低氧環境下的生存故事

撰文/津沙

低氧環境下的生存故事

撰文/津沙

通常情況下，我們會認為增加了氧氣的深海對魚類應該是一件有益的事，但是千百年來，那些長期蟄伏的深海生物，已經適應了缺氧的環境，突然有新鮮的氧氣注入，便容易產生氧中毒。

深海里氧氣稀薄，為了生存，生物不得不為了適應環境而緩慢進化。比如盡量減少活動或者干脆不動，長期蟄伏，以減少身體對氧氣的需求。所以盡管深海里環境惡劣，還是有不少生物頑強地生存了下來。隨著海洋中二氧化碳濃度的上升，海水的氧含量會不斷降低，這使深海生物的“呼吸”變得更為困難，繼而，它們的覓食、躲避掠食者以及繁衍后代也會變得更為艱難。

生物學家布魯爾說：“一旦海水中氧氣和二氧化碳的含量達到一個危險的水平，海洋生物在低氧和高濃度二氧化碳海水中面臨的威脅就好比人類在損壞了的潛水艇中要遭受的一樣。我們現在的工作就是幫助海洋生物界定這個危險的水平，使其面臨的危害能夠被測定并反映出來。”

海洋低氧區或缺氧區又被稱為海洋死亡區，因為大多數生物難以在低氧或缺氧狀態下存活。美國加州大學洛杉磯分校的科學家們對海洋低氧區的擴張和收縮研究發現，氣候的波動會顯著影響海洋生態系統的宜居性。低氧區由海洋深處的細菌制造而成，這些細菌以海洋藻類為食。當海水較暖時，低氧區的深度變淺，而細菌變得更加活躍，帶動低氧區范圍擴大；當海水變冷，低氧區則下沉，并隨著細菌變得“安靜”且面積收縮。

洛杉磯分校大氣和海洋科學助理教授柯蒂斯·多伊奇說：“我們第一次證明了海洋低氧區對氣候的微小變化非常敏感，它的深度會因氣候的波動而變化，這些缺氧地帶的面積也會隨深度的改變而變化。它的擴張令人擔憂。當海洋生物無法從低氧海水中逃脫時，整個生態系統就會逐漸滅亡。”

可是最近，在美國的一家海灣水族館研究所里，由克雷格·麥克萊恩領導的一項研究卻發現生活在深海里的生物漸漸減少的原因，居然不是因為氧氣的減少而是因為氧氣的增多！在南加州海域，曾因為移植了大量含氧海藻，而導致了許多深海生物的消失。人們以為含氧海藻能夠改善深海生物的生存環境，卻沒想到，這反而害了那些生物。含氧海藻是一種能夠制造氧氣的深海植物，并且是普通海藻造氧量的100倍。通常情況下，我們會認為增加了氧氣的深海對魚類應該是一件有益的事，但是千百年來，那些長期蟄伏的深海生物，已經適應了缺氧的環境，突然有新鮮的氧氣注入，便容易產生氧中毒。

小貼士

不被氧氣毒害的方法只有一個，那就是迅速改變原有的生活習慣，改靜止為動態。只有不停地游動，才能夠加速呼吸，讓過量的氧氣排出體外，這樣，過量的氧氣不但對它們構成不了威脅，反而會讓它們更加具有活力。所以，生活在深海中的生物很快便會分為兩種：一種因為無法改變自己原有的“懶散”的生活習性而變得無所適從，甚至被“淘汰”了生命；而另一種則一改往日的靜止而快速行動起來，因為適應了由大量氧氣注入的新環境而變得“如魚得水”。克雷格·麥克萊恩最后得出結論：不是氧氣害了那些深海生物，而是它們自己的懶惰習性。

另外，科學家們也曾思考過氧氣并不是維系現代復雜生命生存的主要物質。他們從1998年到2008年的10年間，進行了3次海洋勘測，抵達地中海3000米以下極端惡劣環境中尋找生命跡象。最終，在位于希臘南部海域拉塔蘭特海盆發現了一種奇特的后生動物。它可以生存于持續缺氧狀態下，也不需要新陳代謝后的含氧物質。海盆形成于550萬年前礦物質沉積的洪流中，里面濃密的含鹽鹵水層厚達60多米。這個鹵水層相當于自然障礙，可以阻止海水和沉積物質之間的氧交換作用，使海盆完全不存在氧氣。

許多后生動物都能容忍缺氧狀態，但持續時間并不長。這種后生動物是鎧甲門物種之一，體長不足1毫米，主要生活在海底沉積物中，目前科學家尚未對這一動物進行命名。這一新物種與其他后生動物有著根本性區別，在它體內沒有線粒體，線粒體細胞能夠使用氧氣和糖生成細胞所需的能量。它非常類似于氫化酶體，氫化酶體通過一些單細胞屬真核細胞產生能量，期間無需氧氣供給。研究人員稱，棲息于有毒海盆的這種鎧甲門物種是世界上第一種無需氧氣生存的動物，并且能夠適應厭氧代謝。科學家將重新審定動物的生存方式，進一步分析它們的進化過程。