李新正

人們認(rèn)識(shí)海洋生物最早是從海岸的潮間帶、潮下帶開始，逐漸擴(kuò)展到淺海、遠(yuǎn)洋、深海。海洋生物分布在各種海洋環(huán)境中，如有著“海洋中的熱帶雨林”之稱的珊瑚礁，還有生物多樣性同樣非常高的海草場(chǎng)等環(huán)境中。那么，在人跡罕至的深海中，到底有沒有生物？

由于人類的科考手段、考察裝備的局限，在海洋生物考察研究的早期，這些問題一直困擾著海洋生物學(xué)家，由此引發(fā)了一系列爭(zhēng)論。曾經(jīng)一度，科學(xué)家們斷言，550米以下的深海就不再有生物存在了，因此稱之為“無生物帶”。但1818年，英國(guó)科學(xué)家在北極海1464米水深的海底采集到了一種棘皮動(dòng)物，打破了550米水深以下為“無生物帶”的說法。1872年，英國(guó)蒸汽機(jī)考察船挑戰(zhàn)者號(hào)踏上了聞名世界的全球海洋綜合科考之旅，在各種海洋深度采集到大量海洋生物，證明了深海生物的普遍存在。

2013年6月8日至7月16日，作為科學(xué)家團(tuán)隊(duì)的一員，我有幸跟隨蛟龍?zhí)柕哪复蜿柤t九號(hào)科學(xué)考察船，到中國(guó)南海參加“蛟龍?zhí)栞d人深潛器試驗(yàn)性應(yīng)用航次”首航次的深?？疾?。搭乘我國(guó)第一艘自主設(shè)計(jì)研發(fā)的載人深潛器—蛟龍?zhí)枺覀兿聺撝?700米深的南海深處，對(duì)南海海盆中的海山進(jìn)行科學(xué)考察，圓了我的深?？瓶?jí)簟?/p>

深海生物的食物來源是什么？

生物的生長(zhǎng)繁衍需要物質(zhì)和能量的供應(yīng)，例如植物，需要吸收太陽光，將水和其他物質(zhì)經(jīng)過光合作用制造成自身的有機(jī)物，從而生長(zhǎng)繁殖，稱為自養(yǎng)生物;而動(dòng)物，需要通過攝食植物或者其他動(dòng)物，將植物或者其他動(dòng)物的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成自身的有機(jī)物，從而生長(zhǎng)繁殖，稱為異樣生物。如此，物質(zhì)和能量就在生物之間一環(huán)接一環(huán)地轉(zhuǎn)化流動(dòng)，形成食物鏈。

淺海海洋生物的食物鏈與草原食物鏈的構(gòu)造非常類似，第一環(huán)的浮游植物和大型藻類，通過吸收太陽光和海水中的營(yíng)養(yǎng)鹽經(jīng)過光合作用而生長(zhǎng);第二環(huán)的浮游動(dòng)物如哲水蚤等，取食浮游植物而生長(zhǎng);第三環(huán)的游泳動(dòng)物如磷蝦等，取食浮游動(dòng)物而生長(zhǎng);第四環(huán)的游泳生物如魚類等，則取食磷蝦等而生長(zhǎng);第五環(huán)的大型肉食游泳動(dòng)物如鯊魚、海豹、海豚等，則捕食魚類而生長(zhǎng);第六環(huán)的頂級(jí)捕食者如虎鯨、噬人鯊等，則捕食各種游泳生物?？梢钥闯?，草原和淺海的食物鏈都是由太陽光作為能量來源驅(qū)動(dòng)的?？墒?，由于太陽光最多可透射到海面以下200米（水深200米以內(nèi)的海水水層稱為真光層），200米水深以下的海洋中已經(jīng)沒有太陽光，那深海生物的食物鏈靠什么來驅(qū)動(dòng)呢？或者說能量在深海食物鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)是怎樣流動(dòng)的呢？

深海是一個(gè)非常復(fù)雜的環(huán)境，有熱液、冷泉、海山、海盆、深淵等很多環(huán)境種類，而在不同的環(huán)境下，生物的食物鏈結(jié)構(gòu)也是不同的。如在南海冷泉的食物鏈中，甲烷氣體即為本食物鏈的能量來源和驅(qū)動(dòng)力。

深海熱液環(huán)境下的生物食物鏈，由于也是由深海海底噴出的熱液或者氣體為能量來源驅(qū)動(dòng)，因此，其食物鏈環(huán)節(jié)與冷泉生物食物鏈非常類似。但熱液食物鏈中的某些環(huán)節(jié)會(huì)隨著熱液噴口（即“黑煙囪”）的生命力，也就是黑煙囪的年齡而有所變化。在熱液噴口噴發(fā)的早期，群落標(biāo)志性優(yōu)勢(shì)種這一環(huán)，一般是貽貝、潛鎧蝦、阿爾文蝦等，而到了熱液噴口噴發(fā)的后期，可能會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣芟x、潛鎧蝦、阿爾文蝦等。也就是說，在熱液生物群落中，貽貝會(huì)隨著熱液的衰落而逐漸被管蟲所取代。

由于熱液、冷泉環(huán)境在廣袤的深海中所占的面積不多，深海中更多的是海盆、海山環(huán)境。而海盆、海山環(huán)境中生物相對(duì)非常稀少，因此有人將深海稱為“海洋中的沙漠”，就是對(duì)這兩種深海環(huán)境而言的。但如同真正的沙漠中，仍然有螞蟻、蜥蜴、毒蛇甚至狼一樣，在深海海盆、海山環(huán)境中，仍然有動(dòng)物在活動(dòng)。這里的動(dòng)物雖然個(gè)體稀少，但種類卻不少。由于食物非常稀少，能夠在深海生活的動(dòng)物大都身懷絕技，在尋找食物時(shí)各顯神通。如深海魚類大多數(shù)都有一張巨大的嘴巴、又尖又長(zhǎng)的牙齒和一雙特別大的眼睛，一旦有其他魚類或者動(dòng)物被它們咬住，便在劫難逃，它們會(huì)死咬住獵物不放，直到將獵物吞噬消化掉。一頓大餐之后，它們可以很長(zhǎng)時(shí)間不用進(jìn)食，而是抓緊時(shí)間繁育后代。有的深海魚平時(shí)將身體埋在泥沙中，在嘴巴上方長(zhǎng)出一根長(zhǎng)柄，在柄的末端有一個(gè)發(fā)光的小球，作為誘餌不停地?cái)[動(dòng)，吸引小魚或者其他小動(dòng)物前來，一旦進(jìn)入它的攻擊范圍，它便突然躍起，張開血盆大口將小魚一口吞掉。由于深海生物貧瘠，這些魚類獲得食物的機(jī)會(huì)也很小，因此它們被稱為機(jī)會(huì)主義者。

還有一些深海動(dòng)物靠濾食海水中的食物顆粒生活，如一些海綿、珊瑚、?？取Ｓ捎谏詈５暮Ｋ惺澄镱w粒非常缺乏，因此，很多濾食性的深海動(dòng)物和上述機(jī)會(huì)主義的捕食魚類的新陳代謝率都很低，生長(zhǎng)非常緩慢，所以很多深海動(dòng)物的壽命都非常長(zhǎng)。如有的海綿，經(jīng)過上萬年才長(zhǎng)到一兩米長(zhǎng)。

神奇的深海動(dòng)物

在深海世界，許多鮮為人知的深海動(dòng)物為了能在極端環(huán)境下生存繁衍，發(fā)揮著自身無盡的創(chuàng)造力和忍耐力，演繹出一個(gè)別具一格的海底世界，就讓我們來揭開它們的面紗……

深海動(dòng)物的奇葩形態(tài)

為了適應(yīng)深海環(huán)境的特殊性，深海動(dòng)物也衍生出很多特殊的形態(tài)。由于它們獲得食物的機(jī)會(huì)很小，許多深海魚除了捕食需要的大嘴巴、長(zhǎng)牙齒，以保證不讓到口的獵物逃掉，它們的腹部等其他部位都很小或者退化。再如前述的冷泉和熱液口的生物群落優(yōu)勢(shì)種潛鎧蝦，由于其食物來源正是在它們的身體上生長(zhǎng)的化能微生物，因此潛鎧蝦不再需要視覺去尋找食物，因此其眼睛也已退化。更有一些海綿動(dòng)物，其形態(tài)看上去很像巖石。

深海動(dòng)物的體色武器

深海在海水的真光層以下，完全沒有光線，可以說是名副其實(shí)的黑暗世界。因此，有的深海動(dòng)物為了更好地求偶和尋找同伴，逐漸讓自己的體色呈現(xiàn)為在海水中傳播最遠(yuǎn)、最容易被同類發(fā)現(xiàn)的大紅色，而這類生物往往具有發(fā)達(dá)的視覺和比其淺海親戚更大的眼睛。如前述的長(zhǎng)刺石蟹。

由于深海的食物稀缺，而制造體色的色素需要能量，也有許多深海動(dòng)物選擇不需要色素的白色來節(jié)省能量。有時(shí)候，同種深海動(dòng)物的生活范圍小，聚在一起，也不需要靠視覺去尋找同伴和食物，因此，有的深海動(dòng)物的體色也是純白色的，如前述的白瓷蟹、海綿、珊瑚、?？鹊囊恍┓N類。

有的深海動(dòng)物，為了躲避天敵，身體的大部或者全部呈透明色。

有的深海動(dòng)物在其生活史的某個(gè)階段，如繁殖階段，還會(huì)發(fā)出五顏六色的生物光。

深海動(dòng)物的奇特行為

由于深海環(huán)境的特殊性，深海動(dòng)物也衍生出很多適應(yīng)環(huán)境的、不同于其淺海近親的特殊行為。如長(zhǎng)牙大口的深海魚類，多數(shù)靠伏擊獵物，或者用誘餌引誘獵物。再如，淺海的所有海參種類都不會(huì)游泳，只能在巖石或泥沙質(zhì)海底爬行，但在深海，卻有一類海參會(huì)游泳，而且泳姿相當(dāng)婀娜。

潛水提示：注意深度變化引起的水壓變化

我們都知道，水的壓力隨著水深的加大而增大，因此當(dāng)你往下潛時(shí)，耳部會(huì)由于水壓變大壓迫內(nèi)耳而感覺不舒服;而當(dāng)你往上浮時(shí)，由于深水時(shí)的肺部受壓較大，體積變小，隨著上浮，水壓變小，肺部空氣受到的壓力突然變小而膨脹，因此會(huì)使你的肺部有脹飽感。如果從海面10米以下的水深處突然上浮到水面，人的肺部很容易受傷，因此潛水上浮時(shí)，應(yīng)盡量緩慢，使肺部空氣慢慢失壓，就不會(huì)造成太大損傷了。

深海動(dòng)物到淺海

或者海面后會(huì)不會(huì)脹爆？

會(huì)游泳的人都有這樣的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)憋足了氣往水下潛時(shí)，會(huì)感覺耳朵里面很疼，而從3米多的水下迅速上浮到水面，又會(huì)感覺肺部明顯發(fā)脹，尤其從7米多的水下猛地浮到水面時(shí)，會(huì)感覺肺部如撕裂般疼痛。這些感覺，都是由水的壓力變化引起的。在海洋里，水深每增加10米，水壓就會(huì)增加一個(gè)大氣壓，因此，深海生物承受的水壓是巨大的。

那么，深海動(dòng)物是如何抵抗巨大的壓力的？它們到了淺海或者海面上，身體會(huì)不會(huì)爆裂呢？一個(gè)物體是否會(huì)因?yàn)橥獠繅毫ψ兓苹蛘甙T陷，取決于該物體是否同時(shí)具備囊狀構(gòu)造且內(nèi)外沒有通道可以傳遞壓力，并且囊狀構(gòu)造的材質(zhì)是否堅(jiān)韌到足以抵抗壓力的變化。

深海動(dòng)物的身體構(gòu)造都是內(nèi)外通透的。例如蠕蟲類的動(dòng)物海參，其身體是一個(gè)囊狀，但有口和肛門兩個(gè)通道使其皮囊內(nèi)外相通，這樣深海水壓雖然很大，但海參身體內(nèi)外的壓力是相同的，因此即使到了淺?；蛘吆Ｃ?，其身體內(nèi)外的壓力同時(shí)變小，內(nèi)外壓仍然相同，故不會(huì)爆裂。再如，前述的冷泉生物群落的優(yōu)勢(shì)種深海貽貝，其兩片外殼在鉸合處的旁邊有一個(gè)很大的縫隙，允許海水通過，可傳遞壓力使殼內(nèi)外的水壓平衡，因此無論它們?cè)谏詈＿€是淺海，都不會(huì)脹碎外殼。甲殼動(dòng)物的蝦類和蟹類，其甲殼與身體的結(jié)合處本來就有很多軟組織作為通道，平衡身體內(nèi)外的水壓。而海綿動(dòng)物、腔腸動(dòng)物等，其身體上有大量的小孔作為通道，也不會(huì)因此而受到損傷。至于動(dòng)物體最小的組織單元細(xì)胞，雖然是一個(gè)微型的囊狀體，但其細(xì)胞膜上也有無數(shù)的小孔作為物質(zhì)交換的通道，可以傳遞水壓使細(xì)胞內(nèi)外的壓力平衡。即使是海洋中的龐然大物抹香鯨，為了追蹤獵物，可以在幾十分鐘內(nèi)一口氣從海面潛到2000多米的深海，是絕對(duì)的潛水冠軍，然而外部水壓變化巨大但抹香鯨卻毫發(fā)無損。雖然抹香鯨與人類一樣，也是用肺呼吸，但抹香鯨已經(jīng)適應(yīng)了海洋的捕獵生活，在上浮時(shí)有特殊的釋放肺部空氣壓力的機(jī)制，因此不會(huì)因?yàn)樗畨鹤兓鴵p傷肺部。

我們?cè)谀虾４畛说尿札執(zhí)栞d人深潛器，可以下潛到7062米的深海。雖然載人艙內(nèi)的氣壓只有1個(gè)大氣壓，而艙外水壓達(dá)到了700多個(gè)大氣壓，但載人艙球狀艙體的艙殼是用特殊的金屬合金制造的，非常堅(jiān)固，可以抵抗住700多個(gè)大氣壓的巨大壓力，從而保證了艙內(nèi)潛航員和科學(xué)家的安全。