前往冥府又返回:深海的饕餮盛宴

在汤玛斯·G·汤普森号研究船上——在等待天气转好,以及解决绞车和载具的问题期间,我们非“涅柔斯”号科学项目的其他部分仍在继续进行。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


汤玛斯·G·汤普森号研究船上——在等待天气转好,以及解决绞车和载具的问题期间,我们非涅柔斯号科学项目的其他部分仍在继续进行。到目前为止,我们几乎每天都将着陆器和鱼笼放入水中,深度各异,以便更好地了解在不同深度有哪些生物在游动。

着陆器只是一个金属三脚架,旨在携带有效载荷,并在海底部署和回收。一组配重将其带到海底并固定在那里,直到我们向水中发送编码信号,声学释放装置会丢弃配重,让着陆器在包裹在橙色塑料“安全帽”中的一串玻璃球的拉动下升至水面。

这些着陆器很特别,因为它们及其有效载荷被设计为能够承受深海的压力。我们船上有两个。深渊着陆器目前配备了闪光灯和一个静止相机,设计用于约7000米的深度。它被编程为每分钟拍摄一张照片,并将允许阿伯丁大学的团队识别和测量访问其下方诱饵台的鱼类。


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深渊带着陆器额定用于全海洋深度,配备了灯光和摄像机,摄像机每五分钟开启一分钟。阿伯丁的研究人员使用这个着陆器来观察访问诱饵或只是在摄像机开启时游过的物种和个体的行为。两者也都装有一个端足类动物陷阱,用于捕捉在海洋所有深度(从海滩到海沟)都能发现的小型甲壳类动物。

来自阿伯丁海洋实验室的艾伦·杰米森保持着海沟成功部署次数的记录——目前为120次,并且还在增长。他也很可能保持着深海着陆器部署期间丢失数量的记录,他为此感到自豪,因为这意味着他正在进行海渊研究,这项工作本身就带有对设备的固有和重大风险。“着陆器,特别是那些前往10公里深处的着陆器,通常活不到高寿,”他最近指出。

着陆器返回的数据量取决于它们在海底停留的时间。昨天,两个着陆器在部署两天后返回,这意味着杰米森和他的研究生托马斯·林利有1800张照片和13小时的视频需要在部署间隙仔细查看。

到目前为止,他们看到的几乎与他们预期的完全一致。在1500米的测试部署中,鳗鱼吞噬了两个着陆器上的诱饵。 狗母鱼用它们小而有力的下颚咬住,然后扭动身体撕下大块鱼肉。篮鳗的下颚很大但非常无力,必须等待鲨鱼来访诱饵并松动软组织块,以便它们进食,本质上是将鲨鱼当作开罐器。

在2000米以下,鳗鱼消失了。在3000米之后,鲨鱼不再访问着陆器,饕餮盛宴中的物种构成发生了变化。从3000米到5000米,鼠尾鱼占主导地位,其次是5000米到6500米的鼬鳚——尽管鼬鳚大部分时间只是盯着诱饵。

在7000米之后,访问着陆器的鱼类数量减少,直到它们在远低于8000米的地方完全消失。《目前鱼类照片的最深记录》为7703米,但理论上它们应该能够生存到8200米。在那之后,它们的生理机能将不得不完全改变,以便维持细胞中的盐平衡。稍后会详细介绍。

林利是杰米森的学生,在鱼笼返回水面后,他也会在生物实验室里花时间进行自己的研究,包括电子识别和保存标本。您将在我们即将发布的视频中了解更多关于他工作的信息。

我们放入海中的第三件设备是鱼笼,这是一个大型网状封闭笼子,内部有单向入口和诱饵容器,以吸引大小动物。当它被拉上船时,我们自己也发生了一场饕餮盛宴,因为科学团队的成员蜂拥而至,取出它捕获的任何鱼类和端足类动物。这些样本被送回船上的冷藏室和生物实验室,在那里它们开始一个逐渐缩减的过程。首先对它们进行分类、拍照和识别,然后进行解剖、取样、二次取样和保存。

血液样本和胃内容物以及肌肉、心脏、肝脏、性腺和其他组织的碎片被分份并冷冻或预处理,以便稍后在此处或岸上进行分析。我们甚至从一条鱼身上采集了粪便样本,以便分析其肠道微生物群。人们将检查其中的许多样本,以寻找细胞、遗传和分子对深海生活的适应迹象,以及可能将个体识别为新物种的特征。我们已经有一个疑似鱼类和几个疑似端足类动物的候选者,但确认这些将需要我们无法进行的分类学分析水平。

昨天的标本还包括一条大的鼬鳚和鼠尾鱼,它们是在德雷岑和他的团队用外部诱饵钩改造陷阱后带回来的,目的是捕捉他们怀疑正在访问但不愿进入内部的一些鱼类。此外,杰米森的海渊着陆器带回了鼬鳚捕食端足类动物的首个视频证据,这是以前没有人知道的。大型鱼类和捕食行为的视频都将有助于回答一些关于深海生态学的非常基本的生物学问题,包括较大的海渊捕食者的年龄和生长特征,以及海沟这一部分食物网的结构。

鼠尾鱼和许多其他海渊物种是食腐动物,它们依靠从上方漂浮下来的死亡动物来获得稳定的食物供应,并且有证据表明地表鱼类种群的变化与深海动物群落有关。这种变化可能自然发生,是迁徙的结果,但过度捕捞也可能潜在地深入到渔网和钓线的水平以下,从而影响到数千米以下的整个生态系统。“这不是眼不见,心不烦,”杰米森说。“这是一个整体的水体。”

Ken Kostel is a science writer and web editor at the Woods Hole Oceanographic Institution, a job he has had since 2010. Before that, he worked at several different non-profit scientific research organizations, including the Lamont-Doherty Earth Observatory, American Museum of Natural History, and Wildlife Conservation Society. He has master's degrees in journalism and environmental science from Columbia University, a photography degree from the Rochester Institute of Technology, and part of an engineering degree (the easy part) from Washington University in St. Louis. He lives in Falmouth, Massachusetts, with his wife, Anne-Marie, and enjoys kayaking, hiking and cooking.

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