未知的深海巨兽 - 潜水生物学

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© Ingrid H. Roper

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利维坦按：

深海是被极高的水压和低水温笼罩的黑暗海域，且可用的总能量仅是浅水中产生的能量的一小部分。深海鱼类适应了这种极端环境，并获得了浅海鱼类没有的特殊身体结构和生活方式。海洋覆盖着地球70％以上的表面，平均深度约为3800米，而深于200米的深海则占总体积的93％。深海鱼类研究对了解地球上最大生物圈所在的深海环境和其中的生物多样性的方面发挥着重要作用。只不过，诚如文中所言，深海采矿的商业需求和探究深海生物之间矛盾重重——“我们正在搞清楚海洋里究竟有什么之前毁掉它”。在网易云音乐搜索【利维坦歌单】，跟上不迷路

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如果把地球上的海洋比作曼哈顿岛，那么据海洋学家和深海探险家伊迪丝·维德（Edith Widder）估计，我们已经探索的部分大约只相当于一个街区——还只有一楼的部分。

按体积来算，海洋大约占地球栖息地的99.5%，在这些没怎么被探索过的深海中，据认为，存在着许多种科学尚未发现的大型海洋动物。如果把小型动物也考虑在内，那么未知物种的数量将上升到数百万之多。

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从13米（43英尺）长的贪婪食肉乌贼，到扎堆在热液喷口附近腾挪疾走的雪人蟹，再到深入海下数千英尺以躲避虎鲸捕猎的一角鲸[1]，科学界每年仍在发现并记录下大量的海洋动物物种。

2022年，新西兰费尔韦尔沙咀（Farewell Spit）发现的一只大王乌贼。© Ingrid H. Roper

寻找剩余物种的竞赛正变得越来越紧迫。随着深海采矿威胁到此前未被触及的海底栖息地，以及气候变化所导致的海洋变暖和酸化，海洋生态系统正处于剧变之际。但是，随着新的海洋探测方法的出现，我们比以往任何时候都更有可能发现更多海洋中的巨兽。

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在经过了几个世纪的海洋探索之后，我们如何知道我们还没有寻遍所有的大型海洋动物呢？

两只雄性一角鲸在加拿大巴芬岛（Baffin Island）附近。© Flip Nicklin/Minden Pictures

位于英国南安普敦的英国国家海洋中心（National Oceanography Centre）的分类学家和海洋生物多样性研究员塔米·霍顿（Tammy Horton）说，事实上，科学家们有数种方法可以估计还有多少未知物种待发现。

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例如，想象你在距离海岸几英里的海底上方选取一小片水域，并记录下你在那里发现了多少新物种。也许你会看到一些甲壳类动物附着在海底的巨石上，几种鱼类四处游动，还有三两种沉积物摄食生物埋在淤泥质的海底。然后，你要再次回到这片水域，重复上述动作，并记下你前一次没看到过的物种数量。也许这次会有一条鲨鱼游过你所在的水域，你也有可能发现一两种其他的新生物。

海洋垂直分区：表层带、中层带、半深海带、深海带、超深渊带。© wikipedia

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霍顿说，随着你不断重复这个过程，你会发现新物种的数量越来越少。如果你将你发现的新物种数量绘制成以时间为横轴的图表（并进行一大堆叫做“稀疏化”的统计分析，霍顿补充道），你会看到这样一条曲线：它起初陡峭（因为你发现了许多新物种），随即向水平方向趋平，直到达到所谓的渐近线，此时，在对你选定的海域进行多次潜水考察后，你已经有效地描述了生活在该区域的所有生物。

为了准确地估计海洋中有多少物种，我们需要花更多的时间去海中采集样本。© Emmanuel Lafont

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“如果你的统计对象是鲨鱼、鱼或哺乳动物，数据结果通常会达到渐近线，”霍顿说，“它们的体型更大，而体型更大的东西会首先被发现。但如果你观察的是深海的沉积物样本，或是热带腹足类动物——小型软体动物、珊瑚礁上的小东西们——那么数据结果永远不会到达渐近线。曲线只会不断上升。”

这告诉我们，还有无数的小型沉积物生物等待我们去发现。但是在海洋的某些区域，发现新的大型物种的机会也更大。

“物种发现是有模式的，这些模式与物种的体型大小、生活环境等因素有关，我们在这些方面更加关注，”霍顿说，“深海是我们发现更多新物种的地方之一。”

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这其中的原因很简单：我们不曾耗费太多时间探索深海。当野心勃勃的深海探险当真成行时，它们总会揭示出非凡的未知世界。

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2021年，在距日本本州岛太平洋海岸不远的骏河湾，一条重25公斤（55磅）、长1.4米（4.6英尺）的黑头鱼被确定为新物种[2]。它的大多数近亲只有约40厘米（1.3英尺）长，因此这种黑头鱼被命名为“横綱”，以致敬相扑的最高级别。

这种让人印象深刻的鱼是在大约2500米（8250英尺）深的水域发现的，发现位置距离日本最大、人口最多的岛屿并不远——如果我们前往更偏远的海域，可能还有更奇怪的动物正隐藏在我们的视线之外。问题是，越来越多的证据表明，我们一直在用错误的方式寻找它们。

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我们寻找深海生物的方式可能会对我们的目标产生反作用。© Emmanuel Lafont

“我总是强调，由于我们一直以来的探索方式，海洋中可能有许多动物是我们一无所知的，”维德说，“我职业生涯的大部分时间都在潜水和潜水器中度过，我一直在想，究竟有多少动物是藏在我的灯光范围之外的：它们能看到我，但我看不到它们。”

为了试图观察到这些难以捕捉的生物，维德从陆地上的相机陷阱中获得了灵感，这种相机利用红外线来拍摄难以追踪的动物，比如雪豹。红外摄像机不会打扰到豹子，因为豹子看不到红外光。但在海水中，红外光会被迅速吸收，因此维德不得不寻找替代方案。

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想像图中的巨口鱼科黑柔骨鱼（Malacosteus niger）用眼下和眼后的发光器照亮视野，绘制于1887年。© The Nonfiction Minute

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解决方案的灵感来自一种“红灯鱼”（黑柔骨鱼），它的眼睛下面有一个发射红光的器官。“大多数（深海）动物只能发出蓝光，也只能看到蓝光，”维德说，“但是黑柔骨鱼不一样。它可以看见并发出蓝光，但也能看见并发出红光。”

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维德很好奇：在这个蓝光更容易在水中传播也更容易产生的世界里，黑柔骨鱼是如何产生红光的呢？于是，她解剖了黑柔骨鱼的发光器官，发现发光器上包裹着一层“滤镜”组织。“我记得自己当时感到很震惊，因为这层‘滤镜’需要大量的能量，”维德说，“虽然不知个中原因，但它一定非常重要。”

维德赌了一把，决定做一个模仿黑柔骨鱼的滤光器。但她不仅想测试红光在水中的效果，还想看看不同的发光模式是否能够吸引捕食者。“我对一种叫礁环冠水母（Atolla wyvillei）的深海水母特别感兴趣，它算是水母里比较绚丽壮观的。它会发出转轮般的光。然而这种水母没有眼睛，所以这光肯定是冲着其他动物去的。这光是给谁看的？为什么？”

礁环冠水母：当受到袭击，它就会发出一系列的闪光，从而将攻击者暴露于其捕食者的视线范围内。© Wikipedia

有了这个由黑柔骨鱼的滤光器和礁环冠水母的光轮组成的奇怪混合物，维德把她的新设备部署到了水中。“你可以看出来这次行动非常简陋、预算不足，因为你甚至能看到电子水母上还印着‘密保诺’这个品牌名。”维德说。（译者注：密保诺，Ziploc，美国庄臣父子公司旗下的保鲜容器品牌）

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尽管预算很低，但实验还是奏效了。“我把它放到一片盐水池边（译者注：brine pool，海洋盆地中含有极高浓度盐水的水池，其盐水的盐度可达周遭海水的3~8倍），因为我觉得那是一座很多掠食者会巡逻的绿洲。”维德说。她的理论是，礁环冠水母状的灯光起到了防盗警报的作用——当这种水母被捕食者攻击时，它会亮起自己的转轮状灯光，试图吸引更大的捕食者来攻击它的攻击者，给水母自己一个逃跑的机会。

“在前四个钟头里，我只开了红灯——我想看看动物们对红灯的反应。结果，当红灯亮起的时候，它们没有游走，这可是头一遭，”维德说，“我欣喜若狂——我有了一扇探索深海的窗户。”

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视频详情

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一只至少3到3.7米（10到12英尺）长的巨型乌贼在接近“美杜莎”电子水母，意识到并非食物后迅速撤离。© NOAA

四个小时后，维德编写好了临时电子水母的程序，并首次启动了它。“我发誓这是真的，这在科学界从来没有发生过——就在我第一次打开它的86秒后，我们记录到了一条超过2米（6英尺）长的乌贼，它对科学界来说是一个崭新的物种，太新了，以至于无法归入任何一个已知的科。”

“你找不到比这更好的概念证明了。太震撼了。整艘船上的人都在尖叫。这太神奇了。”

人类已经拍到过大王乌贼的照片，但事实证明，要拍摄它的视频则非常困难——直到海洋学家伊迪丝·维德发明了一种寻找它的新方法。© Emmanuel Lafont

维德很快就把目光投向了一只大得多的乌贼。“实际上，因为在抹香鲸的胃里发现过大量的大王乌贼喙，我们早就知道海洋中有数百万只大王乌贼。”但是在维德开始做实验的时候，人们还从来不曾拍到过大王乌贼的视频影像。

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她设计了一种新版本的电子“海中之眼”，并将它命名为“美杜莎”（Medusa）。“美杜莎”将连在一条750米长（2475英尺）的绳子上顺水漂流，绳子连接着水面上的一个卫星信标。这样，他们就可以把“眼睛”长时间留在海里，远离船只的干扰。 

她的团队把美杜莎扔进了曾经发现过巨型乌贼和抹香鲸觅食的海域。电子水母一进入水中，它就开始工作了。“我们得到了有史以来第一段在其自然栖息地拍摄到的大王乌贼的视频，”维德说，“在探险的过程中，我们实际上拍到了五次大王乌贼的视频。你要知道，在这之前，已经有过很多年的大规模海洋探险了。那些探险付出了巨大的努力，但我们就是努力错了方向。”

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维德指出，大王乌贼在海洋中是一种相当显眼的动物。“它们会在死后漂浮起来，因为组织中含有氨，”维德说，“但是那些死后不会漂浮起来的生物呢？那些不会在鲸的胃里留下喙的生物呢？我们怎么可能知道它们的存在？”

总的来说，人们认为海洋中有多达200万个物种，有些估计的数字更高。根据世界海洋物种目录（World Register of Marine Species）的数据，到目前为止，我们知道的只有其中不到25万个物种[3]。 

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寻找剩下那175万个左右的失踪物种正成为一项日益紧迫的任务——尤其是在最深的海底，因为商业深海采矿的前景正迫在眉睫。

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如果我们未能成功探索遥远的海洋生态系统，我们或许永远不会知道我们可能破坏多么丰富的生物多样性。© Emmanuel Lafont

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2021年，太平洋最小的岛国瑙鲁宣布其意图开始进行深海采矿，引发了负责监督国际水域采矿的联合国机构国际海底管理局（ISA）的反应——管理局必须在两年内制定出有关深海采矿的环境法规。

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法规制定的截止日期是2023年7月，这个时刻已经越来越近了。然而，如果管理局的谈判未能成功，从理论上讲，深海采矿可能会在今年夏天、在没有任何环境法规监管的情况下开始。2022年8月，由于无法达成共识，谈判陷入了停滞。

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人们对深海采矿如此关切担忧，其原因之一在于人类对海底的探索不足——我们根本不知道我们将要失去什么。

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由于将探测器下沉到深海探测极为困难也极为昂贵，因此大多数针对海底生命的调查都只是浮光掠影。然而，定期的深海调查揭示了与我们的生态系统截然不同的特殊生态系统。例如，深海热液喷口揭示了极为丰富的稀有生命形式，比如以含硫细菌为生的世界上最重的两米长的管蠕虫，还有扎堆在新鲜的熔岩流附近取暖的长臂雪人蟹。

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基瓦多毛怪（Kiwa hirsuta），又称基瓦雪人蟹，是一种2005年发现于南太平洋深海中的甲壳亚门软甲纲十足目抱卵亚目异尾下目动物，该生物无论从形态生物学还是分子生物学的角度出发均无法分入当时存在的任何科或属中，因此暂独自构成同名的科和属，直到后来科学家在南极发现一种可归入同科同属的新物种雪人蟹（Kiwa puravida）。© AZ Animals

从深海中捕获的胸突吻鳕（暂译，Albatrossia pectoralis）。因快速减压而膨胀的内脏突入口腔。© wikipedia

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由于深海采矿尚未实现商业化，因此其可能造成的海底破坏尚不完全清楚。海底最有吸引力的矿物之一是多金属结核，也被称为锰结核，它们坐落在海底表面。这些结核之所以极为吸引人，是因为它们一次性包含了好几种有价值的金属——一个结核可能含有相当数量的锰、镍、铜和钴。

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2022年有过一次海洋探险，旨在寻找中太平洋深海海底的动物[4]。探险队在一个叫做克拉里昂-克利珀顿区（Clarion-Clipperton Zone）的区域进行搜索，该区域位于夏威夷和墨西哥之间，最深处可达5500米（18150英尺）。克拉里昂-克利珀顿区已被确定为深海采矿的潜在场所之一，因为在该区发现了大量的锰结核。

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对该地区海底生物的探索所揭示出的发现远远超出了探险队的预期。具有鱼叉状脊柱和反曲尖牙的卵形生物在海底穿梭，云状的触手生物和半透明的八指水螅体生物则紧紧攀住岩石或玻璃海绵的茎。在探险队发现的55个物种中，许多相对较小，他们怀疑至少有39种是科学界未知的全新物种。

鉴于初步的试验表明，这些生态系统不太可能轻易从采矿中恢复，对这些多样化的生态系统进行研究就变得尤其重要。1989年的一项模拟深海锰结核采集的试验表明，存在于结核之间的生态系统在26年后仍未恢复[5]。悬浮物摄食生物（suspension-feeders，那些靠漂浮在水中的食物为生的生物）在受干扰区域的数量仍然显著减少，而沉积物摄食生物（deposit-feeders，那些从沉积物中获取食物的生物）在26年后数量才刚刚恢复。在受到干扰的区域周围，生物多样性总体更为单调。

宽咽鱼科吞鳗（Eurypharynx pelecanoides）具有非常大的嘴巴，在全世界深海（550 - 3000米）中相对常见。© wikipedia

研究报告的作者警告说，如果这项测试能够准确反映克拉里昂-克利珀顿区更广泛的采矿情况，那么开采锰结核的影响“可能比预期的更大，并且可能导致一些生态系统功能出现不可逆转的丧失，尤其是在直接受干扰的区域”。

“我们在地球上的生存依赖于我们探索和理解它的能力，而我们还没有做到这一点，”维德说，“事实上，我们正在搞清楚海洋里究竟有什么之前毁掉它。我们设法开发海洋，在浅海张网捕鱼、在深海拖网捕鱼、在海底采矿，却不去探索海洋。这太疯狂了。”

参考文献：

[1]royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2021.1213

[2]www.nature.com/articles/s41598-020-80203-6[3]www.marinespecies.org/photogallery.php[4]zookeys.pensoft.net/article/82172/[5]www.nature.com/articles/s41598-019-44492-w

文/Martha Henriques

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译/苦山

校对/兔子的凌波微步

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原文/www.bbc.com/future/article/20230209-how-deep-sea-creatures-are-discovered

本文基于创作共享协议（BY-NC），由苦山在利维坦发布

文章仅为作者观点，未必代表利维坦立场

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