“蛟龙”探访深海奇珍

李新正

人们认识海洋生物最早是从海岸的潮间带、潮下带开始，逐渐扩展到浅海、远洋、深海。海洋生物分布在各种海洋环境中，如有着“海洋中的热带雨林”之称的珊瑚礁，还有生物多样性同样非常高的海草场等环境中。那么，在人迹罕至的深海中，到底有没有生物？

由于人类的科考手段、考察装备的局限，在海洋生物考察研究的早期，这些问题一直困扰着海洋生物学家，由此引发了一系列争论。曾经一度，科学家们断言，550米以下的深海就不再有生物存在了，因此称之为“无生物带”。但1818年，英国科学家在北极海1464米水深的海底采集到了一种棘皮动物，打破了550米水深以下为“无生物带”的说法。1872年，英国蒸汽机考察船挑战者号踏上了闻名世界的全球海洋综合科考之旅，在各种海洋深度采集到大量海洋生物，证明了深海生物的普遍存在。

2013年6月8日至7月16日，作为科学家团队的一员，我有幸跟随蛟龙号的母船向阳红九号科学考察船，到中国南海参加“蛟龙号载人深潜器试验性应用航次”首航次的深海考察。搭乘我国第一艘自主设计研发的载人深潜器—蛟龙号，我们下潜至3700米深的南海深处，对南海海盆中的海山进行科学考察，圆了我的深海科考梦。

深海生物的食物来源是什么？

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？

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。

深海热液环境下的生物食物链，由于也是由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。

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。

神奇的深海动物

在深海世界，许多鲜为人知的深海动物为了能在极端环境下生存繁衍，发挥着自身无尽的创造力和忍耐力，演绎出一个别具一格的海底世界，就让我们来揭开它们的面纱……

深海动物的奇葩形态

为了适应深海环境的特殊性，深海动物也衍生出很多特殊的形态。由于它们获得食物的机会很小，许多深海鱼除了捕食需要的大嘴巴、长牙齿，以保证不让到口的猎物逃掉，它们的腹部等其他部位都很小或者退化。再如前述的冷泉和热液口的生物群落优势种潜铠虾，由于其食物来源正是在它们的身体上生长的化能微生物，因此潜铠虾不再需要视觉去寻找食物，因此其眼睛也已退化。更有一些海绵动物，其形态看上去很像岩石。

深海动物的体色武器

深海在海水的真光层以下，完全没有光线，可以说是名副其实的黑暗世界。因此，有的深海动物为了更好地求偶和寻找同伴，逐渐让自己的体色呈现为在海水中传播最远、最容易被同类发现的大红色，而这类生物往往具有发达的视觉和比其浅海亲戚更大的眼睛。如前述的长刺石蟹。

由于深海的食物稀缺，而制造体色的色素需要能量，也有许多深海动物选择不需要色素的白色来节省能量。有时候，同种深海动物的生活范围小，聚在一起，也不需要靠视觉去寻找同伴和食物，因此，有的深海动物的体色也是纯白色的，如前述的白瓷蟹、海绵、珊瑚、海葵等的一些种类。

有的深海动物，为了躲避天敌，身体的大部或者全部呈透明色。

有的深海动物在其生活史的某个阶段，如繁殖阶段，还会发出五颜六色的生物光。

深海动物的奇特行为

由于深海环境的特殊性，深海动物也衍生出很多适应环境的、不同于其浅海近亲的特殊行为。如长牙大口的深海鱼类，多数靠伏击猎物，或者用诱饵引诱猎物。再如，浅海的所有海参种类都不会游泳，只能在岩石或泥沙质海底爬行，但在深海，却有一类海参会游泳，而且泳姿相当婀娜。

潜水提示：注意深度变化引起的水压变化

我们都知道，水的压力随着水深的加大而增大，因此当你往下潜时，耳部会由于水压变大压迫内耳而感觉不舒服;而当你往上浮时，由于深水时的肺部受压较大，体积变小，随着上浮，水压变小，肺部空气受到的压力突然变小而膨胀，因此会使你的肺部有胀饱感。如果从海面10米以下的水深处突然上浮到水面，人的肺部很容易受伤，因此潜水上浮时，应尽量缓慢，使肺部空气慢慢失压，就不会造成太大损伤了。

深海动物到浅海

或者海面后会不会胀爆？

会游泳的人都有这样的经验，当憋足了气往水下潜时，会感觉耳朵里面很疼，而从3米多的水下迅速上浮到水面，又会感觉肺部明显发胀，尤其从7米多的水下猛地浮到水面时，会感觉肺部如撕裂般疼痛。这些感觉，都是由水的压力变化引起的。在海洋里，水深每增加10米，水压就会增加一个大气压，因此，深海生物承受的水压是巨大的。

那么，深海动物是如何抵抗巨大的压力的？它们到了浅海或者海面上，身体会不会爆裂呢？一个物体是否会因为外部压力变化而爆破或者瘪陷，取决于该物体是否同时具备囊状构造且内外没有通道可以传递压力，并且囊状构造的材质是否坚韧到足以抵抗压力的变化。

深海动物的身体构造都是内外通透的。例如蠕虫类的动物海参，其身体是一个囊状，但有口和肛门两个通道使其皮囊内外相通，这样深海水压虽然很大，但海参身体内外的压力是相同的，因此即使到了浅海或者海面，其身体内外的压力同时变小，内外压仍然相同，故不会爆裂。再如，前述的冷泉生物群落的优势种深海贻贝，其两片外壳在铰合处的旁边有一个很大的缝隙，允许海水通过，可传递压力使壳内外的水压平衡，因此无论它们在深海还是浅海，都不会胀碎外壳。甲壳动物的虾类和蟹类，其甲壳与身体的结合处本来就有很多软组织作为通道，平衡身体内外的水压。而海绵动物、腔肠动物等，其身体上有大量的小孔作为通道，也不会因此而受到损伤。至于动物体最小的组织单元细胞，虽然是一个微型的囊状体，但其细胞膜上也有无数的小孔作为物质交换的通道，可以传递水压使细胞内外的压力平衡。即使是海洋中的庞然大物抹香鲸，为了追踪猎物，可以在几十分钟内一口气从海面潜到2000多米的深海，是绝对的潜水冠军，然而外部水压变化巨大但抹香鲸却毫发无损。虽然抹香鲸与人类一样，也是用肺呼吸，但抹香鲸已经适应了海洋的捕猎生活，在上浮时有特殊的释放肺部空气压力的机制，因此不会因为水压变化而损伤肺部。

我们在南海搭乘的蛟龙号载人深潜器，可以下潜到7062米的深海。虽然载人舱内的气压只有1个大气压，而舱外水压达到了700多个大气压，但载人舱球状舱体的舱壳是用特殊的金属合金制造的，非常坚固，可以抵抗住700多个大气压的巨大压力，从而保证了舱内潜航员和科学家的安全。