5 ^2 }+ m! r2 ]" N 在许多人的印象里,海底有许多长相怪异的巨大生物。
0 _: U) l1 o: {3 P+ K6 U& B 如果海底没有深度限制,那「巨型生物」种类就多种多样了。
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如果这里的「海底」是指 4000 米以下的深海层,那可以明确的说「没有!」
9 V8 H7 v7 y% R 而造成这一现象的,不是阳光,也不是氧气,具体原因咱们下面细说。
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本文详细目录:
" F d- z* V2 L$ f, L5 g( ?% z! K 海洋分层+ L' T' i0 E5 ?
深海特性; }# |* f0 [ E- u- ?1 H
神秘的深海生物
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海洋分层
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地球上的海洋平均深度为 3800 米,而 95% 的海水都存在于 1000 米以下的区域。根据阳光在海洋中的传播特性,我们将海洋分为以下四个层次:
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图 1:海洋分层示意图# {) W9 f5 B9 q/ R3 T: b" j
上层(0-200 米)
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这一层也叫作「照光层」,顾名思义,是阳光能够穿透的水域,水温在 20 度左右,水中的藻类跟大陆架延伸出来的植物能够进行光合作用,为整个庞大的食物链提供食物来源,因此这一层的动植物种类最为丰富,我们所熟知的绝大多数海洋生物都分布于此。
' v9 ~2 R. K9 I8 a# B1 f" ~8 [ 像是常见的磷虾、水母、海马、各种鱼类、海龟、鲨鱼等等,都在这一富饶的浅水区生活。
- p; Z) a8 A9 s 图 2:海洋生物垂直分布图% w( B, `1 k0 k0 U' M
中层(200-1000 米)
/ T, u. c0 _# \. h 实际意义上讲,200 米以下的海域,光线十分微弱,植物几乎无法进行光合作用。
( w. k1 T; y/ D; J7 L" D A/ _ 从这里开始,就进入了海底的无光带,咱们也可以认为是进入了「深海」。
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没有了生产者进行光合作用,一条完整的食物链就无法构成。
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存在的生物主要为上下迁移的鲸类、大王乌贼等。
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图 3:帝企鹅是陆地动物深潜之王9 y3 V4 h. d. B' L# O
好玩的是,海豹、海狮等能够收缩自己的肺部进行深度潜水,大约能够潜入 270 米左右进行捕食。
8 V- m$ J6 s. J" G, {4 Y. }" C, Z 还有憨态可掬的帝企鹅,能够一个猛子,扎入到 470 米的深度,可以说是陆地动物的深潜之王了。
" k$ a9 i# M' i9 z7 v 而且随着光照的减弱,这里的温度也下降到 5-10 度左右。
; y& I2 q) n8 F. v: D/ E+ N0 V+ h 半深海层(1000-4000 米)
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来到这个深度,就已经是完全一片漆黑了,温度已经下降到 5 度以下,生物种类大幅度减少,这里生存的鱼类大多是能够发光的特殊品种,还有其他头足类跟甲壳类动物。
3 ~4 v2 S( ]$ p# [4 }1 ` 在 1200 米处,科学家发现了一种丑陋的鲨鱼,欧氏尖吻鲛(最大可长到 5.4-6 米长),或许是因为不见天日,从这个深度往下的生物基本都长得很肆意妄为。
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图 4:欧氏尖吻鲛
5 D3 |: b/ ]* W. `4 v2 ^! g- L 1600 米的深度,是抹香鲸跟大王乌贼战斗的场所;
9 @0 n. _2 z5 E5 ~4 X# `) F 2740 米,是鲜嫩多汁的鳕鱼下潜的最大深度,而这也算是这个深度能够看到的唯一正经鱼类了;
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来到 3750 米,我们可以找到多年前的宝藏,著名的泰坦尼克号就沉睡在这个地方。
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图 5:沉睡中的泰坦尼克号
. s6 e0 ?: Q$ [$ A* |. u9 A* p 深海层(4000 米以下)
& E4 z4 M' H+ O5 Y% T& f } 这一层级的环境更加恶劣,除了没有光照之外,海水的性质也十分稳定,水温常年稳定在 0 度左右,能够在这里生存下来的生物少之又少,原因就是下面要说的深海特性。
% d! h; \# S; G 深海特性
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深海之所以很难有大型生物存在,主要由它的特性决定——「黑暗」。
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就如咱们前面说的,阳光也就能够照射到 200 米左右的深度,这也保证了初级生产者光合作用的进行。
, l/ k N; ?+ }. V: X8 Y 而在深海中,阳光是无法穿透到此的,没有了阳光,就没有了能量源泉,一条完整的碳循环生物链也就无法形成。
) N- y" ]; `4 E4 k, \1 T 这就要求深海环境中有其独特的能量供应跟碳循环方式,才能让这里的生物生存下去。
; C6 w" }# e3 L' `1 M' j3 k/ X 这其中之一就是将上层海洋的剩余阳关产物带入深海中的——「海雪」。
) T! [( ~, I, }4 y+ o6 C 图 6:飘飘扬扬的海雪! ~2 x8 v3 w: d! u C b. A) {
这并不是说海洋中会下雪,「海雪」是由上层微生物分解其他生物遗体、粪便产生的絮状有机物。
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这是个非常前沿的命题,包括一直到现在,各种研究报告也在不断的更新,但有一点是可以肯定的,海雪是海洋碳循环当中非常重要的一环。
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图 7:充满各种浮游生物的「海雪」
8 j1 ?; M( n# C e2 S+ D 在海洋中,浮游植物的生长、聚集、下沉是碳隔离的重要途径,而这一过程约占全球每年向深海出口碳的 70%。
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据估计,在人类社会期,我们燃烧的化学燃料所产生的的二氧化碳中,有 25%-40% 可能就是通过这个过程被转移到 1000m 以下的深海中,并且在那里储存了数千年。
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促进这一过程的就是「海雪」
. W$ i) b! P# W: y$ G9 Y 海雪其实分为好几种类型,它里面含有丰富的有机质,包括海洋藻类残体、矿物颗粒、高等植物碎屑、生物住囊、粪球粒和微生物等,而根据不同的形成特征,可以将它分为浮游植物型、住囊型和粪球粒型等。
, |1 F2 B/ K' F9 e8 N" z0 T (1)浮游植物型
! u8 U5 \0 u7 v: ~4 z+ | 浮游植物型海雪主要由浮游植物组成。在浮游植物繁盛时,水体或有机颗粒上的微生物释放 TEP,增加颗粒黏性,并将浮游植物与其他有机无机颗粒聚合起来而稳定存在。
" ]5 B! C* o6 J3 G. P 图 8:靠采集海雪为生的深海水母
Q$ L9 G( s& V3 X6 ^ (2)住囊型
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住囊型海雪是动物住囊占据主要成分的海雪。住囊是住囊虫产生的壳体,多孔且具有生物黏液。尾海鞘纲动物在其生命历程中会产生 50 个以上的废弃住囊,这些住囊是浮游植物、细菌、鞭毛虫、粪球粒、矿物颗粒和其他颗粒的重要集中场所。
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(3)粪球粒型
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部分海洋区域的生物繁盛,因而生物排出的粪球粒也丰富,该区域海雪的主要类型便是粪球粒。在远洋及深海区域,粪球粒通常都经历食粪生物利用和降解、机械破碎等过程,使得该区域的粪球粒颗粒细小。在亚得里亚海北部收集到的海雪中,粪球粒含量为 31~353000 粒/升,其中细微颗粒的粪球占海雪的 68% 以上。大的粪球粒自由沉降,破碎细小的粪球粒被 TEP 粘结或者黏土矿物吸附,并与其他有机颗粒集聚沉降 。
+ a' r7 d6 p4 k- m& g 但不管是哪一种类型的海雪,它们当中都含有丰富的碳跟细菌,而这里面能够被各层生物利用掉的海雪只有 1% 左右,其余 99% 沉积到了海底当中,形成厚实的有机物海床,将空气中的二氧化碳封存在了数千米的海底当中。
8 n* i6 M# b' m+ e1 I* | 图 9:在有机质海床上生存的单棘躄鱼,已经将鱼鳍进化成了腿0 I8 y8 G# T: ~3 k* [. x. B9 L2 K
如今的海床上,由海雪沉积成的有机质层深达一千六百多米,而这样的海床面积,大约是地球表面积的一半。
6 b( K8 E8 c' q& W 久而久之,这层厚厚的有机物沉淀层,也会腐败,并产生大量温室气体——甲烷。
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图 10:巨大的甲烷气泡从海底有机物沉积层中冒出来' `& N1 c. D7 x2 g% ^
值得注意的是,甲烷造成的温室效应影响是二氧化碳的 72 倍,并且地球上大部分甲烷都储存在海底跟永久冻土当中,有的在低温高压情况下以水合物的形式存在,也就是我们常说的可燃冰。
% E& f8 i" A! O: q* d( A+ {; ]6 b0 I 但是随着全球逐渐变暖,海底跟永久冻土中的甲烷被不断释放出来,逐渐形成一种恶性循环。
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在墨西哥湾地区,有些喷发物当中不光有甲烷,还会携带一种很咸的液体——盐卤水。
7 f+ q' n3 o' Z$ j 图 11:盐卤水形成的水池跟海水有明显的分界线" S2 A) y7 i/ d0 |! w, n/ p2 M
盐卤池中盐的浓度是周围海水的 4-5 倍,最高温度接近 20 摄氏度,除此之外,水中还含有大量的甲烷。
3 O. c& g( C% J 盐度更高的池水与海水之间形成了泾渭分明的界限,场面蔚为壮观。
1 g7 \9 a7 v, v$ H) q3 N! [9 y 这样一个深达 15 米的浓盐水池看似不毛之地,却是众多海洋生物的聚集地,各种小虾跟盔甲蟹在贻贝中间来回穿梭,一只不知名黄色小虾趴在贻贝上寻找着过往的美食。
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图 12:贻贝上不知名的小黄虾
/ g& b# a5 y L4 o 但是一番欣欣向荣的局面并不能让生活在这里的生物放松警惕,因为一不小心,就可能掉入死亡的深渊。
* B8 ^3 k9 N/ u& k 一条通腮鳗来到水池边觅食,可能是忘了这里的训诫,又或许是过于饥饿,这条通腮鳗扎入了盐水池中。
# ]/ P0 ^3 g2 y) b$ W, R+ K 图 13:通腮鳗扎入泾渭分明的盐水池中+ O' k6 h/ x$ }
但是没过多久,这条通腮鳗就接受到了惩罚,长时间在盐水池中会让它中毒,并且再也无法离开这里。
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