“蛟龍”探訪深海奇珍

李新正

人們認識海洋生物最早是從海岸的潮間帶、潮下帶開始，逐漸擴展到淺海、遠洋、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家，由此引發(fā)了一系列爭論。曾經(jīng)一度，科學家們斷言，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，英國科學家在北極海1464米水深的海底采集到了一種棘皮動物，打破了550米水深以下為“無生物帶”的說法。1872年，英國蒸汽機考察船挑戰(zhàn)者號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，作為科學家團隊的一員，我有幸跟隨蛟龍?zhí)柕哪复蜿柤t九號科學考察船，到中國南海參加“蛟龍?zhí)栞d人深潛器試驗性應用航次”首航次的深?？疾?。搭乘我國第一艘自主設計研發(fā)的載人深潛器—蛟龍?zhí)枺覀兿聺撝?700米深的南海深處，對南海海盆中的海山進行科學考察，圓了我的深?？瓶級簟?/p>

深海生物的食物來源是什么？

生物的生長繁衍需要物質(zhì)和能量的供應，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物，從而生長繁殖，稱為自養(yǎng)生物;而動物，需要通過攝食植物或者其他動物，將植物或者其他動物的有機物轉(zhuǎn)化成自身的有機物，從而生長繁殖，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，形成食物鏈。

淺海海洋生物的食物鏈與草原食物鏈的構造非常類似，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養(yǎng)鹽經(jīng)過光合作用而生長;第二環(huán)的浮游動物如哲水蚤等，取食浮游植物而生長;第三環(huán)的游泳動物如磷蝦等，取食浮游動物而生長;第四環(huán)的游泳生物如魚類等，則取食磷蝦等而生長;第五環(huán)的大型肉食游泳動物如鯊魚、海豹、海豚等，則捕食魚類而生長;第六環(huán)的頂級捕食者如虎鯨、噬人鯊等，則捕食各種游泳生物。可以看出，草原和淺海的食物鏈都是由太陽光作為能量來源驅(qū)動的?？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)動呢？或者說能量在深海食物鏈的各個環(huán)節(jié)是怎樣流動的呢？

深海是一個非常復雜的環(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，生物的食物鏈結構也是不同的。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，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，群落標志性優(yōu)勢種這一環(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)境中生物相對非常稀少，因此有人將深海稱為“海洋中的沙漠”，就是對這兩種深海環(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，仍然有動物在活動。這里的動物雖然個體稀少，但種類卻不少。由于食物非常稀少，能夠在深海生活的動物大都身懷絕技，在尋找食物時各顯神通。如深海魚類大多數(shù)都有一張巨大的嘴巴、又尖又長的牙齒和一雙特別大的眼睛，一旦有其他魚類或者動物被它們咬住，便在劫難逃，它們會死咬住獵物不放，直到將獵物吞噬消化掉。一頓大餐之后，它們可以很長時間不用進食，而是抓緊時間繁育后代。有的深海魚平時將身體埋在泥沙中，在嘴巴上方長出一根長柄，在柄的末端有一個發(fā)光的小球，作為誘餌不停地擺動，吸引小魚或者其他小動物前來，一旦進入它的攻擊范圍，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會也很小，因此它們被稱為機會主義者。

還有一些深海動物靠濾食海水中的食物顆粒生活，如一些海綿、珊瑚、海葵等。由于深海的海水中食物顆粒非常缺乏，因此，很多濾食性的深海動物和上述機會主義的捕食魚類的新陳代謝率都很低，生長非常緩慢，所以很多深海動物的壽命都非常長。如有的海綿，經(jīng)過上萬年才長到一兩米長。

神奇的深海動物

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

深海動物的奇葩形態(tài)

為了適應深海環(huán)境的特殊性，深海動物也衍生出很多特殊的形態(tài)。由于它們獲得食物的機會很小，許多深海魚除了捕食需要的大嘴巴、長牙齒，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)勢種潛鎧蝦，由于其食物來源正是在它們的身體上生長的化能微生物，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。更有一些海綿動物，其形態(tài)看上去很像巖石。

深海動物的體色武器

深海在海水的真光層以下，完全沒有光線，可以說是名副其實的黑暗世界。因此，有的深海動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、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)達的視覺和比其淺海親戚更大的眼睛。如前述的長刺石蟹。

由于深海的食物稀缺，而制造體色的色素需要能量，也有許多深海動物選擇不需要色素的白色來節(jié)省能量。有時候，同種深海動物的生活范圍小，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。

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

深海動物的奇特行為

由于深海環(huán)境的特殊性，深海動物也衍生出很多適應環(huán)境的、不同于其淺海近親的特殊行為。如長牙大口的深海魚類，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，卻有一類海參會游泳，而且泳姿相當婀娜。

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，因此當你往下潛時，耳部會由于水壓變大壓迫內(nèi)耳而感覺不舒服;而當你往上浮時，由于深水時的肺部受壓較大，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，應盡量緩慢，使肺部空氣慢慢失壓，就不會造成太大損傷了。

深海動物到淺海

或者海面后會不會脹爆？

會游泳的人都有這樣的經(jīng)驗，當憋足了氣往水下潛時，會感覺耳朵里面很疼，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，會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，水壓就會增加一個大氣壓，因此，深海生物承受的水壓是巨大的。

那么，深海動物是如何抵抗巨大的壓力的？它們到了淺?；蛘吆Ｃ嫔希眢w會不會爆裂呢？一個物體是否會因為外部壓力變化而爆破或者癟陷，取決于該物體是否同時具備囊狀構造且內(nèi)外沒有通道可以傳遞壓力，并且囊狀構造的材質(zhì)是否堅韌到足以抵抗壓力的變化。

深海動物的身體構造都是內(nèi)外通透的。例如蠕蟲類的動物海參，其身體是一個囊狀，但有口和肛門兩個通道使其皮囊內(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妫渖眢w內(nèi)外的壓力同時變小，內(nèi)外壓仍然相同，故不會爆裂。再如，前述的冷泉生物群落的優(yōu)勢種深海貽貝，其兩片外殼在鉸合處的旁邊有一個很大的縫隙，允許海水通過，可傳遞壓力使殼內(nèi)外的水壓平衡，因此無論它們在深海還是淺海，都不會脹碎外殼。甲殼動物的蝦類和蟹類，其甲殼與身體的結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。而海綿動物、腔腸動物等，其身體上有大量的小孔作為通道，也不會因此而受到損傷。至于動物體最小的組織單元細胞，雖然是一個微型的囊狀體，但其細胞膜上也有無數(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)適應了海洋的捕獵生活，在上浮時有特殊的釋放肺部空氣壓力的機制，因此不會因為水壓變化而損傷肺部。

我們在南海搭乘的蛟龍?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個大氣壓，而艙外水壓達到了700多個大氣壓，但載人艙球狀艙體的艙殼是用特殊的金屬合金制造的，非常堅固，可以抵抗住700多個大氣壓的巨大壓力，從而保證了艙內(nèi)潛航員和科學家的安全。