深海探险 在海洋下面数英里的一些地球上最迷人的生物栖息地,存在着生命。这儿,阳 光永远照射不到。整个生态系统围绕在深海热水口周围的超热水和矿物质的奇异环 境中繁荣生长。 在海洋底板最深的海岬,热岩浆常强迫地通过地壳涌出而形成山脉。这就是促 使地球结构板块分离,大陆漂移,并导致火山爆发和地震的动力源。有时,有些被 称为"海底黑烟柱"的热水口沿着水下山脊存在着。阴冷的海水通过海洋底板的裂缝 渗入地底的高热区。 海水被超热到数百摄氏度,形成一种富矿流体从热水口反喷出来。 直到20多年以前,还没有人知道有深海热水口的存在。第一个热水口于1977年 在加拉帕哥斯岛东面被发现。此后,沿着大西洋和太平洋海脊已经发现和探测到数 十个热水口。探险家们惊奇地发现在活热水口既有微生物还有更复杂的动物生命包 括管状糯(虫旁)虫、虾类、蛤蚌、贝类和螃蟹。 深海里没有植物,因为阳光照射不到。没有阳光就没有植物赖以为生的"光合作 用"。 没有植物为食,也就不可能有微生物和动物生命。因此,在这些深暗的出水口 存在着生命完全出乎意料之外。 去年科学家沿着位于印度南端以南,非洲岛国马达加斯加以东的印度洋一条海 脊,发现一个出水口。由维吉尼亚州威廉斯堡的威廉与玛丽学院的辛迪·李·凡· 多佛领导的一次探险,用了好几个星期的时间对它进行了探测。辛迪·李探测海洋 出水口已经多年。她说:"我真的没有想到一个人在这样的年龄和这一天能成为一个 探险家。但在海洋里,那绝对是事实。你正在去前人没有去过的地方。" 辛迪·李研究出水口动物生命的体型,贝类是她的特长。加利佛尼亚州莫斯兰 丁的蒙特雷湾水族研究所的鲍勃·勿里简霍克研究小组成员也参加了这次探险,鲍 勃的调查研究采取了另一条途径--通过分析 DNA 来研究出水口动物和微生物。 科学家们相信,绝大多数出水口生物在它们的成年期,只能生存在一个活出水 口的附近海域。不管在哪里,个别出水口存活的时间为几个世纪到几千年。当一个 出水口封闭后,生活在那里的成年动物就会死去。不过,一旦冒出一个新出水口, 就会很快繁殖起来。生物如何通过出水口之间的遥远距离还是一个谜,科学家们正 力图加以解答。 对热水口生态系统的调查研究,绝大部分已在中大西洋海脊北区和东太平洋隆 起进行过了,时间与南美洲西海岸的调查大致平行。虽然在大西洋和太平洋出水口 区域都能找到类似的动物,但沿着每条海脊的生态系统之间要比来自两条海脊的生 态系统来得相似得多。例如,在大西洋和太平洋都发现了虾类,但一种特殊类型的 虾----"群虾",则仅发现于大西洋。 太平洋是一个很古老的海洋,而大西洋则相对年轻些,仅在大约一亿两千万年 以前完全形成。科学家们想知道,居住在太平洋海脊系统的动物是怎样去到更年轻 的大西洋海脊的。有一种意见认为它们可能取道古地中海到达。现在的地中海完全 是古地中海的遗留。但在大约一亿到两亿年前,它使印度洋与大西洋相连接。动物 可能是沿着海脊从太平洋移居到印度洋,并继续通过地中海去到北大西洋的。 不过,有些出水口生物在那一带时间并不长。像出水口虾类被认为仅仅是两千 万年以前演变过来的。所以它们不可能通过地中海到达,因为那时它已经封闭了。 生物们可能途经的另外一条路是通过印度洋绕过好望角到达南大西洋。 印度洋出水口可能提供一条在大西洋和太平洋出水口生态系统之间的"看不见的 连接"。从印度洋早年的照片中显示出,虾类和贝类与大西洋出水口发现的同类看起 来非常类似。"如果你拿出其中一张来问我是从哪儿拍的"鲍勃·勿里简霍克说:"我 一定会告诉你它准是来自中大西洋海脊"。他正在等待这些动物的DNA分析结果。 DNA分析告诉科学家们不同出水口找到的微生物之间的相似之处和细微的遗传突 变。这将对生物怎样迁移和演变获得进一步的了解。例如,鲍勃和他的同事们已经 发现从一个出水口到另一个出水口的某种片脚动物(小甲壳动物)在遗传结构上的 差异不同于另外的出水口的生物。这是基于这样一个事实,即片脚动物不像其他生 物那样有一个能游泳的"幼虫"期。这意味着它们可以沿着海洋底板的海脊在出水口 之间旅行,但是如果海脊有一个缺口,片脚动物就不可能游到下一个海脊去。结果, 生物的一个种群就可以和另外的种群分开,允许这两个种群在遗传学上的游离。遗 传上的游离不大可能存在于那些有一个会游泳的幼虫期的动物中,因为它们可以跨 越那样的自然藩篱。这正是我们在贝类、蛤蚌和管状糯(虫旁)虫中所看到的那样。 因为种群混合、遗传突变已经在所有种群中扩散。 最近的探险队已包括有许多不同领域的专门科学家。海洋学者将研究出水口, 生物学家将研究生活在出水口周围的生命,地球化学家将调查从海洋底板涌出的支 持生命的流体的化学物质,而地质学家将探测火山岩石和周围海洋底板的地形以了解 创造热水口的地质力量。他们希望共同回答有关这些深海陌生居民们的许许多多的 问题。 (完) (白眉翁 译自) 附:图片说明 图一 在印度洋研究热水口的研究船诺尔号
图二 海底黑烟柱:海水渗入地壳(1),氧和矿物质从水中脱除(3)。由于 水被加热(4),钠、钾、钙从地壳分解出来。岩浆将水超热,分解出铁、锌、铜和 硫(5)。水上升回到表面(6),与冷海水混合,形成黑色金属硫化物(7)。(图 片由乌兹霍尔海洋研究所提供)
图三 热水口生态系统不通过光合作用(见左图)而是通过名为"化学合成"(见 右图)的过程从化学物质获得能量。两种方法都涉及到能量源(1),二氧化碳(2), 和水以产生醣。光合作用放出氧气作为副产品,而化学合成则产生硫(4)。(图片 由乌兹霍尔海洋研究所提供)
图四 请看一个活动黑烟柱的录象
图五 大西洋大约形成于一亿二千万年前大陆漂移分离的时候
图六 印度洋中探险的位置 (箭头所指为研究区域,下面是大西洋板块,左面 是非洲板块,右面是澳洲板块)
图七 一个片脚动物
图八 管状糯(虫旁)虫