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深海生命的绿洲 鲸落和热液冷泉生态系统

对于大海人们觉得神秘而好奇,大海的海域宽广,并且大海当中有许多未知的事情,而据了解,鲸落与热液冷泉一起被称为是深海当中的生命绿洲,那么接下来就跟随本期的民族一起来看看吧!
深海生命的绿洲鲸落和热液冷泉生态系统
鲸落是指鲸鱼死亡后落入深海形成的生态系统,与热液、冷泉一同被称为是深海生命的“绿洲”。据了解目前国际上发现的现代自然鲸落不足50个,这些鲸落根据其降解状态及群落结构,可分为三个时期,移动清道夫阶段、机会主义者阶段、化能自养阶段。
近期,我国科学家在南海首次发现鲸落,这个鲸落的尾部,仍然可以观察到有鼬鳚鱼在撕扯肌肉,表明它尚处在第一个阶段,可能是一只死亡不久的鲸,具有长期观测的价值。
鲸落的生态意义
从鲸落的整体过程我们可以看出,鲸落的意义在海洋生态系统中有一定的重要地位。
首先,最直观的,它为许多海洋生物提供了食物。这些海洋生物除了无脊椎动物和鱼类,还有许多微生物。与这些微生物相比,鲸的个体大小差别巨大,因此一头鲸的死亡能够养活的海洋生物个体数量是相当可观的。
其次,鲸落为许许多多的底栖生物提供了复杂的生境。一望无际的海底平原因为鲸落的出现而产生了小规模的生境变化,这样的生境变化尤其受一些钻孔生物、附着生物的欢迎。残余鲸落的出现为一些底栖动物提供了庇护场所,也为它们提供了有机质来源。
另外,鲸落促进了海洋上层有机物向海洋中下层的运输。深海的生产力仅依靠化能自养细菌供给是不够的,海洋生物进食和死亡产生的碎屑,例如海雪和鲸落,促进了营养物质向下运输,以供给深海的生物,也促进了化能自养细菌产生更多的能量。
最后,鲸落这一独特的生态系统促进了一些新生物种的产生。称其为新生物种,主要是因为这类物种只出现于鲸落这一特定环境,科学家们还未在其它海洋生境当中发现。例如Osedaxfrankpressi和Osedaxrubiplumus都是仅发现于鲸骨当中的小动物(形态描述发表于2004年)。鲸落里的秘密还有许多等着我们去发现。
鲸落的形成和消失对许多生物来说是漫长的。现存的鲸目数量比过往少之又少,有些特定种群,例如灰鲸的西太种群数量仅可怜的两位数,现状令人担忧。倘若人类捕食鲸类、食用鲸肉而不加以节制,恐怕其影响的生物数也数不清。但是,深海里的生物也不全靠鲸落生存,其各有各的生存之道。鲸落的消逝对未来海洋生态系统的影响,还在人们的探索目标中。
热液和冷泉是什么
所谓热液,是指从火山活动频繁的洋中脊山顶喷涌而出的高温液体,这种液体中含有大量的丰富的化学物质,可以为其他生物提供养料。所谓冷泉,是指从洋底缓缓渗出的冰凉液体,这种液体当中也含有各种各样的化学物质。
热液和冷泉是近年来国际海洋科研热点,因为热液区和冷泉区不仅有非常特殊的化能生态系统,颠覆了人们“万物生长靠太阳”的认知,而且热液区和冷泉区有丰富资源,热液堆积而成的“黑烟囱”有金、银、铜、锌、铅等金属,冷泉的产物之一就是天然气水合物,即可燃冰。

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冷泉生物群和热液生物群是一样的吗?

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冷泉生物群和热液生物群既有相似也有不同,生活在冷泉中的微生物大多是化能自养微生物,它们依靠化学反应获取能量并合成有机质,冷泉流体和热液流体中通常都含有大量的甲烷,在两种生物群中都会发现甲烷氧化菌,不同的是,热液流体中富含多种金属离子或氢气等,很多微生物会以金属离子或氢气等为食。

海底是“漏”的。除了冰冷的海水往下向海底的岩层或沉积物中渗漏以外,不同温度、不同成分的流体也会从海底以下的地层中向海水中喷逸。当流体成分以碳氢化合物(甲烷或其他高分子量碳氢气体)、硫化氢或二氧化碳为主,并且温度与海水相近时,就被称为冷泉;当流体富含各种金属元素和气体组分,并且温度明显高于周围海水的温度时,便是所谓的热液。有趣的是,在这些流体喷出的地方,往往发育了茂盛的冷泉或热液生物群落。然而,由于环境的制约,冷泉生物群和热液生物群既有相似之处,也有着显著的不同。

以微生物为例,生活在冷泉和冷泉环境中的微生物大多是化能自养微生物,它们依靠化学反应获取能量并合成有机质。因此,形象地说,它们都是依靠“吃”流体中的化学物质生存的。由于冷泉流体和热液流体中通常都含有大量的甲烷,因此,既能在冷泉环境也能在热液环境中发现甲烷氧化菌。有意思的是,在冷泉环境中,这些甲烷氧化菌必须与硫酸盐还原菌组成一个“共生体”才能够发挥作用,双方离开彼此均不能存活。它们或构成球状,或构成圆柱状,通常是甲烷氧化菌的细胞群被硫酸盐还原菌群完全或部分地包裹住。平均来说,甲烷氧化菌与硫酸盐还原菌数量的比例为1:2。

与冷泉流体化学组成不同的是,热液流体中富含多种金属离子或氢气等。因此,在热液环境中,很多微生物会以金属离子或氢气等为“食”,许多氢氧化菌、铁氧化菌、铁还原菌或锰氧化菌等能够在这里自在地生活。

当然,温度也是影响热液和冷泉微生物类群差异的一个主要因素。由于高温的影响,海底热液环境中居住着许多喜好“炎热”的“居民”,它们就是人们常说的嗜热微生物和超嗜热微生物。

与微生物相似,冷泉动物群和热液动物群既有相似之处,也有明显的差异。目前已经发现的冷泉动物物种超过210种,而热液动物物种则更是超过了500种。其中,管状蠕虫、贻贝、帽贝、蛤、虾、蜗牛、腹足类动物等是热液或冷泉环境中常见的原住民。多毛类、螃蟹、海葵、藤壶、海绵、棘皮动物等也常栖息于热液或冷泉环境中。

尽管在热液和冷泉环境中都有管状蠕虫、贝类等动物的踪迹,但它们在生物分类学上却隶属于不同的种属,在生理特性上也有很大的差异。以管状蠕虫为例,热液环境中生活的管状蠕虫,最快每年可以长0.8米,被认为是地球上生长速度最快的动物之一,其管体的长度最长可以达到3米。相比之下,生活于冷泉环境中的管状蠕虫,则生长非常缓慢,它们要活到250岁才长到2米长!如此“高龄”,即便对于地球上其他“长寿”动物而言,也实属罕见。

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