[科普中國]-深海底棲生物

概念

深海底棲生物是指生活于水深介于200～2000 m間的深海底棲帶的底棲生物。深海底棲生物分為巨型底棲動物、大型底棲動物、小型底棲動物和微型底棲生物4類。一般認為，大于2厘米的底棲生物屬于巨型底棲生（動）物；生活于沉物表面和底內(nèi)的，被0.22微米濾膜存留的所有單胞原核和真核生物屬于微型底棲生物。1

發(fā)展現(xiàn)狀海洋底棲生物的早期研究與海洋科學的發(fā)展有著緊密的聯(lián)系。1873年12月至1876年5月由英國皇家學會組織的“挑戰(zhàn)者”號環(huán)球調(diào)查被認為是海洋科學發(fā)展史上的一個重要里程碑，它標志著始于中世紀的海洋探險時代的結(jié)束和海洋調(diào)查時代的開始。該項目歷時三年半，航程遍布三個洋，調(diào)查項目全面，包括水溫、密度、海水化學、海洋動物和植物(拖網(wǎng)資料)以及海洋地質(zhì)等。調(diào)查結(jié)果經(jīng)20年的系統(tǒng)整理匯編成50部巨型調(diào)查報告，其中對海洋生物的形態(tài)描述、分類鑒定被譽為經(jīng)典著作。繼“挑戰(zhàn)者”號航行之后到20世紀50年代，則多為多船聯(lián)合調(diào)查時期，世界各主要沿海國家都相繼開展了多次大規(guī)模的全球性調(diào)查工作，其中美國和蘇聯(lián)在投入的人力、物力、船只噸數(shù)和總航程時間方面均占絕對優(yōu)勢。對底棲生物的研究也進入定量研究、生物群落研究及生物多樣性研究階段，并通過對底棲生物群落進行長期調(diào)查以進行環(huán)境監(jiān)測。20世紀70年代中期，大型底棲動物作為一個重要變量進入生態(tài)系統(tǒng)模型，同時隨著科技進步，對深海底棲動物的研究也取得了重大進展，深海熱泉生物群落的發(fā)現(xiàn)就是典型一例。2

隨著科學技術(shù)的不斷進步，目前我國已經(jīng)初步具備了對深海的探測能力。2013年7月，我國自行研制的深海載人深潛器“蛟龍”號，順利完成了首次試驗性應(yīng)用航次第一航段——南海航段的深?？疾烊蝿?wù)，對南海的冷泉區(qū)和海山區(qū)進行了深海探測。其中，深海底柄生物是其試驗應(yīng)用的主要內(nèi)容。通過探測采集到了大量珍貴的深海底棲生物樣品。中國科學院海洋研究所李新正作為首批參加“蛟龍”號試驗性應(yīng)用航次的科學家，全程參與該航段的深海冷泉區(qū)和海山區(qū)底棲生物的考察．并在3500多米水深的海山區(qū)隨“蛟龍”號下潛，親自觀察采集了深海海山區(qū)的生物。相信在不久的將來．我國的調(diào)查研究將向深海全面進軍，一定會獲得更多前所未有的生物學、生態(tài)學和生物多樣性數(shù)據(jù)，以加強我國大型海洋底棲生物研究的深度和廣度。3

生物種類深海底棲動物種類很豐富，大部分門類都有深海底棲種類。在超過6000 m的超深淵也有很多種類，即使在10 000米的深處，也發(fā)現(xiàn)有?？?、海參、多毛類、等足類、端足類、雙殼類等底棲動物，可見壓力和低溫并不是海洋生物生存的障礙。

從數(shù)量上看，那些穴居的小型多毛類在大型底棲動物中最占優(yōu)勢(有時可占總數(shù)量的一半以上)。甲殼類(端足類、等足類、異足類)、軟體動物(蛤類為主)以及各種各樣的蠕蟲都是常見底棲種類。有的海域海蛇尾在大型底棲動物中占最重要地位。深海底棲原生動物主要是有孔蟲及新近被發(fā)現(xiàn)的近緣種(Xeno—phyophores)占優(yōu)勢，后者在超深淵帶特別豐富。

深海底棲動物多樣性水平很高。據(jù)報道，即使在4700 m深處，每次拖網(wǎng)都可以發(fā)現(xiàn)196個大型動物的物種，深海底是發(fā)現(xiàn)新種的重要地方。關(guān)于深海底物種有高多樣性的解釋主要有兩種意見：一是深海環(huán)境的長期穩(wěn)定性導致小生境的分化，每個種有狹窄的生態(tài)位；二是捕食性的動物不加區(qū)別地捕捉被食動物，避免了產(chǎn)生競爭排斥。此外，還有的學者認為深海物種多樣性水平高是與水溫低而導致生物代謝和生長率低，達到性成熟所經(jīng)歷的時間也長，減少了競爭優(yōu)勢種的出現(xiàn)機會。

深海(特別是深淵和超深淵)底棲動物種類組成的另一個特點是土著種的比例很高。有的類別中2/3以上是深海獨有種。例如，具有鈣質(zhì)外殼的淺水有孔蟲在深水被具有蛋白質(zhì)成分的沉淀顆粒組成的外殼所取代。在淺水區(qū)軟體的海綿和鈣質(zhì)的海綿，在深水區(qū)也多半被具有硅質(zhì)骨針的玻璃海綿所取代。4

食物來源深海生態(tài)系統(tǒng)分為深海海盆生態(tài)系統(tǒng)、深海熱泉生態(tài)系統(tǒng)、冷泉生態(tài)系統(tǒng)、海山生態(tài)系統(tǒng)和海溝生態(tài)系統(tǒng)5個類型。其中深海海盆地形，水深較大。這里生物的食物來自海洋上層一些生物的尸體和糞便，當食物到達海盆中時數(shù)量已經(jīng)非常少了，因此這里的生物量極低，被譽為海洋中的“沙漠”。而生物量最大的是深海熱泉生態(tài)系統(tǒng)，被譽為海洋中的“綠洲”。海底熱泉和化能合成生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)是20世紀生命科學和地球科學領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)之一。通常在熱液口，群落生物量和密度都很高，每年每平方米是20公斤~30公斤，通常是其它深海環(huán)境的500倍~1000倍。1

深海底棲生物的食源可能包括由上層水中下沉的碎屑和溶解的有機物質(zhì)，以及化能合成細菌通過氧化硫化氫取得能量而制造的有機物。目前認為，后者是最主要的來源。因為從地下噴出的熱水含有大量的硫化氫(30～40克/立方米)，硫黃細菌利用二氧化硫化氫所獲得的能量將水中的氧化碳合成碳水化合物。海底硫黃細菌實際上起著與淺海水域光合植物相同的作用，即硫黃細菌是深海海底的生產(chǎn)者。5

關(guān)于深海底棲生物的動物區(qū)系組成的信息總量仍舊十分有限，而且在地理上十分不平衡。它的大多數(shù)來自大西洋的西部，而無一來自中部洋區(qū)，并且它也幾乎全部派生自軟底群落，硬底群落的知道不多。因此，鑒別單獨大洋的深海底上的不同生物地理區(qū)域，甚或列出一個大洋和另一個大洋之間的動物區(qū)系差異的名錄，是不可能的。6