寒冷、高壓、低氧、沒(méi)有光照、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)匱乏……在黑暗廣袤的深海海底，在零星分布的高溫?zé)嵋簢娪康臉O端環(huán)境中，卻出現(xiàn)了生機(jī)勃勃的“綠洲”。

自1977年“阿爾文”號(hào)深潛器發(fā)現(xiàn)深海熱液噴口生態(tài)系統(tǒng)以來(lái)，熱液生物逐漸進(jìn)入人們視野，并成為國(guó)際海洋研究的熱點(diǎn)和前沿領(lǐng)域。可是，在全球熱液生物地理分布的版圖上，卻有很多“模糊的拼圖”。印度洋就是其一，其認(rèn)知程度明顯較低。

近日，國(guó)家海洋局第二海洋研究所王春生研究員領(lǐng)導(dǎo)的課題組在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《深海研究》（Deep-Sea Research Part I）以封面文章的形式發(fā)表了一篇論文，系統(tǒng)地闡述和總結(jié)了西南印度洋熱液生物的物種組成和多樣性特征，為拼接全球熱液生物地理版圖提供進(jìn)一步證據(jù)。

作為該研究的第一作者，大洋49航次第四航段生物組組長(zhǎng)周亞?wèn)|向科技日?qǐng)?bào)記者透露，目前已記錄西南印度洋熱液區(qū)巨型底棲動(dòng)物物種39種；18種為該區(qū)的第一次報(bào)道，有一半種類尚未正式命名；，“這也是目前對(duì)超慢速擴(kuò)張洋脊熱液生物群落年際變化的首次報(bào)道” 。

顛覆“萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)”

在周亞?wèn)|看來(lái)，如果說(shuō)通常意義上的陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)是太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)，那么熱液生態(tài)系統(tǒng)則是靠“地?zé)崮堋彬?qū)動(dòng)。地球深部的能量經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，最后經(jīng)過(guò)微生物的“固定”而進(jìn)入海洋底棲動(dòng)物的食物鏈，并支撐形成這個(gè)小而精密，且快速演變的系統(tǒng)。

雖然生存壓力巨大，但熱液噴口周圍聚集生長(zhǎng)了豐富的生物類群。“熱液生物呈現(xiàn)高豐度和高生產(chǎn)力，目前人類發(fā)現(xiàn)的熱液生物已達(dá)700余種，平均每個(gè)月就發(fā)現(xiàn)兩個(gè)新種。”周亞?wèn)|說(shuō)，熱液區(qū)中熱液生物密度非常之高，遠(yuǎn)超出一般海洋生態(tài)系統(tǒng)，一升海水的盲蝦數(shù)量最高可達(dá)上千只。

“但這種繁榮是短暫的，熱液生物群落對(duì)于噴口活動(dòng)高度依賴。熱液噴口壽命有限，有的只活動(dòng)幾十年，極端的情況如東太平洋海隆一次火山爆發(fā)后，熱液噴口生物群落從形成到成熟再到消亡有時(shí)只需十年左右。” 周亞?wèn)|說(shuō) 

印度洋中脊熱液生物認(rèn)知程度較低

周亞?wèn)|向記者展示了全球已發(fā)現(xiàn)的70余處發(fā)育有典型生物群落的熱液區(qū)，主要分布于太平洋周邊和北大西洋，印度洋其次，南大洋有少量發(fā)現(xiàn)，北極圈內(nèi)雖有熱液區(qū)但還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)典型的熱液生物。

熱液生物區(qū)域特征顯著，“不同海區(qū)的熱液噴口生物群落的外觀和物種組成有明顯的差別，形成獨(dú)特的地方特色，如東太平洋海隆特有的、最長(zhǎng)可達(dá)3米的巨型管棲蠕蟲(chóng)。”周亞?wèn)|說(shuō)，科學(xué)家據(jù)此對(duì)全球熱液生物群落進(jìn)行地理分區(qū)。這有點(diǎn)類似行政區(qū)的劃分，按照生物組成，全球熱液生物群落最多可被分成東太平洋海隆（南段）、東太平洋海隆（北段）、印度洋、南大洋等11個(gè)獨(dú)立的“生物省”。

印度洋中脊是現(xiàn)存連接太平洋洋脊系統(tǒng)和大西洋洋脊的唯一洋脊，因此學(xué)者普遍推測(cè)，它是連接大西洋和太平洋熱液生物的現(xiàn)存唯一通道，驗(yàn)證這一假說(shuō)成為印度洋熱液生物調(diào)查和研究的主要驅(qū)動(dòng)力之一。

首次揭秘三大熱液區(qū)的“黑暗生物圈”

這篇論文主要基于中國(guó)大洋科學(xué)考察2014-2015年兩個(gè)航次的積累，描述了西南印度洋“龍旂”、“斷橋”和“天成”3個(gè)熱液生物群落，其中“斷橋”和“天成”為首次描述。

往往一個(gè)海區(qū)的生物相似性較高，但西南印度洋南北熱液區(qū)之間物種組成差異較大，以優(yōu)勢(shì)種而言，“天成”以印度洋深海偏頂蛤和甲胄海葵為優(yōu)勢(shì)種；“龍旂”則以宙斯盾巨佩托螺、茗荷為優(yōu)勢(shì)種。

如果我們把印度洋當(dāng)成一個(gè)生物省，那么，西南印度洋和中印度洋則相當(dāng)于兩個(gè)地級(jí)市。而西南印度洋北部的“天成”熱液區(qū)與中印度洋更接近，應(yīng)該屬于“中印度洋市”；南部的“龍旂”和“斷橋”熱液區(qū)雖總體仍與中印度洋最接近，但兼具北大西洋脊、東斯科舍脊和中印度洋熱液區(qū)的部分特征，明顯受到來(lái)自這三個(gè)區(qū)的影響，其物種組成顯得更加多元。“這說(shuō)明生物的相似性與地理位置基本吻合。” 周亞?wèn)|說(shuō)，“龍旂”和“斷橋”可能是上述三個(gè)洋脊之間的過(guò)渡區(qū)。“這使我們對(duì)印度洋熱液生物區(qū)系的劃分有更細(xì)致深入的認(rèn)識(shí)。”

與2011年相比，2015年“龍旂”的噴口活動(dòng)狀態(tài)以及生物群落結(jié)構(gòu)總體穩(wěn)定，但仍發(fā)現(xiàn)極個(gè)別煙囪體的噴發(fā)減弱并伴隨生物群落的劇烈變化。如1號(hào)煙囪體上，在2015年，一些“高溫種”消失，同時(shí)一些“低溫種”卻大量出現(xiàn)，如貽貝和茗荷。“這一變化很可能與熱液活動(dòng)強(qiáng)度的顯著衰減有關(guān)。” 

正在西南印度洋執(zhí)行大洋49航次的科考隊(duì)員剛剛結(jié)束第四航段任務(wù)，調(diào)查隊(duì)雖沒(méi)發(fā)現(xiàn)熱液生物，但第一航段應(yīng)用電視抓斗在“天成”熱液區(qū)僅發(fā)現(xiàn)少量的海葵和腹足類，如果這與論文里報(bào)道的群落是同一個(gè)位置，這表明天成熱液區(qū)可能已經(jīng)處于演替末期。

周亞?wèn)|透露，下一步研究人員將加快物種鑒定和命名，取得該區(qū)域完整的熱液生物名錄，同時(shí)加強(qiáng)部分熱液區(qū)調(diào)查力度，關(guān)注其年際變化。