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《科学24小时》

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神秘的海洋生命体

2013-10-15 21:16:16

2004 年,印度尼西亚海啸发生后,媒体报道了许多稀奇古怪的海洋生物,证明了人类对海洋生物的了解远远不够……2010 10 4 日,“国际海洋生物普查计划”对外公布了6000 个新物种,包括外壳覆盖整齐毛发的海蜗牛、“松胖先生”胖头杜父鱼、“毛爪雪人蟹”等。该报告指出全球海洋生物总计可能达到100 万种,其中75 万种人类知之甚少。这些人类不甚了解的物种大多生活在未被深入考察的深海或是国家管辖以外的海域。海洋这个地球生命的摇篮,依然裹着她的神秘面纱……

 

神秘的海洋生命体

曾江宁

 

在我们与之共存的这个蓝色星球上,无论是居住在深山的老者和妇孺,生活在沙漠的蜥蜴和沙鼠,还是奔驰在草原的牧马和羚羊,出没于丛林的大象与猩猩,抑或是翱翔在山巅的雄鹰和秃鹫,畅游在湖中的鲫鱼和泥鳅,都直接或间接地受到大海的影响。海洋与大陆和大气的物质交换、能量流动从史前延续至今,并可能推动了生命信息的流动。

太阳光晒热了海水表面,海水蒸发后形成水蒸气在天空中集结成云,并且混合成气流,形成了天气系统。热带气旋或台风深入大陆,带去丰沛的降水。来自太阳的热量激活了水体表面,加之地球自转科氏力的作用,形成了海浪和洋流。而海水温度的季节**替变化也直接决定了各类海洋生物数量的增减,包括许多可食用的海产品。海洋还为人类和地球上的其他生命提供了物产、环境、生态、空间、淡水、气候调节等多范围的支持。

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海洋是地球生命的摇篮。数亿年前,海洋孕育了生命。生命也许起源于浅海或者是深海处的某些热液孔周围。最早的生命形式,是氨基酸与核酸,在水中演化并且留在水中。它们沐浴在一个维持着适当温度,而且永远不会干涸的营养液中,从生命形成的最初阶段,便已经经历了古生代、中生代、新生代,经过了亿万年的进化和分异。

生命从海洋中诞生,在水下繁衍,最终到达了海边并上岸。这听起来似乎不可思议,但陆地生物和海洋生物的起源的确都是从大海开始的。鱼类、蠕虫、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类和植物,包括水上的和水下的,都是从海洋开始它们演化的旅程。现在已知的生物物种中,陆地的物种数量要远多于海洋。然而,从大的分类单元来看,海洋中生活的物种门类远远超过陆地。已知的36 个动物门中,海洋生物就有35 个门,有13 个门是海洋特有的;而陆地生物11 个门中仅有1 个门是特有的;淡水生物则没有特有的门。至今,海洋中仍残存着大量古老的孑遗物种,如被称为活化石的矛尾鱼、鹦鹉螺、鲎和海豆芽等。

海底热液喷出口和海底冷泉溢出口的发现,向人类呈现出前所未见的生态系统。1977 年之前,人们一直固执地认为阳光是地球上所有食物链的基础,认为没有阳光,就没有光合作用,也就不会有植物和动物。但那一年,地质学家在加拉帕戈斯群岛外海探测洋中脊寻找海底火山时,发现2000 米以下的海底热液喷出口附近,有极其丰富的生命,这些生命完全独立于太阳能而存在。之后陆续发现的海底热泉口附近,都存在着类似的生物群落,某些热泉口烟囱周围动物的密度和多样性,甚至超过了最富饶的热带丛林或珊瑚礁。

1984 年,深海生物学家又在墨西哥湾海底发现了另外一种无需阳光的生态系统——冷泉口生态系统。“热泉”的硫化氢,“冷泉”的甲烷,都成为海底“黑暗生物圈”的能量之源。在黑暗的海底,无论是肉眼可以看到的鱼虾蟹贝,还是数量庞大的微生物,都依靠来自地球深处的能量和物质,通过自身的化学作用制造有机质,并形成了海底的“黑暗食物链”。

在大多数人看来,大海美丽而恐怖,同时又神秘莫测,有时还有些死气沉沉。但是人们为什么没能充分地了解大海?原因就在于,水下世界无法用肉眼直接观察,只有潜到水下才能了解其中的秘密。而由于人类身体机能限制了下潜深度和时间,所以我们只能触摸到“冰山一角”。

事实上,对于占地球表面71%的现代海洋这个巨大水体而言,人类有史以来就从未停止过探索的脚步。在“东方有财货”的古汉语中,“财”与“货”两个汉字均含“贝”,东部海洋中的贝壳象征着富饶的物产和无尽的财富;西方古希腊诗人荷马在《奥德赛》中讲述的不朽海洋传说,演绎了奥德修斯历尽劫难的航海故事。直到今天,人们仍被海洋所吸引。人类对海洋物产的需求和水路运送货物的需求,促进了早期航海事业的发展,而一桩桩船难的记载则诠释着海洋的神秘。从探寻新航线、新大陆,到海底探险、深海勘探;从美国的“阿尔文号”载人潜水器、法国的“鹦鹉螺号”潜水器、俄罗斯的“和平一号”和“和平二号”潜水器,日本的“深潜”潜水器,到中国的“蛟龙号”载人潜水器……越来越多的国家开始致力于海洋探索,海洋科考也吸引着越来越多的研究者。借助现代载人潜水器、水下摄像机、多普勒声纳成像技术,原本陌生的水下世界开始向人类打开了一条门缝。

仅仅依据对大海“略见一斑”的观察,科学家不敢说已经熟悉了海洋。因为大海有太多人类未知的秘密,还有许多问题需要我们解答。例如,在海洋的最深处还隐藏着哪些生物?有多少本来被认为是绝种的鱼类,实际上依然生存着?海洋深部生物圈与极端环境的生命过程是如何的?此外,还有一些问题更不可避免地涉及到人类与海洋的恩恩怨怨,比如:作为海洋食物链中最重要环节之一的浮游生物,能经受地球臭氧层空洞所带来的环境恶化吗?酸雨会对海洋生态系统造成伤害吗?在不打破海洋与周围环境之间平衡状态的前提下,人类还能够继续获取海产品吗?科学家正努力去尝试并希望在不远的将来给出部分问题的答案,他们不仅需要借助更先进的技术,使人类能够在水下潜得更深、呆得更久,而且还要利用各种浮标、探头监测海流、温度、盐度、深度、溶解氧、营养盐等海洋理化指标,通过卫星、地基雷达等3S 技术来观测地球表层水的颜色、温度等信息。

海洋作为神秘而有待开发的空间,过去曾是人类生命的起源,今后也将是人类生命的内在组成部分。人类对海洋的认识,经历着发现、恐惧、探险、揭秘、开发等种种历程。现代人类对远古海洋产生和发育的认识,借助地质年代反演、同位素探测、地壳隆起与推移推理、挖掘化石记录等科学技术手段,已经有了初步的认识。我们对海洋的认知看似已经取得了很大进步,但事实上,我们对大部分海底的了解还不如对火星表面的了解。而与人类相邻的近岸浅水海域、海湾、河口、海岛、海岸等,依然有太多的科学规律等待人类去发现,去合理利用。

海洋生命体留给我们的秘密,依然远大于我们能够理解的。


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