程潛

歡迎來(lái)到熱液噴口

在大陸板塊交界處，深潛至海底2000米至3000米的地方，幸運(yùn)的話，能夠邂逅一個(gè)特殊的深海秘境：海底熱泉。

海底熱泉的海水是特殊的。此深度的海水通常是冰冷的，大約2℃，但炙熱的海底熱泉卻能將這寒冷刺骨的海水加熱到60℃至464℃。這里的海水與我們想象中的不大一樣，如果溫度足夠高，海水會(huì)成為超臨界流體，即既擁有液態(tài)水的性質(zhì)，又擁有氣態(tài)水的性質(zhì)的水。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的臨界點(diǎn)是375℃，而在這個(gè)深度的深海中，壓力超過了300個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，這里的水在407℃時(shí)便會(huì)成為超臨界流體。

在海底熱泉，你首先會(huì)注意到的大概是那些醒目而特殊的“煙囪”，你所看到的“煙囪”可能是白色的，也可能是黑色的，它們成分不大相同。白色“煙囪”富含鋇、鈣和硅，而黑色通常含有硫化物。形成時(shí)的溫度也不大相同，溫度為100℃～350℃時(shí)，形成白色“煙囪”，溫度大于350℃時(shí)，形成黑色“煙囪”。

這樣特殊的深海秘境是如何形成的呢？

如果你面前有一張全球海底熱泉分布圖，你會(huì)發(fā)現(xiàn)海底熱泉大多形成于板塊交界處。板塊交界的地方，會(huì)有裂谷或裂縫，海水沿著裂谷或裂縫滲入海底地殼內(nèi)部，與地殼內(nèi)洶涌熾熱的巖漿短兵相接，與地殼中的玄武巖發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成了高溫、酸性且富含礦物質(zhì)的熱液，海水勇往直前，層層滲透，直到地殼中的巖石不再與其反應(yīng)，阻擋住了它前進(jìn)的步伐，熱液便開始回流至海底，在入口處與冰冷的海水相遇，迅速冷卻，并析出各種硫化物如黃銅礦、硫酸鈣、硫酸鎂等物質(zhì)。這些物質(zhì)不斷堆積，越堆越高，漸漸形成了“煙囪”。

在深海2000米的地方，水溫低、壓強(qiáng)大、常年黑暗，種種惡劣的條件限制了生物在該領(lǐng)域的活動(dòng)，因此，在這樣深的海水中，一般海洋生物的種類和數(shù)量十分匱乏。但海底熱泉卻不一樣，這里熱熱鬧鬧，種類繁多的深海生物在此定居。

秘境中的生產(chǎn)者

深海中暗無(wú)天日，自然也沒有地面上的花草樹木或是淺海里的海草、水藻等生物。在這里，承擔(dān)這一角色的是那些不起眼的細(xì)菌。這些小小的細(xì)菌有著不小的本領(lǐng)，能夠忍受來(lái)自“煙囪”的超高溫，同樣能夠抵御深海的冰冷海水。它們有著化能合成的本領(lǐng)，即利用二氧化碳和含氮化合物合成細(xì)胞物質(zhì)，并通過氧化無(wú)機(jī)物獲得能量，用此本領(lǐng)將熱液噴口處噴出的硫化氫等化為己用，并生成有機(jī)物供其他生物食用。

有的細(xì)菌不能進(jìn)行化能合成，卻也能在此承擔(dān)生產(chǎn)者的身份，綠色硫細(xì)菌便是其中之一，綠色硫細(xì)菌是自養(yǎng)生物，能進(jìn)行光合作用。在黑暗的深海，光從哪里來(lái)呢？原來(lái)，熱泉處的地?zé)峄顒?dòng)會(huì)釋放出來(lái)微弱的光芒，綠色硫細(xì)菌在此微弱的光芒下也能夠進(jìn)行光合作用，生成有機(jī)物。

趨之若鶩的消費(fèi)者

有了生產(chǎn)者貢獻(xiàn)的養(yǎng)分，自然會(huì)吸引眾多消費(fèi)者蜂擁而至。

有許多軟體動(dòng)物“慕名而至”。巨型白蛤便是其中之一，它是海底熱泉的典型生物，是貝殼堅(jiān)硬的軟體動(dòng)物。在深海里，它們有廣闊的生長(zhǎng)空間，長(zhǎng)至1米的白蛤并不少見。從外表上看，巨型白蛤除了大些，與我們平時(shí)所見的蛤蜊并沒有多大區(qū)別，但若將它打開來(lái)看，巨型白蛤不像普通蛤蜊一樣有腎臟、心臟、嘴巴、胃等器官，并且它的內(nèi)部簡(jiǎn)直是細(xì)菌的聚集地，這里住滿了不同種類的共生細(xì)菌。

深海里的動(dòng)物總能放肆生長(zhǎng)，名字前頭總得帶個(gè)“巨型”才能彰顯它們的原產(chǎn)地——深海。巨型管狀蠕蟲，顧名思義，自然也是深海動(dòng)物，它們也是生活于海底熱泉的軟體動(dòng)物。巨型管狀蠕蟲可長(zhǎng)至2.4米，生活在熱液噴口附近，它的前端是紅色的柔軟觸手，下端連著白色的管子，白色管道其實(shí)是堅(jiān)硬的外殼，若是受到刺激，它們會(huì)迅速將觸手縮回管道內(nèi)。巨型管狀蠕蟲是群居動(dòng)物，一群群聚在一起，伸展著觸手，隨著海流擺動(dòng)，像是一片盛開的紅色花海在隨風(fēng)搖曳。巨型管狀蠕蟲不僅長(zhǎng)得長(zhǎng)，活得也長(zhǎng)，它們大概是最長(zhǎng)壽的低等動(dòng)物，有些巨型管狀蠕蟲已經(jīng)活了250年！與巨型白蛤相似，巨型管狀蠕蟲的體內(nèi)同樣沒有器官，并且充滿了共生的細(xì)菌。

同樣是軟體動(dòng)物，深海章魚在食物鏈上的位置就比巨型白蛤和巨型管狀蠕蟲要高許多，白蛤和管狀蠕蟲都是深海章魚的獵物。深海章魚呈白色，漂在黑魆魆的海水里，宛若一只幽靈，因此也被稱作“幽靈章魚”。海底熱泉的深海章魚與別的章魚不同，它們沒有墨囊，不能噴射墨汁，不過在這里，深海章魚的確不需要墨囊，因?yàn)樗鼈兪沁@里的食物鏈頂端的霸主，沒有天敵，不需要釋放墨汁狼狽逃亡。

除了軟體動(dòng)物，甲殼類動(dòng)物也是海底熱泉的主要居民。

雪人蟹便是海底熱泉的獨(dú)特品種，因身上多毛，還被稱為“多毛怪”。它目不能視，視網(wǎng)膜已經(jīng)完全退化，顯然在漆黑的深海里，也沒什么可看的。雪人蟹通體覆蓋著黃色細(xì)菌群落，細(xì)菌群落幫助雪人蟹分解熱液噴發(fā)出的有毒物質(zhì)。但科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，雪人蟹大概有些“忘恩負(fù)義”，它們會(huì)以這些黃色菌落為食。除了黃色菌落，它們大概還會(huì)吃些別的東西，但由于雪人蟹是新發(fā)現(xiàn)的生物，對(duì)它的習(xí)性科學(xué)家尚未完全掌握。

在海底熱泉威風(fēng)凜凜的還有鎧甲蝦，鎧甲蝦長(zhǎng)得像龍蝦，卻是寄居蟹的親戚。它們腹部扁平，有長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴，尾巴朝下，由后往前伸至胸口處。鎧甲蝦也是群居動(dòng)物，常常傾巢而出尋找食物，它們的食物是生物被膜。生物被膜是細(xì)菌等微生物將自身所生產(chǎn)的多糖包裹在身上，并附著在其他生物或非生物表面的微生物群落，生物被膜營(yíng)養(yǎng)豐富，是鎧甲蝦的最愛。

清道夫登場(chǎng)

維持一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，除了生產(chǎn)者和消費(fèi)者，還少不了分解者。海蒲公英是海底熱泉的清道夫，也是最晚來(lái)到這兒的居民。海蒲公英遠(yuǎn)看像一朵朵蒲公英，其實(shí)是許多水母組成集合體，并不是一個(gè)單獨(dú)的個(gè)體，是食腐動(dòng)物。海底熱泉并不會(huì)永久存在，總有一個(gè)終止日期，海蒲公英便是這一日子的預(yù)兆。如果海底熱泉出現(xiàn)大量的海蒲公英，預(yù)示著這里有大量的生物死亡，海底熱泉瀕臨崩潰。

海底熱泉的崩潰是突然的，微小的地殼運(yùn)動(dòng)變化都會(huì)引起地殼內(nèi)部巖漿改道，熱液停止噴發(fā)，從而致使海底熱泉徹底失去原先的生命力，這里漸漸恢復(fù)成與其他地區(qū)無(wú)異的冰冷深海。熱泉的崩潰給原先熱熱鬧鬧的“社區(qū)”畫上了冰冷的句號(hào)，有的生物離開了，有的生物已經(jīng)死亡。

有人說(shuō)，海底熱泉是地球生命的起源之地;有人說(shuō)，木衛(wèi)二和火星上很可能存在或存在過海底熱泉。但不管如何，科學(xué)家對(duì)海底熱泉的探索還在繼續(xù)，而那些生活于此處的居民仍在各司其職，維系著這一特殊的生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)作。

（張迪摘自《大科技·科學(xué)之謎》2018年第11期）