北派小说网

探索深海浮游生物雪的奥秘（第1页）

探索深海浮游生物雪的奥秘

1973年的夏天，执行“美法联合大西洋洋中脊水下考察计划”的海洋科学家们，乘船来到大西洋维纳斯海山海域。科学家们准备利用“阿基米德”号深潜器，潜人海底，实地考察洋底断裂缝的实际情况。

“阿基米德”号深潜器在海洋学家们的操纵下，缓缓地潜入洋底。当深潜器下潜到2500多米的深海时，科学家们透过观察窗，看到探照灯所照亮的水体中，有无数像陆地上雪花一样的东西，纷纷扬扬漂个不停。不时还有成串成串的雪片，从观察窗前掠过。有位海洋科学家虽然多次下潜，考察过不少大洋，但从来没想到大洋深处会有如此壮观的“雪”景。当时，潜水器中的科学家们并不了解这些“雪”片是什么，也弄不清楚为什么深海有如此美丽的“雪景”。于是开动机械臂，把海水中的“雪”收进取样器中。考察结束之后，人们把收集到的标本送到实验室进行分析研究。原来这些絮状物，并不是什么“雪”，而是浮游生物。科学家们把这种絮状漂浮物命名为浮游生物雪。

大西洋深处的浮游生物雪，引起许多海洋科学家的关注。之后，又有人下潜到深海中，考察研究浮游生物雪。通过对大量深海浮游生物雪的研究，发现形成“海雪”的物质，除浮游生物外，还有各种各样的悬浮着的颗粒，如生物尸体经过化学作用被分解成的碎屑，还有一些生物排泄的粪便等。同时，科学家们还发现，“海雪”奇景并不是到处都会发生的，它只发生在探照灯光照亮的区域内。也就是说，深海浮游生物如果没有灯光的作用，是无法产生深海“雪景”的美景的。

由于浮游生物雪多由浮游生物的絮状物、生物尸体碎屑及其粪便物组成，含有大量的养分，因此，它是深海鱼类及其他生物的理想食物。但是，要搞清深海浮游生物雪的形成机理，以及它在大洋深处的变化并不是一件容易的事情。因为海洋深处太黑暗了，海洋深处巨大的压力，阻碍了人们对它进一步的研究。可以这么说，人们对大洋深处的这一奇观，至今还只了解其现象，而它形成的奥秘，它在深海生态环境的奇特作用等，这些都还有待于进一步的探索和研究。

★探索深海生物种群生存的秘密

过去，人们普遍认为，在200米以下的海水中，阳光照射不到，漆黑一片，因此，不会有任何生物存在。但是，到了20世纪60年代，人们在对深海进行调查时，在1000多米的水下，发现一些小型软体动物和甲壳动物。那时，人们对此并没有引起足够重视。到70年代后期，美国科学家在太平洋的东部加拉帕戈斯群岛附近海域进行水下考察时，意外地发现一些过去从未见到过的动物。比如，发现了管栖蠕虫，这条蠕虫长1．5米，它无肠。无肚，也无口。还发现约25厘米长的蛤贝，以及不知名的形似蒲公英的管状水母等。

这些新发现，引起海洋生物学家和动物分类学家的兴趣，纷纷前去考察。研究人员发现，由于高温、高压的特殊环境，这些生物不仅不同于一般陆生动物，而且也不同于浅海动物。例如，一种被称为白蛤的动物，生活在海底裂缝和枕状溶岩之间的洼地中，完全是靠过滤细菌及其他微生物和有机物而生活。这与浅海中的双壳类软体动物是靠其粘液捕获食物有类似之处。不过，白蛤只生活在喷发高温海水的海底裂缝处，而在已停止活动的海底裂缝处，则堆满着白蛤的尸骸。在白蛤生活区的周围，还生活着属于须腕动物门的管栖蠕虫。这种动物是伴生在由自身分泌物所形成的管子里，它依靠伸出管外的血红色触须摄取食物，呼吸氧气。

那么，人们有理由提出这样的疑问：深海裂缝处大量生物群的食物是从哪里来的?人们提出这样的假设，大洋水面上的浮游植物在光合作用下，产生一种初级生产力。初级生产力的生物死亡和分解时，沉降到侮底，构成深海食物链的一部分。另外，海底断裂带裂缝口的热水带来部分食物，又构成一部分食物来源。第三部分食物来源，则是海底细菌利用硫化氢一类的化学物质合成的有机部分。这三部分的食物来源就构成了深海热液裂缝口动物群落的巨大食物链。这可能是深海生物新种得以大量繁殖的基本条件。这仅仅是一种推测，但是否真是如此，还需继续做深入的探索研究工作。实际上，科学家的工作并没到此为止。他们认为，深海生物新种的发现意义，远非这几点。它在探索生命起源方面可能具有更大的意义。因为这些菌落能在250℃的高温下生存繁殖，而且在几个小时内能增殖上百倍，真是令人吃惊。那么在地球和宇宙之中，凡是具备了与深海断裂处相似的环境条件下都应该有生命存在?今天的海底裂缝处的生态环境，和地球形成之初古海洋的条件是否差不多呢?

★探索万米深海的水下机器人

在宇宙中看到的地球是一个蓝色的星球，这是因为地球近7l％的面积都覆盖着蔚蓝色的海洋。同太空探索类似，神秘的海底世界一直是人类探索的目标。

中国工程院院士、中科院沈阳自动化所水下机器人研究室负责人封锡盛向记者透露，由我国自行研制的6000米水下机器人将于近期出海，对我国海底矿物资源进行考察。

海洋中蕴藏着极其丰富的生物资源及矿产资源。海底储存着1350亿吨石油，近140万亿立方米的天然气，海底还沉积着极为丰富的多金属结核，其中铀的储藏量高达40亿吨，是陆地上的2000倍。另外，在6000米以下的大洋底部仍有生命存在，在这种极端条件下能够生存下来的生命也格外受到生物学家们的重视。

但海洋探索也面临着巨大的困难：每下潜100米就会增加10个大气压，且海底能见度极低，环境非常恶劣，人体和普通设备都很难在这种条件下完成沉船打捞、光缆铺设、资源勘探等工作。于是，科学家把海洋探索的重任托付在水下机器人身上。

目前，日本研制的“海沟”号机器人已经成功地探测了马里亚纳海沟，在世界水下机器人发展史上书写了重要一笔。马里亚纳海沟是世界上最深的海沟，最深处叫查林杰海渊。1951年，英国“查林杰8号”船发现了这一海沟，当时探测出的深度为10836米。此后，这一数据不断被新的记录修正。1992年，日本海洋科技中心耗资5000万美元研制出“海沟”号水下机器人。“海沟”号长3米，重5．4吨，它是缆控式水下机器人，装备有复杂的摄像机、声呐和一对采集海底样品的机械手。它的研制目标很明确：就是要考察查林杰海渊。经过数次失败，1995年3月24日，“海沟”号机器人被12000米长的缆绳缓缓地放向海底，母船操作室内的17个监视器显示出了潜水器发回的图像资料。

在美国众多的水下机器人中，“阿尔文”号的地位比较特殊，它每年有200多天在水下“工作”。目前“阿尔文”号已经进行了3500次各种海洋科学探索，还曾经在地中海850米深的海底找到了一颗遗失的氢弹。“阿尔文”号还成功地探索了沉睡多年的“泰坦尼克”号。

★湾流与黑潮：海洋中的暖气管

海洋中的暖流所蕴藏的巨大热能以及对气候的影响，引起了各国科学家的广泛关注。其中，最引人注目的是湾流与黑潮。

湾流不是一股普通的海流，而是世界上第一大海洋暖流，亦称墨西哥湾（暖）流。墨西哥湾流虽然有一部分来自墨西哥湾，但它的绝大部分来自加勒比海。当南、北赤道流在大西洋西部汇合之后，便进入加勒比海，通过尤卡坦海峡，其中的一小部分进入墨西哥湾，再沿墨西哥湾海岸流动，海流的绝大部分是急转向东流去，从美国佛罗里达海峡进入大西洋。这支进人大西洋的湾流起先向北，然后很快向东北方向流去，横跨大西洋，流向西北欧的外海，一直流进寒冷的北冰洋水域。它的厚度为200米～500米，流速2．05米／秒，输送的水量比黑潮大1．5倍。

湾流蕴含着巨大的热量，它所散发的热量，恐怕比全世界一年所用燃煤产生的热量还要多。由于它的到来，英吉利海峡两岸的土地每年享受着湾流带来的巨大热能。如果拿同纬度的加拿大东岸加以对照，差别更为明显：大西洋彼岸的加拿大东部地区，年平均气温可低到零下10℃，而同纬度的西北欧地区可高到10℃。

为此，前苏联工程师舒米林和波里索夫曾精心设计过一个调动两洋海水的庞大工程，设想利用暖流来改造地球上的气候。他们建议造一条长74000米、高50米~60米的巨型堤坝，将白令海峡截断，然后在坝体内安装几千台抽水机，把太平洋的海水抽入北冰洋，从而造就一股强大的暖流，通过北极地区流人大西洋。这样，暖流便使沿途的西伯利亚和北美洲的寒冷气候变暖。相反，也可以把北冰洋的海水抽入太平洋，从而使大西洋的湾流进入北冰洋，经北冰洋流入太平洋。这股暖流就会融化北冰洋的浮冰，使高纬度广大寒冷地区变暖。他们为这一工程的前景描绘了一幅美丽的图画：北冰洋的冰雪消融了，成为长年通航无阻的国际航线，苏联近万公里的北冰洋海岸线全部解冻，热带向北延伸。温暖的北冰洋将为人类提供极其丰富的鱼虾和矿产……

但是，美国科学家盖尔哈撒韦则另有灼见，他设想从格陵兰到挪威建筑一条长约1700公里的海上大坝，把北冰洋和大西洋拦腰截断，阻止大西洋暖流进入北冰洋。他认为，如果大西洋温暖的海水把北冰洋巨大浮冰融化，便会造成悲剧的冰河时代。

黑潮是世界海洋中第二大暖流。只因海水看似蓝若靛青，所以被称为黑潮。其实，它的本色清白如常。由于海的深沉，水分子对折光的散射以及藻类等水生物的作用等，外观上好似披上黛色的衣裳。

黑潮由北赤道发源，经菲律宾，紧贴中国台湾东部进人东海，然后经琉球群岛，沿日本列岛的南部流去，于东经142°、北纬35°附近海域结束行程。其中在琉球群岛附近，黑潮分出一支来到中国的黄海和渤海。位于渤海的秦皇岛港冬季不封冻，就是受这股暖流的影响。它的主支向东，一直可追踪到东经160°；还有一支先向东北，与亲潮（亦称千岛寒流）汇合后转而向东。黑潮的总行程有6000公里。

黑潮是一支强大的海流。夏季，它的表层水温达30℃，到了冬季，水温也不低于20℃。在我国台湾的东面，黑潮的流宽达280公里，厚500米，流速1节~1．5节（一节=1．852公里／小时）；人东海后，虽然流宽减少至150公里，速度却加快到2．5节，厚度也增加到600米。黑潮流得最快的地方是在日本潮岬外海，一般流速可达到4节，不亚于人的步行速度，最大流速可达6节～7节，比普通机帆船还快。整个黑潮的径流量等于1000条长江。

黑潮与气候关系密切。日本气候温暖湿润，就是受惠于黑潮环绕。我国青岛与日本的东京、上海与日本九州，纬度相近，而气候却差异不少。当青岛人棉衣上身时，东京人还穿着秋装；当上海已是“昨夜西风凋碧树”时，九州的亚热带植物依然绿叶扶疏。这是因为，海洋暖流对大气有直接影响。据科学家计算，1立方厘米的海水降低1℃释放出的热量，可使3000多立方厘米的空气温度升高1℃。而海又是透明的，太阳辐射能传至较深的地方，使相当厚的水层贮存着热量。假若全球100米厚的海水降低1℃，其放出的热能可使全球大气增加60℃！

所以说，海洋长期积蓄着的大量热能，是一个巨大的“热站”，通过长期积蓄着的大量热能和能量的传递，不断影响着天气与气候的变化。然而，改造海洋暖流使气候变暖至今仍是“纸上谈兵”，能否可行并付诸实施，充分开发和利用海洋中积蓄着的热能，造福人类，还有待科学技术的发展和人类驾驭自然能力的提高，并将成为各国科学家亟待攻克的世纪难题。

★为什么昆虫不涉足海洋

众所周知，世界上大约有六分之五的动物是由昆虫组成。昆虫家族兴旺发达，几乎可以生长于任何地方——从南极到北极，在洞穴、湖泊、沙漠、雨林，乃至温泉和石油层中。但是非常奇怪，在海洋中却很少见到昆虫的身影。

这是为什么呢?荷兰乌特勒克大学物理学家杰勒因·范德黑吉认为，在海洋中几乎无开花植物。由于开花植物和昆虫一起进化，昆虫在缺少花的海洋环境中是无法生活的。

似乎昆虫并不完全不能在水中生活。大约昆虫种类的3％~5％生活在湖泊和河流中、有些甚至已适应了盐滩中的咸度，然而几乎没有一种昆虫可以生活在浩淼的海水之中。

以前对缺少海洋昆虫所做的解释都不令人满意。有些理论认为，自然障碍——海浪、盐——阻止了昆虫涉足于海洋；其他理论则提出食肉的鱼是一种障碍。然而，这些障碍却没有阻止其他像蜘蛛类的节足动物涉足海洋，至少有400种不同的海蜘蛛和许多种蠓自在地生活在海洋中。

虽然海蜘蛛和蠓也属昆虫类，在海洋中很发达，但它们已完全适应海洋中的自然环境，并不依赖于开花植物。海洋中绝大多数植物是由简单植物组成，如单细胞的绿色浮游植物以及缺少真正的叶、茎、根的海草。

开花植物在海洋中几乎绝迹，仅有大约30种海洋植物生长在海岸区域。开花植物仅在陆地进化而不能移居于海洋的原因，肯定与流体中微粒的运动有关。如果花粉粒浸入像水同样密度的流体中，那么，这种从水下花上脱落下的花粉则会被水流携带走。即使碰巧动物把花粉粒携带到花的枝头（雌蕊顶部，是接受花粉的地方）上，流水也会很容易把花粉冲走。但是在像空气这样的流体中，其密度是水的千分之一，柱头可容易捕捉到花粉。这就是为什么水下花罕见的原因。

根据传统的观点，在昆虫出现后的2．5亿年中，昆虫类繁衍得并不兴旺，它们在砂砾中搜寻食物仅能勉强维持生存。但是在1亿至1．15亿年前，当开花植物出现时，昆虫的命运就大为改观，其数量在地球上猛增，而且嘴得以进化且形式多样，以满足吃花粉和花蜜的需要，直到最后大多数昆虫可依靠某些花生存。而不吃花的昆虫则很可能以食昆虫为生。由于开花植物不能在海洋中生息，以花粉和花蜜为食的昆虫自然不必下海而一直是“旱鸭子”。

然而，这种观点却不能使古生物学家信服。几年前，勒班代乐提出这样一种观点：早在开花植物出现前，昆虫的种类就已很多，而且已进化成专门的嘴不是吃花而是吃蕨、铁树、针叶松和其他更原始的植物。勒班代乐解释的海洋缺少昆虫的道理很简单：海洋中无树。一棵普通的树能为昆虫提供大量的栖息地：根、皮、籽、叶和起加强作用的组织。相比之下，海草仅是由一些弹性的叶状组织。给陆地生态系统给昆虫赋予这样一种独特的栖息地，是植物结构的多样性，而海洋中这种多样性不存在。