热闹的海底热泉社区

2019-05-17 03:25:54 风流一代·经典文摘2019年5期

程潜

欢迎来到热液喷口

在大陆板块交界处,深潜至海底2000米至3000米的地方,幸运的话,能够邂逅一个特殊的深海秘境:海底热泉。

海底热泉的海水是特殊的。此深度的海水通常是冰冷的,大约2℃,但炙热的海底热泉却能将这寒冷刺骨的海水加热到60℃至464℃。这里的海水与我们想象中的不大一样,如果温度足够高,海水会成为超临界流体,即既拥有液态水的性质,又拥有气态水的性质的水。在标准大气压下,水的临界点是375℃,而在这个深度的深海中,压力超过了300个标准大气压,这里的水在407℃时便会成为超临界流体。

在海底热泉,你首先会注意到的大概是那些醒目而特殊的“煙囱”,你所看到的“烟囱”可能是白色的,也可能是黑色的,它们成分不大相同。白色“烟囱”富含钡、钙和硅,而黑色通常含有硫化物。形成时的温度也不大相同,温度为100℃~350℃时,形成白色“烟囱”,温度大于350℃时,形成黑色“烟囱”。

这样特殊的深海秘境是如何形成的呢?

如果你面前有一张全球海底热泉分布图,你会发现海底热泉大多形成于板块交界处。板块交界的地方,会有裂谷或裂缝,海水沿着裂谷或裂缝渗入海底地壳内部,与地壳内汹涌炽热的岩浆短兵相接,与地壳中的玄武岩发生化学反应,形成了高温、酸性且富含矿物质的热液,海水勇往直前,层层渗透,直到地壳中的岩石不再与其反应,阻挡住了它前进的步伐,热液便开始回流至海底,在入口处与冰冷的海水相遇,迅速冷却,并析出各种硫化物如黄铜矿、硫酸钙、硫酸镁等物质。这些物质不断堆积,越堆越高,渐渐形成了“烟囱”。

在深海2000米的地方,水温低、压强大、常年黑暗,种种恶劣的条件限制了生物在该领域的活动,因此,在这样深的海水中,一般海洋生物的种类和数量十分匮乏。但海底热泉却不一样,这里热热闹闹,种类繁多的深海生物在此定居。

秘境中的生产者

深海中暗无天日,自然也没有地面上的花草树木或是浅海里的海草、水藻等生物。在这里,承担这一角色的是那些不起眼的细菌。这些小小的细菌有着不小的本领,能够忍受来自“烟囱”的超高温,同样能够抵御深海的冰冷海水。它们有着化能合成的本领,即利用二氧化碳和含氮化合物合成细胞物质,并通过氧化无机物获得能量,用此本领将热液喷口处喷出的硫化氢等化为己用,并生成有机物供其他生物食用。

有的细菌不能进行化能合成,却也能在此承担生产者的身份,绿色硫细菌便是其中之一,绿色硫细菌是自养生物,能进行光合作用。在黑暗的深海,光从哪里来呢?原来,热泉处的地热活动会释放出来微弱的光芒,绿色硫细菌在此微弱的光芒下也能够进行光合作用,生成有机物。

趋之若鹜的消费者

有了生产者贡献的养分,自然会吸引众多消费者蜂拥而至。

有许多软体动物“慕名而至”。巨型白蛤便是其中之一,它是海底热泉的典型生物,是贝壳坚硬的软体动物。在深海里,它们有广阔的生长空间,长至1米的白蛤并不少见。从外表上看,巨型白蛤除了大些,与我们平时所见的蛤蜊并没有多大区别,但若将它打开来看,巨型白蛤不像普通蛤蜊一样有肾脏、心脏、嘴巴、胃等器官,并且它的内部简直是细菌的聚集地,这里住满了不同种类的共生细菌。

深海里的动物总能放肆生长,名字前头总得带个“巨型”才能彰显它们的原产地——深海。巨型管状蠕虫,顾名思义,自然也是深海动物,它们也是生活于海底热泉的软体动物。巨型管状蠕虫可长至2.4米,生活在热液喷口附近,它的前端是红色的柔软触手,下端连着白色的管子,白色管道其实是坚硬的外壳,若是受到刺激,它们会迅速将触手缩回管道内。巨型管状蠕虫是群居动物,一群群聚在一起,伸展着触手,随着海流摆动,像是一片盛开的红色花海在随风摇曳。巨型管状蠕虫不仅长得长,活得也长,它们大概是最长寿的低等动物,有些巨型管状蠕虫已经活了250年!与巨型白蛤相似,巨型管状蠕虫的体内同样没有器官,并且充满了共生的细菌。

同样是软体动物,深海章鱼在食物链上的位置就比巨型白蛤和巨型管状蠕虫要高许多,白蛤和管状蠕虫都是深海章鱼的猎物。深海章鱼呈白色,漂在黑魆魆的海水里,宛若一只幽灵,因此也被称作“幽灵章鱼”。海底热泉的深海章鱼与别的章鱼不同,它们没有墨囊,不能喷射墨汁,不过在这里,深海章鱼的确不需要墨囊,因为它们是这里的食物链顶端的霸主,没有天敌,不需要释放墨汁狼狈逃亡。

除了软体动物,甲壳类动物也是海底热泉的主要居民。

雪人蟹便是海底热泉的独特品种,因身上多毛,还被称为“多毛怪”。它目不能视,视网膜已经完全退化,显然在漆黑的深海里,也没什么可看的。雪人蟹通体覆盖着黄色细菌群落,细菌群落帮助雪人蟹分解热液喷发出的有毒物质。但科学家发现,雪人蟹大概有些“忘恩负义”,它们会以这些黄色菌落为食。除了黄色菌落,它们大概还会吃些别的东西,但由于雪人蟹是新发现的生物,对它的习性科学家尚未完全掌握。

在海底热泉威风凛凛的还有铠甲虾,铠甲虾长得像龙虾,却是寄居蟹的亲戚。它们腹部扁平,有长长的尾巴,尾巴朝下,由后往前伸至胸口处。铠甲虾也是群居动物,常常倾巢而出寻找食物,它们的食物是生物被膜。生物被膜是细菌等微生物将自身所生产的多糖包裹在身上,并附着在其他生物或非生物表面的微生物群落,生物被膜营养丰富,是铠甲虾的最爱。

清道夫登场

维持一个完整的生态系统,除了生产者和消费者,还少不了分解者。海蒲公英是海底热泉的清道夫,也是最晚来到这儿的居民。海蒲公英远看像一朵朵蒲公英,其实是许多水母组成集合体,并不是一个单独的个体,是食腐动物。海底热泉并不会永久存在,总有一个终止日期,海蒲公英便是这一日子的预兆。如果海底热泉出现大量的海蒲公英,预示着这里有大量的生物死亡,海底热泉濒临崩溃。

海底热泉的崩溃是突然的,微小的地壳运动变化都会引起地壳内部岩浆改道,热液停止喷发,从而致使海底热泉彻底失去原先的生命力,这里渐渐恢复成与其他地区无异的冰冷深海。热泉的崩溃给原先热热闹闹的“社区”画上了冰冷的句号,有的生物离开了,有的生物已经死亡。

有人说,海底热泉是地球生命的起源之地;有人说,木卫二和火星上很可能存在或存在过海底热泉。但不管如何,科学家对海底热泉的探索还在继续,而那些生活于此处的居民仍在各司其职,维系着这一特殊的生态系统的运作。

(张迪摘自《大科技·科学之谜》2018年第11期)

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