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        一洞一世界 探訪永恒黑暗中的精靈

        2018-12-27 13:47:00趙力
        科學(xué)大眾(中學(xué)) 2018年11期
        關(guān)鍵詞:馬陸洞穴物種

        趙力

        洞穴,幽深而神秘,許多未知的生命生活在一片黑暗的世界里,等待我們?nèi)ヌ剿?。洞穴遠(yuǎn)離我們的日常生活,人們對(duì)洞穴的印象往往是幽暗、潮濕、寂靜和神秘。由于黑暗幽謐令人生畏,洞穴在我們的世界中成為被邊緣化的隔絕區(qū)域。洞穴科考,是對(duì)一種完全黑暗的、未知的環(huán)境進(jìn)行探索,它對(duì)于人類恐懼黑暗天性是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。在我國(guó),有關(guān)洞穴生物的正式研究起步非常晚,直到20世紀(jì)70年代后才開始。雖然如此,洞穴生物研究還是長(zhǎng)期被我國(guó)科研人員忽略,我國(guó)的洞穴新物種90%以上仍然是國(guó)外考察隊(duì)所發(fā)現(xiàn)。實(shí)際上,我們的地球除了陸地、海洋、天空以外,還有著一個(gè)精彩的世界——洞穴系統(tǒng)里隱藏著許多未知的生命,然而我們卻對(duì)它知之甚少。人們常用“別有洞天”來表達(dá)穿過洞穴后看到一番新天地時(shí)的驚喜,其實(shí),洞穴本身就是全新的天地。

        匪夷所思的世界:永夜中的精靈

        第一次接觸洞穴,是中學(xué)時(shí)代讀到法國(guó)作家儒勒·凡爾納的著名小說《地心游記》,幾位冒險(xiǎn)家經(jīng)過地下洞穴進(jìn)入地球核心的探險(xiǎn)經(jīng)歷讓人神往。2018年8月21日,我第二次帶領(lǐng)考察隊(duì)進(jìn)入位于四川省彭州市龍門山的一處深達(dá)數(shù)千米的巨大未開發(fā)溶洞中,進(jìn)行了洞穴生物科考。 這個(gè)洞穴入口位于海拔1170米的一處山腰峭壁,洞口從外面看是一道山體的裂縫,入口只有數(shù)米寬,但是進(jìn)入其中,卻有高達(dá)數(shù)十米、寬十多米的巨大空間。剛一進(jìn)入洞口,就感覺一陣涼意,儀器顯示洞外溫度為28℃,而到了洞內(nèi)數(shù)十米后,便降到24℃。

        我們首先發(fā)現(xiàn)的洞穴生物是數(shù)量龐大的馬鐵菊頭蝠等穴居蝙蝠,它們就掛在我們頭頂?shù)溺娙槭希孛媸敲苊苈槁榈募S便,空氣中飄著一股酸臭,同行人打趣說,我們進(jìn)入了蝙蝠的廁所。我用頭燈仔細(xì)在洞內(nèi)尋覓著,很快發(fā)現(xiàn)這里的無脊椎動(dòng)物種類更是豐富多彩。進(jìn)入洞內(nèi)數(shù)十米,就在洞穴四壁上見到三三兩兩的直翅目昆蟲。

        這里的洞穴斑灶馬看上去雖然和洞外物種差異不大,但是我發(fā)現(xiàn)它們并沒有視覺功能,對(duì)燈光的照射毫無反應(yīng),與洞外只在夜晚活動(dòng)、一見到光線就立即躲避的同類相比,習(xí)性完全不同。越往洞內(nèi)深入,這些斑灶馬身體色彩也越淺,并且觸角逐漸變長(zhǎng)。進(jìn)入洞中兩三百米后,它們的顏色已經(jīng)從洞口附近的深褐色變?yōu)闇\棕色,觸角也從身體長(zhǎng)度的6倍左右增加到近10倍。顯然,它們身體的結(jié)構(gòu)為適應(yīng)從弱光到完全黑暗的環(huán)境逐步發(fā)生了改變。

        在洞穴深處,一些與洞外迥異的全新物種出現(xiàn)了,在深入數(shù)百米后,我們?cè)诙囱ǖ撞堪l(fā)現(xiàn)一種與洞外棕紅色或黑褐色同類完全不同的透明的馬陸。這種馬陸身體無色透明,仿佛是玻璃制成的藝術(shù)品,只在身體中央還可以看見一條黑色的消化道。我估計(jì)那是它的食物——蝙蝠糞便的顏色。因?yàn)槎囱▋?nèi)沒有進(jìn)行光合作用的植物,生物的有機(jī)物來源只能靠地面流入水流中攜帶的有機(jī)物或來往于洞穴內(nèi)外的蝙蝠拉出的糞便。至于它的身體沒有顏色的原因,是沒有光線刺激它產(chǎn)生色素細(xì)胞。因?yàn)樯丶?xì)胞對(duì)于生物的作用是有助于生物免受太陽光的危害,向雌性個(gè)體“炫耀”,或者偽裝自己,避免讓捕食者發(fā)現(xiàn)。但是色素細(xì)胞這些功能在沒有光線的洞穴里,已經(jīng)成了毫無意義的事情,因此在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中逐漸消失了。洞穴深處的生物便和同樣不見陽光的深海生物一樣變得無色透明。

        顛倒的乾坤:黑暗中的婚禮

        在4個(gè)多小時(shí)的洞穴探險(xiǎn)中,我們前進(jìn)了大約1千米,在洞內(nèi)發(fā)現(xiàn)了許多奇特的洞穴生物,并首次拍攝到了純粹的洞穴生物——洞穴鉤蝦求偶的照片和許多珍貴的洞穴生物生活狀態(tài)照片與視頻。這是國(guó)內(nèi)首次觀察拍攝到純洞穴生物的求偶活動(dòng),此前關(guān)于我國(guó)純洞穴生物的求偶情況,未見任何報(bào)道。雖然由于鉤蝦在水中快速游動(dòng),這次拍攝到的照片還不太清晰,但仍然彌足珍貴。

        能夠拍攝到洞穴鉤蝦求偶的場(chǎng)面,完全是一場(chǎng)意外的驚喜。在上次發(fā)現(xiàn)洞穴鉤蝦的水洼里,我發(fā)現(xiàn)洞穴鉤蝦仍然生活在其中。而在觀察時(shí)我竟意外發(fā)現(xiàn)幾對(duì)洞穴鉤蝦正在求偶——這種白色透明的小動(dòng)物在狹小的水洼內(nèi)快速無規(guī)則地側(cè)身橫向游動(dòng),與那些我們熟悉的背部向上行動(dòng)的生物完全不同,當(dāng)雌雄相遇時(shí),體形較大的雄性立刻抱住雌性的背部,然后一起雙雙側(cè)躺運(yùn)動(dòng),不再分開。

        鉤蝦屬于端足目鉤蝦科,全世界都有分布,大多數(shù)種類海生,也有一些淡水種,和蝦蟹一樣是一類甲殼動(dòng)物。它們?cè)旧钤诙赐?,被水流帶入地下后無法離開,因此世世代代生活在了這個(gè)小水洼里。在長(zhǎng)期的進(jìn)化中,鉤蝦和馬陸一樣,失去了產(chǎn)生色素細(xì)胞的能力,變成了透明的物種。有關(guān)資料記載,全世界各個(gè)洞穴里,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)過923種洞穴鉤蝦,但是關(guān)于它們是如何在洞穴內(nèi)求偶的,以前沒有任何報(bào)道。

        事實(shí)上,關(guān)于洞穴無脊椎動(dòng)物求偶活動(dòng)的照片,世界上也僅僅只有一次公布,那就是巴西專家在該國(guó)洞穴里發(fā)現(xiàn)的一種嚙蟲的照片。這種奇特的洞穴昆蟲也是一個(gè)讓人顛覆認(rèn)知的存在,它最為特別之處在于其與眾不同的、雌雄顛倒的生殖器官,并且一次交配可以長(zhǎng)達(dá)70個(gè)小時(shí)。洞穴生物確實(shí)往往能夠刷新我們?cè)诠饷魇澜缋镄纬傻奶旖?jīng)地義的認(rèn)知。

        脆弱的生命:真正的“見光死”

        我們用帶來的儀器檢測(cè)了鉤蝦生活的水洼,發(fā)現(xiàn)這里的水溫只有17℃,比周圍洞穴空氣的溫度還要低4度,看來這里的水來自溫度更低的地方。儀器還顯示,水的PH值為10,為弱堿性,礦化度是洞外普通水的數(shù)倍,這種鉤蝦是無法在洞外水體中生活的,洞外的空氣對(duì)于這些脆弱的生物也是致命的。

        由于洞穴與世隔絕,洞穴深處與洞外、洞與洞之間的生物幾乎不可能聯(lián)系,因此洞穴物種特有性極高,世界上進(jìn)行過生物科考的洞穴幾乎平均一個(gè)洞就能發(fā)現(xiàn)一個(gè)新物種, “一山一種,一洞一種”都是稀松平常事。這次新發(fā)現(xiàn)的透明馬陸等種類極有可能是全新的物種,我們已經(jīng)對(duì)洞內(nèi)發(fā)現(xiàn)的昆蟲等無脊椎動(dòng)物和水進(jìn)行了采樣,準(zhǔn)備做進(jìn)一步研究。

        通過這次考察的經(jīng)歷和查閱相關(guān)資料,我們發(fā)現(xiàn)洞穴生態(tài)系統(tǒng)是相對(duì)封閉的,其中的物種也很少,并且由于食物的種類和數(shù)量非常貧乏,它們大多生長(zhǎng)緩慢,繁殖數(shù)量少,生態(tài)平衡十分脆弱。一丁點(diǎn)的外界干擾都會(huì)改變洞穴內(nèi)穩(wěn)定的環(huán)境,使長(zhǎng)期適應(yīng)洞穴環(huán)境的生物面臨滅頂之災(zāi)。而一個(gè)洞穴內(nèi)的生物往往是特有的,即只存在某一洞穴內(nèi),一旦滅絕,將無可替代。國(guó)內(nèi)對(duì)洞穴的環(huán)保意識(shí)比較薄弱,洞穴商業(yè)開發(fā)也多,相關(guān)報(bào)道證實(shí),一般商業(yè)化開發(fā)后人類頻繁活動(dòng)的洞穴,其內(nèi)生物基本滅絕殆盡,因?yàn)闊o論是空氣成分還是水源、溫度、光照,其中任何一個(gè)因素的改變,對(duì)于洞穴生物來說都是致命的。這個(gè)目前尚處于原始狀態(tài)的洞穴,一旦好奇的探險(xiǎn)者大量進(jìn)入觀光,可能這次發(fā)現(xiàn)的洞穴生物過幾年后就完全滅絕了,甚至更多種類還來不及為世界所知。

        雖然人類認(rèn)識(shí)到洞穴生物只有短短幾個(gè)世紀(jì),但洞穴內(nèi)的某些生物類型已經(jīng)存在了數(shù)億年。為了保護(hù)這些神奇的洞穴生物,我們決定不公布洞穴具體位置,以免它們還未來得及“面世”,就從地球上永遠(yuǎn)消失了。(責(zé)任編輯:司明婧 責(zé)任校對(duì):曹偉)

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        什么叫“洞穴生物”

        學(xué)術(shù)概念里,洞穴生物被分為三種類型—一洞穴游客、洞穴喜好者和洞穴生命。被歸到哪一類取決于這個(gè)物種在洞穴中所待時(shí)間。

        洞穴游客

        這類生物在洞內(nèi)外隨意出入,利用洞穴的時(shí)間完成其生命周期的某些活動(dòng),如睡眠、冬眠、筑巢或分娩。它們永遠(yuǎn)不會(huì)在洞穴里度過整個(gè)生命周期。最為人所熟習(xí)的洞穴游客有蝙蝠、熊、臭鼬和浣熊。一些飛蛾也是洞穴游客,它們會(huì)在白天躲藏進(jìn)洞穴,夜晚外出活動(dòng)。洞穴游客在身體構(gòu)造上沒有為洞穴環(huán)境而進(jìn)化出相應(yīng)的特征。

        洞穴喜好者

        它們也是一類能夠在洞穴外生存的生物,但它們可能更喜歡住在洞穴里面。洞穴喜好者群體包括許多種類的昆蟲、魚類、兩棲動(dòng)物、蝦,它們來到洞穴居住的目的是覓食。洞穴喜好者無論在洞穴內(nèi)部或外部都可以生存。

        洞穴生命

        它們是純粹的洞穴生物,身體構(gòu)造已經(jīng)完全為洞穴而設(shè)計(jì)—一眼睛往往發(fā)育不良或缺失,身體完全透明或者只有少量色素,緩慢而微小的代謝使它們可似長(zhǎng)時(shí)間沒有食物。它們還具有比洞外同類更長(zhǎng)的四肢和觸角,這使它們可以在黑暗中更有效地運(yùn)動(dòng)和定位食物。這些生物包括洞穴魚、澗穴蝦、洞穴蜈蚣、潤(rùn)穴馬陸、洞穴昆蟲以及洞穴蠑螈。

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