為解決繁衍問題,這個稀有的深海生物開發出了雌雄同體

深海的環境較為特殊，孕育了酶資源、基因資源，也是礦產資源的主要產區。為了抗拒壓力，深海生物們進化出各種各樣的“武器”，甚至開發了雌雄同體來解決繁衍問題。海山生物長得慢，生命長，難以恢復，需要我們將其作為脆弱生態系統加以保護。深海中生活著哪些特別的生物？它們是如何在惡劣的環境下生存的？我們應該怎麼保護深海生物？

出品：格致論道講壇

以下內容為中科院海洋研究所研究員徐奎棟演講實錄：

海洋佔了全球71%的面積，平均水深是3682米，海洋產生了全球一半的氧氣，

相當於我們每人每呼吸兩口氣，一口氣的氧氣就來自海洋。

同時，海洋產生了

全球二分之一的淨初生產力

，相當於和陸地植物一樣多，而且產生了

三分之二的生態服務價值。

這是從海底看地球，在

大西洋兩側

的一張圖。

圖中非常長的棕色部分就是

近海

，即200米以淺的陸架海域，這是非常窄的一個小地方，

絕大部分都是深海。

出了陸架，海洋很快變得非常深，到了陸坡，然後到了深海。

我們通常定義深海為水深超過1000米的海域，佔海洋麵積的90%。

人類瞭解比較多的是近海這片區域，對廣袤的深海瞭解很少，人類對海洋的探測不超過海洋麵積的5%。

所以有人講，

我們對火星表面的瞭解、對月球背面的瞭解都比深海要多。

但是海洋又非常重要，它其實和陸地的地形非常相近。

它

有平原、有峽谷、有深淵，還有很多海山，還有一些非常特殊的化能生態系統，也就是熱液、冷泉，

透過海底噴出的這些化合物，來供養一個生態系統。

深海是一個神秘的世界

深海很特別，特別在哪裡呢？

深海

非常寒冷，壓力非常大，非常黑暗，

是幾乎無光的世界。

生物想要生存在這個世界裡，肯定要有非常特殊的結構，也孕育了非常特殊的

酶資源、基因資源。

深海也是

礦產資源的一個主要產區

，包括一些結殼資源、結核資源、稀土資源，都在深海。

深海這個特殊的環境，也孕育了很多

新奇的生物。

可以說

我們在近海發現的生物，在深海都能找到同類，但是絕不可能找到同樣的物種，

通常，近海和深海中的物種是截然不同的。

另外，深海有很多富鈷結殼，就產生在

海山

的地方，包括稀土。

有些人講，下一個採礦的區域就是深海，因為

這些礦產資源可以滿足地球陸地不能滿足的資源。

現在關注深海，也關注

生命起源

的問題。

深海是一個比較特殊的生命系統，

是不依賴太陽光的生命系統

，靠海底冒出來的這些“黑煙囪”，那些硫酸鹽、硫化氫、甲烷這些系統來供養一個生命，包括熱液。

很多人在探究生命起源的過程中，發現

熱液生態系統和當初地球產生生命時的場景非常相似：無氧、高溫、大量的硫化氫、大量的二氧化碳。

所以大家

探測深海，也是在探究生命起源的密碼。

深海最主要的一個特點就是深，所以壓力大，每增大10米，壓力就增大一倍。

我在

深海馬裡亞納海溝

那裡做了一個實驗，如圖顯示，我把一個類似泡麵盒大小的泡沫盒放到6000米的海溝裡，然後再把它拉上來。

拉上來後，這個盒子變得非常小，被急劇壓縮了，這相當於什麼呢？

在一萬米的深處就有1000個大氣壓，這相當於

在你的指甲上放一噸重的東西

，這個壓力是非常可怕的。

深海的生物也壓力山大，所以

它們開發出各種各樣的武器來抗拒深海的壓力。

比如這種

獅子魚

，深海獅子魚是深淵的典型魚類，

它透過把面板變得非常通透，使身體裡的組織可以產生更多的含水量。

同時他們做了CT，看到它的骨骼非常纖細，容易彎曲，它透過這個結構，包括一些內部物質的變化，使自己變得通透，可以抵抗壓力。

另外，

深海非常寒冷

，深度超過2000米的深海，溫度通常都小於4度。

一些魚為了防止被凍僵，它的血液裡就產生了一種

糖蛋白

，相當於一種防凍液。

到了深度約1000米的深海，就幾乎沒有生物學意義的光了，幾乎是無光的世界，所以很多生物儘管有眼睛，但眼睛其實已經退化了，這是一種適應的結果。

深海生物生活在深海，就要解決兩大問題：第一個是

生存

，第二個是

繁衍

。

關於生存，我們知道

深海生物的主要食物來自於上層海洋透過光合作用生產的有機物質沉降到海底。

這些食物在沉降的過程中，很多都消耗得差不多了，被分解掉了，所以深海生物面臨的很大的問題就是

飢餓

，只要撈到食物，就一定要讓自己吃飽。

比如

深海鮟鱇

，這種魚嘴特別大，一旦抓到食物，就

可以吃掉比它自己身體大兩倍甚至三倍的食物

，一旦吃掉，可能就解決很長一段時間的生存問題了。

另外，深海的魚類

嗅覺特別靈敏

，把一塊肉放到海底，很快就會有很多魚過來，這也是滿足自己生存的需要。

有些生物因為個體稀少，在種群的繁衍時遇到很大的問題，所以它們就自己開發出

雌雄同體

，解決了繁衍的問題。

深海的特殊環境也產生了很多的

海怪

，深海的魚都特別醜陋，它的嘴巴特別大，抓到食物那就不能放掉。

包括

海蟑螂，

在有岩石的海邊，很多跑得非常快的小蟑螂，只有一兩釐米，到了深海，它的同類可以變成40釐米那麼大。

所以

深海產生了非常多的生物，這些生物提供了很好的研究未來新興化合物資源的基礎。

海底的生命綠洲

人類的好奇心驅動著我們對深海的探索，大導演

卡梅隆

自己出錢到澳大利亞做了艘小潛艇，就是一個載人的深潛器，潛到了

馬裡亞納海溝。

差不多到海溝底，即深度將近10000米的地方，據他自己講，他在5000米以內時還可以看到很多的生物，包括魚類。

但是

到了5000米以上的地方，就什麼都看不見了，

只聽到潛艇吱吱嘎嘎地響，那確實是一種挑戰。

海底到底是沙漠還是生命的綠洲呢？

這是在

熱帶西太平洋2000米深的海底

看到的影像，大部分地方都是茫茫的白沙，這種沙就是

上層的有孔蟲沉降到海底形成的有孔蟲砂。

大部分地方像海底沙漠，但是到了一些地方，我們可以看到生命綠洲。

到了

海山、熱液、冷泉、有噴出物的地方

，就可以看到生命的盎然存在。

海山是生命的綠洲，

顧名思義，海山就是海底山，通常界定為

從海底算起的高度超過1000米，不露出海面的山

，露出海面的就是島或礁。

海山都是

當年海底火山噴發形成的

，全球超過1000米的海山差不多有三萬座，有的人說甚至更多，它佔了全球至少16%的面積。

可以說

海山是海底非常常見的一種生態景觀

，海山為什麼重要呢？

海洋中都有環流、有海流，海流一旦碰到山，就要爬坡，形成上升流，透過上升流把營養物質帶到海表。

這樣

光合作用

就可以產生了，形成一片高生產力的區域，有吃的，魚就來了，一些可以吃魚的生物，比如大洋的鯊魚，鯨類就過來了。

所以通常來講，

有海山的地方，都是有大洋漁場的地方，也是生命聚居的地方。

生物在深海中要

繁衍

，繁衍肯定從一個地方擴布到另一個地方。

因為深海底的生物跑得非常慢，它們主要

透過幼體來擴布

，它必須透過流找到一個合適的地方，才能繁衍下來。

只有在

海山

這些地方，又能找到自己的同類，又有吃的、有喝的，它就可以很好地在這裡拓殖下來，在這裡生存下來。

座頭鯨

生命中70%的時間都在一些地方駐足，後來研究發現，它們駐足的地方基本上都是海山。

因為

海山給它提供了很好的食物基礎，它把海山作為自己的一個驛站。

海山都是當年海底噴發形成的，絕大部分都是硬底，很多東西就長在這上面，包括一些深海的珊瑚、深海的海綿。

深海的海山生物長得非常慢，生命又很長，

最老的一個動物差不多4600多歲。

右側這張照片是我們在

馬裡亞納海溝旁邊的一個海山

採到的一株冷水珊瑚，我們回來給它測了年齡發現長了1200歲。

這樣的生物都長了幾百年、上千年，一旦被破壞，恢復起來會非常難。

目前，深海採礦已經開始了。

未來深海的主要採礦區，這些富鈷結殼，包括結核資源、底拖網的深海捕撈，就可能對海山，包括其他深海的生境產生非常大的影響。

因此，聯合國機構開始關注海山，

把海山及其生態系統作為脆弱生態系統加以保護。

我們要保護海山、保護深海，就必須要

研究它。

舉個例子，這兩張圖是我們去年在

西太平洋的卡羅琳海山

採到的兩個

海蛞蝓，

它是一種貝類。

全球有3000多種海蛞蝓，大部分都在淺海，這是我們在第一次在西太平洋的深海採到的。

有些人會講，這個東西這麼稀有、這麼萌、這麼好，一旦採上來，不是破壞它嗎？

如果我們不研究它，就不知道它是什麼東西，不知道它在哪裡分佈，那麼如何保護它？

所以

要保護深海、保護深海的生物多樣性，我們首先必須要認識深海，

瞭解這種生物是不是特別。

深海的探測研究

深海研究最大的問題是

如何採集樣品

，即如何獲得這個樣品，我們再來研究。

以前無法研究深海，只能望洋興嘆，因為沒有裝備，我們出不去，也很難潛得深，也看不見什麼東西，拿不上來。

我們之前怎麼做深海的生物取樣呢？

可以說就是盲拖，我們透過阿氏網或類似拖石頭用的爬網，放到海底拖20分鐘，甚至半小時，結果

不僅破壞海底的生境，往往還會丟失很多裝置。

我們在一個航次中丟了兩個裝置，壞了三個，而且都是比較貴的裝置。

最大的問題是，拖這個裝置得有一個纜，那個纜都是上千萬元的，很容易把纜拖斷，所以非常危險。

工欲善其事，必先利其器。

隨著我國的

“科學”號

服役，我們可以真正開始深海探索的夢想。

“科學”號有一個神器：

“發現”號ROV，即無人有纜的深潛器。

ROV有

兩個機械手

，左側是一隻粗手，幹粗活重活的。右邊的手是幹細活的。

同時，它有

七個螺旋槳

，有自持力，可以在深海中自己跑，我們就坐在船上，在ROV的操控間裡盯著裝置。

通常我們需要三個人，一個駕駛，操控ROV來飛，另一個操控機械手來抓。我通常坐在旁邊，告訴他們哪些地方需要拍一下。

自2013年起，我們在西太平洋，主要是在

馬里亞納和雅浦海山、雅浦海溝

這片區域開展了五個航次的探測，探測了九座海山。

這就是我們的船到了西太平洋，然後探測到海山、瞭解海底地形後，開始下放我們的ROV，把它放到底。

ROV有一個臍帶，那就是一個纜，這個纜是給它供電的，我們可以操控供電。

它自己有

螺旋槳

，這是側面螺旋槳，它能以兩節的船速自己航行。

一旦到了海底，幾乎不透過纜來操控這艘船，它自己往前飛、往前跑，我們就坐在操控間裡。

這已經到了將近1000米深的海底，這是一種多毛類

海底有很多這樣的珊瑚，生物非常多，看起來它們像小草、像樹，其實它們都是

珊瑚類動物。

這是一個

海綿

，這種生物主要是

把海水的海流帶來的食物進行收集過濾。

這是

深海蝦

，深海的蝦絕大部分都是紅色的，它們游泳方式都不一樣，淺海的蝦游泳大都是狗刨式的，深海的蝦基本上就像划槳。

這是海底的

龍戲水

，我們用ROV製造出來的類似景像。

這是一隻

小飛象

，因為它飛得太快了，所以我們來不及給它更好的近妝照，這時大家非常激動。

這是一個軟體動物，和八帶蛸類似。

這是海底像草一樣的東西，但都是動物，是

深海的珊瑚類

，尤其在石頭上，因為

石頭可以接觸更多海流，可以帶來更多食物。

通常來講，這種珊瑚上有很多生物附著，深海的珊瑚，包括海綿，多的時候可以形成珊瑚林，形成海綿場。

這是一個深海的

海參

，是半透明的。

如果發現特異的、沒有研究過的生物，我們通常會用

機械手

來抓取。

這一片區域我們之前幾乎都沒有探索過，所以我們這次採的樣品，至少三分之一以上，都是以前沒有見過的、沒有描述過的東西。

這是細機械手，可以精準地抓取一些東西。

這是一個

柳珊瑚

，差不多有50釐米高。

這是一種非常特別的

半索動物

，它吃的是底下的沙子，它的腸道幾乎都可以看得非常清楚。

這是一個

海葵

，一刺激它就收縮了。

這是一個

海百合

。海百合全部都是深海的。

這是一個深海的多毛類。

有些地方珊瑚聚整合堆，我們稱之為

珊瑚林

。

這是

海蛇尾。

海山地形都非常複雜。

這是一個螺旋的

金柳珊瑚。

這個黃色的是

海綿

，一些微生物附著在上面。

這是一紫色的珊瑚。

這是一株像瓶刷一樣的珊瑚。

這一株是

柳珊瑚

，兩個小綠點相當於一個鐳射筆，它就是一把尺子，是33釐米。

採集上來，到了甲板上，就開始儲存這些樣品，用於以後的研究。

同時，我們不僅開展

生物的取樣，地質、化學，包括生物生態

我們都做。

這是在船上晚上作業的場景，做了一些深海的採集。

這是

“科學”號的甲板

，非常寬敞，這是駕駛室。

每個航次都要給出一個全家福。

大家可能比較關注，剛才的小飛象命運怎麼樣了，從1200米的深度，我們像吸塵器一樣把小飛象吸上來，到了船上還活著。

右圖的扇貝是

海灣扇貝

，深海的扇貝幾乎是半透明的，左圖是

日月貝

，像玻璃一樣。

海綿，尤其是

玻璃海綿

，是深海海山中最常見的類群之一。

這是一個

偕老同穴海綿

，為什麼叫“偕老同穴”呢？

因為這個海綿裡面是空的，是網狀的，採到海綿時一定會發現一雌一雄兩個

儷蝦

。

因為

它們小時候貪玩進去了，長大了以後出不來了，就永遠待在一起，

所以叫“偕老同穴”。

生物新發現

過去幾年，我們開展了國內最大規模的

海山生物探測研究

，獲得了大量的新發現。

我們在西太平洋採了差不多600多種，初步研究來講，至少三分之一，有些類群甚至一半都是新東西，都是之前沒有研究過的東西。

那我們現在做什麼呢？

我們在瞭解

西太平洋的海山

，這片區域到底有什麼生物？它們在哪裡分佈？它們怎樣生活？

在海上取樣非常艱苦，我們中國的船出去以後，是24小時都在工作的。到了站，就是來工作、幹活，在到下一站之前，我們可以休息一下。

大家有時一個航次出去，至少要一個月，長的時候甚至50天左右。

西太平洋

風平浪靜後是非常美麗的，這就是在西太平洋拍的。

海上起波浪乍起時，經常看到一種

飛魚

從海面上出來，可以飛100多米，它一旦飛起來，就吸引了這種鳥，叫

褐鰹鳥

。

褐鰹鳥特別喜歡飛魚，一旦它飛起來以後，褐鰹鳥馬上就會來了，一場捕食盛宴就開始了，非常好玩。

我給大家展示的只是深海的一角，

深海還有太多我們不瞭解、不認識的東西，

我希望也透過這個報告，給大家提供一個認識深海的視窗。

我也希望大家能一起來認識深海，一起來關心深海，關心我們的海洋。

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