(huán)境已達(dá)極限，處于相對(duì)非常穩(wěn)定的狀態(tài)，有極高的相似度，所以一些海洋生物學(xué)家建議將“無(wú)光區(qū)”以下作為一個(gè)整體來(lái)研究。

生物離不開食物和能量，生活在深海區(qū)域的動(dòng)物維系生存的食物和能量主要來(lái)自三方面：一個(gè)是科學(xué)家形象地稱之為“海洋雪”（Marine Snow）的有機(jī)物碎屑，它們從海洋更上層區(qū)域，如透光區(qū)和暗光區(qū)，如雪花一般飄飄灑灑落下來(lái)；另一個(gè)是所謂的“鯨殘骸沉降”（Whale Falls），在深海死亡的大型鯨類沒(méi)有被清道夫迅速降解，其殘骸沉降到海底，提供給其他底棲生物消化分解；還有就是海底時(shí)時(shí)刻刻在發(fā)生著的化學(xué)合成，特別是在海底熱泉附近，嗜熱細(xì)菌通過(guò)代謝硫化氫，吸收熱泉能量，轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。這是30多年前一次不經(jīng)意的發(fā)現(xiàn)，卻革命性地改變了人類對(duì)能量轉(zhuǎn)化和生命適應(yīng)性的觀點(diǎn)。

從現(xiàn)有采集的標(biāo)本和觀察到的現(xiàn)象，只有極少的生物能適應(yīng)這深海區(qū)域的黑暗、高壓和持續(xù)低溫的極端環(huán)境，迄今發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物有少數(shù)幾種烏賊、一些海洋棘皮動(dòng)物和海洋節(jié)肢動(dòng)物，為了適應(yīng)環(huán)境。這些動(dòng)物常常具備與海洋上層區(qū)域的同類或近親迥異的形態(tài)結(jié)構(gòu)。由于缺乏光線，動(dòng)物需要有特殊的生理機(jī)制幫助它們?cè)诤诎抵蝎@取食物、躲避風(fēng)險(xiǎn)和尋覓配偶，比如身體大多透明，眼睛結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，視覺(jué)高度退化，觸覺(jué)與嗅覺(jué)發(fā)達(dá)，有些動(dòng)物還演化為雌雄同體。應(yīng)對(duì)超高壓力，這是深海生物面臨最大的挑戰(zhàn)，深海動(dòng)物骨骼結(jié)構(gòu)相對(duì)較小，身體內(nèi)含更多黏質(zhì)物，皮膚透性增加，有些魚類缺失魚鰾。然而，正是因?yàn)檫@些身體結(jié)構(gòu)的變化，如果我們把深海生物帶回陸地，壓力的劇烈改變會(huì)讓深海動(dòng)物難以存活，為科學(xué)研究帶來(lái)困難。巴黎第六大學(xué)的科研人員設(shè)計(jì)制作了名為“PERISCOP”的加壓特制密封箱，并于2008年成功地將在深海2300米處捕獲的一條魚和三只蝦帶回水面，為實(shí)時(shí)研究深海生物活體創(chuàng)造了條件。

人類們對(duì)深海生物的了解還處于剛剛起步階段，很多未解之謎尚待揭開。詞語(yǔ)“深?！保╝byss）來(lái)源于希臘文的“萬(wàn)丈無(wú)底”，這正是深海生物學(xué)研究任重道遠(yuǎn)的寫照。中國(guó)“蛟龍?zhí)枴币殉蔀槭澜缟舷聺撃芰ψ钌畹淖鳂I(yè)型載人潛水器，可在占世界海洋面積99.8%的廣闊海域自由行動(dòng)，為深海生物研究帶來(lái)了曙光。

在深海中，由有機(jī)物組成的碎屑像雪花一樣不斷飄落，稱作“海洋雪”。海洋雪起源于海洋上部透光層的有機(jī)物生產(chǎn)活動(dòng)，可以被視作深海和底棲生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因?yàn)殛?yáng)光不能到達(dá)深海，深海生物主要依賴海洋雪作為能量來(lái)源。

深海的生物量較低，食物和氧氣貧乏，深海生物的代謝水平顯著降低，動(dòng)物的活動(dòng)量較低，捕食方式變主動(dòng)出擊為被動(dòng)守候。