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海底裂缝喷出奇异生物http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2004-12-31
最近几天，深海地震已经引起全球人类的共同关注，由此引发的印度洋海啸目前已造成超过万人死亡。就在人们怒视这些海洋深处地壳的“颤抖”和“呼吸”所带来的灾难之际，科学家则告诉我们大自然的另一面：也正是在这些地壳的裂缝中，喷发出了地球上迄今为止仍显神秘的原始生命。 地震专家这两天一定都会翻出海洋板块图，聚精会神地分析那些不安分的海底大陆块，这就是引发地震和海啸的源泉。而海洋生物学家则正用另一种眼光察看着这些海底裂缝。在他们的地图上，海底裂缝线上都划有一个个小圈，从这些危险的地方，他们看到了地球生物探索的新的希望：从这里喷发出的海底黑烟竟是某些神秘生物的家园。 深海地震带上的缕缕黑烟 科学家早就知道，大洋地壳不是铁板一块，它有许多断裂和缝隙，这通常就是地震最活跃的地带。但直到近些年，科学家才发现，海底的这些地带不仅是灾害之地，更是生命之源。 1979年的一天，美国“阿尔文”号潜水器正在东太平洋中脊约2500米深的加拉帕格斯海底进行科学考察。突然，潜水器中的科学家们被眼前的景象惊呆了：数十个形似烟囱、高约2-5米的柱状物从海底拔地而起，正向海水中喷着黑色烟雾，“阿尔文”号潜水器仿佛穿梭在一片“海底工厂”中。 经过进一步考察，科学家们发现喷出的黑色烟雾的温度高达350℃。更让他们惊讶的是，在没有阳光和缺乏氧气的海底黑烟囱周围还生活着大量奇形怪状的生物，它们构成了一个庞大而有序的生物群落，其生物多样性和生物密度甚至可以与陆地上的热带雨林相媲美。 这些海底黑烟囱是怎样形成的？周围的生物群落又从哪里来？这一系列疑团引起了科学家们强烈的兴趣。 140根黑烟囱“喷金吐银” 现在，科学家已发现，海底黑烟囱与大洋地壳内热循环有关。海水进入深达两三千米深的地壳裂缝，冰冷的海水与滚热的熔岩接触，就形成了黑烟。目前，科学家已陆续发现了黑烟囱140余处，其中离中国最近的有冲绳海槽的黑烟囱。 科学家还惊喜地发现，这些黑烟囱既是喷发含硫毒气的窗口，同时也是“喷金吐银”的宝地。因为下渗的海水在与岩层接触过程中，能够溶解多种金属元素。在西南太平洋劳恩海盆中的黑烟囱上，科学家们甚至找到了原生自然金颗粒，在新西兰海湾的黑烟囱中还发现了天然的水银。 由于海底黑烟囱大多处于1000-4000米的海底，无论实地寻找还是直接观察都要求高技术手段，并且费用极其昂贵，目前仅有几个发达国家有能力开展现代海底研究。他们主要使用潜水器和水下机器人完成采样。中国科学家对海底黑烟囱的研究尚处于起步阶段，科学家希望我国自行研制的能下潜7000米的载人潜水器将一展身手。 “喷出”万种奇异生物 海底黑烟囱的发现不仅引起地球科学界的轰动，也吸引了许多生命科学家的目光。长期以来，深海环境一直被认为是生命的荒漠。这里水深数千米，阳光无法到达，光合作用不能进行，生物缺乏食物来源。但调查发现，海底黑烟囱周围的生物群落具有高密度性。生物量往往是附近深海环境中生物的一万到十万倍。原来，它们维持生命所需的能初能源，不是依靠光合作用，而是黑烟囱喷出的硫化物。生活在黑烟囱周围的细菌不但可以耐高温、高压，在没有阳光和缺乏氧气的极端环境下生存，还能将有毒气体转化为养分。 科学家还发现，黑烟囱周围的生态系统主要受三个因素影响：温度、压力和营养浓度。不同的生物群落分布在不同小环境中。在水温60-110摄氏度区域分布着多种细菌；在20-40摄氏度区域，生活着大量的蠕虫动物；在2-15摄氏度区域，生物种类繁多，包括蛤类和虾类。 发现“生命第三界” 在黑烟囱的生物群落中，有一种细菌尤其引人注目。这就是被科学家称为“生命第三界”的古生菌。 古生菌可以生存在高温(80-120℃)、高压(水深2000-300米0)、剧毒(H2S)的环境中，代表极端环境下的生命形态，并构成了深海食物链的源头。科学家对古生菌的基因测序表明，它们最接近于地球最古老的生命形式，代表着所有生命的共同祖先。 科学家分析，地球早期大气圈中二氧化碳含量高(比现在高100倍)，地表火山活动强烈，并有强烈紫外线辐射，使地表不适合生物生存，而海底隐蔽环境是早期生命躲避陨石撞击及强烈紫外线辐射的理想场所。早期海水中的氧含量较少，非常类似于现代海底黑烟囱周围的环境。科学家们认为最早期的生命可能就是现在黑烟囱周围的古生菌。随后，生命从深海向浅海扩展，随着环境的改变才转移到地球荒凉的表面，逐渐形成了今天我们所熟悉的各种生命形态。 地外生命研究再添新思路 科学家还认为，海底黑烟囱生态系统的发现为人类寻找地外生命的努力展现了良好的前景。 近几十年来，人类开始认真地、系统地寻找地外生命的踪迹，尽管至今还没有在地球外找到过活的有机物，但是仍然有理由对此充满希望。原来人们认为阳光、水和空气是生命存在必不可少的三要素，海底黑烟囱周围生物群落的发现使人类对生命有了更深的理解，生命可以在没有氧气和阳光的各种极端环境中生存。在其他星球上只要存在类似海底黑烟囱的环境就有可能产生或存在生命。 《生命科学》杂志提供资料 [新浪]
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