( o, k6 b8 |5 s9 b! {: |
在许多人的印象里,海底有许多长相怪异的巨大生物。
7 n% O9 z0 |3 b9 _) t 如果海底没有深度限制,那「巨型生物」种类就多种多样了。
' G8 ]# p/ P; u8 `. p* {9 c0 ` 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!」
+ m L0 S1 z9 E o$ L$ [; a! |! e
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。
/ C9 c; y0 F# Z9 A6 z 本文详细目录:
# }% A4 r# G9 U' h" `; N4 @) {8 t1 _
海洋分层# b$ k# f& q5 `' ?# \! b
深海特性
6 q- }6 O2 F) o% ^) Y, V, R+ ~ 神秘的深海生物
$ w7 s y( m: s. y( T% O) Z3 q
) O- U# P9 c% l, |- |- o 海洋分层
) @' W5 E% m! \9 b3 l- R6 w w
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:
+ m! Y8 K2 `; }# E: ~ 图 1:海洋分层示意图
* E+ |/ ?/ v# ]. O 上层(0-200 米)
' |# o( T! w" y 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。
% g: V6 B. i# g. _ 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。
$ X7 e: K2 W- q2 n
图 2:海洋生物垂直分布图
. [( X/ W$ Y6 C1 @ 中层(200-1000 米)
! Z, H5 C0 g2 f7 T8 b: O
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。
' @3 i) d6 ?, c ]8 | 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」。
; u- R. a& f* f; V" O 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。
# Q" `# G: D: |2 {
存在的生物主要为上下迁移的鲸类、大王乌贼等。
g# x/ E1 m6 h
图 3:帝企鹅是陆地动物深潜之王
1 t+ ^% w1 o2 i: p* y( h3 Z' t7 } 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。
2 \1 Y8 B. F. l( R 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。
{4 k* ^+ H8 u1 O% c/ P2 r
而且随着光照的减弱,这里的温度也下降到 5-10 度左右。
) Y" Q" W" P% I. N* c1 W
半深海层(1000-4000 米)
) X- r8 ?5 e% w, Y8 h, \ 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。
% H3 M9 _$ V7 M( c& {9 b" U 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。
B3 R8 }+ b" m' p 图 4:欧氏尖吻鲛
% h6 |3 x) l% G% ` 1600 米的深度,是抹香鲸跟大王乌贼战斗的场所;
& ?. B6 G% D+ \1 d. v 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;
: Q% T: O& c) `+ z! H5 E
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。
# ~4 X# n* G+ o8 R8 E l
图 5:沉睡中的泰坦尼克号 s; a2 [) s& \' |' m
深海层(4000 米以下)
1 ^; s% D+ z$ u7 l 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。
0 K5 v! I$ q \: w$ x) P 深海特性
( B+ n! C& X, v- Y
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」。
/ r$ C7 a3 N6 m; G0 t; Y" z 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。
1 J! P" w- g4 T8 V* A4 g
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。
3 i' S, A( k& j/ l 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。
" w0 S, K' B, q% S: U7 ?" ~ 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」。
5 g$ i# ~1 C( z$ E, C2 E
图 6:飘飘扬扬的海雪
( z+ H% e% Z; ^3 c: r 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。
* M/ l, `* t& O7 m+ @) d1 e* s
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。
# C0 u7 h* A9 M/ @7 M 图 7:充满各种浮游生物的「海雪」% ~" D% X6 b4 _7 E ^+ ~* W
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%。
% u1 o% V/ M" ?( G& M( P& m% Z+ u& [ 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。
5 U9 o7 I4 x5 Q9 `5 u9 L8 Z 促进这一过程的就是「海雪」
* c2 H5 Y8 f' O# P& H
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。
9 t, M$ M- R2 S; h6 R, n (1)浮游植物型
|6 G( @: T+ w 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。
4 N$ s: Y: X! q e' i1 C. A x
图 8:靠采集海雪为生的深海水母
9 u1 Y+ R+ W1 y. E) a4 b (2)住囊型
% }2 O0 u" ~: ~1 E; Z7 a7 D3 q5 @
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。
0 |! g z5 R9 C9 Y- i' |
(3)粪球粒型
8 ~! _) d( N8 W: v
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 。
0 d/ {$ i" B l% L) ^. N
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。
+ M* @% \& p3 Y6 b
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
* \. }1 Y* ^, [. t 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。
: B2 G+ J7 x! [1 M& q4 S x. F
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。
% D7 |. Y [, Y2 w! E 图 10:巨大的甲烷气泡从海底有机物沉积层中冒出来- {( |* k% N+ [* @; I' Z' v( P4 ]
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。
7 r, z. G0 a) k& O. C8 [4 S% u 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。
- q- I8 m( z6 G" `9 b I
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。
. U& Q* F- g5 a. j* I
图 11:盐卤水形成的水池跟海水有明显的分界线
6 w! @1 U% T: v9 H 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。
( d6 O4 e3 W2 ]" l
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。
. m5 O; |9 U! x( L2 X9 i, o
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。
2 T& K/ m4 I" i. M 图 12:贻贝上不知名的小黄虾
) \( n; A# Q* f! K x 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。
2 v1 R, X. d) t' I7 ?' _. G3 x 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。
, K/ ^) w" V0 y8 T8 W 图 13:通腮鳗扎入泾渭分明的盐水池中9 `) p3 R* \* r i! J1 O2 V
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。
9 o4 ?) z$ R4 {/ N/ y( Q7 f