深海生命系统 - 深海生态系统

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原标题:深海生命系统

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日前,我国“探索一号”科考船搭载的“深海勇士”号载人潜水器,在南海1600米深处发现了鲸落。

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(我国科学家在南海拍摄到的鲸落图像,

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图片来自于TS16航次共同首席科学家、中山大学海洋科学学院谢伟副教授

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这是我国科学家第一次发现该类型的生态系统,更让多数网友们第一次听说这个带着浪漫唯美气息的名字——“鲸落”。

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(鲸落生态群)

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鲸落,与海底热泉、冷泉,并称为深海三大生命绿洲。

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鲸·落·,·万·物·生

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鲸落(Whale Fall),指掉入洋盆或深渊的鲸的尸体,因为鲸类等动物巨大的身驱无法快速被食腐生物分解殆尽,而会落入海底。尸体落入海底的过程可以长达数月至数年,会为食物链的各类型消费者,包括深海鱼类、甲壳类、多毛类、还有各种细小的生物提供食物。

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(来自Youtube频道-Nautilus Live)

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最后剩下的骨架会释放硫化氢提供给自养生物化能合成,这个过程可以持续数年,还有一些厌氧生物可以吃掉鲸骨、分解脂类。一次鲸落形成的生物聚落可以持续数十甚至数百年,在北太平洋深海洋中,至少有1万多个生物体是依靠鲸落生存。

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鲸落的演化过程,可以分为四个阶段:

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移动清道夫阶段

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(mobile-scavenger stage)

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在鲸尸下沉至海底过程中,盲鳗、鲨鱼等生物等以鲸尸中的柔软组织为食。每天有40-60公斤的软组织被这些生物掠去,整个过程持续数月,最长甚至可达1.5年。这一次我国科学家发现的鲸落尚处于第一阶段,因此具有长期研究价值。

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(位于蒙特雷湾(MONTEREY BAY)戴维森海山中的鲸落)

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机会主义者阶段

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(enrichment opportunist stage)

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机会主义者(一些无脊椎动物特别是多毛类和甲壳类动物)能够在短期内适应相应环境而快速繁殖。这些生物以鲸尸的骨骼和周边的地层为殖民地,繁衍生息。这一阶段最多可以持4.5年。

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(鲸落中的多毛类生物群落)

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化能自养阶段

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(sulphophilic stage)

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嗜硫细菌进入鲸鱼骨骼,分解骨头中的脂质。使用溶解在海水中的硫酸盐作为氧化剂,产生硫化氢。化能自养细菌例如硫化菌,则将这些硫化氢作为能量的来源,利用水中溶解氧将其氧化,获得能量。由于鲸鱼骨骼富含脂质,占其体重的4–6%,因此最终的消化阶段可以持续50年甚至100年。

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(演化到后期的鲸落)

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礁岩阶段(Reef stage)

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当残余鲸落当中的有机物质被消耗殆尽后,鲸骨的矿物遗骸就会作为礁岩成为生物们的聚居地。

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海·底·热·泉

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海底热泉(hydrothermal vent)亦作海底热液系统(Submarine Hydrothermal System),是从海底喷出经由地热加热过的水及其裂缝喷发口。通常发现于火山活动频发、大陆板块移动的地区及海盆、热点附近。在海底常会形成海底烟囱。

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(海底热液——黑烟囱)

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相对于同样深度的其他海底地区,海底热泉附近通常生物更为繁盛,它们倚靠分解热泉中流出的矿物质为食。

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(海底热泉口生物丰富)

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化能合成细菌和古生菌形成了此处食物链的最底层,支持着多样化生物,包括巨型管虫、一些蛤蜊和节肢动物的生存。

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(加拉帕戈斯大裂谷的通风口周围聚集着巨大的管状蠕虫)

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一般认为生物存活必须依靠阳光,但是许多深海生物能只依靠海地的沉积物为生。深海热泉为这些生物提供了栖身之所,海底热泉附近的水体富含矿物质及细菌。因此其附近通常会聚集著端足类和桡足类生物,更大型的生物还有鱼类、甲壳纲生物、管蠕虫和章鱼。

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巨型管状蠕虫可长达2.4米,是深海热泉附近最重要的生物之一。它们没有嘴和消化道,依靠它们自身组织中的细菌生产的养分为生,每盎司管蠕虫组织中约有2850亿细菌。管蠕虫红色的羽状组织中含有血红蛋白。血红蛋白和硫化氢结合,并且转移到生活在管状蠕虫体内的细菌。细菌回报给管蠕虫含有碳化合物的养分。

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其他生活在此地的奇特生物还有鳞足蜗牛,其非常奇特的足部附有铁化物和有机材料形成的起保护作用的鳞片。

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(鳞足蜗牛特写)

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冷泉

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冷泉(cold seep),有时称为冷泉喷口,一般发育在洋底区域中,硫化氢、甲烷和其他碳氢化合物等丰富的流体以盐水池的形式发生渗漏,形成冷泉。

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(冷泉中的盐水池)

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“冷”并不意味着冷泉的温度低于周边海水温度。与此相反,它的温度一般稍稍高于周边。冷泉的“冷”是相对与海底热泉的较高温度(至少60℃)比周围的海水低。这样特殊的化学条件,形成了特有的丰富生物群落。

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(冷泉附近大量分布的贻贝)

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冷泉形成于在地质构造活动引起的海底裂缝出。石油和甲烷从这些裂缝中“渗漏”出来,在海底沉积物中慢慢扩散,并出现宽达数百米的较大的区域。这些化学物质为嗜硫细菌等生物的繁殖提供了得天独厚的条件。

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(大量细菌生长形成的细菌垫,红色光点为激光测距)

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随着生态演替,不同的生物群落在冷泉附近和谐生长。

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(管状蠕虫与贻贝共生在冷泉附近

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海洋生态系统,远比我们现今认识到的要复杂的多,不管是美丽的“鲸落”,还是热泉与冷泉,都仅仅是海洋生态中极微小的组成。随着我们对海洋研究的深入,更多的生命绿洲,在等着我们去探索!

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(图片来自于维基百科与Youtube)

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参考文献:

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1. Scientists Break Record By Finding Northernmost Hydrothermal Vent Field. Science Daily. 24 July 2008.

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2. Demise of Antarctic Ice Shelf Reveals New Life". National Science Foundation. 2007. Retrieved 14 February 2008.

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美编:张 岳

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校对:陶 琴返回搜狐,查看更多

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责任编辑:

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