贻贝类可以分为3种:一种具有甲烷氧化菌共生体,最先在墨西哥湾浅水冷泉中发现,后来也发现于水深2200米的冷泉中,是唯一被证明能生活在浅水和深水冷泉的物种;第二种含有甲烷氧化菌和硫酸盐还原菌共生体,能够利用各种类型的化学能作为能量,生活在水深1890~3300米的墨西哥湾冷泉;第三种也拥有两种共生体,主要发现于佛罗里达海底陡崖3200米深的海底。
冷泉口发育的蛤类具有硫酸盐还原菌共生体。流速变化的冷泉和喷溢点集中的冷泉能提供蛤类适宜的环境。蛤床常呈高密度分布,一般由100~1000个蛤组成大的蛤床。
蛤类也是最常见的大型冷泉动物,最大的蛤类达18.6厘米。蛤类一般生活在冷泉大量排溢的区域,经常沿地质构造排列成蛤床,呈高密度分布。
潜在专性种的营养源可以来源于自由生活的甲烷氧化菌或者是以专性种为食物,包括海星、海胆、海虾、海葵、星虫动物和多毛类动物等。海胆、海葵和海星一般呈聚合体密集出现。
潜在专性种在大部分冷泉环境中不是主要的生物量,但在局部环境中可构成主要生物量,如在俄勒冈州和加利福尼亚州近海,密集的海胆、腹足动物和海星出现在冷泉口或冷泉口附近,构成主要生物量。
非专性种以专性种或潜在专性种为食物基础,主要是鱼、螃蟹、章鱼、扁形虫和冷泉珊瑚等,它们不构成主要生物量。冷泉珊瑚虫是冷泉活动后期活跃的冷泉动物,当冷泉最终停止后,依赖于化学能的动物群落死亡了,而深海冷水珊瑚虫开始发育和繁茂,它们用息肉捕获细小的浮游动物和其他生物为食。
在冷泉环境的沉积物中,生活着底栖生物有孔虫和轻小型底栖动物,它们的生活环境或多或少受冷泉流体影响,表现出与正常沉积环境中生活的底栖动物某些不同的特征。
有孔虫是冷泉环境中的主要底栖动物,但目前在有孔虫体内没有发现细菌共生体。冷泉环境中的有孔虫具有明显的生物地理分布特征。
(五)对海底冷泉的研究
海底甲烷冷泉与可燃冰存在密切相关,对可燃冰的调查间接促进了对冷泉和冷泉生物的研究。我国开展可燃冰的调查和研究已近10年,根据地质构造、地球物理、地球化学等调查,初步查明和圈定了多处可燃冰异常区和远景区。然而,可燃冰储存区并不一定发育成冷泉,且需要富含甲烷冷泉持续喷溢较长时间后,才能逐渐发育成繁茂的冷泉生态系统和沉淀出冷泉自生矿物。根据采获的冷泉生物、冷泉沉积和冷泉自生矿物、海底摄像、水体甲烷浓度及其他资料,初步确认的我国近海冷泉区(点)主要有近10个。
在南海海域,台湾学者在台湾西南海域拍摄和采获到活体冷泉生物,生物群落主要有细菌类、贻贝类、蛤类和多毛螃蟹、虾等,是一套完整的冷泉生态系统。在东沙群岛东北海域的九龙甲烷礁发现菌席、管状蠕虫和双壳类生物,并发现了冷泉仍在释放的证据,在西沙海槽海底拍摄到菌席和双壳类。
海底冷泉及冷泉生态系统的发现是现代海洋地质学和生物学研究领域最引人注目的成就之一。现代海底冷泉指示其海底下可能存在可燃冰,而可燃冰的开发和利用将会缓解人类对油气资源需要急速增长的压力,并满足现代社会今后数百年的能源需求。以缺氧甲烷氧化为能量基础而繁衍成的冷泉生态系统,以崭新的面貌诠释着生命的含义,同时也改变了人们的思维方式,为探索生命的起源、发现新的微生物代谢途径和生存对策等提供了前所未有的机遇。
寻找“外星海洋”
地球之所以叫地球,是因为取这名字的古人没有飞到宇宙去看一看地球。如果他去看了,肯定会为我们这颗表面71%被海洋所覆盖的星球取名为“水球”。那么,宇宙里其他星球又如何呢?也有海洋吗?
在近代,高倍天文望远镜发明以前,天文学家只能用肉眼观察月球。他们认为月球表面阴影所在的地方就月球的海洋,因此给这些阴影取了很多海洋的名字:风暴洋、宁静海、浪湾、梦沼……可惜大家都已经知道了,月球根本没有水,那些所谓的海和洋根本没有一滴水。
后来,人们有把希望寄托在火星上。早期天文观测认为,火星表面的线条会随季节的变化而伸缩,这些线条其实是火星人开凿的运河。这种说法极大地刺激了人们的想象力,火星人的存在几乎是板上钉钉的事情。可惜,事实再次让人们失望的。经过反复观测,现在科学家一般认为火星历史上可能有水,但现在没有水,至少没有大量的水。
水在太阳系真是个稀缺物品。就目前而言,科学家认为除了地球外,有水的星球只有两个候选对象。有意思的是,这两颗星球都是卫星。
候选对象一:
欧罗巴星,木星的第七颗卫星,所以也叫木卫七。它的直径3138千米,却可能有100千米深的海洋。研究表明,欧罗巴星永远处在冰河期中,其表面有一层薄薄的冰外壳,而且极度光滑。所以其表面看上去比其他木星的卫星光滑。星球内部有可能是一个海洋,当然海洋要是液态的话,再加上合适的温度和碳物质,星球内部将有可能孕育生命。科学家在地球南极的千年冰洞中对冰块取样,在显微镜下发现冰中也有微生物。
候选对象二:
泰坦星,土星的第六个卫星,因此也叫做土卫六。土卫六是土星最大的卫星,也是太阳系第二大卫星,直径5150千米,比冥王星还大。它还是目前已知拥有真正大气层的卫星。研究人员曾通过地面望远镜对土卫六进行观测,他们当时认为,种种迹象显示这一土星卫星上可能存在液态海洋。天文学家认为,土卫六上分布着众多由液体甲烷和乙烷构成的湖泊,这颗卫星的寒冷程度超过南极洲。科学家表示,虽然土卫六上更加寒冷,但是它上面的风、雨和构造过程,使它成为太阳系中与地球最相像的天体。虽然这颗卫星低达零下180℃的平均表面温度会使水始终保持固体状态,但是它表面存在液体甲烷和乙烷,这些物质可为生命提供一个栖息地。
如你所知,科学家研究其他星球上的海洋并不是为了去找水,而是为了去寻找外星生命。
常言道,水是生命的源泉。水对于生命的重要性不言自明。
虽然目前对欧罗巴星和泰坦星的研究还没有定论,科学家的目光已经离开了太阳系,指向更为遥远的宇宙深处了。
在太阳系,只有两种类型的行星,一种是地球这样的岩质行星,另一种是木星那样的气态行星。经过对太阳系以外的行星系统的观测,科学家发现,还存在第三种行星,那就是海洋行星。
顾名思义,海洋行星的表面没有陆地,全部被汪洋大海所覆盖。那它的个头有多大?海洋究竟有多深呢?经过演算,科学家认为,最大的海洋行星,其质量可达地球的10倍,而海洋深度在100千米以上,是地球海洋平均深度的10倍。
海洋行星还有哪些特征呢?由于压力更大,海洋行星上无法形成高山,冒出海面的高山——岛屿——即使出现,寿命也会很短暂。其海洋的循环比地球海洋相对简单,但由于没有大块的陆地进行海陆热量的交换,很可能产生永不停息的“超级飓风”。显然,那里的天气状况比地球糟得多。
假如存在海洋行星,那存在外星生命的可能就越大。
2009年,美国科学家宣布,利用飞行在太空中的“深度撞击”和“EPOXI”天体探测仪观察地球,他们开发出了确认太阳系外类似地球的世界是否拥有海洋的方法。
这就是说,离发现外星生命的那一天更近一步了。
海洋科考大事记
1818年,约翰·诺思男爵率领一支船队进入大西洋北部海域,打捞出大量蠕虫和一个巨大的海星。
1858年,人类开始着手进行铺设跨大西洋海底电缆的准备工作,首先在深海区域展开海底勘测活动。
1859年,达尔文的《物种起源》引起世人关注,进化论观点的出现与达尔文乘坐小猎犬号的环球科学考察息息相关。该书还有一个观点:深海可能是活化石的庇护所。
1864年,挪威船队从深海中打捞起一株海百合,此前人们只在距今1.2亿年前的岩石中看到过它的化石。
1872~1876年,英国“挑战者”号进行环球航行的同时,针对海洋进行了深入的考察,用渔网从深海里打捞出数百种未知的生物。
1920年,亚历山大·本穆驾船穿越北海时首次使用了声波探测法。
1934年,威廉·毕比和奥迪斯·巴顿共同乘坐一个系绳球体下潜到水下2400米处。
1938年,南非渔民从海底捕获了腔棘鱼,之前人们一直认定这种生活在恐龙时代的动物早就灭绝了。
1948年,奥古斯特·皮卡德乘坐无系绳潜水器进行了第一次深海探险。
1951年,英国“挑战者”2号在关岛附近发现了一道深达11260米的裂口。这个后来被命名为“挑战者深渊”的海底裂口是世界上最深的。
1960年,杰奎斯·皮卡德和当·沃尔什乘坐“的里雅斯特”号潜水器下潜到马里亚纳海沟水下10916米处,创造了深海下潜的世界纪录。
1964年,美国深海潜水器“阿尔文”号投入使用。它是当时世界上唯一拥有自主动力能够在深海漫游的载人潜水器。
1977年,“阿尔文”号在太平洋深海火山附近发现了第一次发现了海底热泉。
1982年,科学家发现太平洋海底热泉存在多种稀有金属,是为海底热液矿藏。联合国海洋公约起草工作结束,公约条款明确指出,深海矿藏应归全人类共有。
1985年,“阿尔果”号潜入3210米以下的深海找到了“泰坦尼克”号豪华游艇的残骸。
1990年,日本和俄罗斯的载人潜水器问世。
1994年,联合国海洋公约开始生效。
1996年,美国科学家开始利用麦克风收听来自深海格达山脉的狂暴信号,开始了对深海火山的深入研究。
1997年,美国科学家利用深海机器人“奥德赛”号从新西兰潜入深海搜寻巨型章鱼的行踪。
2012年,中国“蛟龙”号载人深海潜水器下潜到马里亚纳海沟水下7020米处,创同类型潜水器的世界纪录。这表明其工作范围可覆盖全球海洋区域的99.8%。