知识就是力量杂志 - “万物生长靠太阳”,怎么到深海就失灵了? | 少年科学粉

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“万物生长靠太阳”,怎么到深海就失灵了? | 少年科学粉 - 后花园网文 - 大杂烩

  文图/李新正(中国科学院海洋研究所 )

  本文节选自《知识就是力量》杂志

  众所周知,生物的生长繁衍需要物质和能量的供应,例如植物,需要吸收太阳光,将水和其他物质经过光合作用制造成自身的有机物,从而生长繁殖,称为“自养生物”;而动物,需要通过摄食植物或者其他动物,将植物或者其他动物的有机物转化成自身的有机物,从而生长繁殖,称为“异样生物”。如此,物质和能量就在生物之间一环接一环地转化流动,形成食物链。

  浅海海洋生物的食物链与草原食物链的构造非常类似第一环的浮游植物和大型藻类,通过吸收太阳光和海水中的营养盐经过光合作用而生长;第二环的浮游动物如哲水蚤等,取食浮游植物而生长;第三环的游泳动物如磷虾等,取食浮游动物而生长;第四环的游泳生物如鱼类等,则取食磷虾等而生长;第五环的大型肉食游泳动物如鲨鱼、海豹、海豚等,则捕食鱼类而生长;第六环的顶级捕食者如虎鲸、噬人鲨等,则捕食各种游泳生物。

  可以看出,草原和浅海的食物链都是由太阳光作为能量来源驱动的。可是,由于太阳光最多可透射到海面以下200米(水深200米以内的海水水层称为“真光层”),200米水深以下的海洋中已经没有太阳光,那深海生物的食物链靠什么来驱动呢?或者说能量在深海食物链的各个环节是怎样流动的呢?

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  深海是一个非常复杂的环境,有热液、冷泉、海山、海盆、深渊等很多环境种类,而在不同的环境下,生物的食物链结构也是不同的。如在南海冷泉的食物链中,甲烷气体即为本食物链的能量来源和驱动力。

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  深海热液环境下的生物食物链,由于也是深海海底喷出的热液或者气体为能量来源驱动,因此,其食物链环节与冷泉生物食物链非常类似。但热液食物链中的某些环节会随着热液喷口(即“黑烟囱”)的生命力,也就是黑烟囱的年龄而有所变化。在热液喷口喷发的早期,群落标志性优势种这一环,一般是贻贝、潜铠虾、阿尔文虾等,而到了热液喷口喷发的后期,可能会逐渐转变为管虫、潜铠虾、阿尔文虾等。也就是说,在热液生物群落中,贻贝会随着热液的衰落而逐渐被管虫所取代。

  由于热液、冷泉环境在广袤的深海中所占的面积不多,深海中更多的是海盆、海山环境。而海盆、海山环境中生物相对非常稀少,因此有人将深海称为“海洋中的沙漠”,就是对这两种深海环境而言的。但如同真正的沙漠中,仍然有蚂蚁、蜥蜴、毒蛇甚至狼一样,在深海海盆、海山环境中,仍然有动物在活动。这里的动物虽然个体稀少,但种类却不少。

  由于食物非常稀少,能够在深海生活的动物大都身怀绝技,在寻找食物时各显神通。如深海鱼类大多数都有一张巨大的嘴巴、又尖又长的牙齿和一双特别大的眼睛,一旦有其他鱼类或者动物被它们咬住,便在劫难逃,它们会死咬住猎物不放,直到将猎物吞噬消化掉。一顿大餐之后,它们可以很长时间不用进食,而是抓紧时间繁育后代。有的深海鱼平时将身体埋在泥沙中,在嘴巴上方长出一根长柄,在柄的末端有一个发光的小球,作为诱饵不停地摆动,吸引小鱼或者其他小动物前来,一旦进入它的攻击范围,它便突然跃起,张开血盆大口将小鱼一口吞掉。由于深海生物贫瘠,这些鱼类获得食物的机会也很小,因此它们被称为“机会主义者”。

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  还有一些深海动物靠滤食海水中的食物颗粒生活,如一些海绵、珊瑚、海葵等。由于深海的海水中食物颗粒非常缺乏,因此,很多滤食性的深海动物和上述机会主义的捕食鱼类的新陈代谢率都很低,生长非常缓慢,所以很多深海动物的寿命都非常长。如有的海绵,经过上万年才长到一两米长。

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  ▲深海海葵

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  ▲深海软珊瑚

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  ▲深海海绵(“雪莲”)

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