海底热液喷口下方发现奇特生态系统

地球上似乎没有比热液喷口更恶劣的生态系统了。在永恒的黑暗、寒冷和深海无情的压力下，这些火山渗漏口喷出滚烫的热水，其中富含颗粒和金属，看起来像从烟囱滚滚冒出的黑烟。但即使是这些地狱般的栖息地也爬满了生命，从巨型蛤蜊和贪婪的螃蟹到细长的章鱼和幽灵般的鳗鲡鱼。

而这些仅仅是潜伏在喷口上方的生物。研究人员最近使用深海遥控潜水器（ROV）翻转了海底板块，揭示了喷口下方隐藏的、充满微小生命的生态系统。维也纳大学的动物学家莫妮卡·布赖特领导了这次考察，她表示，居住在这里的蠕虫、蜗牛、微小的幼虫和细菌的组合，为自1977年以来科学家们一直在研究的热液喷口生态系统增加了一个新的复杂层面。

布赖特说：“我们早就知道喷口上方的生态系统，但这是基本上是下方一个全新的生态系统。” “尤其奇怪的是，我们在一个研究非常充分的地方发现了它。”

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上个月，布赖特和一个国际合作团队登上非营利组织施密特海洋研究所的研究船Falkor (too)号，在巴拿马启航。科学家们深入中美洲太平洋沿岸的深海，研究的物种范围从深海蛤蜊中的共生细菌到微小的桡足类甲壳动物的温度极限。

该团队将其遥控潜水器潜水重点放在一个区域，该区域的发散构造板块形成了被称为东太平洋隆起的深海火山链。随着板块漂移分离，岩浆从裂缝中涌出并冷却，形成新的海底。

这些不稳定的条件为热液喷口提供了燃料。冰冷的海水渗透到破碎的海底地壳的裂缝中，并与下方的灼热岩浆相遇。当海水被加热到超过400摄氏度时，化学反应会产生富含硫等化学物质的超强流体，并从海底的开口喷涌而出。

这些类似间歇泉的喷口是深海多样性的热点，由于细菌将化学物质转化为提供能量的糖类，它们可以在黑暗中茁壮成长。其中一些细菌居住在巨型管状蠕虫（Riftia pachyptila）细长的身体内。这些蠕虫暴露的鲜红色羽毛状鳃使它们看起来像六英尺长的口红管，它们在喷口周围密集生长，并为其他喷口居民提供栖息地。

当火山爆发或地震改变该区域的火山活动时，这些坚韧蠕虫的据点就会被摧毁。但是，当新的热液喷口在数十甚至数百公里之外涌现时，它们会在几年内迅速被高耸茂密的巨型管状蠕虫群落所占据。

布赖特说，这些蠕虫如何到达并扎根于新的喷口仍然未知。科学家们在喷口周围的水柱中几乎没有发现管状蠕虫幼虫，而且不断涌出的超强流体也会使幼虫难以从上方附着。这促使研究人员假设，管状蠕虫幼虫正在海底下方的裂缝中蠕动，以到达新的喷口。

为了验证这一想法，科学家们将遥控潜水器送至蒂卡喷口（Tica Vent），这是一个研究充分的热液喷口，位于海面以下2500米处。最初，该团队将网状箱子粘在海底的裂缝上，以收集在岩石地面本身和下方地表之间移动的动物。但是，当箱子被证明很笨重时，该团队采用了一种更直接的方法：用遥控潜水器的机械臂翻转沉重的海底块状物，以收集下面的东西。

这揭示了一个地下迷宫。在岩石中开凿的洞穴和裂缝网络中，水温适宜，为25摄氏度。这为原生生物、细菌、病毒，甚至一些较大的生物（如蜗牛和蠕虫）的繁荣微生物群落提供了完美的条件。

虽然该团队是第一个窥视这些热液事件周围海底下方的团队，但对于未参与此次考察的伍兹霍尔海洋研究所的地球化学家朱莉·休伯来说，这一发现并非完全令人惊讶。她指出，沿大洋中脊的海洋地壳是多孔的，为流体、营养物质和微生物提供了充足的空间。“鉴于热液喷口的大多数动物都需要这三样东西才能茁壮成长，我认为动物们开辟另一个生态位来依附和生存是有道理的，”休伯说。她还认为，居住在海底下方可能有助于保护这些微小的生物免受四处游荡的深海螃蟹的侵害。

在喷口下方，研究人员还发现了许多微小的管子，这表明这些地下腔室充当管状蠕虫的苗圃。科学家们推测，管状蠕虫幼虫会穿过这个地下迷宫（休伯称之为“海底传送带”）从一个喷口移动到另一个喷口。管状蠕虫最初生活在那里，然后在生长到每年85厘米后向上移动到喷口附近。

然而，关于热液喷口下方的领域，仍然存在许多谜团。布赖特和她的同事计划对海底上方和下方收集的动物和微生物进行基因测序，以检查这两个生态系统是如何联系起来的。“作为一名科学家，当你发现一些东西时，你就会有更多10个问题，”布赖特说。

布赖特和她的同事希望，更多地了解热液喷口生态系统的内部运作将有助于保护它们免受开发。由于从岩浆加热的水从喷口涌出时会浸出矿物质，这些区域对深海采矿公司具有潜在的吸引力。

这种经济诱因可能会危及地球上最独特的环境之一，布赖特说，科学家们仍在努力理解这个领域。“从我们的角度来看，这些喷口非常极端和奇异，”她说。“但是对于动物来说，在这些压力下，在温度和化学成分波动的情况下生活并不极端——这是正常的。”